Las células de ovario de hámster chino ( CHO ) son una familia de líneas celulares inmortalizadas [1] derivadas de células epiteliales del ovario del hámster chino , a menudo utilizadas en investigación biológica y médica y comercialmente en la producción de proteínas terapéuticas recombinantes . [1] [2] Han encontrado un amplio uso en estudios de genética, detección de toxicidad, nutrición y expresión genética, y particularmente desde la década de 1980 para expresar proteínas recombinantes . Las células CHO son los huéspedes mamíferos más comúnmente utilizados para la producción industrial de terapias proteicas recombinantes. [2]
Los hámsteres chinos se han utilizado en investigaciones desde 1919, cuando se utilizaron en lugar de ratones para tipificar los neumococos . Posteriormente se descubrió que eran excelentes vectores para la transmisión del kala-azar ( leishmaniasis visceral ), lo que facilitó la investigación sobre la leishmania . [3] [4]
En 1948, el hámster chino se utilizó por primera vez en los Estados Unidos para la cría en laboratorios de investigación. En 1957, Theodore T. Puck obtuvo una hembra de hámster chino del laboratorio del Dr. George Yerganian en la Boston Cancer Research Foundation y la utilizó para derivar la línea celular original de ovario de hámster chino (CHO). Desde entonces, las células CHO han sido una línea celular de elección debido a su rápido crecimiento en cultivo en suspensión y su alta producción de proteínas. [3] [5]
La medicación trombolítica contra el infarto de miocardio alteplasa (Activase) fue aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos en 1987. Fue la primera proteína recombinante disponible comercialmente producida a partir de células CHO. [3] [6] Las células CHO siguen siendo el enfoque de fabricación más utilizado para terapias de proteínas recombinantes y agentes profilácticos. [7] [8] En 2019, seis de los 10 medicamentos más vendidos se fabricaron en células CHO. [9]
Todas las líneas celulares CHO son deficientes en la síntesis de prolina . [10] Además, las células CHO no expresan el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR), lo que las hace ideales en la investigación de varias mutaciones del EGFR. [11]
Además, las células de ovario de hámster chino son capaces de producir proteínas con glicosilaciones complejas , modificaciones postraduccionales (PTMs) similares a las producidas en humanos. Son fácilmente cultivables en cultivos a gran escala y tienen una gran viabilidad, por lo que son ideales para la producción de proteínas GMP . Además, las células CHO son tolerantes a variaciones en los parámetros, ya sean niveles de oxígeno, valor de pH , temperatura o densidad celular. [12]
Al tener un número de cromosomas muy bajo (2n=22) para un mamífero , el hámster chino también es un buen modelo para la citogenética de radiación y el cultivo de tejidos. [13]
Desde que se describió la línea celular CHO original en 1956, se han desarrollado muchas variantes de la línea celular para diversos fines. [10] [ cita(s) adicional(es) necesaria(s) ] En 1957, CHO-K1 se generó a partir de un solo clon de células CHO. [14] Sin embargo, según una fuente de la industria, el científico Theodore Puck aisló por primera vez CHO-K1 en 1968. [1] Puck y sus colegas informaron haber iniciado una línea celular de origen ovárico de hámster chino en 1957. [15] [16] Las variantes de K1 incluyen los depósitos en ATCC, ECACC y una versión adaptada para el crecimiento en un medio sin proteínas. [14]
En la década de 1970, se mutó CHO-K1 con metanosulfonato de etilo para generar una línea celular que carecía de actividad de dihidrofolato reductasa (DHFR), denominada CHO-DXB11 (también denominada CHO-DUKX). [17] Sin embargo, estas células, cuando se mutan, pueden volver a la actividad de DHFR, lo que limita un poco su utilidad para la investigación. [17] Posteriormente, en 1983, las células CHO se mutaron con radiación gamma para producir una línea celular en la que se eliminaron por completo ambos alelos del locus DHFR, denominada CHO-DG44. [18] Estas cepas deficientes en DHFR requieren glicina , hipoxantina y timidina para crecer. [18] Las líneas celulares con DHFR mutada son útiles para la manipulación genética, ya que las células transfectadas con un gen de interés junto con una copia funcional del gen DHFR se pueden examinar fácilmente en medios carentes de timidina. Debido a esto, las células CHO que carecen de DHFR son las células CHO más utilizadas para la producción industrial de proteínas.
