תאי CHO-K1: מרכיב מרכזי ביישומים של מחקר ביוטכנולוגי

תאי CHO-K1 הם נגזרים מקו התאים של השחלה של אוגר סיני (CHO). הם נמצאים בשימוש נרחב בביוטכנולוגיה תעשייתית לייצור תרופות ביולוגיות וחלבונים רקומביננטיים אחרים. בנוסף, קו התאים CHO-K1 משמש גם במחקר טוקסיקולוגי. חוקרים מבצעים מניפולציות גנטיות בתאים אלה כדי לשפר את הגליקוזילציה, להפחית את האפופטוזיס ולהגביר את התפוקה הכוללת.

מקור ומאפיינים כלליים: תאי CHO-K1

המאפיינים הכלליים והמקור של קו תאים קובעים את השימוש בו במחקר. סעיף זה יסייע לכם ללמוד על המקור והמאפיינים של קו התאים המפורסם CHO-K1. תוכלו ללמוד: מהו מקורם של תאי CHO-K1? מהו גודלם של תאי CHO-K1? מהו השם המלא של קו התאים CHO-K1? מהי המורפולוגיה של תאי CHO-K1?

• CHO-K1, או קו תאי שחלת אוגר סיני K1, הוא תת-שיבוט של תאי CHO הורים שמקורם בביופסיה של שחלת אוגר סיני בוגר בשנת 1957. קו התאים המקורי פותח על ידי T.T. Puck ועמיתיו בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קולורדו, דנבר, ארה"ב [1].
• קו התאים CHO-K1 מציג מורפולוגיה דמוית אפיתל.
• קוטר תאי CHO-K1 הוא כ-0.001 מילימטר. מעניין לציין כי התאים גדולים בתחילה, אך הם הולכים ומצטמצמים עם הזמן.
• הגנום של CHO-K1 מורכב ממספר כרומוזומים דומה לזה של תאי אדם. יש להם קריוטיפים דיפלואידים ויש להם פחות חריגות כרומוזומליות.

קו תאים CHO-K1 לעומת קו תאים CHO-S

שני קווי התאים הם נגזרות של CHO. הם נבדלים זה מזה באופן שבו התאים הללו גדלים ומתרבים. תאי CHO-S מותאמים לגידול בתרבית, בעוד ש-CHO-K1 ניתנים למניפולציה גנטית לייצור תאים דבקים ותאי תמיסה.

גידול בתרבית תלויה בייצור תרופות.

קו תאים CHO-K1: מידע על גידול

קו התאים CHO-K1 נמצא בשימוש נרחב במחקר הביוטכנולוגיה התעשייתית. מדובר בקווי תאים קלים לתחזוקה. הכרת נקודות המפתח בגידול תאי CHO-K1 יכולה לעזור לכם להתמודד עם התהליך בקלות. סעיף זה יסייע לכם ללמוד: האם תאי CHO-K1 הם תאים דבקים? מהו זמן הכפלת התאים של CHO-K1? איזה מצע משמש לגידול תאי CHO? מהי צפיפות הזריעה של CHO-K1?

נקודות מרכזיות בגידול תאי CHO-K1

זמן הכפלת האוכלוסייה:

זמן הכפלת תאי CHO-K1 הוא כ-22 שעות.

דבקים או בתמיסה:

תאי CHO-K1 הם תאים דבקים. עם זאת, ניתן לשנות אותם גנטית כך שיהפכו לתאי CHO-K1 בתמיסה.

צפיפות זריעה:

צפיפות הזריעה של CHO-K1 היא 1 x 10⁴ תאים/סמ"^ר. בצפיפות זו, התאים יכולים ליצור שכבה רצופה תוך כ-6 ימים. במקרה של תאים דבקים, שוטפים את התאים ב-1 x PBS ומדגירים אותם במשך 8 עד 10 דקות בטמפרטורת החדר. מוסיפים את התאים המפורקים למדיום טרי ומרכזים אותם. התאים שנאספו מושעים מחדש ומועברים לצלחת חדשה לצורך גידול.

