stringtranslate.com

Клетка яичника китайского хомячка

Клетки CHO прилипли к поверхности, что видно под фазово-контрастной микроскопией.

Клетки яичника китайского хомячка ( СНО ) представляют собой семейство иммортализованных клеточных линий [1] , полученных из эпителиальных клеток яичника китайского хомячка , часто используемых в биологических и медицинских исследованиях , а также в коммерческих целях при производстве рекомбинантных терапевтических белков . [1] [2] Они нашли широкое применение в исследованиях генетики, скрининга токсичности, питания и экспрессии генов, и особенно с 1980-х годов для экспрессии рекомбинантных белков. Клетки CHO являются наиболее часто используемыми хозяевами-млекопитающими для промышленного производства терапевтических рекомбинантных белков. [2]

История

Китайских хомяков использовали в исследованиях с 1919 года, где их использовали вместо мышей для типирования пневмококков . Впоследствии было обнаружено, что они являются отличными переносчиками передачи кала-азара ( висцерального лейшманиоза ), что облегчило исследования лейшмании . [3] [4]

В 1948 году китайского хомячка впервые использовали в США для разведения в исследовательских лабораториях. В 1957 году Теодор Т. Пак получил самку китайского хомячка из лаборатории доктора Джорджа Ерганиана Бостонского фонда исследования рака и использовал ее для получения оригинальной линии клеток яичника китайского хомячка (CHO). С тех пор клетки CHO стали предпочтительной клеточной линией из-за их быстрого роста в суспензионной культуре и высокой продукции белка. [3] [5]

Тромболитический препарат против инфаркта миокарда альтеплаза (активаза) был одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США в 1987 году. Это был первый коммерчески доступный рекомбинантный белок, полученный из клеток CHO. [3] [6] Клетки CHO продолжают оставаться наиболее широко используемым подходом к производству рекомбинантных белковых терапевтических и профилактических средств. [7] [8] В 2018 году 10 из 15 самых продаваемых лекарств были произведены в клетках CHO. [ нужна цитата ]

Характеристики

Все клеточные линии CHO дефицитны по синтезу пролина . [9] Кроме того, клетки CHO не экспрессируют рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), что делает их идеальными для исследования различных мутаций EGFR. [10]

Кроме того, клетки яичника китайского хомячка способны продуцировать белки со сложным гликозилированием и посттрансляционными модификациями (ПТМ), сходными с теми, которые производятся у человека. Их легко выращивать в крупномасштабных культурах, и они обладают высокой жизнеспособностью, поэтому идеально подходят для производства белка GMP . Кроме того, клетки CHO устойчивы к изменениям параметров, будь то уровень кислорода, значение pH , температура или плотность клеток. [11]

Имея очень низкое для млекопитающих число хромосом (2n=22) , китайский хомяк также является хорошей моделью для радиационной цитогенетики и культуры тканей. [12]

Варианты

С тех пор как исходная клеточная линия CHO была описана в 1956 году, было разработано множество вариантов этой клеточной линии для различных целей. [9] [ необходимы дополнительные ссылки ] В 1957 году CHO-K1 был получен из одного клона клеток CHO. [13] Однако, согласно источнику в отрасли, учёный Теодор Пак впервые выделил CHO-K1 в 1968 году. [1] Пак и его коллеги сообщили о создании линии клеток, происходящей из яичников китайского хомячка, в 1957 году. [14] [15] Варианты K1 включают депозиты в ATCC, ECACC и версию, адаптированную для роста в безбелковой среде. [13]

CHO-K1 был мутагенизирован в 1970-х годах с помощью этилметансульфоната для создания линии клеток, лишенной активности дигидрофолатредуктазы (DHFR), называемой CHO-DXB11 (также называемой CHO-DUKX). [16] Однако эти клетки при мутагенизации могут вернуться к активности DHFR, что делает их полезность для исследований несколько ограниченной. [16] Впоследствии, в 1983 году, клетки CHO были мутагенизированы гамма-излучением , чтобы получить клеточную линию, в которой оба аллеля локуса DHFR были полностью устранены, названную CHO-DG44. [17] Этим штаммам с дефицитом DHFR для роста необходимы глицин , гипоксантин и тимидин . [17] Клеточные линии с мутированным DHFR полезны для генетических манипуляций, поскольку клетки, трансфицированные интересующим геном вместе с функциональной копией гена DHFR , можно легко проверить в средах, не содержащих тимидина. В связи с этим клетки CHO, лишенные DHFR, являются наиболее широко используемыми клетками CHO для промышленного производства белка.

Совсем недавно стали популярными другие системы селекции, а также векторные системы, которые могут более эффективно воздействовать на активный хроматин в клетках СНО, а также селекцию антибиотиков ( пуромицин ) для создания рекомбинантных клеток, экспрессирующих белки на высоком уровне. Такая система не требует специальной мутации, поэтому было обнаружено, что культура клеток-хозяев, не содержащая DHFR, продуцирует превосходные уровни белков.

