célula de ovario de hámster chino

Las células de ovario de hámster chino ( CHO ) son una familia de líneas celulares inmortalizadas ^{[ 1 ]} derivadas de células epiteliales del ovario del hámster chino , frecuentemente utilizadas en investigación biológica y médica , y comercialmente en la producción de proteínas terapéuticas recombinantes . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Han encontrado un amplio uso en estudios de genética, detección de toxicidad, nutrición y expresión génica, y particularmente desde la década de 1980 para expresar proteínas recombinantes . Las células CHO son los huéspedes mamíferos más comúnmente utilizados para la producción industrial de proteínas terapéuticas recombinantes. ^{[ 2 ]}

Los hámsteres chinos se utilizaron por primera vez en la investigación médica en 1919, cuando el Dr. ET Hsieh del Peking Union Medical College utilizó hámsteres capturados en los campos locales para la tipificación de neumococos . ^{[ 3 ]} Posteriormente, Jocelyn Smyly y Charles Young, otros dos médicos del mismo instituto, descubrieron que eran excelentes vectores para la transmisión del kala-azar ( leishmaniasis visceral ), lo que facilitó la investigación sobre Leishmania . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Se hicieron intentos fallidos de criar a los roedores en cautiverio, primero en el Peking Union Medical College en 1928, y posteriormente en los Estados Unidos, en la Facultad de Medicina de Harvard, con una colonia de 150 hámsteres, lo cual también fracasó; a pesar de que los investigadores construyeron extensas madrigueras de apareamiento naturalistas en el sótano del edificio de Patología Comparada de Harvard, y luego en el patio exterior cubierto de hierba, los hámsteres sobrevivieron al duro invierno de Nueva Inglaterra pero no se reprodujeron. ^{[ 6 ]}

En 1943, el genetista italiano Guido Pontecorvo contó solo 14 cromosomas relativamente grandes en células de hámster chino, en comparación con 40 en ratones y 42 en ratas; los cromosomas más grandes y en menor cantidad eran más fáciles de aislar, caracterizar y mapear, lo que convirtió a estos roedores en animales muy buscados para la investigación genómica.

En 1948, bajo la sombra de la Guerra Civil China y semanas antes de la caída de Pekín , el Dr. Hu Zhengxiang envió 20 hámsteres chinos, 10 machos y 10 hembras, al Dr. Robert Briggs Watson, un estadounidense que estudiaba la malaria en Nanjing. Watson condujo durante 11 horas bajo una lluvia torrencial, evitando por poco a bandas de tropas comunistas, para entregar los animales en Shanghái y embarcarlos en uno de los últimos vuelos de Pan Am a Estados Unidos. Los hámsteres fueron enviados a Victor Schwentker, un experto criador de roedores del norte del estado de Nueva York, a quien un estudiante de posgrado de Harvard, George Yerganian, le compró varios animales y comenzó su propio programa de cría, determinando el número correcto de cromosomas (2n=22). Todas las células CHO modernas descienden de los 20 individuos proporcionados por el Dr. Hu en 1948. Por su colaboración con científicos estadounidenses, fue perseguido como una "autoridad académica reaccionaria" por ayudar a Estados Unidos en la guerra bacteriológica durante la Guerra de Corea , y condenado a seis meses en un campo de reeducación. Décadas después, durante la Revolución Cultural China en agosto de 1966, estas acusaciones resurgieron, lo que provocó una brutal paliza en su casa a manos de la Guardia Roja, poco después de la cual él y su esposa se suicidaron. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

En 1957, Theodore T. Puck obtuvo una hembra de hámster chino del laboratorio del Dr. George Yerganian en la Fundación de Investigación del Cáncer de Boston y la utilizó para obtener la línea celular original de ovario de hámster chino (CHO). Desde entonces, las células CHO han sido una línea celular de elección debido a su rápido crecimiento en cultivo en suspensión , su alta producción de proteínas y su capacidad para producir proteínas con glicosilación postranscripcional de mamíferos. ^{[ 4 ] [ 9 ]}

