stringtranslate.com

Клетка яичника китайского хомячка

Клетки CHO, прилипшие к поверхности, видны под фазово-контрастным микроскопом

Клетки яичника китайского хомячка ( CHO ) представляют собой семейство бессмертных 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 млекопитающих для промышленного производства рекомбинантных терапевтических белков. [2]

История

Китайские хомяки использовались в исследованиях с 1919 года, где они использовались вместо мышей для типирования пневмококков . Впоследствии было обнаружено, что они являются отличными векторами для передачи кала-азара ( висцерального лейшманиоза ), что облегчает исследования лейшманий . [3] [4]

В 1948 году китайский хомяк был впервые использован в Соединенных Штатах для разведения в исследовательских лабораториях. В 1957 году Теодор Т. Пак получил самку китайского хомяка из лаборатории доктора Джорджа Ерганиана в Бостонском фонде исследований рака и использовал ее для получения оригинальной линии клеток яичника китайского хомяка (CHO). С тех пор клетки CHO стали предпочтительной линией клеток из-за их быстрого роста в суспензионной культуре и высокой выработки белка. [3] [5]

Тромболитическое лекарство против инфаркта миокарда альтеплаза (Активаза) было одобрено 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 2019 году шесть из 10 самых продаваемых препаратов были произведены в клетках CHO. [9]

Характеристики

Все линии клеток CHO имеют дефицит синтеза пролина . [10] Кроме того, клетки CHO не экспрессируют рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), что делает их идеальными для исследования различных мутаций EGFR. [11]

Более того, клетки яичников китайского хомячка способны производить белки со сложными гликозилированиями , посттрансляционными модификациями (PTM), подобными тем, которые производятся у людей. Их легко выращивать в крупномасштабных культурах, и они обладают большой жизнеспособностью, поэтому они идеально подходят для производства белка GMP . Кроме того, клетки CHO устойчивы к изменениям параметров, будь то уровень кислорода, значение pH , температура или плотность клеток. [12]

Имея очень низкое для млекопитающего число хромосом (2n=22) , китайский хомяк также является хорошей моделью для радиационной цитогенетики и тканевой культуры. [13]

Варианты

С тех пор как в 1956 году была описана первоначальная линия клеток CHO, было разработано множество вариантов этой линии для различных целей. [10] [ необходимы дополнительные ссылки ] В 1957 году из одного клона клеток CHO был создан CHO-K1. [14] Однако, согласно отраслевому источнику, ученый Теодор Пак впервые выделил CHO-K1 в 1968 году. [1] Пак и его коллеги сообщили о создании линии клеток яичников китайского хомячка в 1957 году. [15] [16] Варианты K1 включают депозиты в ATCC, ECACC и версию, адаптированную для роста в среде без белка. [14]

CHO-K1 был мутагенезирован в 1970-х годах с помощью этилметансульфоната для создания клеточной линии, лишенной активности дигидрофолатредуктазы (DHFR), называемой CHO-DXB11 (также называемой CHO-DUKX). [17] Однако эти клетки при мутагенезе могли вернуться к активности DHFR, что сделало их полезность для исследований несколько ограниченной. [17] Впоследствии в 1983 году клетки CHO были мутагенезированы с помощью гамма-излучения для получения клеточной линии, в которой оба аллеля локуса DHFR были полностью устранены, названной CHO-DG44. [18] Эти штаммы с дефицитом DHFR требуют для роста глицин , гипоксантин и тимидин . [18] Клеточные линии с мутировавшим DHFR полезны для генетических манипуляций, поскольку клетки, трансфицированные интересующим геном вместе с функциональной копией гена DHFR, можно легко скринировать в средах с недостатком тимидина. Благодаря этому клетки CHO с недостатком DHFR являются наиболее широко используемыми клетками CHO для промышленного производства белка.

В последнее время стали популярными другие системы отбора, и с векторными системами, которые могут более эффективно нацеливаться на активный хроматин в клетках CHO, можно также использовать отбор антибиотиков ( пуромицин ) для создания рекомбинантных клеток, экспрессирующих белки на высоком уровне. Такого рода система не требует специальной мутации, поэтому было обнаружено, что культура клеток-хозяев без дефицита DHFR производит отличные уровни белков.