Поскольку клетки CHO имеют очень высокую склонность к генетической нестабильности (как и все иммортализованные клетки), не следует предполагать, что применяемые названия указывают на их пригодность для производственных целей. Например, каждая из трех потомственных культур K1, доступных в 2013 году, имеет значительные накопленные мутации по сравнению друг с другом. [13] Большинство, если не все промышленно используемые линии клеток CHO, в настоящее время культивируются в средах, не содержащих животных компонентов, или в химически определенных средах и используются в крупномасштабных биореакторах в условиях суспензионной культуры. [9] [13] Широко обсуждалась сложная генетика клеток CHO и вопросы, касающиеся клонального происхождения клеточной популяции. [18] [19]

Генетические манипуляции

Большая часть генетических манипуляций, проводимых в клетках CHO, выполняется в клетках, лишенных фермента DHFR . Эта схема генетической селекции остается одним из стандартных методов создания трансфицированных клеточных линий CHO для производства рекомбинантных терапевтических белков. Процесс начинается с молекулярного клонирования интересующего гена и гена DHFR в единую систему экспрессии млекопитающих . Плазмидную ДНК , несущую два гена, затем трансфицируют в клетки, и клетки выращивают в селективных условиях в среде без тимидина . Выжившие клетки будут иметь экзогенный ген DHFR вместе с интересующим геном, интегрированным в их геном . [20] [21] Скорость роста и уровень продукции рекомбинантного белка в каждой клеточной линии широко варьируются. Чтобы получить несколько стабильно трансфицированных линий клеток с желаемыми фенотипическими характеристиками, может потребоваться оценка нескольких сотен линий клеток-кандидатов.

Клеточные линии CHO и CHO-K1 можно получить из ряда центров биологических ресурсов, таких как Европейская коллекция клеточных культур , которая является частью коллекций культур Агентства по охране здоровья. Эти организации также хранят данные, такие как кривые роста, замедленные видеоролики роста, изображения и повседневную информацию о субкультурах. [22]

Промышленное использование

Клетки CHO представляют собой наиболее распространенную клеточную линию млекопитающих, используемую для массового производства терапевтических белков, таких как моноклональные антитела, используемые в 70% терапевтических моноклональных антител. [2] Они могут производить рекомбинантный белок в количестве 3–10 граммов на литр культуры. [9] Продукты клеток CHO подходят для применения на людях, поскольку эти клетки млекопитающих выполняют подобные человеческим посттрансляционные модификации рекомбинантных белков, что является ключом к функционированию некоторых белков. [23]

Смотрите также

В Wikimedia Commons есть медиафайлы, связанные с клетками CHO .

