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

CHO細胞最早由Puck實驗室在1957年分離，通過將0.1g中國倉鼠卵巢組織酶解消化獲得。
 
1958年P(guān)uke實驗室將此連續(xù)傳代細胞進行重新克隆后，建立了我們現(xiàn)在所用的CHO細胞最原始細胞系。這個最原始的CHO細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，目前所有已知的CHO細胞系均保留了這個特性。這個最原始的CHO細胞系后來流轉(zhuǎn)到不同的實驗室和公司，經(jīng)過不同的培養(yǎng)、馴化、改造和重新克隆后形成了不同種類的CHO細胞系。這些細胞系雖然都是來源于最原始的CHO細胞系，但由于CHO細胞基因組內(nèi)在的不穩(wěn)定性及后續(xù)不同實驗室的篩選培養(yǎng)條件不同，不同CHO細胞系之間的形態(tài)、生長、表達、代謝、甚至基因組都有較大差異，下面就幾種常用的CHO細胞系進行描述。
 
1.CHO-K1

CHO-K1是未經(jīng)改造的野生型CHO細胞。最初的CHO-K1是在1970年左右，由Puck和Kao的實驗室將原始CHO細胞系的一個亞克隆存放于ATCC（CCL-61），并命名。

隨后源于ATCC CHO-K1的一個亞克隆在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。最原始的CHO-K1細胞是貼壁培養(yǎng)，并需要添加血清。

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

Merck（原SAFC）也是從ECACC獲得CHO-K1細胞株，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）細胞株。

基于CHO-K1細胞的表達平臺多采用GS（谷氨酰胺合成酶）篩選系統(tǒng)和/或抗生素篩選系統(tǒng)。兩個篩選系統(tǒng)連用，提高篩選效率。目前多個已經(jīng)上市的治療性蛋白是基于CHO-K1細胞進行開發(fā)生產(chǎn)的。

2.CHO-S

基于原始的CHO細胞系，1973年Thompson實驗室分離了一株可用于懸浮培養(yǎng)的CHO細胞，并將此細胞命名為CHO-S。此細胞系在1980年代后期提供給當時的Gibco公司，后者將此細胞馴化至CD CHO培養(yǎng)基中，建庫并以CHO-S名稱進行推廣。

因其能在無血清培養(yǎng)基中懸浮生長，并支持高密度培養(yǎng)，在早期常被用作瞬時表達宿主細胞。此后，相應(yīng)的GMP細胞庫被建立，并支持商業(yè)化授權(quán)開發(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年代通過伽馬射線誘變的方法獲得。

CHO-DXB11細胞的雙等位基因中，一個DHFR基因被敲除，另一個DHFR基因僅包含一個錯義突變（T137R），這使得此細胞不能有效還原葉酸而合成次黃嘌呤（H）和胸苷（T）。在表達外源重組蛋白時，將外源的DHFR基因和目標蛋白基因同時轉(zhuǎn)染細胞，并通過缺乏HT的培養(yǎng)基進行篩選。

CHO細胞平臺上第一個被批準上市的tPA就是采用DXB11做為宿主細胞，并且此宿主細胞被Genentech用于后續(xù)的多個商業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)。

4.CHO-DG44

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

Chasin實驗室先后通過化學(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宿主細胞，并命名為CHO-DG44。因為DG44細胞完全缺失了DHFR基因的活性，并且可以無血清懸浮培養(yǎng)，使得篩選和加壓過程變得更加有效。

目前多家公司及CDMO企業(yè)采用此細胞做為平臺進行治療性蛋白的開發(fā)，已經(jīng)有多個產(chǎn)品進入臨床及上市階段。

5.CHOK1SV GS-KO

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

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)定細胞株的開發(fā)周期（相比CHOK1SV系統(tǒng)縮短了6周），同時提升了最終克隆的穩(wěn)定性。基于GS-KO細胞的GS Xceed表達平臺除包括宿主細胞株外，還包括相應(yīng)的質(zhì)粒及V8培養(yǎng)基系統(tǒng)。

GS Xceed已經(jīng)在全球用于多個產(chǎn)品的開發(fā)，并向全球授權(quán)（Lonza一代CHOK1SV不給中國授權(quán)）。但由于V8培養(yǎng)基系統(tǒng)相對復(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ECACC獲得CHO-K1細胞株，并將其馴化至化學(xué)成分限定培養(yǎng)基CD Fusion中，然后進行亞克隆建立CHOZN CHO K1細胞系。在此細胞系基礎(chǔ)上，通過ZFN（鋅指核酸酶）技術(shù)敲除GS雙等位基因，獲得GS缺陷型細胞株CHOZN GS，并于2012年推向市場。

整個平臺除細胞株外，還包括質(zhì)粒、克隆構(gòu)建階段用的培養(yǎng)基及流加工藝平臺培養(yǎng)基。通過平臺化的培養(yǎng)工藝進行細胞篩選，可將穩(wěn)定細胞株構(gòu)建及上游工藝開發(fā)周期縮減到18個星期。

目前以CHOZN GS做為宿主細胞的多個項目已經(jīng)在全球多個國家推進到臨床實驗階段。

除了上述在工業(yè)界應(yīng)用較多的細胞系外，還有其他一些CHO細胞系也在應(yīng)用。如在歐洲應(yīng)用比較多的Selexis公司SURE CHO-M細胞株，其源于ECACC CHO-K1細胞系，并經(jīng)馴化后獲得，Selexis表達平臺同時運用MARs元件來提升篩選效率和目標蛋白表達量，運用CHO-M的多個項目已經(jīng)推進到臨床實驗階段并有一個分子獲得批準上市。

Horizon的HD-BIOP1（GS Null CHO-K1）也是源于ECACC CHO-K1細胞系，通過rAAV技術(shù)將雙等位GS基因敲除，獲得GS缺陷型細胞，但由于基因編輯實驗過程中部分實驗關(guān)鍵材料記錄不全而引起監(jiān)管機構(gòu)的擔心，Horizon試圖通過全基因組測序來消除監(jiān)管機構(gòu)的擔心，但由于基因組數(shù)據(jù)過于龐大以及現(xiàn)在對整個基因組數(shù)據(jù)的解讀尚需時日，目前為止尚未在歐美國家獲得臨床實驗批準。