2.提高生产力和细胞生长性能
:为满足市场对生物制品产量的需求,提高 CHO 细胞的生产力和细胞生长性能至关重要 。研究人员尝试通过多种方式实现这一目标,如调节细胞内的 microRNAs(miRNAs) 。敲除与低生产力相关的 cgr-miR-744,可使抗体产量显著提高 。同时,针对细胞凋亡这一影响细胞生长和生产力的关键因素,研究人员对相关基因进行编辑 。例如,敲除 BCL-2 蛋白家族相关基因,可减少细胞凋亡,提高细胞活力和生产力 。此外,调节细胞的分泌能力、优化启动子、改善细胞代谢、监测内质网应激等方法,也都有助于提高蛋白质的表达和细胞的生长性能 。
3.应对外源病原体
:尽管 CHO 细胞对人类病毒的易感性较低,但在生物制药生产过程中,仍存在病毒污染的风险 。为了降低这种风险,研究人员利用 CRISPR-Cas9 技术对 CHO 细胞进行改造 。通过敲除参与唾液酸化途径的基因,使细胞表面唾液酸缺失,从而抵抗小鼠微小病毒(MMV)的感染 。此外,调节细胞的先天免疫反应,敲除 STAT1 的负调节因子 Gfi1 和 Trim24,可增强细胞对 RNA 病毒的抵抗力 。还有研究针对 CHO 基因组中的内源性逆转录病毒(ERV)序列进行编辑,降低潜在的病毒污染风险,保障生物制药的安全性 。
4.去除宿主细胞蛋白杂质
:宿主细胞蛋白(HCPs)是生物制药过程中的杂质,可能引发人体免疫反应,影响药品质量,必须尽可能去除 。脂蛋白脂肪酶(LPL)是一种难以去除的 HCP,研究人员运用 CRISPR-Cas9 技术敲除 LPL 基因,显著降低了其表达水平,减少了对药品稳定性的影响 。此外,对其他可能影响药品质量的 HCP,如组织蛋白酶 D(Ctsd)、膜联蛋白 A2(Anxa2)等进行基因敲除,也取得了一定成效 。通过这些研究,建立了 “清洁” 的 CHO 生产细胞系,提高了生物制药的质量和安全性 。
四、迈向无抗生素的重组蛋白生产
在实验室中,常用抗生素筛选稳定表达目标基因的哺乳动物细胞,但生物制药行业为避免抗生素残留风险,多采用基于二氢叶酸还原酶(DHFR)或谷氨酰胺合成酶(GS)的营养缺陷型筛选系统 。不过,这些方法需要构建基因敲除细胞系 。如今,新的无抗生素筛选系统不断涌现 。例如,CelloSelect 系统利用细胞对纤维二糖的代谢能力进行筛选;还有研究通过 CRISPR-Cas9 敲除嘌呤 / 嘧啶生物合成途径中的 10 个基因,构建了多营养缺陷型细胞系,实现了无抗生素筛选,为生物制药生产提供了更安全、有效的筛选方式 。
五、从随机整合到 CRISPR-Cas9 介导的位点特异性敲入