一文搞定CHO稳转细胞株构建

随着生物技术的迅猛发展,全球化资源整合为生物制药行业提供了越来越全面的技术支撑,抗体药物的发展也获得越来越多的重视。抗体药物开发是一个非常繁杂的过程,而稳定细胞株适用于抗体药开发的各个阶段,如重组蛋白和抗体生产、检测分析、功能性研究等等。构建适用于工业生产的高表达细胞株是第一步也是关键步骤之一。

今天小普与大家分享一种基于CHO细胞株构建的高效抗体药开发策略,能显著提高细胞株开发效率,实现高效、稳定的细胞株开发。

CHO表达系统

哺乳动物细胞是用于生产单抗在内的商业化治疗性蛋白产品的主要宿主细胞。中国仓鼠卵巢(CHO)细胞是生产蛋白类药物的首选宿主细胞,因为与其他系统相比,CHO细胞具有以下优点：

①CHO 细胞对蛋白有准确的加工、修饰功能,因此其表达的蛋白质的生物学活性更接近于天然蛋白；

②CHO 细胞耐受剪切力和渗透压的能力相对较强,可根据培养要求选择贴壁培养或悬浮培养的方式；

③整合外源基因后的细胞稳定,重组基因能高效扩增和表达；

④表达目的蛋白可由细胞内运输到细胞外,并且CHO 细胞只表达少量的内源蛋白,有利于目的蛋白的提取。

GS筛选系统原理

哺乳动物细胞的培养生长过程需要谷氨酰胺（L-glutamine），谷氨酰胺合成酶（GS)将谷氨酸和氨转化为谷氨酰胺，哺乳动物细胞通过这一酶促反应获得谷氨酰胺。

CHO细胞内源的谷氨酰胺合成酶活性比较低,需要在培养基中额外添加外源谷氨酰胺才能促进细胞生长。利用GS抑制剂,L-氨基亚砜蛋氨酸(Methionine Sulphoximine，MSX)抑制内源性GS活性，用含目的基因和GS基因标记的表达载体,转染宿主CHO细胞,通过MSX加压筛选，促使GS基因和目的蛋白基因扩增,只有转染了额外GS基因的细胞才可以在不含有谷氨酰胺（L-glutamine）的培养基中生长,从而筛选获得重组表达细胞株。

筛选策略

01 宿主细胞选择

工业上主要使用两大类CHO细胞：

①GS野生型,含弱的GS活性(GS WT):CHO-K1(ATCC CCL-61,ECACC 85051005)，CHOK1SV(lonza);

②GS缺陷型,敲除GS活性(GS KO):CHOK1SV-KO(Lonza),CHOZN(Merk),HD-BIOP3(Horizon)。

02 细胞株筛选

细胞转染是将外源分子(如DNA,RNA)导入真核细胞，细胞株筛选方案包括一系列步骤：

01重组载体构建

选择适合的信号肽，对抗体重轻链基因进行密码子优化。将目的基因构建到普健专有的GS载体上。

02转染及Minipools筛选

使用普健生物专利的CHO细胞转染方法进行转染。转染48h后,加压筛选Minipools。利用ELISA或Octet进行初筛，选取最优的30个minipools,逐级扩大培养至TPP摇管中,利用简单的流加表达工艺筛选出3个最优的minipools。

03细胞株单克隆化

采用特定的有限稀释方法铺板,Imager跟踪成像。利用ELISA或Octet进行初筛，选取最优的30个单克隆,逐级扩大培养至TPP摇管中，利用简单的流加表达工艺筛选出10株最优的单克隆。将10株最优的单克隆传至摇瓶中,利用特定的摇瓶工艺对10株单克隆进行细胞生长特性,代谢特性,产量,抗体糖基化修饰,抗体聚体等质量分析，综合筛选出最优的3株生产用细胞株。

04个性化产量优化和糖型调节

普健生物有多种基础培养基，补料培养基及流加表达培养方案。可以根据不同的细胞株生长特性,筛选出最优的流加表达工艺。同时,也可以用特定的调糖培养基调节不同的糖型的比例。

05完善的抗体质量评估系统

主要包括:抗体效价、活性分析,抗体聚体分析,抗体糖基化分析,抗体效能分析等。

06生产细胞株稳定性分析

包括基因型稳定性分析及30个代次的传代稳定性分析。

案例展示

构建生产重组抗体的CHO稳定细胞株。

Fig.1 单克隆产量分析

Fig.2 流加表达测试产量优化

Fig.3 抗体聚体分析（SEC-HPLC）

Fig.4 抗体亲和力分析（Biacore）

Fig.5 细胞株稳定性分析图

XtenCHOTM高密度表达系统的转染试剂、表达培养基和补料培养基相较于常用的阳离子脂质体转染试剂、商业化CHO培养基以及补料培养基,成本大大降低,更适用于工业生产,在规模较大的重组蛋白瞬时表达生产中更能体现其性价比高的特点。

稳转细胞株构建流程

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