CHO細胞表達體系及其特點

子生物學、分子免疫學等學科的發展使基因工程疫苗具有越來越重要的地位。在基因工程疫苗研究的動物細胞表達系統中，最具代表性的就是中國倉鼠卵巢細胞(Chinese Hamster Ovary，CHO)。它是用來表達外源蛋白最多也最成功的一類細胞。本文就 CHO細胞表達系統在疫苗研制中的應用做一綜述。

CHO細胞表達體系及其特點

誕生于70年代末的基因工程藥物因其具有其他藥物無法比擬的優點，已迅速成為制藥工業中一個引人矚目的領域。1995年美國基因工程藥物銷售額約為 48億美元，1997年超過60億美元，年增長率達20％以上。各國政府將其視為新的經濟增長熱點而給予了大力支持。

基因工程藥物研究與開發的主要環節包括：①基因的克隆和基因工程菌的構造；②重組細胞的培養；③目的產物的分離純化等。

針對這些主要環節，研究人員正致力于高效表達、培養工藝及下游分離純化等方面的研究。隨著基因工程技術的不斷發展，目前已有多種表達系統可用于生產具有醫療價值的人或動物來源的蛋白質(表1)。大腸桿菌(E.coli)是使用最早的表達系統，其顯著優點是易于操作，產量高，成本低，但由于用 E.coli生產的蛋白質藥物因缺乏糖基化而在人體內易被降解，因此它的藥放大大降低。此外，它還存在易產生內毒素和包涵體的問題。真核細胞中CHO細胞是目前重組糖基蛋白生產的首選體系；因為與其他表達系統相比，它具有許多優點：

①具有準確的轉錄后修飾功能，表達的糖基化藥物蛋白在分子結構、理化特性和生物學功能方面最接近于天然蛋白分子；

②具有產物胞外分越功能，便于下游產物分離純化；

③具有重組基因的高效擴增和表達能力；

④具有貼壁生長特性，且有較高的耐受剪切力和滲透壓能力，可以進行懸浮培養，表達水平較高；

⑤CHO細胞屬于成纖維細胞(fibroblast)，很少分泌自身的內源蛋白，利于外源蛋白的啟分離。

但CHO細胞培養成本高，條件難掌握，易污染，在一定程度上影響了它的廣泛應用。 目前已有越來越多的藥用蛋白在CHO細胞中獲得了高效表達(表2)，其中部分藥物已投放市場，倒如EPO、GCSF等。

CHO細胞屬于成纖維細胞，既可以貼壁生長。也可以懸浮生長。目前常用的CHO細胞包括原始CHO和二氫葉酸還原酶雙倍體基因缺失型(DHFR-) 突變株CHO。近年來，為降低生產成本和減少血制品帶來的潛在危害性，動物細胞生產開始使用無血清培養基(SFM)，但SFM往往導致細胞活力差，貼壁性差，分泌外源蛋白的能力差等缺點。另有研究者嘗 試將類胰島素生長因子IGF基因和轉鐵蛋白基因轉入CHO細胞獲得能自身分泌必需蛋白的“超級CHO”，無需在培養基中轉鐵蛋白和胰島素，細胞可在SFM 中生長良好。與其他表達系統相比，CHO表達系統具有以下的優點：

(1)具有準確的轉錄后修飾功能，表達的蛋白在分子結構、理化特性和生物學功能方面最接近于天然蛋白分子；

(2)既可貼壁生長，又可以懸浮培養，且有較高的耐受剪切力和滲透壓能力；

(3)具有重組基因的高效擴增和表達能力，外源蛋白的整合穩定；

(4)具有產物胞外分泌功能，并且很少分泌自身的內源蛋白，便于下游產物分離純化；

(5)能以懸浮培養方式或在無血清培養基中達到高密度培養。且培養體積能達到1000L以上，可以大規模生產。