מדיום גידול:

לגידול תאי CHO-K1 משתמשים במדיום גידול Ham's F12 בתוספת 10% FBS, 1.0 mM גלוטמין יציב, 1.0 mM פירובט נתרן ו-1.1 g/L NaHCO3. יש להחליף את המדיום 2 עד 3 פעמים בשבוע.

תנאי גידול:

תרבויות CHO-K1 נשמרות באינקובטור לח בטמפרטורה של 37°C עם אספקת CO2 של 5%.

אחסון:

תאי CHO-K1 קפואים מאוחסנים בטמפרטורה הנמוכה מ-150°C או בשלב האדי של חנקן נוזלי.

תהליך הקפאה ומדיום:

לצורך הקפאת תאי CHO-K1 נעשה שימוש במדיות הקפאה CM-1 או CM-ACF. להקפאת תאי CHO-K1 נעשה שימוש בתהליך הקפאה איטי המאפשר ירידה הדרגתית של 1°C בטמפרטורה.

תהליך ההפשרה:

תאי CHO-K1 קפואים מוחזקים באמבט מים בטמפרטורה של 37°C עד שנותר גוש קרח קטן. לתאים המופשרים מוסיפים מצע גידול טרי ושופכים אותם לתוך בקבוק חדש המכיל מצע גידול בצפיפות של 5 x 10⁴ תאים/סמ^"ר. התאים זקוקים לכ-24 עד 48 שעות כדי להתאושש כראוי.

רמת בטיחות ביולוגית:

תרבויות CHO-K1 מטופלות ונשמרות במעבדות ברמת בטיחות ביולוגית 1.

 

תאי CHO-K1 בתרבית תאים בתמיסה, שבהם פחות מ-10% מהתאים נצמדים (משמאל) ומתקבצים (מימין).

יתרונות ומגבלות של תאי CHO-K1

CHO-K1 הוא כלי מחקר בעל ערך רב. השילוב הייחודי של יתרונותיו ומגבלותיו מבדיל אותו מקווי תאים אחרים. בסעיף זה נדונו כמה יתרונות וחסרונות של קו התאים CHO-K1.

יתרונות

היתרונות העיקריים של קו התאים CHO-K1 כוללים:

נכונות לטרנספקציה

תאי CHO-K1 נמצאים בשימוש נרחב במחקרי טרנספקציה. ניתן לבצע בהם טרנספקציה באופן זמני ויציב באמצעות תהליכים פיזיקליים וכימיים שונים. בשל נטייתם הגבוהה לטרנספקציה, תאי CHO-K1 משמשים בהרחבה לייצור חלבונים רקומביננטיים ותרופות ביולוגיות אחרות.

קצב גדילה מהיר וגידול קל

זמן הכפלת תאי CHO-K1 הוא 22 שעות בלבד, ולכן קצב הגידול שלהם גבוה והם אידיאליים לשימוש בתעשיית הביוטכנולוגיה. יתרה מכך, התאמת תאי CHO-K1 לתמיסה הופכת אותם לשימושיים לייצור כמויות גדולות של תרופות ביולוגיות. בנוסף, הם קלים לגידול ולתחזוקה במעבדות ואינם דורשים תנאי גידול ונהלים מסובכים.

שכיחות נמוכה של חריגות כרומוזומליות

CHO-K1 הוא מערכת מודל מאופיינת ומוכרת היטב. הגנום של CHO-K1 יציב וכולל רק מעט חריגות כרומוזומליות. לכן, הם מהווים מארחים אידיאליים לייצור חלבונים רקומביננטיים.

 

מגבלות

להלן מספר מגבלות של קו התאים CHO-K1:

מקור לא אנושי

למרות שתאי CHO-K1 מסוגלים לבצע דפוסי גליקוזילציה דמויי-אדם, הם אינם ממקור אנושי. הדבר עלול להוות בעיה בעת חקר תהליכים תאיים ספציפיים מאוד לאדם והאימונוגניות של חומרים טיפוליים.

