哺乳表达宿主:中国仓鼠卵巢细胞CHO细胞在抗体技术中被广泛欢迎的剖析

2023-11-09

自上个世纪80年代初重组胰岛素和人生长激素,相继获得美国FDA和欧洲EMA审批以来,全球重组治疗蛋白中有近70%是在中国仓鼠卵巢(CHO)细胞中生产的,尽管幼仓鼠肾、小鼠骨髓瘤、人胚胎肾等仍有存在。CHO 细胞以其高度的转染适应性,出色的翻译后修饰和工业可拓展性等优点,成为最常用用于重组蛋白工业生产的细胞株。

此外,作为重组蛋白应用最广泛的细胞株,CHO 细胞除了作为重组蛋白治疗药物的常见哺乳动物宿主,还被应用在疫苗开发上,例如重组 CHO 型乙型肝炎疫苗、重组带状疱疹疫苗,甚至冠状病毒抗原的疫苗。


那么,我们先看看看,CHO 细胞究竟有何不同

其一,无毒性:CHO细胞不含有内毒素或病毒,是一种相对安全的细胞系。

其二,遗传稳定性:CHO细胞有较高的染色体稳定性和遗传稳定性,可以保证细胞代际的一致性。

其三,蛋白质表达:CHO细胞可以高效地表达异源蛋白质,允许人体内有生物相容性以及生物活性的重组蛋白进行翻译后修饰,特别是糖基化的蛋白质。

其四,生长速度:CHO细胞生长速度较快,通常在48-72小时内达到对数生长期。

其五,适合放大:CHO细胞适应悬浮培养,是生物反应器大规模生产的理想选择。

其六,适应性广泛:CHO细胞对多种培养条件都有较强的适应性,包括不同的培养基、血清替代物、CO2浓度等。

其七,细胞黏附性:CHO细胞具有一定的细胞黏附性,适用于一些需要固定细胞的实验或生产操作。

其八、无需特殊处理:CHO细胞不需要特殊处理,可以通过简单的离心、冻存、复苏等操作进行传代。



下面,我们根据公开资料,来简要回顾下CHO细胞发展历程中的主要事件


1968年CHO-K1

Kao、Puck 和同事们克隆了 CHO-ori 细胞,对 CHO-K1 的突变分析表明该细胞系缺失一条染色体,该染色体携带甘氨酸生物合成所必需的基因,为在培养基中利用化学物质成分的选择方法开辟了一条全新的道路。



1971年CHO-S

适应悬浮培养,是生物反应器大规模生产的理想选择。



1980年CHO-DXB11

哥伦比亚大学的 Urlaub 和 Chasin 生成了一个位点缺乏 DHFR 活性,另一个位点缺失突变的 CHO,将功能性 DHFR 基因连接到感兴趣的基因(GOI),转染 DXB11 细胞能够通过在不含胸苷的培养基中培养,以此来选择仅携带 GOI 的细胞。



1981年MTX-Induced

一种在DHFR拮抗剂的帮助下扩增基因的方法,使用培养基中 MTX 浓度的逐步增加选择重组细胞系导致转染的 DHFR 基因的扩增拷贝以及 GOI。增加 GOI 的生产力。



1983年CHO-DG44

Urlaub 和 Chasin 构建了一个完全缺失两个 DHFR 位点的 CHO 细胞系,DXB11 细胞可以自发地恢复到有功能的 DHFR 酶,使得选择不可能。CHO-DG44 通过完全删除 DHFR 位点消除了这一问题,使 GOI 选择始终成为可能,CHO-DG44 成为最广泛用于工业蛋白生产的 CHO 细胞。



1986年Activase®

第一个获得市场批准的重组哺乳动物细胞治疗蛋白,上市名为 Activase®(Genentech)。



1989年CHO-K1SV细胞

谷氨酰胺合成酶(GS)系统的载体,适用于 CHO 细胞系。



2000年以后

FDA 或 EMA 已经批准了100多种新的重组蛋白治疗药物,CHO 细胞再次证明了其强大的多功能性。