一文带你读懂CHO细胞的前生今世

CHO细胞是最早由Theodore Puck于1956年从中国仓鼠卵巢细胞中分离出来，并被发现可以无限分裂的细胞，是成纤维细胞的一种。CHO细胞因为具有可粘附或悬浮生长、易基因突变、易基因转染、可实现蛋白翻译后修饰和化学选择等特点，被广泛认为是优良的哺乳动物基因表达的宿主细胞。它很少分泌CHO内源性蛋白，因此非常有利于靶蛋白的分离和纯化。由于该细胞存在缺少脯氨酸合成基因的遗传缺陷，因此在培养过程中需在培养基中加入l -脯氨酸才能生长。

CHO细胞进一步分为野生型和突变型细胞两类。常见的几种细胞系包括CHO -k1、CHO-DHFR-、CHO-DXB11、CHO-DG44、CHO-S等。

1. CHO -k1细胞系

于1957年诞生，是早期CHO细胞的亚克隆，属于接近野生型细胞。但在1968年的突变分析表明，CHO-K1细胞缺乏甘氨酸生物合成的基因。因此其细胞系冷冻溶液的组成通常为50%基础培养基+40%胎牛血清+10%DMSO；培养基组成通常为Ham's F-12K+10% FBS+1%双抗。

2. 二氢叶酸还原酶营养缺陷突变细胞系(CHO-DHFR-)

DHFR系二氢叶酸还原酶（dihydrofolate reductase）的缩写。DHFR被用来催化二氢叶酸还原为四氢叶酸。该细胞系由于存在DHFR缺陷，不能合成四氢叶酸，它只能导入DHFR或在添加次黄嘌呤和胸腺嘧啶的培养基才能生长。也因此，DHFR可作为筛选标记或报告基因。

3. CHO-DXB11细胞系

CHO-DXB11(也称为DUKX)属于DHFR缺陷细胞，是1980年由CHO-K1的细胞化学突变衍生而来。CHO-DXB11只敲除了一个位点，而另一个位点为错义突变，因此有可能自动恢复到DHFR功能，因此无法使用DXB11进行筛选。

4. CHO-DG44细胞系

诞生于1983年CHO-DG44也属于DHFR缺陷细胞，与CHO-DXB11不同的是，CHO-DG44有一个DHFR双缺陷，有两个位点被敲除，因此DG44可用于筛分，在工业应用上最为广泛。

5.CHO-S细胞系

CHO-S是CHO-K1驯化后的悬浮细胞，出现于1971年，可在生物反应器中大规模培养。

CHO-K1、CHO-DG44和CHO-S是工业生产中最常见的三种细胞系。甲氨蝶呤(MTX)是DHFR的拮抗剂，可增加DHFR的表达，使外源基因的拷贝数得到扩增和高表达。DGFR基因扩增系统是目前最常用的基因扩增选择系统。但该系统也存在一些不足，如该方法所需MTX浓度较高，外源基因表达量较低，增加了筛选细胞克隆的工作量等。

因此，以谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase，GS)基因作为显性基因扩增选择标记的GS- CHO细胞(原始宿主细胞为CHO-K1)应运而生。GS-CHO细胞又被称为CHO -K1SV细胞，于1987年初次报道。GS细胞可以在没有谷氨酰胺的培养基中生长，具有更高的扩增效率。将靶基因(如mab)和GS基因标记载体转染后，再通过甲硫氨酸二甲基亚砜(MSX)选择压力促进转染基因扩增，获得重组细胞株。

CHO细胞可用于表达多种复杂的重组蛋白。据统计，70%以上的动物细胞表达的制剂是由CHO细胞作为宿主表达的。2011年6月批准的27个单克隆抗体中，有13个(约50%)通过CHO细胞表达。