הטרוגניות

תאי CHO-K1 עשויים להפגין מאפיינים גנטיים שונים במקצת בתוך אותה אוכלוסייה, מה שמביא להטרוגניות גנטית. הדבר עשוי להשפיע על תפקודי התאים ולגרום לשונות ברמות הביטוי החלבוני, מה שעלול להשפיע על השחזור של תוצאות הניסויים.

 

יישומים של קו התאים CHO-K1 במחקר

לקו התאים CHO-K1 יש יישומים רבים בביוטכנולוגיה תעשייתית ובמחקר טוקסיקולוגי. כאן דנו בכמה יישומים ספציפיים.

• ייצור חלבונים רקומביננטיים: תאי CHO-K1 הם כלי מחקר יקר ערך לייצור חלבונים רקומביננטיים, כולל נוגדנים, חלבונים טיפוליים ואנזימים. קצב הגידול הגבוה שלהם ותנאי התרבית הקלים עוזרים לייצר כמויות גדולות של חלבונים רקומביננטיים עם קיפול וגליקוזילציה נכונים. לדוגמה, במחקר שנערך על ידי Kritika Gupta נעשה שימוש בתאי CHO-K1 והועברו בהם טרנספקציה יציבה לייצור נוגדן מונוקלונלי רקומביננטי נגד גורם נמק הגידול אלפא (TNF-α) [2]. ייצור נוגדני CHO K1 הוא אמין ונוח למדי. חוקרים גם משנים תאים אלה כדי לשפר את ייצור הנוגדנים ב-CHO-K1. לדוגמה, במחקר אחד עברו תאי CHO-K1 מניפולציה גנטית כדי לייצר נוגדנים עם יחס גבוה של N-גליקנים הקשורים ל-Fc שעברו פוקוזילציה מסוג a, דבר החשוב לתפקודם האפקטורי [3].
• מחקר טוקסיקולוגי: תאי CHO-K1 משמשים לעתים קרובות לגילוי תרופות ולבדיקות סינון. ניתן להשתמש בהם כדי להעריך את הרעילות והיעילות של תרופות פוטנציאליות. יתר על כן, חוקרים משתמשים בתאי CHO-K1 כדי לחקור אינטראקציות בין תרופות למטרות וללמוד את חילוף החומרים של התרופות. מספר מחקרים בוצעו כדי להעריך את ההשפעות הטיפוליות האפשריות של תמציות צמחים, תרכובות, ננו-חלקיקים, חלבונים טיפוליים וחומרים אחרים באמצעות קו התאים CHO-K1. מחקר דומה נערך בשנת 2022, ובו מדדו החוקרים את הפוטנציאל הציטוטוקסי של תמציות צמחים עשירות בפלבנואידים בתאי CHO-K1 [4]. כמו כן, מחקר שנערך על ידי ריאן דוויז ועמיתיו העריך את הציטוטוקסיות של תמציות Baptisia australis, Trifolium pratense ו-Rubus idaeus על תאי CHO-K1 משחלות אוגר סיני [5].

5. תאי CHO-K1: פרסומים מחקריים

להלן מספר פרסומים מחקריים מעניינים בנושא תאי CHO-K1.

ביטוי-יתר של SIRT6 מקל על אפופטוזיס ומשפר את חיוניות התאים ואת ביטוי הנוגדנים המונוקלונליים בתאי CHO-K1

מחקר זה, שפורסם ב-Molecular Biology Reports (2023), הציע את ההשפעות החיוביות של ביטוי-יתר של הגן SIRT6 על חיוניות תאי CHO-K1 ועל ביטוי הנוגדנים.

שיפור התפוקה והפעילות של נוגדנים נטולי פוקוזילציה המיוצרים על ידי תאי CHO-K1 באמצעות מיקוד גנים מרובה בתיווך Cas13d

פרסום זה מופיע ב-Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers (2021). ממצאי המחקר מצביעים על הפוטנציאל של CRISPR-Cas13d לשינוי גנטי של תאי CHO-K1 לצורך שיפור ייצור הנוגדנים מבחינת איכות וכמות.

