CHO细胞表达系统的研究进展

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1、CHO细胞表达系统研究进展AdvancesinthestudiesoftheCHOcellexpressingsystem学院：生命科学学院专业：生物技术专业班级：06级4班姓名：沈容学号：21620062203468CHO细胞表达系统研究进展沈容摘要：中国仓鼠卵巢细胞(ChineseHamsterOvaryCell)是目前重组糖基蛋白生产的首选体系。本文综述了CHO表达系统的特点以及近几年来该系统在生产基因工程药物方面的研究进展、存在问题和发展方向。关键词：CHOcell；表达系统；基因工程药物；疫苗诞生于70年代末的基因工程药物因其具有其他

2、药物无法比拟的优点，已迅速成为制药工业中一个引人瞩目的领域。1995年美国基因工程药物销售额约为48亿美元，1997年超过60亿美元，年增长率达20%以上[1]。各国政府将其视为新的经济增长热点而给予了大力支持。基因工程药物研究与开发的主要环节包括：①基因的克隆和基因工程菌的构造；②重组细胞的培养；③目的产物的分离纯化等。针对这些主要环节，研究人员正致力于高效表达、培养工艺及下游分离纯化等方面的研究。随着基因工程技术的不断发展，目前已有多种表达系统可用于生产具有医疗价值的人或动物来源的蛋白质(表1)。大肠杆菌(E.coli)是使用最早的表达系统

3、，其显著优点是易于操作，产量高，成本低，但由于用E.coli生产的蛋白质药物因缺乏糖基化而在人体内易被降解，因此它的药放大大降低。此外，它还存在易产生内毒素和包涵体的问题。表1用于生产基因工程药物的表达系统Tab.1Usedintheproductionofgeneticengineeringdrugssystems/(h'h.[(w表达系统特点产量原7k(I&@2v(~;j,J核生)d4b;_8X)G+K4y物大肠杆菌(E.coli)具有原核细胞良好的可操作性，成本低．产率高，但不能进行糖基化修饰，胞内分泌形成包涵体。:~%L,w.B+p8

4、T外源蛋白占细菌总蛋白量：胞内表达10%~70%，胞外表达0.3~4％  o!?)A5X(B(@8p*r9W真核生物酵母(yeasts)7H6C'v0^,R%V8J(D$O兼具原核细胞良好的可操作性和真核系统的后加工能力，但存在产量低及过度糖基化等问题。外源蛋白占菌体总蛋白量：~10%甲醇营养型酵母(Methylotrophyeasts)第二代酵母表达系统，部分克服了利甩 酵母表达的过度糖基化缺点，有较好的分泌牲，产量较高，但产品结构与天然分子仍有一些差异.w%@%W0],n!A;d  q  外源蛋白占菌体总蛋白量：10~30％昆虫杆状病毒系

5、统#k4H'Y2b+g(]*F4b具有高等真核生物表达系统的优点，产品的抗原性免疫原性和功能与天然蛋白质相似，表达水平较高，但其糖基化程度较低，形式较为单一发酵液中目的产物含量：1~500mg／L哺乳动物细胞7?+^0B0J#b#q6u产品的抗原性、免疫原性和功能与天然蛋白质最接近，糖基化等后加工最准确，表达水平较低发酵液中目的产物含量；0.2~200mg／L1CHO表达体系及其特点CHO细胞即中国仓鼠卵巢细胞(Chinesehamsterovary)，该细胞具有不死性，可以传代百代以上，是目前生物工程上广泛使用的细胞。全世界批准正式应用于人类

6、疾病治疗或疾病预防的基因工程产品约有三十多种，其中只有一种(乙肝疫苗)是由酵母菌生产的，其余所有产品都是由CHO细胞和大肠杆菌生产的，大肠杆菌不能形成有活性的二聚体(如白介素2)，也不具有糖基化的功能(如EPO)，而CHO却具有如上的功能，因此CHO成为表达复杂生物大分子的理想宿主。另外CH0细胞在基因工程使用中还有一个优点，该细胞属于成纤维细胞(fibroblast)，是一种非分泌型细胞，它本身很少分泌CHO内源蛋白，因此对目标蛋白分离纯化工作十分有利目前常用的CHO细胞包括原始CHO和二氢叶酸还原酶双倍体基因缺失型(DHFR-)突变株CHO

7、。近年来，为降低生产成本和减少血制品带来的潜在危害性，动物细胞生产开始使用无血清培养基(SFM)，但SFM往往导致细胞活力差，贴壁性差，分泌外源蛋白的能力差等缺点。另有研究者尝试将类胰岛素生长因子IGF基因和转铁蛋白基因转入CHO细胞获得能自身分泌必需蛋白的“超级CHO”，无需在培养基中转铁蛋白和胰岛素，细胞可在SFM中生长良好。与其他表达系统相比，CHO表达系统具有以下的优点：(1)具有准确的转录后修饰功能，表达的蛋白在分子结构、理化特性和生物学功能方面最接近于天然蛋白分子[6]；(2)既可贴壁生长，又可以悬浮培养，且有较高的耐受剪切力和渗透

8、压能力；(3)具有重组基因的高效扩增和表达能力，外源蛋白的整合稳定；(4)具有产物胞外分泌功能，并且很少分泌自身的内源蛋白，便于下游产物分离纯化；(5