Поскольку клетки CHO имеют очень высокую склонность к генетической нестабильности (как и все бессмертные клетки), не следует полагать, что применяемые названия указывают на их полезность для производственных целей. Например, три культуры потомства K1, доступные в 2013 году, имеют значительные накопленные мутации по сравнению друг с другом. [14] Большинство, если не все, промышленно используемые линии клеток CHO в настоящее время культивируются в средах без животных компонентов или в химически определенных средах и используются в крупномасштабных биореакторах в условиях суспензионной культуры. [10] [14] Сложная генетика клеток CHO и вопросы, касающиеся клонального происхождения клеточной популяции, широко обсуждались. [19] [20]

Генетическая манипуляция

Большая часть генетических манипуляций, проводимых в клетках CHO, проводится в клетках, лишенных фермента DHFR . Эта схема генетического отбора остается одним из стандартных методов создания трансфицированных линий клеток CHO для производства рекомбинантных терапевтических белков. Процесс начинается с молекулярного клонирования интересующего гена и гена DHFR в единую систему экспрессии млекопитающих . Затем плазмидная ДНК, несущая два гена, трансфицируется в клетки, и клетки выращиваются в селективных условиях в среде с недостатком тимидина . Выжившие клетки будут иметь экзогенный ген DHFR вместе с интересующим геном, интегрированным в их геном . [21] [22] Скорость роста и уровень продукции рекомбинантного белка каждой клеточной линии сильно различаются. Чтобы получить несколько стабильно трансфицированных линий клеток с желаемыми фенотипическими характеристиками, может потребоваться оценка нескольких сотен линий клеток-кандидатов.

Линии клеток CHO и CHO-K1 можно получить из ряда биологических ресурсных центров, таких как Европейская коллекция клеточных культур , которая является частью Коллекций культур Агентства по охране здоровья. Эти организации также хранят данные, такие как кривые роста, покадровые видео роста, изображения и информацию о рутинной субкультуре. [23]

Промышленное использование

Клетки CHO являются наиболее распространенной клеточной линией млекопитающих, используемой для массового производства терапевтических белков, таких как моноклональные антитела, используемые в 70% терапевтических mAb. [2] Они могут производить рекомбинантный белок в масштабе 3–10 граммов на литр культуры. [10] Продукты клеток CHO подходят для применения у человека, поскольку эти клетки млекопитающих выполняют посттрансляционные модификации рекомбинантных белков, подобные человеческим, что является ключом к функционированию нескольких белков. [24]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме «СНО-клетки» .

