重组蛋白两大细胞系起底，CHO与HEK293哪家强？-仪器网

重组蛋白两大细胞系起底，CHO与HEK293哪家强？

来源：艾本德中国 Eppendorf China 分类：产品评测 2024-09-19 14:05:53 4阅读次数

复杂重组蛋白的生产依赖于哺乳动物细胞系，这些细胞系可以大量分泌复杂蛋白，而不需要细胞裂解。其中最常用的两种哺乳动物细胞系是中国仓鼠卵巢（CHO）细胞和人胚胎肾 293（HEK293）细胞。

这两种细胞类型都已适应悬浮生长，促进了在培养基中大规模生产的应用。因此，这些细胞系已成为生物技术、生物制药和各种研究项目中不可或缺的工具。

这两种细胞系都有自己的优缺点，在设计实验前，充分了解这些优缺点，可以更好地设计重组蛋白表达研究。

HEK293 细胞系

”

HEK293 细胞系建立于 1973 年，是用剪切的5型腺病毒 DNA 转化人胚胎肾细胞的结果。HEK293 之所以这样命名，是因为它在实验成功之前进行了 293 次尝试。从那时起，这种强大且快速增长的细胞系及其衍生物已被广泛用于受体信号传导、癌症研究、病毒疫苗的开发和大规模蛋白质生产。

图 1：人胚胎肾细胞 293（HEK293）

优势：

▲ 快速生长和适应性：HEK293 细胞可以适应各种培养条件，易于维护，使其成为一种灵活的选择。

▲ 结果的可重复性：HEK293 细胞提供一致、可靠和可重复的结果。

▲ 转染适应性：HEK293 细胞非常适合转染，可以使用各种物理和化学方法有效转染。

▲ PTMs：HEK293 细胞能够产生复杂的 PTM，包括糖基化。与 CHO 细胞相比，这种能力使 HEK293 细胞特别适合生产难以表达的蛋白质。

缺点：

▲ 易受病毒污染：与所有人类细胞系一样，HEK293 细胞携带人类特异性病毒的潜在风险，这可能会损害最终产品的安全性和有效性。

▲ 聚集倾向：HEK293 细胞在悬浮培养中倾向于聚集，特别是在较高的细胞密度下，这可能会限制大规模生产。

CHO 细胞系

”

该细胞系于 20 世纪 50 年代末首次从中国仓鼠的卵巢中分离出来。科学家们很快意识到这些细胞生长迅速、可复原，并且可以通过诱变进行基因操纵。这导致 CHO 细胞成为生物制药行业的主力，超过 70% 的生物制药和几乎所有的抗体都在该细胞系中产生。CHO 细胞系在生物制药行业有着悠久的历史，并且仍然是重组蛋白表达的热门选择，具有独特的优缺点：

图 2：中国仓鼠卵巢细胞（CHO）

优势：

▲ 经过验证的实绩：CHO 细胞在安全高效的蛋白质生产方面有着悠久的历史，使其成为生物制药生产中值得信赖的选择。

▲ 可扩展性：CHO 细胞在贴壁培养和悬浮液中生长良好，这使其成为大规模培养和工业生产的理想选择。

▲ 稳定性：CHO 细胞以其遗传稳定性而闻名，这对保持一致的蛋白质质量至关重要。

▲ 适应性和耐受性：它们能够适应无血清的培养条件。此外，它们对 pH、氧气水平、温度或细胞密度等参数的变化具有很高的耐受性。

▲ 病毒污染风险低：由于仓鼠的起源，人类病毒传播的风险降低，减少了生产损失，提高了生物安全性。

缺点：

▲ 有限的翻译后修饰：虽然 CHO 细胞可以进行一些蛋白翻译后修饰（PTM），但 CHO 细胞和人类细胞系之间存在差异。值得注意的是，已经观察到 CHO 细胞将非人类聚糖结构，如 N-乙醇基神经氨酸（NGNA）和半乳糖 -α-1,3-半乳糖基（α-Gal）引入糖蛋白产物，增加了免疫原性的风险。此外，CHO 细胞不能完全复制人类糖结构和其他必需的 PTM，因为它们缺乏人类细胞中发现的某些酶。

▲ 开发时间长：CHO 细胞系的转染效率通常低于 HEK293 细胞，导致开发时间更长、资源更密集。

如何选择正确的细胞系？

从小规模可行性研究到重组蛋白的工业化生产，哺乳动物宿主系统的选择会显著影响生物过程的成功和最终产品的质量。虽然 CHO 和 HEK293 细胞具有相似的特性，但它们也有不同的特征，这使它们或多或少适合特定的应用。因此，使用 CHO 或 HEK293 细胞之间的选择取决于项目的独特需求，例如蛋白质的性质、所需的蛋白翻译后修饰（PTM）和可扩展性。

所需的蛋白翻译后修饰（PTM）

虽然 CHO 细胞可以产生与人类中发现的蛋白翻译后修饰（PTM）相似的蛋白质，但它们也可能引入损害产品稳定性、免疫原性和效力的变异，这在生物治疗中特别令人担忧。相比之下，像 HEK293 这样的人类细胞系可以产生具有天然蛋白翻译后修饰（PTM）的治疗药物，这是需要特定修饰蛋白质的关键考虑因素。例如，败血症药物重组人活化蛋白 C（drotrecogin alfa）和重组因子 IX-Fc 融合蛋白需要 γ 羧化，这是 HEK293 细胞可以产生的有效蛋白翻译后修饰（PTM），而非 CHO 细胞所能。

可扩展性

CHO 细胞通常是大规模生产的首选，因为它们对工业规模的生物反应器具有鲁棒性和适应性。CHO 细胞可以在摇瓶和生物反应器悬浮液中培养，这有利于高密度细胞培养和大规模生产。与 CHO 细胞一样，HEK293 细胞在悬浮液和无血清培养基中快速生长，而且它们可以瞬时和稳定地表达蛋白质，并且在蛋白质生产方面非常高效。然而，HEK293 细胞系的生长和生产特性仍被认为不如 CHO 细胞，因为它们倾向于在悬浮液中聚集，限制了它们在更大规模培养的能力。因此， HEK293 细胞通常更适合用于小规模的研究工作，或用于有限的蛋白质生产目的。