細(xì)胞株在整個(gè)生物制造工藝中有著至關(guān)重要的地位，一株高產(chǎn)、穩(wěn)定的細(xì)胞株不僅使得上游生產(chǎn)工藝變得簡(jiǎn)單，同時(shí)還可能有利于降低下游生產(chǎn)工藝的復(fù)雜度及整個(gè)生產(chǎn)工藝的成本。因此，各大制藥公司均對(duì)細(xì)胞株的選用及穩(wěn)定細(xì)胞株構(gòu)建非常重視。最近兩年，隨著行業(yè)的逐步成熟，大家開(kāi)始普遍重視對(duì)宿主細(xì)胞的選擇，除了要求有清晰的歷史背景信息外，在選擇時(shí)還要考慮研發(fā)周期、成本以及后期整體的生產(chǎn)成本。

CHO細(xì)胞最早由Puck實(shí)驗(yàn)室在1957年分離，通過(guò)將0.1g中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢組織酶解消化獲得。
 
1958年P(guān)uke實(shí)驗(yàn)室將此連續(xù)傳代細(xì)胞進(jìn)行重新克隆后，建立了我們現(xiàn)在所用的CHO細(xì)胞最原始細(xì)胞系。這個(gè)最原始的CHO細(xì)胞系是脯氨酸缺陷型的，必須在培養(yǎng)基中添加額外的脯氨酸以支持其生長(zhǎng)，目前所有已知的CHO細(xì)胞系均保留了這個(gè)特性。這個(gè)最原始的CHO細(xì)胞系后來(lái)流轉(zhuǎn)到不同的實(shí)驗(yàn)室和公司，經(jīng)過(guò)不同的培養(yǎng)、馴化、改造和重新克隆后形成了不同種類(lèi)的CHO細(xì)胞系。這些細(xì)胞系雖然都是來(lái)源于最原始的CHO細(xì)胞系，但由于CHO細(xì)胞基因組內(nèi)在的不穩(wěn)定性及后續(xù)不同實(shí)驗(yàn)室的篩選培養(yǎng)條件不同，不同CHO細(xì)胞系之間的形態(tài)、生長(zhǎng)、表達(dá)、代謝、甚至基因組都有較大差異，下面就幾種常用的CHO細(xì)胞系進(jìn)行描述。
 
1.CHO-K1

CHO-K1是未經(jīng)改造的野生型CHO細(xì)胞。最初的CHO-K1是在1970年左右，由Puck和Kao的實(shí)驗(yàn)室將原始CHO細(xì)胞系的一個(gè)亞克隆存放于ATCC（CCL-61），并命名。

隨后源于ATCC CHO-K1的一個(gè)亞克隆在1985年被分離，并保存于ECACC（85051005），并被制藥公司和CMO公司用作重組蛋白的表達(dá)。最原始的CHO-K1細(xì)胞是貼壁培養(yǎng)，并需要添加血清。

Lonza公司從ECACC獲得CHO-K1馴化到懸浮無(wú)血清培養(yǎng)后，建立CHO K1SV（Lonza，2002）細(xì)胞株，并廣泛應(yīng)用于其GS表達(dá)平臺(tái)。

Merck（原SAFC）也是從ECACC獲得CHO-K1細(xì)胞株，并懸浮馴化至化學(xué)成分限定培養(yǎng)基中，形成了CHOZN® CHO K1（Merck，2006）細(xì)胞株。

基于CHO-K1細(xì)胞的表達(dá)平臺(tái)多采用GS（谷氨酰胺合成酶）篩選系統(tǒng)和/或抗生素篩選系統(tǒng)。兩個(gè)篩選系統(tǒng)連用，提高篩選效率。目前多個(gè)已經(jīng)上市的治療性蛋白是基于CHO-K1細(xì)胞進(jìn)行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。

2.CHO-S

基于原始的CHO細(xì)胞系，1973年Thompson實(shí)驗(yàn)室分離了一株可用于懸浮培養(yǎng)的CHO細(xì)胞，并將此細(xì)胞命名為CHO-S。此細(xì)胞系在1980年代后期提供給當(dāng)時(shí)的Gibco公司，后者將此細(xì)胞馴化至CD CHO培養(yǎng)基中，建庫(kù)并以CHO-S名稱(chēng)進(jìn)行推廣。

因其能在無(wú)血清培養(yǎng)基中懸浮生長(zhǎng)，并支持高密度培養(yǎng)，在早期常被用作瞬時(shí)表達(dá)宿主細(xì)胞。此后，相應(yīng)的GMP細(xì)胞庫(kù)被建立，并支持商業(yè)化授權(quán)開(kāi)發(fā)。

3.CHO-DXB11

CHO-DXB11（又名DUK-XB11）是由哥倫比亞大學(xué)的 Urlaub和Chasin在1970-80年代通過(guò)伽馬射線誘變的方法獲得。

CHO-DXB11細(xì)胞的雙等位基因中，一個(gè)DHFR基因被敲除，另一個(gè)DHFR基因僅包含一個(gè)錯(cuò)義突變（T137R），這使得此細(xì)胞不能有效還原葉酸而合成次黃嘌呤（H）和胸苷（T）。在表達(dá)外源重組蛋白時(shí)，將外源的DHFR基因和目標(biāo)蛋白基因同時(shí)轉(zhuǎn)染細(xì)胞，并通過(guò)缺乏HT的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。

