西爱吃欧？臭细胞？生物制药人口中常被念叨的名词，说的到底是什么？

CHO细胞，或者说，中华仓鼠卵巢细胞的故事，开始于一百年前的中国，1919年，为了研究肺炎球菌，北京协和医院的胡正祥教授开始使用一种在北京周围随处可见的中国地仓鼠，随着研究的深入，同样在协和医学院工作的美国科学家Jocelyn Smyly和Charles Young发现这种中国地仓鼠很容易感染寄生虫等传染性疾病，中国仓鼠从此成为了流行病学研究的有力工具。（以上资料来源参考：从北京到世界：CHO细胞的前世今生；细胞摩天轮；）

我百度了一下，中国地仓鼠大概长这样：

图片来源：百度金丝熊吧

说起来今天大半个大分子生物制药界的同仁都应该给这两个萌萌哒鞠一躬，真正的衣食父母了属于是。

经过20世纪四十年代到五十年代的动荡和一系列机缘巧合，中国地仓鼠来到了万里之外的大洋彼岸，在美国University of Colorado Medical Center的Dr.Theodore T. Puck和他的下属同事Fa-Ten Kao的实验室里，诞生了第一株CHO细胞株，从此以后，中华仓鼠卵巢细胞的人生，起飞了。截至2021年，仅全球抗体药市场销售额已经超过了1000亿美金，而其中大部分药品的生产，都离不开这一株传奇的CHO细胞。

故事讲完，以下是干货时间：

出于兴趣（饭碗）原因，我花了亿点点时间整理了CHO细胞的谱系图：

截图版，专业人士如需清晰版本请联系UP获取

脱水版CHO谱系图

注释内容：请对照谱系图食用：

CHO-ori：

Puck实验室在1957年通过将0.1g中国仓鼠卵巢组织酶解消化后得到始祖细胞株。最初分离后的细胞呈现成纤维状态，在随后的数个月培养和持续传代后，转变为接近于上皮细胞的状态。UP本人并没有培养过始祖CHO，但是推测其状态应接近于CHO-K1 ATCC株的状态，也就是贴壁生长，短三角形或者近似梭形，细胞状态好时形态饱满，折光性好。1958年Puke实验室将此连续传代细胞进行重新克隆后，建立了我们现在所用的CHO细胞最原始细胞系。这个最原始的CHO细胞系是脯氨酸缺陷型的，必须在培养基中添加额外的脯氨酸以支持其生长，目前所有已知的CHO细胞系均保留了这个特性。目前市面上的商用细胞系，都来源于这一株CHO-ori。

CHO-K1（ATCC CCL61）:

1970年左右，由Puck和Kao的实验室将原始CHO细胞系的一个亚克隆存放于ATCC，并命名（CCL-61），这就是ATCC细胞株的简单来源。最原始的CHO-K1细胞是贴壁培养，并需要额外添加血清，但是一旦引入血清，就会涉及一系列问题，如血清的批间稳定性问题，及后来病毒安全性问题，所以脱离血清，建立无血清悬浮培养方法成为了趋势。其中Lonza公司从ECACC获得CHO-K1驯化到悬浮无血清培养后，建立CHO K1 SV（Lonza，2002）细胞株，并广泛应用于其GS表达平台。Merck（原SAFC）也是从ECACC获得CHO-K1细胞株，并悬浮驯化至化学成分限定培养基中，形成了CHOZN® CHO K1（Merck，2006）细胞株。

ECACC（85051005)

源于ATCC CHO-K1的一个亚克隆在1985年被分离，并保存于ECACC（85051005），并被制药公司和CMO公司用作重组蛋白的表达。下文中的很多著名商用细胞系都是来源于这一株CHO细胞。

CHO-DXB11

是由哥伦比亚大学的Urlaub和Chasin在1970-80年代通过伽马射线诱变的方法获得。CHO-DXB11细胞的双等位基因中，一个DHFR基因被敲除，另一个DHFR基因仅包含一个错义突变（T137R），这使得此细胞不能有效还原叶酸而合成次黄嘌呤（H）和胸苷（T）。在表达外源重组蛋白时，将外源的DHFR基因和目标蛋白基因同时转染细胞，并通过缺乏HT的培养基进行筛选。由于DHFR基因可以通过重组重排进行基因扩增，在适当的MTX压力下，可以通过DHFR基因的扩增同时获得目标蛋白基因的扩增，从而获得更高表达的稳定表达细胞株。该细胞株并未能完全完成驯化，因此在早期CHO细胞培养时通常需要额外加入血清。根据资料显示，CHO细胞平台上第一个被批准上市的tPA就是采用DXB11做为宿主细胞，并且此宿主细胞被Genentech用于后续的多个商业化产品生产。虽然历史辉煌，但是目前此细胞系应该已经基本退出了后续的商业化舞台，无他，不好用尔。

