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一、起源與發展歷程

二、核心生物學特性

1. 形態與生長特征
   多數 CHO 亞系克隆呈上皮樣或成纖維樣形態，貼壁生長時呈多邊形或梭形，部分亞系（如 CHO-S）經馴化后可在無血清培養基中懸浮生長，適合大規模生物反應器培養。細胞倍增時間約為 15–30 小時，對數生長期密度可達 1×10?–5×10? cells/mL，傳代穩定性良好（通常可傳代 50 代以上）。
2. 蛋白表達優勢
   • 翻譯后修飾能力：具備完整的真核生物修飾系統，如糖基化、磷酸化、二硫鍵形成等，表達的重組蛋白結構與天然蛋白高度相似，生物活性顯著。
   • 遺傳改造兼容性：易于通過脂質體轉染、電穿孔等技術導入外源基因，且可通過篩選標記（如 DHFR、GS）實現目的基因的穩定整合與高拷貝擴增。
3. 環境適應能力
   可在低血清、無血清或化學成分確定的培養基中生長，耐受較寬的 pH 值（6.9–7.4）和溶氧范圍，適合工業化生產中的工藝優化，降低成本并符合藥品生產質量管理規范（GMP）要求。

三、主要亞系克隆及應用

1. CHO-K1

• 特性：原始野生型亞系，貼壁依賴型，需添加血清培養，經馴化后可懸浮無血清培養。
• 應用：廣泛用于早期重組蛋白表達研究，如單克隆抗體、生長激素等，是頭個獲批用于生產治療性蛋白（如乙肝疫苗）的 CHO 亞系。

2. CHO-S

• 特性：1973 年從 CHO-K1 分離的懸浮適應型亞系，倍增時間短（約 15 小時），適合瞬時轉染。
• 應用：快速生產小批量重組蛋白，尤其在疫苗研發的早期階段（如 COVID-19 疫苗的緊急制備）。

3. CHO-DHFR?（二氫葉酸還原酶缺陷型）

• 特性：DHFR 基因缺失，無法在不含次黃嘌呤和胸腺嘧啶的培養基中存活，需與 DHFR 基因共轉染篩選。
• 應用：通過甲氨蝶呤（MTX）加壓篩選，顯著提高目的基因拷貝數，常用于高表達克隆的篩選，如單克隆抗體藥物阿達木單抗的生產。

4. CHO-GS（谷氨酰胺合成酶缺陷型）

• 特性：GS 基因缺失，依賴外源谷氨酰胺，可通過添加甲硫氨酸亞砜胺（MSX）篩選高表達克隆。
• 應用：減少培養基中氨的積累（谷氨酰胺代謝副產物），延長培養周期，適用于大規模灌流培養。

5. 基因編輯亞系（如 CRISPR-Cas9 改造株）

• 特性：通過敲除內源性基因（如 IgG 受體、GS 基因）或插入多順反子表達盒，優化蛋白產率或簡化純化流程。
• 應用：生產雙特異性抗體、無血清培養基適應型細胞株，或用于基因治療載體的包裝。

四、在生物制藥中的產業化價值

1. 重組蛋白生產
   全球 80% 以上的治療性抗體（如利妥昔單抗、曲妥珠單抗）及多種疫苗抗原（如乙肝表面抗原、COVID-19 刺突蛋白）均采用 CHO 亞系克隆生產，年產量可達克級至千克級，純度超過 95%。
2. 疫苗與基因治療
   • 病毒載體生產：作為腺相關病毒（AAV）、慢病毒（LV）的包裝宿主，用于 CAR-T 細胞療法和基因替代治療。
   • mRNA 疫苗輔助系統：表達病毒樣顆粒（VLP）或佐劑蛋白，增強疫苗免疫原性。
3. 工藝**與優化
   通過代謝工程改造 CHO 細胞的谷氨酰胺代謝路徑，減少氨、乳酸等副產物積累；結合過程分析技術（PAT）和人工智能（AI），實現發酵過程的實時監控與參數優化，進一步提升產率（部分抗體滴度可達 10 g/L 以上）。

五、挑戰與未來趨勢

• 提升產率與一致性：通過表觀遺傳調控或單細胞測序篩選高表達克隆，減少批次間差異。
• 培養基國產化：開發無動物源、化學成分明確的國產培養基，降低對外依賴并符合監管要求。
• 可持續生產：探索灌流培養、微載體技術與生物反應器小型化，降低能耗與生產成本。

總結