Ссылки

  1. ^ abc Эберле, Кристиан (3 мая 2022 г.). «Клетки CHO – 7 фактов о клеточной линии, полученной из яичника китайского хомячка». evitria . Получено 30 января 2024 г.
  2. ^ abc Wurm FM (2004). «Производство рекомбинантных белковых терапевтических средств в культивируемых клетках млекопитающих». Nature Biotechnology . 22 (11): 1393–1398. doi :10.1038/nbt1026. PMID  15529164. S2CID  20428452.
  3. ^ abc "Vital Tools A Brief History of CHO Cells" (PDF) . Журнал LSF . Зима 2015. стр. 38–47 . Получено 5 апреля 2023 г. .
  4. ↑ Young C, Smyly H, Brown C (март 1924 г.). «Экспериментальный кала-азар у хомяка». Experimental Biology and Medicine . 21 (6): 357–359. doi :10.3181/00379727-21-182. ISSN  1535-3702.
  5. ^ Фанелли, Алекс (2016). "CHO ​​Cells" . Получено 28 ноября 2017 г.
  6. ^ Du C; Webb C (2011). «Клеточные системы». Комплексная биотехнология . Elsevier . С. 11–23. doi :10.1016/b978-0-08-088504-9.00080-5. ISBN 9780080885049.
  7. ^ Tihanyi B, Nyitray L (декабрь 2020 г.). «Последние достижения в разработке линий клеток CHO для производства рекомбинантного белка». Drug Discovery Today . 38 : 25–34. doi : 10.1016/j.ddtec.2021.02.003. hdl : 10831/82853 . PMID  34895638. Однако 70% биопрепаратов и почти все моноклональные антитела производятся в клетках яичников китайского хомячка (CHO), которые являются наиболее часто используемыми и предпочтительными хозяевами для производства биофармацевтических белков.
  8. ^ Liang K, Luo H, Li Q (2023). «Усиление и стабилизация производства моноклональных антител клетками яичников китайского хомячка (CHO) с оптимизированными стратегиями перфузионного культивирования». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 11 : 1112349. doi : 10.3389/fbioe.2023.1112349 . PMC 9895834. PMID  36741761. С 2016 года около 70% всех rBP и mAb были получены из линий клеток яичников китайского хомячка (CHO ) 
  9. ^ Li ZM, Fan ZL, Wang XY, Wang TY (2022). «Факторы, влияющие на экспрессию рекомбинантного белка и стратегии улучшения в клетках яичников китайского хомячка». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 10 : 880155. doi : 10.3389/fbioe.2022.880155 . PMC 9289362. PMID 35860329.  К 2019 году все шесть из десяти самых продаваемых препаратов были произведены в клетках CHO (Urquhart, 2020). 
  10. ^ abcd Wurm FM; Hacker D (2011). «Первый геном CHO». Nature Biotechnology . 29 (8): 718–20. doi :10.1038/nbt.1943. PMID  21822249. S2CID  8422581.
  11. ^ Ahsan, A.; SM Hiniker; MA Davis; TS Lawrence; MK Nyati (2009). «Роль клеточного цикла в радиосенсибилизации, опосредованной ингибитором рецептора эпидермального фактора роста». Cancer Research . 69 (12): 5108–5114. doi :10.1158/0008-5472.CAN-09-0466. PMC 2697971 . PMID  19509222. 
  12. ^ "Клетки CHO - 7 фактов о клеточной линии, полученной из яичника китайского хомячка". evitria AG. 3 мая 2022 г.
  13. ^ Tjio JH; Puck TT (1958). «Генетика соматических клеток млекопитающих. II. хромосомная конституция клеток в культуре тканей». J. Exp. Med . 108 (2): 259–271. doi :10.1084/jem.108.2.259. PMC 2136870. PMID  13563760 . 
  14. ^ abcd Льюис NE; Лю X; Ли Y; Нагараджан H; Ерганян G; О'Брайен E; и др. (2013). «Геномные ландшафты линий клеток яичников китайского хомячка, выявленные в проекте генома Cricetulus griseus». Nature Biotechnology . 31 (8): 759–765. doi : 10.1038/nbt.2624 . PMID  23873082.
  15. ^ Puck TT, Cieciura SJ, Robinson A (1958). «Генетика соматических клеток млекопитающих: III. Длительное культивирование эуплоидных клеток человека и животных». Журнал экспериментальной биологии . 108 (6): 945–956. doi : 10.1084/jem.108.6.945 . PMC 2136918. PMID  13598821 . 
  16. ^ Хэм РГ (1965). «Клональный рост клеток млекопитающих в химически определенной синтетической среде». Труды Национальной академии наук . 53 (2): 288–293. Bibcode : 1965PNAS...53..288H. doi : 10.1073 /pnas.53.2.288 . PMC 219509. PMID  14294058. 
  17. ^ ab Urlaub G; Chasin LA (июль 1980 г.). «Выделение мутантов клеток китайского хомячка, дефицитных по активности дигидрофолатредуктазы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (7): 4216–4220. Bibcode : 1980PNAS...77.4216U. doi : 10.1073 /pnas.77.7.4216 . PMC 349802. PMID  6933469. 
  18. ^ ab Urlaub G; Kas E; Carothers AD; Chasin LA (июнь 1983 г.). «Удаление диплоидного локуса дигидрофолатредуктазы из культивируемых клеток млекопитающих». Cell . 33 (2): 405–412. doi : 10.1016/0092-8674(83)90422-1 . PMID  6305508.
  19. ^ Вурм, Флориан; Вурм, Мария (2017). «Клонирование клеток CHO, производительность и генетическая стабильность – обсуждение». Процессы . 5 (4): 20. doi : 10.3390/pr5020020 .
  20. ^ Reinhart, D; Damjanovic, L; Kaisermayer, C; Sommeregger, W; Gili, A; Gasselhuber, B; Castan, A; Mayrhofer, P; Grünwald-Gruber, C; Kunert, R (март 2019 г.). "Биообработка рекомбинантных CHO-K1, CHO-DG44 и CHO-S: хозяева экспрессии CHO благоприятствуют либо производству mAb, либо синтезу биомассы". Biotechnology Journal . 14 (3): e1700686. doi : 10.1002/biot.201700686 . PMID  29701329. S2CID  13844297.
  21. ^ Ли Ф.; Маллиган Р.; Берг П.; Рингольд Г. (19 ноября 1981 г.). «Глюкокортикоиды регулируют экспрессию кДНК дигидрофолатредуктазы в химерных плазмидах вируса опухоли молочной железы у мышей». Nature . 294 (5838): 228–232. Bibcode :1981Natur.294..228L. doi :10.1038/294228a0. PMID  6272123. S2CID  2501119.
  22. ^ Kaufman RJ; Sharp PA (25 августа 1982 г.). «Усиление и экспрессия последовательностей, котрансфицированных с модульным геном дигидрофолатредуктазы, комплементарным ДНК». Журнал молекулярной биологии . 159 (4): 601–621. doi :10.1016/0022-2836(82)90103-6. PMID  6292436.
  23. ^ "Общая коллекция клеток: CHO-K1". Hpacultures.org.uk. 2000-01-01 . Получено 2013-05-21 .
  24. ^ Тинфэн, Лай и др. (2013). «Достижения в технологиях разработки линий клеток млекопитающих для производства рекомбинантных белков». Pharmaceuticals . 6 (5): 579–603. doi : 10.3390/ph6050579 . PMC 3817724 . PMID  24276168. 

Внешние ссылки