Клетка яичника китайского хомячка
яичника китайского хомячка ( CHO ) Клетки представляют собой семейство иммортализованных клеточных линий. [1] Полученный из эпителиальных клеток яичника , а также китайского хомячка , часто используется в биологических и медицинских исследованиях 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
[ редактировать ]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 Leishmania . исследования [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 терапевтических и профилактических средств на основе рекомбинантных белков. [7] [8] В 2019 году шесть из 10 самых продаваемых лекарств были произведены в клетках СНО. [9]
Характеристики
[ редактировать ]Все клеточные линии CHO дефицитны по синтезу пролина . [10] Кроме того, клетки CHO не экспрессируют рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), что делает их идеальными для исследования различных мутаций EGFR. [11]
Кроме того, клетки яичника китайского хомячка способны продуцировать белки со сложным гликозилированием и посттрансляционными модификациями (ПТМ), сходными с теми, которые производятся у людей. Их легко выращивать в крупномасштабных культурах, и они обладают высокой жизнеспособностью, поэтому идеально подходят для GMP производства белка . Кроме того, клетки CHO устойчивы к изменениям параметров, будь то уровень кислорода, значение pH , температура или плотность клеток. [12]
Имея очень низкое число хромосом (2n=22) для млекопитающих , китайский хомяк также является хорошей моделью для радиационной цитогенетики и культуры тканей. [13]
Варианты
[ редактировать ]С тех пор как исходная линия клеток CHO была описана в 1956 году, было разработано множество вариантов этой клеточной линии для различных целей. [10] [ необходимы дополнительные ссылки ] В 1957 году CHO-K1 был создан из одного клона клеток CHO. [14] Однако, по словам источника в отрасли, ученый Теодор Пак впервые выделил CHO-K1 в 1968 году. [1] Пак и его коллеги сообщили о создании клеточной линии, происходящей из яичников китайского хомячка, в 1957 году. [15] [16] Варианты К1 включают депозиты в АТСС, ЕСАСС и версию, адаптированную для роста в безбелковой среде. [14]
CHO-K1 был мутагенизирован 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 мутагенизации могут вернуться к активности DHFR, что делает их полезность для исследований несколько ограниченной. [17] Впоследствии, в 1983 году, клетки CHO были мутагенизированы гамма-излучением , чтобы получить линию клеток, в которой оба аллеля DHFR локуса были полностью устранены, и названную CHO-DG44. [18] Этим штаммам с дефицитом DHFR для роста необходимы глицин , гипоксантин и тимидин . [18] Клеточные линии с мутированным DHFR полезны для генетических манипуляций, поскольку клетки, трансфицированные вместе интересующим геном 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 селекцию антибиотиков ( пуромицин также ) для создания рекомбинантных клеток, экспрессирующих белки на высоком уровне. Такая система не требует особых мутаций, 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. [14] Большинство, если не все промышленно используемые линии клеток CHO, в настоящее время культивируются в средах, не содержащих животных компонентов, или в средах с определенным химическим составом и используются в крупномасштабных биореакторах в условиях суспензионной культуры. [10] [14] Широко обсуждалась сложная генетика клеток CHO и вопросы клонального происхождения клеточной популяции. [19] [20]
Генетические манипуляции
[ редактировать ]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 без тимидина условиях в среде . 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 широко варьируются. Чтобы получить несколько стабильно трансфицированных клеточных линий с желаемыми фенотипическими характеристиками, может потребоваться оценка нескольких сотен кандидатных клеточных линий.
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. [23]
Промышленное использование
[ редактировать ]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. [10] Продукты клеток CHO подходят для применения на людях, поскольку эти клетки млекопитающих осуществляют посттрансляционные модификации рекомбинантных белков, подобные человеческим, что является ключом к функционированию некоторых белков. [24]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Эберле, Кристиан (3 мая 2022 г.). «Клетки CHO – 7 фактов о клеточной линии, полученной из яичника китайского хомячка» . эвитрия . Проверено 30 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с Вурм ФМ (2004). «Производство рекомбинантных белковых терапевтических средств в культивируемых клетках млекопитающих». Природная биотехнология . 22 (11): 1393–1398. дои : 10.1038/nbt1026 . ПМИД 15529164 . S2CID 20428452 .
