發(fā)布日期：2017-04-18
中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞（CHO細(xì)胞）經(jīng)常被用來制造生物制劑，即基于蛋白的藥物，可用來治療癌癥、自身免疫疾病以及很多其他的疾病。如今，市場(chǎng)上一半以上最為暢銷的生物制劑是由CHO細(xì)胞產(chǎn)生的。舉幾個(gè)例子來說，阿達(dá)木單抗（Humira）、貝伐單抗（Avastin）和利妥昔單抗（Rituxan）。
盡管得到廣泛的使用，研究人員面臨的挑戰(zhàn)是對(duì)利用CHO細(xì)胞產(chǎn)生生物制劑進(jìn)行優(yōu)化。比如，CHO細(xì)胞的蛋白產(chǎn)量有時(shí)是較低的，這一因素導(dǎo)致這些藥物具有比較高的成本。
來自美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校CHO系統(tǒng)生物學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱CHO中心）的研究人員開創(chuàng)性地付出各種努力以便更加深入地理解CHO細(xì)胞和推進(jìn)細(xì)胞工程研究。CHO中心研究人員與來自加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布工程學(xué)院、加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院和桑福德-伯納姆-普利貝斯醫(yī)學(xué)探索研究所（Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute）的研究人員組建成一個(gè)跨學(xué)科小組。
提高產(chǎn)品產(chǎn)量
在去年發(fā)表在Cell Systems期刊上的一篇論文中，CHO中心研究人員與全世界的幾個(gè)團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)出一種綜合的全基因組水平的CHO細(xì)胞代謝模型，并且鑒定出讓蛋白產(chǎn)生最大化的特定途徑。這個(gè)項(xiàng)目是由CHO中心聯(lián)合主任、加州大學(xué)圣地亞哥分校兒科教授Nathan Lewis領(lǐng)導(dǎo)的。
研究人員利用這種模型預(yù)測(cè)當(dāng)遭受行業(yè)上經(jīng)常用來增加蛋白產(chǎn)生的兩種處理方法時(shí)，CHO細(xì)胞實(shí)際上能夠產(chǎn)生多少數(shù)量的蛋白。一種處理方法涉及降低培養(yǎng)溫度，另一種處理方法涉及往培養(yǎng)基中加入丁酸鈉。
這種模型預(yù)測(cè)這些處理方法差強(qiáng)人心地增加蛋白產(chǎn)生，但這是以犧牲細(xì)胞生長(zhǎng)為代價(jià)的。Lewis說，“這種權(quán)衡是非常不高效的”，這是因?yàn)榧?xì)胞生長(zhǎng)下降僅換來蛋白產(chǎn)量少量增加。
研究人員利用這種模型模擬CHO細(xì)胞發(fā)生的其他變化。特別地，他們研究了基因變化提高CHO細(xì)胞中的分泌途徑流動(dòng)的效率，這種分泌途徑會(huì)產(chǎn)生治療性蛋白，并將這些蛋白釋放到細(xì)胞外。這種模型預(yù)測(cè)這些細(xì)胞變化能夠比經(jīng)常使用的行業(yè)處理方法3倍地增加蛋白產(chǎn)生。
Lewis說，“這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)這種分泌途徑是細(xì)胞機(jī)器中的一種重要的管線，我們能夠?qū)λM(jìn)行改造來產(chǎn)生更多的蛋白。”
在今年早期發(fā)表在Scientific Reports期刊上的一項(xiàng)研究中，Lewis和同事們證實(shí)一種不同的方法能夠增加蛋白產(chǎn)生，也能夠增加細(xì)胞生長(zhǎng)率。這種方法涉及當(dāng)CHO細(xì)胞產(chǎn)生一種治療性抗體時(shí)，繪制它們當(dāng)中所有核糖體的活性。在這種過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)沉默一種基因不僅改善細(xì)胞生長(zhǎng)，而且導(dǎo)致抗體產(chǎn)生增加了18%。
質(zhì)量控制
糖基化，即將糖鏈附著到蛋白上，是CHO中心研究人員正在深入研究的另一種細(xì)胞過程?？刂铺腔?，如將哪些糖分子或多少數(shù)量的糖分子加入到所需的蛋白上，對(duì)產(chǎn)生高質(zhì)量藥物產(chǎn)品是至關(guān)重要的，但是它是極其充滿挑戰(zhàn)的。
在發(fā)表在Biotechnology Journal期刊上的一項(xiàng)研究中，研究人員開發(fā)出一種算法來預(yù)測(cè)當(dāng)制造生物制劑和它們的生物仿制藥時(shí)，他們?nèi)绾文軌蛐揎桟HO細(xì)胞來獲得所需的糖基化模式。Lewis說，這項(xiàng)研究能夠加快顯著降低主要的蛋白藥物成本的努力。
正在開展的研究
CHO中心研究人員正在開發(fā)和改進(jìn)其他的一流資源來合理地設(shè)計(jì)和優(yōu)化用于藥物開發(fā)的CHO細(xì)胞系。這些資源包括CHO細(xì)胞系的高質(zhì)量基因組序列，下一代基因組編輯技術(shù)，不斷增加的工程CHO細(xì)胞系庫(kù)，改良的不含污染物的“清潔”CHO細(xì)胞系，“安全港”整合位點(diǎn)（即CHO細(xì)胞基因組上的位點(diǎn)，能夠?qū)⑷嘶虬踩夭迦氲竭@些位點(diǎn)上來改善蛋白表達(dá)）圖譜，以及分析和理解組學(xué)數(shù)據(jù)的復(fù)雜方法。
來源：生物谷