CHO細(xì)胞平臺(tái)上第一個(gè)被批準(zhǔn)上市的tPA就是采用DXB11做為宿主細(xì)胞，并且此宿主細(xì)胞被Genentech用于后續(xù)的多個(gè)商業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)。

4.CHO-DG44

由于DXB11細(xì)胞中僅有一個(gè)等位基因被敲除，在長(zhǎng)期傳代過(guò)程中，會(huì)發(fā)生低幾率的突變使宿主細(xì)胞重新恢復(fù)DHFR基因活性，造成篩選壓力的下降甚至導(dǎo)致重組蛋白表達(dá)量的下降。因此，獲得一個(gè)雙等位DHFR基因完全敲除的宿主細(xì)胞成為一個(gè)需求。

Chasin實(shí)驗(yàn)室先后通過(guò)化學(xué)誘變和伽馬射線誘變，最終在1983年篩選出了雙等位DHFR基因敲除的CHO宿主細(xì)胞，并命名為CHO-DG44。因?yàn)镈G44細(xì)胞完全缺失了DHFR基因的活性，并且可以無(wú)血清懸浮培養(yǎng)，使得篩選和加壓過(guò)程變得更加有效。

目前多家公司及CDMO企業(yè)采用此細(xì)胞做為平臺(tái)進(jìn)行治療性蛋白的開(kāi)發(fā)，已經(jīng)有多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入臨床及上市階段。

5.CHOK1SV GS-KO

Lonza在其CHOK1SV細(xì)胞的基礎(chǔ)上，與Cellectis 合作并利用后者的Meganucleases技術(shù)將CHOK1SV細(xì)胞中GS的雙等位基因完全敲除，于2012年推出了CHOK1SV GS-KO細(xì)胞株。

由于內(nèi)源性的GS基因被完全敲除，大大提高了篩選效率，縮短了穩(wěn)定細(xì)胞株的開(kāi)發(fā)周期（相比CHOK1SV系統(tǒng)縮短了6周），同時(shí)提升了最終克隆的穩(wěn)定性�；�于GS-KO細(xì)胞的GS Xceed表達(dá)平臺(tái)除包括宿主細(xì)胞株外，還包括相應(yīng)的質(zhì)粒及V8培養(yǎng)基系統(tǒng)。

GS Xceed已經(jīng)在全球用于多個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，并向全球授權(quán)（Lonza一代CHOK1SV不給中國(guó)授權(quán)）。但由于V8培養(yǎng)基系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，多數(shù)CHOK1SV/GS-KO客戶并未采用其培養(yǎng)基系統(tǒng)。

6.CHOZN GS

Merck（原SAFC）于2006年通過(guò)ECACC獲得CHO-K1細(xì)胞株，并將其馴化至化學(xué)成分限定培養(yǎng)基CD Fusion中，然后進(jìn)行亞克隆建立CHOZN CHO K1細(xì)胞系。在此細(xì)胞系基礎(chǔ)上，通過(guò)ZFN（鋅指核酸酶）技術(shù)敲除GS雙等位基因，獲得GS缺陷型細(xì)胞株CHOZN GS，并于2012年推向市場(chǎng)。

整個(gè)平臺(tái)除細(xì)胞株外，還包括質(zhì)粒、克隆構(gòu)建階段用的培養(yǎng)基及流加工藝平臺(tái)培養(yǎng)基。通過(guò)平臺(tái)化的培養(yǎng)工藝進(jìn)行細(xì)胞篩選，可將穩(wěn)定細(xì)胞株構(gòu)建及上游工藝開(kāi)發(fā)周期縮減到18個(gè)星期。

目前以CHOZN GS做為宿主細(xì)胞的多個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)在全球多個(gè)國(guó)家推進(jìn)到臨床實(shí)驗(yàn)階段。

除了上述在工業(yè)界應(yīng)用較多的細(xì)胞系外，還有其他一些CHO細(xì)胞系也在應(yīng)用。如在歐洲應(yīng)用比較多的Selexis公司SURE CHO-M細(xì)胞株，其源于ECACC CHO-K1細(xì)胞系，并經(jīng)馴化后獲得，Selexis表達(dá)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)用MARs元件來(lái)提升篩選效率和目標(biāo)蛋白表達(dá)量，運(yùn)用CHO-M的多個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)推進(jìn)到臨床實(shí)驗(yàn)階段并有一個(gè)分子獲得批準(zhǔn)上市。

Horizon的HD-BIOP1（GS Null CHO-K1）也是源于ECACC CHO-K1細(xì)胞系，通過(guò)rAAV技術(shù)將雙等位GS基因敲除，獲得GS缺陷型細(xì)胞，但由于基因編輯實(shí)驗(yàn)過(guò)程中部分實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵材料記錄不全而引起監(jiān)管機(jī)構(gòu)的擔(dān)心，Horizon試圖通過(guò)全基因組測(cè)序來(lái)消除監(jiān)管機(jī)構(gòu)的擔(dān)心，但由于基因組數(shù)據(jù)過(guò)于龐大以及現(xiàn)在對(duì)整個(gè)基因組數(shù)據(jù)的解讀尚需時(shí)日，目前為止尚未在歐美國(guó)家獲得臨床實(shí)驗(yàn)批準(zhǔn)。