CHO倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞系
CHO倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞系是生物制藥與生物技術(shù)領(lǐng)域的 “主力細(xì)胞系”,源于中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢組織,因具備高效表達(dá)重組蛋白、遺傳穩(wěn)定性強(qiáng)及易于基因編輯等特性,成為重組藥物生產(chǎn)與蛋白功能研究的核心工具,應(yīng)用價(jià)值橫跨基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。
該細(xì)胞系建立于 20 世紀(jì) 50 年代,由美國(guó)科學(xué)家 Puck 從成年中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢皮質(zhì)組織中分離獲得。原代細(xì)胞經(jīng)多次傳代篩選,形成形態(tài)均一的上皮樣細(xì)胞群,早期用于遺傳學(xué)研究,20 世紀(jì) 80 年代后因被成功用于表達(dá)重組人gan擾素,逐漸成為生物制藥的shou選宿主細(xì)胞,目前已衍生出 CHO-K1、CHO-S、CHO-DG44 等多個(gè)亞型,各亞型在蛋白表達(dá)效率與代謝特性上略有差異。
生物學(xué)特性方面,CHO 細(xì)胞呈上皮樣形態(tài),體外培養(yǎng)時(shí)為多邊形或短梭形,貼壁生長(zhǎng),部分亞型(如 CHO-S)可適應(yīng)懸浮培養(yǎng)。細(xì)胞核大而明顯,呈橢圓形,位于細(xì)胞中央,胞質(zhì)豐富,含多個(gè)線粒體以支持高強(qiáng)度蛋白合成。生長(zhǎng)特性上,其倍增時(shí)間約為 18-24 小時(shí),在含 10% 胎牛血清的 DMEM 或 F-12 培養(yǎng)基中生長(zhǎng)迅速,最適培養(yǎng)條件為 37℃、5% CO?環(huán)境,懸浮培養(yǎng)時(shí)需添加抗結(jié)團(tuán)劑以維持單細(xì)胞狀態(tài),傳代至 100 代仍保持核型穩(wěn)定,這一特性遠(yuǎn)超其他哺乳動(dòng)物細(xì)胞系。
功能特性上,CHO 細(xì)胞的核心優(yōu)勢(shì)在于重組蛋白表達(dá)能力。其具備完整的蛋白折疊與翻譯后修飾系統(tǒng),可對(duì)表達(dá)的重組蛋白進(jìn)行糖基化、磷酸化等修飾,修飾模式接近人類細(xì)胞,解決了原核表達(dá)系統(tǒng)的蛋白活性問(wèn)題。研究顯示,通過(guò)基因工程改造的 CHO 細(xì)胞,單克隆抗體表達(dá)量可達(dá) 10-15g/L,遠(yuǎn)超骨髓瘤細(xì)胞系,且表達(dá)產(chǎn)物的均一性高,免疫原性低。同時(shí),該細(xì)胞系對(duì)葡萄糖的代謝效率高,可在無(wú)血清培養(yǎng)基中高密度培養(yǎng),為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
在研究應(yīng)用中,CHO 細(xì)胞系的價(jià)值體現(xiàn)在多個(gè)維度。在生物制藥領(lǐng)域,全球 70% 以上的重組蛋白藥物(如單克隆抗體、胰島素、生長(zhǎng)激素)均由其生產(chǎn),阿達(dá)木單抗、利妥xi單抗等重磅藥物的生產(chǎn)工藝均以 CHO 細(xì)胞為核心,其高表達(dá)效率與產(chǎn)物安全性經(jīng)過(guò)了數(shù)十年臨床驗(yàn)證。在蛋白功能研究中,CHO 細(xì)胞因背景蛋白干擾少,常被用于外源基因的過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn),通過(guò)構(gòu)建穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞系,可解析膜蛋白的結(jié)構(gòu)功能或酶的催化機(jī)制,G 蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)的信號(hào)傳導(dǎo)研究中,CHO 細(xì)胞是zui常用的表達(dá)系統(tǒng)。
此外,該細(xì)胞系在基因編輯技術(shù)驗(yàn)證中也具重要價(jià)值。其基因組序列明確,且對(duì)鋅指核酸酶(ZFN)、CRISPR/Cas9 等編輯工具的兼容性好,通過(guò)敲除或敲入特定基因,可構(gòu)建缺陷型或報(bào)告型細(xì)胞系,用于藥物靶點(diǎn)驗(yàn)證或高通量篩選。例如,敲除 CHO 細(xì)胞的 GS(谷an酰胺合成酶)基因后,可建立依賴外源谷an酰胺的篩選系統(tǒng),顯著提高重組細(xì)胞株的篩選效率。
培養(yǎng)與保存 CHO 細(xì)胞需根據(jù)亞型調(diào)整策略。貼壁培養(yǎng)的 CHO-K1 適合用 0.25% yi酶 - EDTA 消化傳代,當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá) 80% 時(shí)傳代,避免過(guò)度密集導(dǎo)致接觸抑制;懸浮培養(yǎng)的 CHO-S 則需控制攪拌速度(100-150rpm),使用化學(xué)成分明確的無(wú)血清培養(yǎng)基以減少污染風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)期保存時(shí),取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,用含 10% DMSO 的凍存液梯度降溫后存入液氮,復(fù)蘇存活率可達(dá) 90% 以上,且復(fù)蘇后 24 小時(shí)即可恢復(fù)正常生長(zhǎng)速率。
與其他表達(dá)系統(tǒng)相比,CHO 細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)在于:蛋白修飾接近人類、表達(dá)量高、可規(guī)?;囵B(yǎng),且無(wú)病毒污染風(fēng)險(xiǎn)(與人類細(xì)胞系相比);局限性在于培養(yǎng)成本較高,部分復(fù)雜糖基化修飾仍與人類細(xì)胞存在差異。為此,科研人員通過(guò)基因編輯優(yōu)化其糖基轉(zhuǎn)移酶表達(dá),已大幅縮小這一差距。
總之,CHO 倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞系憑借其卓yue的重組蛋白表達(dá)能力與遺傳穩(wěn)定性,成為連接基礎(chǔ)研究與生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵紐帶,推動(dòng)了數(shù)千種重組藥物的研發(fā)上市,至今仍是生物技術(shù)領(lǐng)域不可替代的核心工具,其技術(shù)迭代持續(xù)yin領(lǐng)生物制藥行業(yè)的發(fā)展。
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