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一、起源与发展历程

二、核心生物学特性

1. 形态与生长特征
   多数 CHO 亚系克隆呈上皮样或成纤维样形态，贴壁生长时呈多边形或梭形，部分亚系（如 CHO-S）经驯化后可在无血清培养基中悬浮生长，适合大规模生物反应器培养。细胞倍增时间约为 15–30 小时，对数生长期密度可达 1×10?–5×10? cells/mL，传代稳定性良好（通常可传代 50 代以上）。
2. 蛋白表达优势
   • 翻译后修饰能力：具备完整的真核生物修饰系统，如糖基化、磷酸化、二硫键形成等，表达的重组蛋白结构与天然蛋白高度相似，生物活性显著。
   • 遗传改造兼容性：易于通过脂质体转染、电穿孔等技术导入外源基因，且可通过筛选标记（如 DHFR、GS）实现目的基因的稳定整合与高拷贝扩增。
3. 环境适应能力
   可在低血清、无血清或化学成分确定的培养基中生长，耐受较宽的 pH 值（6.9–7.4）和溶氧范围，适合工业化生产中的工艺优化，降低成本并符合药品生产质量管理规范（GMP）要求。

三、主要亚系克隆及应用

1. CHO-K1

• 特性：原始野生型亚系，贴壁依赖型，需添加血清培养，经驯化后可悬浮无血清培养。
• 应用：广泛用于早期重组蛋白表达研究，如单克隆抗体、生长激素等，是头个获批用于生产治疗性蛋白（如乙肝疫苗）的 CHO 亚系。

2. CHO-S

• 特性：1973 年从 CHO-K1 分离的悬浮适应型亚系，倍增时间短（约 15 小时），适合瞬时转染。
• 应用：快速生产小批量重组蛋白，尤其在疫苗研发的早期阶段（如 COVID-19 疫苗的紧急制备）。

3. CHO-DHFR?（二氢叶酸还原酶缺陷型）

• 特性：DHFR 基因缺失，无法在不含次黄嘌呤和胸腺嘧啶的培养基中存活，需与 DHFR 基因共转染筛选。
• 应用：通过甲氨蝶呤（MTX）加压筛选，显著提高目的基因拷贝数，常用于高表达克隆的筛选，如单克隆抗体药物阿达木单抗的生产。

4. CHO-GS（谷氨酰胺合成酶缺陷型）

• 特性：GS 基因缺失，依赖外源谷氨酰胺，可通过添加甲硫氨酸亚砜胺（MSX）筛选高表达克隆。
• 应用：减少培养基中氨的积累（谷氨酰胺代谢副产物），延长培养周期，适用于大规模灌流培养。

5. 基因编辑亚系（如 CRISPR-Cas9 改造株）

• 特性：通过敲除内源性基因（如 IgG 受体、GS 基因）或插入多顺反子表达盒，优化蛋白产率或简化纯化流程。
• 应用：生产双特异性抗体、无血清培养基适应型细胞株，或用于基因治疗载体的包装。

四、在生物制药中的产业化价值

1. 重组蛋白生产
   全球 80% 以上的治疗性抗体（如利妥昔单抗、曲妥珠单抗）及多种疫苗抗原（如乙肝表面抗原、COVID-19 刺突蛋白）均采用 CHO 亚系克隆生产，年产量可达克级至千克级，纯度超过 95%。
2. 疫苗与基因治疗
   • 病毒载体生产：作为腺相关病毒（AAV）、慢病毒（LV）的包装宿主，用于 CAR-T 细胞疗法和基因替代治疗。
   • mRNA 疫苗辅助系统：表达病毒样颗粒（VLP）或佐剂蛋白，增强疫苗免疫原性。
3. 工艺**与优化
   通过代谢工程改造 CHO 细胞的谷氨酰胺代谢路径，减少氨、乳酸等副产物积累；结合过程分析技术（PAT）和人工智能（AI），实现发酵过程的实时监控与参数优化，进一步提升产率（部分抗体滴度可达 10 g/L 以上）。

五、挑战与未来趋势

• 提升产率与一致性：通过表观遗传调控或单细胞测序筛选高表达克隆，减少批次间差异。
• 培养基国产化：开发无动物源、化学成分明确的国产培养基，降低对外依赖并符合监管要求。
• 可持续生产：探索灌流培养、微载体技术与生物反应器小型化，降低能耗与生产成本。

总结