Más recientemente, otros sistemas de selección se han vuelto populares y con sistemas de vectores que pueden dirigirse de manera más eficiente a la cromatina activa en células CHO, también se puede utilizar la selección con antibióticos ( puromicina ) para generar células recombinantes que expresen proteínas a un alto nivel. Este tipo de sistema no requiere una mutación especial, por lo que se ha descubierto que los cultivos de células hospedadoras sin deficiencia de DHFR producen excelentes niveles de proteínas.
Dado que las células CHO tienen una propensión muy alta a la inestabilidad genética (como todas las células inmortalizadas), no se debe asumir que los nombres aplicados indican su utilidad para fines de fabricación. Por ejemplo, los tres cultivos de crías K1 disponibles en 2013 tienen mutaciones acumuladas significativas en comparación entre sí. [14] La mayoría, si no todas, las líneas celulares CHO utilizadas industrialmente se cultivan ahora en medios libres de componentes animales o en medios definidos químicamente, y se utilizan en biorreactores a gran escala bajo cultivo en suspensión. [10] [14] La genética compleja de las células CHO y las cuestiones relacionadas con la derivación clonal de la población celular se discutieron ampliamente. [19] [20]
Gran parte de la manipulación genética realizada en células CHO se realiza en células que carecen de la enzima DHFR . Este esquema de selección genética sigue siendo uno de los métodos estándar para establecer líneas celulares CHO transfectadas para la producción de proteínas terapéuticas recombinantes. El proceso comienza con la clonación molecular del gen de interés y el gen DHFR en un único sistema de expresión de mamíferos . Luego, el ADN plasmídico que lleva los dos genes se transfecta en células y las células se cultivan en condiciones selectivas en un medio sin timidina . Las células supervivientes tendrán el gen DHFR exógeno junto con el gen de interés integrado en su genoma . [21] [22] La tasa de crecimiento y el nivel de producción de proteína recombinante de cada línea celular varía ampliamente. Para obtener unas pocas líneas celulares transfectadas de forma estable con las características fenotípicas deseadas, puede ser necesario evaluar varios cientos de líneas celulares candidatas.
Las líneas celulares CHO y CHO-K1 pueden obtenerse de varios centros de recursos biológicos, como la Colección Europea de Cultivos Celulares , que forma parte de las Colecciones de Cultivos de la Agencia de Protección de la Salud. Estas organizaciones también mantienen datos, como curvas de crecimiento, videos de crecimiento en cámara lenta, imágenes e información de rutina de subcultivos. [23]
Las células CHO son la línea celular de mamíferos más común utilizada para la producción en masa de proteínas terapéuticas, como los anticuerpos monoclonales, que se utilizan en el 70 % de los mAb terapéuticos. [2] Pueden producir proteínas recombinantes en una escala de 3 a 10 gramos por litro de cultivo. [10] Los productos de las células CHO son adecuados para aplicaciones humanas, ya que estas células de mamíferos realizan modificaciones postraduccionales similares a las humanas en las proteínas recombinantes, lo que es clave para el funcionamiento de varias proteínas. [24]
Sin embargo, el 70 % de los productos biológicos, y casi todos los mAb, se producen en células de ovario de hámster chino (CHO), como los huéspedes más utilizados y preferidos para la producción de proteínas biofarmacéuticas.
Desde 2016, aproximadamente el 70 % de todas las rBP y mAb se produjeron a partir de líneas celulares de ovario de hámster chino (CHO)
En 2019, los seis fármacos más vendidos de los diez principales se produjeron en células CHO (Urquhart, 2020).