CHO细胞

CHO（Chinese hamster ovary cell）是源自中国仓鼠卵巢的上皮细胞系，通常应用于生物学和医学研究，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的实验室内的繁殖。 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细胞自此成为多项研究中首选的细胞系，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、次黄嘌呤和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的培养基中，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]，每升培养物可以生产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]。