El fármaco trombolítico contra el infarto de miocardio, alteplasa (Activase), fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA ) en 1987. Fue la primera proteína recombinante disponible comercialmente producida a partir de células CHO. ^{[ 4 ] [ 10 ]} Las células CHO siguen siendo el método de fabricación más utilizado para agentes terapéuticos y profilácticos de proteínas recombinantes. ^{[ 11 ] [ 12 ]} En 2019, seis de los 10 fármacos más vendidos se fabricaron en células CHO. ^{[ 13 ]}

Todas las líneas celulares CHO son deficientes en la síntesis de prolina . ^{[ 14 ]} Además, las células CHO no expresan el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR), lo que las hace ideales para la investigación de diversas mutaciones del EGFR. ^{[ 15 ]}

Además, las células de ovario de hámster chino son capaces de producir proteínas con glicosilaciones complejas y modificaciones postraduccionales (PTM) similares a las producidas en humanos. Se cultivan fácilmente a gran escala y presentan una gran viabilidad, lo que las hace ideales para la producción de proteínas según las normas GMP . Asimismo, las células CHO toleran variaciones en parámetros como los niveles de oxígeno, el pH , la temperatura o la densidad celular. ^{[ 16 ]}

Debido a su bajo número de cromosomas (2n=22) para un mamífero , el hámster chino también es un buen modelo para la citogenética de radiación y el cultivo de tejidos. ^{[ 17 ]} Al ser la primera línea celular utilizada para la producción farmacéutica recombinante, surgieron preocupaciones regulatorias con respecto a las secuencias retrovirales endógenas (ERS). Las células CHO contienen alrededor de 1000 de estas secuencias y algunas de ellas son capaces de dirigir la síntesis de partículas intracisternales de tipo A y partículas de tipo C. También se observó una baja expresión de la transcriptasa inversa. Sin embargo, la mayoría de las ERS son defectuosas (codones de parada en todos los marcos de lectura) y contienen grandes deleciones de un genoma retroviral putativo. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

Desde que se describió la línea celular CHO original en 1956, se han desarrollado muchas variantes de la línea celular para diversos propósitos. ^{[ 14 ]} En 1957, se generó CHO-K1 a partir de un único clon de células CHO. ^{[ 20 ]} Sin embargo, según una fuente de la industria, el científico Theodore Puck aisló por primera vez CHO-K1 en 1968. ^{[ 1 ]} Puck y sus colegas informaron haber iniciado una línea celular de origen ovárico de hámster chino en 1957. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Las variantes de K1 incluyen los depósitos en ATCC, ECACC y una versión adaptada para el crecimiento en medio libre de proteínas. ^{[ 20 ]}

CHO-K1 fue mutagenizado en la década de 1970 con metanosulfonato de etilo para generar una línea celular que carecía de actividad de dihidrofolato reductasa (DHFR), denominada CHO-DXB11 (también denominada CHO-DUKX). ^{[ 23 ]} Sin embargo, estas células, al ser mutagenizadas, podían revertir a la actividad de DHFR, lo que limitaba su utilidad para la investigación. ^{[ 23 ]} Posteriormente, en 1983, las células CHO fueron mutagenizadas con radiación gamma para producir una línea celular en la que ambos alelos del locus DHFR fueron eliminados por completo, denominada CHO-DG44. ^{[ 24 ]} Estas cepas deficientes en DHFR requieren glicina , hipoxantina y timidina para su crecimiento. ^{[ 24 ]} Las líneas celulares con DHFR mutado son útiles para la manipulación genética, ya que las células transfectadas con un gen de interés junto con una copia funcional del gen DHFR pueden detectarse fácilmente en medios sin timidina. Por ello, las células CHO sin DHFR son las más utilizadas en la producción industrial de proteínas.

Más recientemente, se han popularizado otros sistemas de selección y, gracias a los sistemas de vectores que permiten dirigirse de forma más eficiente a la cromatina activa en células CHO, también se puede utilizar la selección con antibióticos ( puromicina ) para generar células recombinantes que expresen proteínas a altos niveles. Este tipo de sistema no requiere mutaciones especiales, por lo que se ha observado que los cultivos de células huésped no deficientes en DHFR producen excelentes niveles de proteínas.