CHOZN® CHO K1（Merck，2006）

Merck（原SAFC）从ECACC获得CHO-K1细胞株，并悬浮驯化至化学成分限定培养基中，形成了CHOZN®CHO K1（Merck，2006）细胞株，请记住这个名字，CHOZN是目前CHO商业化细胞株主流巨头之一，家族明星成员。

CHOZN®  GS（Merck）

在CHOZN此细胞系基础上，Merck通过ZFN（锌指核酸酶）技术敲除了GS双等位基因，获得GS缺陷型细胞株CHOZN GS，并于2012年将此细胞株推向商用市场。整个平台除细胞株外，还包括质粒、克隆构建阶段用的培养基及流加工艺平台培养基等一整套系统。其中也包含最新的UCOE原件，在一定程度上提高了稳定细胞系筛选的可操作性，缩短了筛选周期。目前以CHOZN GS做为宿主细胞的多个项目已经在全球多个国家推进到临床实验阶段。

CHO K1 SV（Lonza）

同Merck类似，Lonza从 ECACC获得CHO-K1驯化到悬浮无血清培养后，建立CHO K1SV（Lonza，2002）细胞株。

CHOK1SV GS-KO（Lonza）

Lonza在其CHOK1SV细胞的基础上，与Cellectis公司 合作并利用后者的Meganucleases技术将CHOK1SV细胞中GS的双等位基因完全敲除，于2012年推出了CHOK1SV GS-KO细胞株。根据资料显示，CHOK1SV-GS-KO的内源性的GS基因被完全敲除，大大提高了筛选效率，缩短了稳定细胞株的开发周期，同时间接的提升了最终克隆的稳定性。与Merck的CHOZN®  GS类似，基于GS-KO细胞的GS Xceed表达平台除包括宿主细胞株外，还包括相应的质粒及V8培养基系统。GSXceed已经在全球用于多个产品的开发，并向全球开放授权（Lonza一代CHOK1SV据称不给中国授权，UP本人并未有实证，仅供参考）。

CHO-K1 GS null（Horizon）

Horizon的HD-BIOP1（GS Null CHO-K1）也是源于ECACC CHO-K1细胞系，通过rAAV技术将双等位GS基因敲除，获得GS缺陷型细胞，但由于基因编辑实验过程中部分实验关键材料记录不全而引起监管机构的担心，Horizon试图通过全基因组测序来消除监管机构的担心，但由于基因组数据过于庞大以及现在对整个基因组数据的解读尚需时日，该细胞系现已投入商业化运营，更加详细的信息待补充。

SURE-CHO-M (Selexis)

其源于ECACC CHO-K1细胞系，并经驯化后获得，Selexis表达平台同时运用MARs元件来提升筛选效率和目标蛋白表达量，运用CHO-M的多个项目已经推进到临床实验阶段并有一个分子获批上市：Soliris（eculizumab）。

CHO-S：

基于原始的CHO细胞系，1973年Thompson实验室从CHO-ori分离了一株可用于悬浮培养的CHO细胞，并将此细胞命名为CHO-S。值得注意的是虽然都来源于CHO-ori细胞系，CHO-S和CHO-K1隶属于不同的代系分支，这从上文的谱系图中也可以直观的看到。Gibco公司将其驯化至CD CHO培养基中，并进行了商业化推广，目前最常用的明星产品Expi CHO便来源于此株细胞，该系统同样包含一整套质粒、转染体系和培养基，值得一提的是其瞬时转染表达能力为业内最高水平，往往作为瞬转表达商业化细胞系的标杆对照产品。

CHO-DG44：

由于DXB11细胞中仅有一个等位基因被敲除，在长期传代过程中，会发生低几率的突变使宿主细胞重新恢复DHFR基因活性，造成筛选压力的下降甚至导致重组蛋白表达量的下降。因此，获得一个双等位DHFR基因完全敲除的宿主细胞成为一个需求。Chasin实验室先后通过化学诱变和伽马射线诱变，最终在1983年筛选出了双等位DHFR基因敲除的CHO宿主细胞，并命名为CHO-DG44。虽然和DXB11都属于DHFR基因缺陷型，但从谱系分枝来看，DG44和CHO-S更为接近。因为DG44细胞完全缺失了DHFR基因的活性，并且可以无血清悬浮培养，使得筛选和加压过程变得更加有效。目前虽然已经有多个产品进入临床及上市阶段。但是与DXB11类似，由于产量和筛选效率等原因，目前市场使用率较为低迷，但是仍然有一部分公司在进行相关系统的使用和开发，期待在以后的研究开发中能有所突破并焕发第二春。

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部分资料来源：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/37233870

https://www.bio-equip.com/showarticle.asp?ID=453117004

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