CHOChinese hamster ovary cell)是源自中国仓鼠卵巢上皮细胞系,通常应用于生物学医学研究,并且在商业上用于生产具治疗性的蛋白质[1]。它们已广泛用于遗传学、毒性筛选,以及营养方面和基因表达的研究,特别是表达重组蛋白。CHO细胞同时是用于重组蛋白治疗剂工业生产的最常用的哺乳动物宿主[1]

CHO细胞

历史

中国仓鼠自1919年以来就被广泛用于多项研究,可以代替小鼠来引肺炎链球菌入其体内。随后发现它们是传播内脏性利什曼病英语Visceral leishmaniasis的极佳载体,促进对疾病的研究。1948年,中国仓鼠首次在美国实验室内的繁殖。 1957年,西奥多·帕克英语Theodore Puck从波士顿癌症研究基金会的乔治·耶甘尼安(George Yerganian)实验室获得一只雌性的中国仓鼠,并且利用它衍生了原始的中国仓鼠卵巢细胞。CHO细胞自此成为多项硏究中首选的细胞系,因为它们在悬浮培养中会快速生长,并且具有蛋白质产量高的特点。中国仓鼠的染色体数非常低,因此是辐射细胞遗传学和组织培养的良好模型[2]。同时,所有CHO细胞系均不会合成脯氨酸[3]及表达表皮生长因子受体(EGFR),使其成为研究各种EGFR突变的理想选择[4]

变异体

自从在1956年描述了原始的CHO细胞系以来,多位研究人员已因各种目的而开发了该细胞系的许多变异体[3]。1957年,从单个CHO细胞克隆中产生了CHO-K1细胞[5],而利用甲磺酸乙酯诱变CHO-K1细胞后,会产生缺乏二氢叶酸还原酶(DHFR)活性的细胞系CHO-DXB11[6]。然而,这些细胞经过诱变后可能会被还原,并且具有DHFR活性,从而使其在研究中的实用性受到限制。随后,利用伽玛射线诱变CHO细胞,以产生一种新的细胞系,其中DHFR基因座的两个等位基因都被完全消除,并且称其为CHO-DG44[7]。这些DHFR缺陷型菌株需要甘氨酸次黄嘌呤胸腺嘧啶核苷才能生长[7]。具有DHFR突变的细胞系可用于基因工程,因为可以在缺乏胸苷培养基中,轻松筛选出转染了目标基因及DHFR基因功能拷贝的细胞,故而缺乏DHFR的CHO细胞亚型是最广泛用于蛋白质工业生产的CHO细胞[3]

基因工程

在CHO细胞中完成的大部分基因工程都是在缺乏DHFR的CHO细胞中进行的。这种遗传选择方案,仍然是建立用于生产重组治疗性蛋白的转染CHO细胞的标准方法之一。该过程始于将目标基因和DHFR基因分子克隆到单个哺乳动物的表达系统中。然后将携带两个基因的质粒DNA转染到细胞中,并且使细胞在缺乏胸腺嘧啶核苷的培养基中,以选择性条件生长。存活的细胞会具有外源DHFR基因,以及其基因组中整合的目的基因[8][9]。每个细胞系的生长速率和重组蛋白生产水平差异很大。为了获得一些具有所需表型特征的稳定转染的CHO细胞,可能需要评估数百个候选细胞系。

工业用途

CHO细胞是应用于大规模生产治疗性蛋白质的最常见哺乳动物细胞系[1],每培养物可以生产3至10克的重组蛋白[3]。CHO细胞也可以对重组蛋白进行转译后修饰[10]

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Wurm, FM. Production of recombinant protein therapeutics in cultivated mammalian cells.. Nature biotechnology. 2004-11, 22 (11): 1393–8 [2020-01-09]. PMID 15529164. doi:10.1038/nbt1026. [永久失效链接]
  2. ^ TJIO, JH; PUCK, TT. Genetics of somatic mammalian cells. II. Chromosomal constitution of cells in tissue culture.. The Journal of experimental medicine. 1958-08-01, 108 (2): 259–68 [2020-01-09]. PMID 13563760. doi:10.1084/jem.108.2.259. [永久失效链接]
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Wurm, FM; Hacker, D. First CHO genome.. Nature biotechnology. 2011-08-05, 29 (8): 718–20 [2020-01-09]. PMID 21822249. doi:10.1038/nbt.1943. [永久失效链接]
  4. ^ Ahsan, A; Hiniker, SM; Davis, MA; Lawrence, TS; Nyati, MK. Role of cell cycle in epidermal growth factor receptor inhibitor-mediated radiosensitization.. Cancer research. 2009-06-15, 69 (12): 5108–14 [2020-01-09]. PMID 19509222. doi:10.1158/0008-5472.CAN-09-0466. [永久失效链接]
  5. ^ Lewis, NE; Liu, X; Li, Y; Nagarajan, H; Yerganian, G; O'Brien, E; Bordbar, A; Roth, AM; Rosenbloom, J; Bian, C; Xie, M; Chen, W; Li, N; Baycin-Hizal, D; Latif, H; Forster, J; Betenbaugh, MJ; Famili, I; Xu, X; Wang, J; Palsson, BO. Genomic landscapes of Chinese hamster ovary cell lines as revealed by the Cricetulus griseus draft genome.. Nature biotechnology. 2013-08, 31 (8): 759–65 [2020-01-09]. PMID 23873082. doi:10.1038/nbt.2624. [永久失效链接]
  6. ^ Urlaub, G; Chasin, LA. Isolation of Chinese hamster cell mutants deficient in dihydrofolate reductase activity.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1980-07, 77 (7): 4216–20 [2020-01-09]. PMID 6933469. doi:10.1073/pnas.77.7.4216. (原始内容存档于2020-02-23). 
  7. ^ 7.0 7.1 Urlaub, G; Käs, E; Carothers, AM; Chasin, LA. Deletion of the diploid dihydrofolate reductase locus from cultured mammalian cells.. Cell. 1983-06, 33 (2): 405–12 [2020-01-09]. PMID 6305508. doi:10.1016/0092-8674(83)90422-1. [永久失效链接]
  8. ^ Lee, F; Mulligan, R; Berg, P; Ringold, G. Glucocorticoids regulate expression of dihydrofolate reductase cDNA in mouse mammary tumour virus chimaeric plasmids.. Nature. 1981-11-19, 294 (5838): 228–32 [2020-01-09]. PMID 6272123. doi:10.1038/294228a0. [永久失效链接]
  9. ^ Kaufman, RJ; Sharp, PA. Amplification and expression of sequences cotransfected with a modular dihydrofolate reductase complementary dna gene.. Journal of molecular biology. 1982-08-25, 159 (4): 601–21 [2020-01-09]. PMID 6292436. doi:10.1016/0022-2836(82)90103-6. [永久失效链接]
  10. ^ Lai, T; Yang, Y; Ng, SK. Advances in Mammalian cell line development technologies for recombinant protein production.. Pharmaceuticals (Basel, Switzerland). 2013-04-26, 6 (5): 579–603 [2020-01-09]. PMID 24276168. doi:10.3390/ph6050579. [永久失效链接]

外部链接