细胞界里最靓的仔-CHO（中国仓鼠卵巢细胞）

CHO细胞作为细胞界的高富帅，早在8年前它就已经身价超过了500亿美金。大部分成功人士的背后都藏有一部血泪史，它们也不例外。

Long long ago，它们也只是一种名叫中国仓鼠的物种身上默默无闻的卵巢细胞。

So,diao丝是如何开启逆袭之路的呢？

让我们将时间拨回到1919年，北京协和医院的E.T. Hsieh博士在肺炎球菌感染研究时，一时找不到实验室专用小鼠，于是派人去京郊把遍地都是的中国仓鼠逮了不少回来用于实验。那时谁也不曾想到就是这么一个现在看来很神奇的操作，将把中国仓鼠们带上了一条被驯化成为实验动物的“不归路”。我们也不知道当年那群在京郊晃悠的仓鼠们回忆至此会不会后悔没有好好规划行动路线，嘤嘤嘤......

1924年，又是两名在协和工作的研究人员，Jocelyn Smyly和Charles Young发现中国仓鼠很容易感染寄生虫利什曼原虫从而引发Black fever黑热病，至此中国仓鼠宝宝们“沦”为科研人员研究各种传染性疾病的有力工具。

随着时间的推移中国仓鼠在医学界的作用有目共睹。1928年，还是协和医学院，有个叫Marshall Hertig的研究人员将150只中国仓鼠带到了哈佛医学院，希望将其建成一个品系，结果。。。结果他没成功。

一直到了1943年，现代遗传学先驱Guido Pontecorvo（对，就是那个发现真菌准确周期的Ponte）在低倍显微镜下观察中国仓鼠的染色体，发现只有14条（实际为2n=22），比起其它常用的实验鼠（小鼠的40条、大鼠的42条）要少，这使得中国仓鼠又多了一项送命奉献业务--用于染色体的研究。

转眼到了1948年12月，某个冬日黑暗的深夜，正在中国参加洛克菲勒基金会研究亚洲疟疾医学计划的Dr.Robert Briggs Watson受美国北部最大实验动物供应商Victor Schwentker嘱托，带着20只由胡正祥教授赠予的中国仓鼠，穿过纷飞的战火历经千辛万苦运至美国旧金山，最后又转辗转到纽约成功交到Victor Schwentker手中。

大难不死，必有后福，经过Victor Schwentker两年的专门驯养，中国仓鼠终于被驯化成一种实验室动物品系。这其中还有一个小插曲，哈佛大学的George Yerganian用更好的显微镜发现中国仓鼠有22条染色体，不是此前Pontecorvo报道的14条，即便如此小仓鼠们也拥有用于染色体研究的绝对优势。

Yerganian在长时间饲养中国仓鼠过程中，针对其特性摸索出一套专门的饲养方法，并将此套方法公开。不过也许是因为这些小仓鼠们水土不服吃不惯“西餐”，也许是因为上述饲养方法不一定适用于所有中国仓鼠族群。很长一段时间内，Yerganian成为了此品系在美唯一供应商，单一供应限制中国仓鼠大面积应用。

命运的齿轮转到1957年，University of Colorado Medical Center的Dr.Theodore T. Puck和其同事Fa-Ten Kao在波士顿癌症研究中心得到一只雌性中国仓鼠（你们绝对想不到这只仓鼠是被一名中年妇女放在提篮里，乘坐2天火车抵达实验室的，是不是很妙的操作），并成功分离我们熟知的CHO-K1细胞系，由于该细胞快速悬浮生长和高蛋白表达的特性，CHO细胞开始在科研和企业获得普遍的应用。

1983年，Dr.Theodore T. Puck成立Cytogen Research and Development, Inc.公司，无偿为研究机构提供中国仓鼠。

1984年，Genentech公司首次实现重组中国仓鼠卵巢细胞表达组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)并于1987年成功获批上市，这是哺乳动物细胞表达系统生产蛋白药物的一个标志性事件。

随后，许多外源蛋白基因相继被转染到哺乳动物细胞，一些有价值的蛋白不断实现表达，包括凝血因子（coagulation factors）、促红细胞生成素(EPO)、免疫球蛋白（immune globulin）、尿激酶(urokinase)、乙肝表面抗原（HBsAg）和单克隆抗体等，极大地促进了生物药工业的发展。

同时，随着CHO细胞在实验室的普及，科学家成功分离出不同亚型的CHO细胞株，比如CHO-S, , CHO DXB11, CHO DG44， CHO-M以及近年来受到持续关注的GS基因敲除CHO细胞（如Merck/Sigma Aldrich公司的CHOZN, Lonza的CHO GS Xceed, Horizon公司用rAAV技术敲除的CHO细胞）。