- ^ Jump up to: а б с «Жизненно важные инструменты. Краткая история клеток CHO» (PDF) . Журнал ЛСФ . Зима 2015. С. 38–47 . Проверено 5 апреля 2023 г.
- ^ 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 .
- ^ Фанелли, Алекс (2016). «Клетки СНО» . Проверено 28 ноября 2017 г.
- ^ Дю С; Уэбб С. (2011). «Сотовые системы». Комплексная биотехнология . Эльзевир . стр. 11–23. дои : 10.1016/b978-0-08-088504-9.00080-5 . ISBN 9780080885049 .
- ^ Тиханьи Б., Ньитрай Л. (декабрь 2020 г.). «Последние достижения в разработке линии клеток CHO для производства рекомбинантного белка». Открытие наркотиков сегодня . 38 : 25–34. дои : 10.1016/j.ddtec.2021.02.003 . hdl : 10831/82853 . ПМИД 34895638 .
Однако 70% биологических препаратов и почти все моноклональные антитела производятся в клетках яичника китайского хомячка (СНО), которые являются наиболее часто используемыми и предпочтительными хозяевами для производства биофармацевтических белков.
- ^ Лян К., Ло 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 . ПМИД 36741761 .
С 2016 года около 70% всех рБП и МКА были произведены из клеточных линий яичника китайского хомячка (СНО).
- ^ Ли ЗМ, Фань ЗЛ, Ван XY, Ван TY (2022). «Факторы, влияющие на экспрессию рекомбинантного белка и стратегии улучшения в клетках яичника китайского хомячка» . Границы биоинженерии и биотехнологии . 10 : 880155. дои : 10.3389/fbioe.2022.880155 . ПМЦ 9289362 . ПМИД 35860329 .
К 2019 году все шесть из десяти самых продаваемых лекарств производились в клетках СНО (Urquhart, 2020).
- ^ Jump up to: а б с д Вурм FM; Хакер Д (2011). «Первый геном CHO». Природная биотехнология . 29 (8): 718–20. дои : 10.1038/nbt.1943 . ПМИД 21822249 . S2CID 8422581 .
- ^ 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 .
- ^ «Клетки СНО – 7 фактов о клеточной линии, полученной из яичника китайского хомячка» . Эвитрия АГ. 3 мая 2022 г.
- ^ Тио 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 .
- ^ Jump up to: а б с д Льюис Н.Э.; Лю Х; Ли Й; Нагараджан Х; Ерганян Г; О'Брайен Э; и др. (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 .
- ^ Пак Т.Т., Сечюра С.Дж., 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 .
- ^ Хэм Р.Г. (1965). «Клональный рост клеток млекопитающих в химически определенной синтетической среде» . Труды Национальной академии наук . 53 (2): 288–293. Бибкод : 1965PNAS...53..288H . дои : 10.1073/pnas.53.2.288 . ПМК 219509 . ПМИД 14294058 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Вурм, Флориан; Вурм, Мария (2017). «Клонирование клеток СНО, продуктивность и генетическая стабильность – дискуссия» . Процессы . 5 (4): 20. дои : 10.3390/пр5020020 .
- ^ 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 . ПМИД 29701329 . S2CID 13844297 .
- ^ 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 . ПМИД 6272123 . S2CID 2501119 .
- ^ 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 .
- ^ «Общая коллекция клеток: CHO-K1» . Hpaculturals.org.uk. 01.01.2000 . Проверено 21 мая 2013 г.
- ^ Тинфэн, Лай; и др. (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
[ редактировать ]- База данных генома китайского хомяка
- Рекомбинантная белковая терапия из клеток CHO — 20 лет и продолжается
- Пак Т.Т., Чечура С.Дж., Робинсон А. (декабрь 1958 г.). «Генетика соматических клеток млекопитающих. III. Длительное культивирование эуплоидных клеток человека и животных» . Дж. Эксп. Мед . 108 (6): 945–56. дои : 10.1084/jem.108.6.945 . ПМК 2136918 . ПМИД 13598821 .
- Запись о целлозавре для CHO
- Запись о целлозавре для CHO-K1
- Запись о целлозавре для CHO-DG44
- Запись о целлозавре для CHO-DXB11