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 , utilizadas a menudo en investigaciones biológicas y médicas 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 utilizados para la producción industrial de proteínas terapéuticas recombinantes. [2]
Los hámsteres chinos se habían utilizado en investigaciones desde 1919, donde se utilizaban en lugar de ratones para tipificar neumococos . Posteriormente se descubrió que eran excelentes vectores para la transmisión de kala-azar ( leishmaniasis visceral ), lo que facilitó la investigación de Leishmania . [3] [4]
En 1948, el hámster chino se utilizó por primera vez en Estados Unidos para su 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 la línea celular de elección debido a su rápido crecimiento en cultivos en suspensión y su alta producción de proteínas. [3] [5]
El medicamento trombolítico contra el infarto de miocardio alteplasa (Activase) fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. en 1987. Fue la primera proteína recombinante disponible comercialmente producida a partir de células CHO. [3] [6] Las células CHO continúan siendo el enfoque de fabricación más utilizado para agentes profilácticos y terapéuticos con proteínas recombinantes. [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 diversas mutaciones de EGFR. [11]
Además, las células de ovario de hámster chino son capaces de producir proteínas con glicosilaciones complejas , modificaciones postraduccionales (PTM) 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 por 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] [ se necesitan citas adicionales ] En 1957, se generó CHO-K1 a partir de un único 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] Variantes de K1 incluyen los depósitos en ATCC, ECACC y una versión adaptada para crecimiento en medio libre de proteínas. [14]
CHO-K1 fue mutagenizado en la década de 1970 con metanosulfonato de etilo para generar una línea celular que carecía de actividad dihidrofolato reductasa (DHFR), denominada CHO-DXB11 (también conocida como CHO-DUKX). [17] Sin embargo, estas células, cuando se mutagenizan, podrían volver a la actividad DHFR, lo que hace que su utilidad para la investigación sea algo limitada. [17] Posteriormente, en 1983, las células CHO fueron mutagenizadas con radiación gamma para producir una línea celular en la que ambos alelos del locus DHFR fueron completamente eliminados, denominada CHO-DG44. [18] Estas cepas deficientes en DHFR requieren glicina , hipoxantina y timidina para crecer. [18] Las líneas celulares con DHFR mutado 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 detectar fácilmente en medios sin timidina. Debido a esto, las células CHO que carecen de DHFR son las células CHO más utilizadas para la producción de proteínas industriales.
Más recientemente, otros sistemas de selección se han vuelto populares y con sistemas de vectores que pueden apuntar más eficientemente a la cromatina activa en células CHO, también se puede usar la selección de antibióticos ( puromicina ) para generar células recombinantes que expresen proteínas a un alto nivel. Este tipo de sistema no requiere ninguna mutación especial, por lo que se ha descubierto que los cultivos de células huésped sin deficiencia de DHFR producen niveles excelentes de proteínas.
Dado que las células CHO tienen una propensión muy alta a la inestabilidad genética (como todas las células inmortalizadas), no se debe suponer que los nombres aplicados indiquen su utilidad para fines de fabricación. Por ejemplo, los tres cultivos de descendencia K1 disponibles en 2013 tienen mutaciones acumuladas significativas en comparación entre sí. [14] La mayoría, si no todas, las líneas celulares CHO utilizadas industrialmente ahora se cultivan en medios libres de componentes animales o en medios químicamente definidos, y se utilizan en biorreactores a gran escala en cultivo en suspensión. [10] [14] Se discutió ampliamente la compleja genética de las células CHO y las cuestiones relativas a la derivación clonal de la población celular. [19] [20]
Gran parte de la manipulación genética realizada en las 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 mamífero . Luego, el ADN plasmídico que porta 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 proteínas recombinantes de cada línea celular varían ampliamente. Para obtener algunas 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 se pueden obtener 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 Sanitaria. Estas organizaciones también mantienen datos, como curvas de crecimiento, videos de crecimiento en intervalos de tiempo, imágenes e información de rutina de subcultura. [23]
Las células CHO son la línea celular de mamíferos más común utilizada para la producción masiva de proteínas terapéuticas como los anticuerpos monoclonales, utilizados en el 70% de los mAb terapéuticos. [2] Pueden producir proteína recombinante en una escala de 3 a 10 gramos por litro de cultivo. [10] Los productos de células CHO son adecuados para aplicaciones humanas, ya que estas células de mamíferos realizan modificaciones postraduccionales similares a las humanas en proteínas recombinantes, lo cual 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 todos los rBP y mAb se produjeron a partir de líneas celulares de ovario de hámster chino (CHO).
En 2019, los seis de los diez medicamentos más vendidos se produjeron en células CHO (Urquhart, 2020).