在与科研人员多年相爱相杀中，CHO也终于走向“鼠”生巅峰。

目前，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可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表达的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。

至今为止，FDA（美国食品药品管理局）和EMA（欧洲药品管理局）已经批准超过70种治疗性mAbs，其中39种是由CHO细胞生产（见表1），除此之外，还有几百种mAbs处于临床阶段。

XtenCHOTM 高密度瞬转表达系统

XtenCHOTM 高密度瞬转表达系统是基于CHO-K1自主开发的一套高效表达蛋白和抗体的瞬时表达系统，该系统不仅表达量高（一般为200-400mg/L，部分抗体的表达量高达1g/L），而且工艺简单，既适用人源化抗体小体积高通量筛选，又适用于大体积的放大生产。

重组蛋白在抗原制备、蛋白相互作用、酶学分析、药物靶标研究等方面应用广泛，选择合适的重组蛋白表达方法对于能否及时获得所需数量和质量的重组蛋白至关重要。常规的重组蛋白表达系统我们并不陌生，主要有原核表达系统、哺乳动物细胞表达系统、酵母表达系统、枯草芽孢杆菌表达系统、昆虫杆状病毒表达系统，各有优缺点，其中哺乳动物细胞表达系统因其表达的蛋白更接近天然状态，且最容易保留生物活性，而备受关注，但表达量通常是一大难题。

临床及实验室研究中，经常要求在短时间内生产一定量的重组蛋白。稳定表达细胞株生产重组蛋白过程繁琐且周期长；瞬时基因表达技术则能在短期内高表达重组蛋白，因而得到广泛应用。随着生物医药研究技术的发展，快速生产毫克到克级别的重组蛋白瞬时表达体系被广泛用于新药筛选和临床前研究。

XtenCHOTM高密度瞬转表达系统

XtenCHOTM高密度瞬转表达系统是Atagenix 自主开发的一套高效表达蛋白和抗体的瞬时表达系统，主要包括以下组分：

①XtenCHOTM cell line；② ATGfect solution；③ Basic expression medium/ATGfeed medium。该系统不仅表达量高（一般为200-400mg/L，部分抗体的表达量高达1g/L），而且工艺简单，既适用人源化抗体小体积高通量筛选，又适用于大体积的放大生产。

XtenCHOTM高密度瞬转表达系统优势

①XtenCHOTM 细胞开发的一种经基因改造的重组CHO细胞株，使用含配套元件的载体，可以使转染进入细胞的表达载体拷贝数增加，延长游离质粒在细胞内的停留时间，从而使载体携带的目的基因获得高水平，持续表达。

②XtenCHOTM 高密度瞬转表达系统改进了CHO常规转染方法，采用新颖的高密度转染方法和特殊的细胞培养模式，提高了转染后的细胞活率，使转染细胞存活时间从常规6-7天延长至10-14天，进一步提高了目的蛋白的产量。

③XtenCHOTM 高密度瞬转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 瞬转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。

3XtenCHOTM高密度瞬转表达系统测试结果

3.1与其它商业化表达系统的比较

使用XtenCHOTM高密度瞬转表达系统和其它公司的两个商业化CHO 瞬转表达系统CHO Expression system 1 和 CHO Expression system 2 同时对一个抗体进行表达，转染后的细胞密度和活率监测及抗体产量见图1和图2：

图1不同表达系统转染后细胞密度活率监测

图2不同表达系统表达相同抗体产量比较

3.2不同治疗性重组抗体表达测试

选取4种典型的治疗性重组抗体序列，用XtenCHOTM 高密度瞬转表达系统进行表达测试。抗体产量见图3：

图3XtenCHOTM系统表达不同抗体的产量测定

Ab1: Pembrolizumad, Ab2: Utomilumab, Ab3: PF, Ab4: Claudiximab

参考资料：

Rawley JD.Theodore T. Puck (September 24, 1916–November 6, 2005). American Journal HumanGenetics 2006;78(3): 365–366.

Kim JY et al. CHO cells inbiotechnology for production of recombinant proteins: current state and furtherpotential. Applied Microbiology and Biotechnology 2012;93(3): 917–930.

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Landauer K, Woischnigg H, Hepp N et al (2011)Development of a chemically defined CHO medium by engineering based on a feed solution.BMC Proc 5(Suppl 8):P41 CHO MEDIA PLATFORM FACILITATES INTEGRATED CELLLINE DEVELOPMENT AND MEDIA OPTIMIZATION, IrvineScientic Poster in ESACT 2017

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