שימוש במלטוז כמקור אנרגיה בתרבית CHO-K1 נטולת חלבונים לשיפור ייצור הנוגדן המונוקלונלי הרקומביננטי

מאמר מחקר זה, שפורסם ב-Nature Scientific Reports (2018), הציע את המלטוז כמקור אנרגיה מבטיח לגידול תאי CHO-K1 במדיום נטול חלבונים ולשיפור ייצור הנוגדנים המונוקלונליים הרקומביננטיים.

חשיפת הציטוטוקסיות והאנטי-טוקסיות של תמצית אתנולית של Piper nigrum L. והשילוב שלה עם דוקסורוביצין בתאי CHO-K1

מחקר זה, שפורסם ב-Indonesian Journal of Cancer Chemoprevention (2018), השתמש בתאי CHO-K1 כדי להעריך את ההשפעות הציטוטוקסיות והאנטיגנוטוקסיות הפוטנציאליות של תמצית אתנולית של פלפל שחור, לבדה ובשילוב עם דוקסורוביצין.

ציטוטוקסיות וגנוטוקסיות של ננו-חלקיקי כסף בתאי קו תאי השחלה של אוגר סיני (CHO-K1)

מחקר זה פורסם בכתב העת The Nucleus בשנת 2019. במחקר זה העריכו החוקרים את הפוטנציאל הציטוטוקסי והגנוטוקסי של ננו-חלקיקי כסף בקו התאים CHO-K1.

משאבים עבור קו תאים CHO-K1: פרוטוקולים, סרטונים ועוד

CHO-K1 הוא קו תאים מפורסם. המשאבים הזמינים הכוללים פרוטוקולים לגידול וטרנספקציה של CHO-K1 מוזכרים כאן.

• טרנספקציה של CHO-K1: קישור זה מתאר את פרוטוקול הטרנספקציה של CHO-K1. זהו מדריך שלב אחר שלב לטרנספקציה של DNA פלסמיד לתאי CHO-K1 באמצעות חומר הליפופקטמין LTX.
• הדרכה להעברת גנים ב-CHO-K1: סרטון זה מסביר בפירוט את הליך העברת הגנים הזמנית ב-CHO-K1.

להלן מספר משאבים המתארים פרוטוקול לגידול תאים עבור תאי CHO-K1.

• תאי CHO-K1: קישור זה לאתר מכיל מידע שימושי על תאי CHO-K1, כולל מתכון לתמיסת גידול, תרבית משנה ופרוטוקול להפשרה.

מקורות

1. Gamper, N., J.D. Stockand, and M.S. Shapiro, The use of Chinese hamster ovary (CHO) cells in the study of ion channels. J Pharmacol Toxicol Methods, 2005. 51(3): p. 177-85.
2. Gupta, K., et al., קו תאים CHO K1 יציב לייצור נוגדן מונוקלונלי רקומביננטי נגד TNF-α. Molecular Biotechnology, 2021. 63(9): עמ' 828-839.
3. Popp, O., et al. פיתוח קו תאי מארח CHO-K1 שעברו הנדסה גליקולוגית מראש לביטוי נוגדנים עם פונקציית אפקטור משופרת בתיווך Fc. ב-MAbs. 2018. Taylor & Francis.
4. Kurchatova, M., et al., ציטוטוקסיות של תמציות צמחים המכילות פלבנואידים כלפי קו התאים CHO: מחקר השוואתי. Cell and Tissue Biology, 2022. 16(1): עמ' 80-85.
5. Deweese, R., et al., השפעות ציטוטוקסיות של תמציות Trifolium pratense, Baptisia australis ו-Rubus idaeus על תאי CHO-K1. GSC Advanced Research and Reviews, 2021. 8(1): עמ' 128-139.