Рекомендации

  1. ^ abc Эберле, Кристиан (3 мая 2022 г.). «Клетки CHO – 7 фактов о клеточной линии, полученной из яичника китайского хомячка». эвитрия . Проверено 30 января 2024 г.
  2. ^ abc Wurm FM (2004). «Производство рекомбинантных белковых терапевтических средств в культивируемых клетках млекопитающих». Природная биотехнология . 22 (11): 1393–1398. дои : 10.1038/nbt1026. PMID  15529164. S2CID  20428452.
  3. ^ abc «Жизненно важные инструменты. Краткая история клеток CHO» (PDF) . Журнал ЛСФ . Зима 2015. С. 38–47 . Проверено 5 апреля 2023 г.
  4. ^ Янг С., Смайли Х., Браун С. (март 1924 г.). «Экспериментальный кала-азар у хомяка». Экспериментальная биология и медицина . 21 (6): 357–359. дои : 10.3181/00379727-21-182. ISSN  1535-3702.
  5. ^ Фанелли, Алекс (2016). «Клетки СНО» . Проверено 28 ноября 2017 г.
  6. ^ Ду С; Уэбб С. (2011). «Сотовые системы». Комплексная биотехнология . Эльзевир . стр. 11–23. дои : 10.1016/b978-0-08-088504-9.00080-5. ISBN 9780080885049.
  7. ^ Тиханьи Б., Ньитрай Л. (декабрь 2020 г.). «Последние достижения в разработке линии клеток CHO для производства рекомбинантного белка». Открытие наркотиков сегодня . 38 : 25–34. doi :10.1016/j.ddtec.2021.02.003. hdl : 10831/82853 . PMID  34895638. Однако 70% биологических препаратов и почти все моноклональные антитела производятся в клетках яичника китайского хомячка (CHO), которые являются наиболее часто используемыми и предпочтительными хозяевами для производства биофармацевтических белков.
  8. ^ Лян К., Луо Х, Ли Ц (2023). «Усиление и стабилизация производства моноклональных антител клетками яичника китайского хомячка (CHO) с помощью оптимизированных стратегий перфузионного культивирования». Границы биоинженерии и биотехнологии . 11 : 1112349. дои : 10.3389/fbioe.2023.1112349 . ПМЦ 9895834 . PMID  36741761. С 2016 года около 70% всех рБП и моноклональных антител были произведены из клеточных линий яичника китайского хомячка (СНО). 
  9. ^ abcd Вурм FM; Хакер Д (2011). «Первый геном CHO». Природная биотехнология . 29 (8): 718–20. дои : 10.1038/nbt.1943. PMID  21822249. S2CID  8422581.
  10. ^ Ахсан, А.; С.М. Хиникер; М. А. Дэвис; Т. С. Лоуренс; МК Ньяти (2009). «Роль клеточного цикла в радиосенсибилизации, опосредованной ингибитором рецептора эпидермального фактора роста». Исследования рака . 69 (12): 5108–5114. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-09-0466. ПМК 2697971 . ПМИД  19509222. 
  11. ^ «Клетки CHO - 7 фактов о клеточной линии, полученной из яичника китайского хомячка» . Эвитрия АГ. 3 мая 2022 г.
  12. ^ Чио Дж. Х.; Шайба ТТ (1958 г.). «Генетика соматических клеток млекопитающих. II. Хромосомное строение клеток в культуре тканей». Дж. Эксп. Мед . 108 (2): 259–271. дои : 10.1084/jem.108.2.259. ПМК 2136870 . ПМИД  13563760. 
  13. ^ abcd Льюис Н.Э.; Лю Х; Ли Й; Нагараджан Х; Ерганян Г; О'Брайен Э; и другие. (2013). «Геномные ландшафты клеточных линий яичников китайского хомячка, выявленные на основе проекта генома Cricetulus griseus». Природная биотехнология . 31 (8): 759–765. дои : 10.1038/nbt.2624 . ПМИД  23873082.
  14. ^ Puck TT, Cieciura SJ, Робинсон А (1958). «Генетика соматических клеток млекопитающих: III. Долгосрочное культивирование эуплоидных клеток человека и животных». Журнал экспериментальной биологии . 108 (6): 945–956. дои : 10.1084/jem.108.6.945 . ПМК 2136918 . ПМИД  13598821. 
  15. ^ Хэм Р.Г. (1965). «КЛОНАЛЬНЫЙ РОСТ КЛЕТОК МЛЕКОПИТАЮЩИХ В ХИМИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛЕННОЙ СИНТЕТИЧЕСКОЙ СРЕДЕ». Известия Естественной Академии Наук . 53 (2): 288–293. дои : 10.1073/pnas.53.2.288 . ПМК 219509 . ПМИД  14294058. 
  16. ^ аб Урлауб Г; Часин Л.А. (июль 1980 г.). «Выделение мутантов клеток китайского хомячка с дефицитом активности дигидрофолатредуктазы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (7): 4216–4220. Бибкод : 1980PNAS...77.4216U. дои : 10.1073/pnas.77.7.4216 . ПМЦ 349802 . ПМИД  6933469. 
  17. ^ аб Урлауб Г; Кас Э; Каротерс А.Д.; Часин Л.А. (июнь 1983 г.). «Удаление диплоидного локуса дигидрофолатредуктазы из культивируемых клеток млекопитающих». Клетка . 33 (2): 405–412. дои : 10.1016/0092-8674(83)90422-1 . ПМИД  6305508.
  18. ^ Вурм, Флориан; Вурм, Мария (2017). «Клонирование клеток CHO, продуктивность и генетическая стабильность – дискуссия». Процессы . 5 (4): 20. дои : 10.3390/пр5020020 .
  19. ^ Рейнхарт, Д; Дамьянович, Л; Кайзермайер, К; Зоммереггер, В; Гили, А; Гассельхубер, Б; Кастан, А; Майрхофер, П; Грюнвальд-Грубер, К; Кунерт, Р. (март 2019 г.). «Биообработка рекомбинантных CHO-K1, CHO-DG44 и CHO-S: хозяева экспрессии CHO благоприятствуют либо производству моноклональных антител, либо синтезу биомассы». Биотехнологический журнал . 14 (3): e1700686. дои : 10.1002/biot.201700686 . PMID  29701329. S2CID  13844297.
  20. ^ Ли Ф; Маллиган Р; Берг П; Ринголд Дж. (19 ноября 1981 г.). «Глюкокортикоиды регулируют экспрессию кДНК дигидрофолатредуктазы в химерных плазмидах вируса опухоли молочной железы мышей». Природа . 294 (5838): 228–232. Бибкод : 1981Natur.294..228L. дои : 10.1038/294228a0. PMID  6272123. S2CID  2501119.
  21. ^ Кауфман Р.Дж.; Шарп, Пенсильвания (25 августа 1982 г.). «Амплификация и экспрессия последовательностей, котрансфицированных модульным геном ДНК, комплементарным дигидрофолатредуктазе». Журнал молекулярной биологии . 159 (4): 601–621. дои : 10.1016/0022-2836(82)90103-6. ПМИД  6292436.
  22. ^ "Общая коллекция клеток: CHO-K1" . Hpaculturals.org.uk. 01.01.2000 . Проверено 21 мая 2013 г.
  23. ^ Тинфэн, Лай; и другие. (2013). «Достижения в области технологий разработки линий клеток млекопитающих для производства рекомбинантного белка». Фармацевтика . 6 (5): 579–603. дои : 10.3390/ph6050579 . ПМЦ 3817724 . ПМИД  24276168. 

Внешние ссылки