Dado que las células CHO tienen una alta propensión a la inestabilidad genética (como todas las células inmortalizadas), no se debe asumir que los nombres aplicados indiquen su utilidad para fines de fabricación. Por ejemplo, los tres cultivos de descendencia K1 disponibles en 2013 presentan mutaciones acumuladas significativas en comparación entre sí. ^{[ 20 ]} La mayoría, si no todas, las líneas celulares CHO utilizadas industrialmente se cultivan actualmente en medios libres de componentes animales o en medios químicamente definidos, y se utilizan en biorreactores a gran escala en cultivo en suspensión. ^{[ 14 ] [ 20 ]} La compleja genética de las células CHO y los problemas relacionados con la derivación clonal de poblaciones celulares se discutieron ampliamente. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

Gran parte de la manipulación genética realizada en células CHO se lleva a cabo en células que carecen de la enzima DHFR . Este esquema de selección genética sigue siendo uno de los métodos estándar para establecer líneas celulares CHO transfectadas para la producción de proteínas terapéuticas recombinantes. El proceso comienza con la clonación molecular del gen de interés y el gen DHFR en un único sistema de expresión de mamíferos . El ADN plasmídico que contiene ambos genes se transfecta en las células, y estas se cultivan en condiciones selectivas en un medio sin timidina . Las células supervivientes tendrán el gen DHFR exógeno junto con el gen de interés integrado en su genoma . ^{[ 27 ] [ 28 ]} La tasa de crecimiento y el nivel de producción de proteína recombinante de cada línea celular varían ampliamente. Para obtener unas pocas líneas celulares transfectadas de forma estable con las características fenotípicas deseadas, puede ser necesario evaluar varios cientos de líneas celulares candidatas.

Las líneas celulares CHO y CHO-K1 se pueden obtener de varios centros de recursos biológicos, como la Colección Europea de Cultivos Celulares , que forma parte de las Colecciones de Cultivos de la Agencia de Protección de la Salud. Estas organizaciones también mantienen datos, como curvas de crecimiento, vídeos de crecimiento en cámara rápida, imágenes e información rutinaria sobre subcultivos. ^{[ 29 ]}

Las células CHO son la línea celular de mamíferos más común utilizada para la producción masiva de proteínas terapéuticas como los anticuerpos monoclonales , utilizados en el 70% de los mAb terapéuticos. ^{[ 2 ]} Pueden producir proteína recombinante a una escala de 3 a 10 gramos por litro de cultivo. ^{[ 14 ]} Los productos de las células CHO son adecuados para aplicaciones humanas, ya que estas células de mamíferos realizan modificaciones postraduccionales similares a las humanas en las proteínas recombinantes, lo cual es clave para el funcionamiento de varias proteínas. ^{[ 30 ]} Se cree que las células transgénicas CHO-K1 se caracterizan por una mayor expresión de anticuerpos monoclonales a expensas de la acumulación de biomasa, ^{[ 31 ]} por ejemplo, basadas en CHO-K1, se han seleccionado líneas celulares productoras de anticuerpos monoclonales con una productividad de hasta 6,5 ​​gramos por litro. ^{[ 32 ]}

• cultivo celular
• Desarrollo de fármacos
• Desarrollo preclínico

• Base de datos del genoma del hámster chino
• Terapias con proteínas recombinantes a partir de células CHO: 20 años y seguimos sumando.
• Puck TT, Cieciura SJ, Robinson A (diciembre de 1958). "Genética de las células somáticas de mamíferos. III. Cultivo a largo plazo de células euploides de sujetos humanos y animales" . J. Exp. Med . 108 (6): 945– 56. doi : 10.1084/jem.108.6.945 . PMC 2136918. PMID 13598821 .  
• Entrada de Cellosaurus para CHO
• Entrada de Cellosaurus para CHO-K1
• Entrada de Cellosaurus para CHO-DG44
• Entrada de Cellosaurus para CHO-DXB11