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CHO细胞无血清培养基技术手册

1CHO细胞

CHO细胞是中国仓鼠卵巢细胞(ChineseHamsterOvary，CHO)，1957年美国科罗拉多大学Dr.

TheodoreT.Puck从一成年雌性仓鼠卵巢分离获得，为上皮贴壁型细胞，是目前生物工程上广泛使用的

细胞系。工业生产上应用较多的是CHO-K1细胞，为转化细胞系，细胞染色体分布频率是2n＝22，系亚

二倍体细胞。ATCC保存CHO-K1细胞株，编号为CCL-61，被广泛地用于重组DNA蛋白的表达。由于

该细胞存在遗传缺陷，无脯氨酸合成基因，不能将谷氨酸转变为谷氨酸-γ-半醛，培养过程中需在培养基中

添加L-脯氨酸才能生长。并且由于该细胞已经霍乱毒素适应，形态学有所改变。最初细胞为贴壁型细胞，

经多次传代筛选后，也可悬浮生长。

ATCC提供的CHO-K1细胞照片

CHO细胞容易发生基因突变，也较易进行基因转染，是良好的哺乳动物基因表达宿主细胞，代表性

细胞有二氢叶酸还原酶（dihydrofolatereductase）营养缺陷型突变细胞株（CHO/dhfr-）、转染谷氨

酰胺合成酶（Glutaminesynthetase,GS）基因的GS-CHO细胞。

二氢叶酸还原酶是真核细胞核苷酸生物合成过程中起着重要作用的一种酶，是常用的遗传选择标记之

一，它可催化二氢叶酸还原成四氢叶酸。对于dhfr突变体细胞而言，由于不能够合成四氢叶酸，阻断了正

常核酸代谢途径，因此不能在常规培养基上生长，但若在培养基中加入次黄嘌呤（hypoxanthine）和胸

苷（thymidine），则突变体细胞可以借助核苷酸的补救合成途径维持生长。利用dhfr基因进行筛选时，

首先将重组DNA分子导入dhfr-表型的受体细胞，然后撤除原培养基中的的次黄嘌呤和胸苷，即可获得

dhfr+并能表达外源基因的克隆细胞系。因此在挑选表达外源基因的阳性克隆细胞时需选用不含次黄嘌呤

和胸苷的培养基。另外，氨甲喋呤（MTX）选择压力可使CHO/dhfr-细胞的外源基因的拷贝数扩增并得

到较高水平的表达。

CHO-GS细胞是用含单抗蛋白等的目的基因和谷氨酰胺合成酶(GS)基因标记的表达载体，转染宿主

细胞CHO，再通过L-氨基亚砜蛋氨酸(methioninesulphoximine，MSX)等化合物选择加压促使GS基

因和目的蛋白基因扩增，筛选获得重组细胞株，可在不含谷氨酰胺培养基中生长、增殖，可避免或减少细

胞代谢过程中谷氨酰胺降解积累的氨对细胞的损伤、抑制作用。

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ATCC提供的CHO/dhfr细胞照片

2CHO细胞表达系统的优势与特点

由于哺乳动物细胞结构、功能和基因表达调控的复杂性，外源基因在哺乳动物细胞中的表达与在原核

生物中的表达存在较大差异，因而外源基因在哺乳动物细胞中高效表达所需的元件也不同于在原核生物细

胞中的表达所需的元件。外源基因在哺乳动物细胞中的表达包括基因的转录、mRNA翻译及翻译后蛋白质

的加工等过程，如蛋白质的糖基化、磷酸化、寡聚体的形成以及蛋白质分子内或分子间二硫键的形成等比

较复杂，要表达具有生物学功能的蛋白质如膜蛋白、抗体和具有特异性催化功能的酶需要在哺乳动物细胞

中进行。

哺乳动物基因表达宿主细胞选择的基本原则是来源丰富、转化效率高、表达效果好，CHO细胞作为

表达系统除具有上述的特点要求外，还有以下优势：

1）外源基因被整合到宿主染色体上后，在没有选择压力的情况下能稳定保持；

2）适合多种蛋白质的分泌表达和胞内表达，并且很少分泌自身的内源蛋白，便于下游产物分离纯化；

3）对培养基的要求较低，可在无血清培养基中培养；

4）细胞可进行贴壁培养也可进行悬浮培养，且具有较高的耐受剪切力和渗透压能力；

5）可进行高密度大量培养，进行较大规模生产时其培养量可放大到20000L