中國倉鼠卵巢（CHO）細胞是生產蛋白類藥物的首選宿主細胞。CHO細胞具有以下優點：1) CHO 細胞對蛋白的加工修飾功能使其表達的蛋白質的生物學活性更接近於天然蛋白；2) CHO 細胞耐受剪切力和滲透壓的能力相對較強，可根據培養要求選擇可貼壁培養或懸浮培養的方式；3) 整合外源基因後的細胞穩定，重組基因能高效擴增和表達；4) 表達的目的蛋白可由細胞內運輸到細胞外，並且CHO 細胞隻表達少量的內源蛋白，有利於目的蛋白的提取。如今，市場上一半以上最為暢銷的生物藥是由CHO細胞產生的(例如阿達木單抗、貝伐單抗和利妥昔單抗）。CHO細胞對現代生物藥工業發展做出了不可磨滅的貢獻，曆史上，CHO細胞有一些故事，今天我們來了解一下。
中國倉鼠（學名 Cricetulus griseus）是來自於中國北部和蒙古地區的齧齒動物家族。1919年，北京協和醫學院的胡正祥教授最早在北京使用中國地倉鼠研究肺炎球菌。當時由於條件所限，試驗小白鼠很難獲得，正好北京周圍的中國地倉鼠眾多，中國地倉鼠便成為了很好的試驗研究工具。後來在北京協和醫學院工作的美國科學家Jocelyn Smyly和Charles Young發現中國地倉鼠很容易感染寄生蟲利什曼原蟲從而引發Black fever黑熱病，之後中國的醫學科研人員都使用中國地倉鼠來研究各種傳染性疾病，中國倉鼠成為了流行病學研究的有力工具。
1948年12月，美國洛克菲勒基金會國際醫療部（Rockefeller Foundation’s International Health Division）醫生Dr. Robert Briggs Watson從南京冒著生命危險，帶著一箱20個北京胡正祥教授贈與的、用來研究瘧疾的中國地倉鼠，驅車到上海機場。最終Watson成功地登上了Pan Am航班離開了中國，將這批中國地倉鼠運給紐約的試驗動物專家Victor Schwentker。而很多年後，這20隻中國地倉鼠，會成為當代藥物生產工業的關鍵“功臣”。
美國科學家後來完成了中國地倉鼠的繁育，使其成為科學研究的重要工具。University of Colorado Medical Center的Dr.Theodore T. Puck和他的下屬同事Fa-Ten Kao在1957年從波士頓癌症研究中心的Georege Yerganian博士的實驗室獲得了一個雌性中國地倉鼠，並成功分離了CHO細胞株，由於該細胞快速懸浮生長和高蛋白表達的特性，CHO細胞開始在科研和企業獲得普遍的應用。
1984年，Genentech公司首次實現重組中國倉鼠卵巢細胞表達組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)並於1987年成功獲批上市，標誌著哺乳動物細胞表達係統生產蛋白藥物的一個標誌性事件。隨後，許多外源蛋白基因相繼被轉染到哺乳動物細胞，一些有價值的蛋白不斷實現表達，包括凝血因子、促紅細胞生成素(EPO)、免疫球蛋白、尿激酶、乙肝表麵抗原（HBsAg）和單克隆抗體等，極大地促進了生物藥工業的發展。同時，隨著CHO細胞在實驗室的普及，科學家成功分離出的不同亞型的CHO細胞株，比如CHO-S, , CHO DXB11, CHO DG44， CHO-M以及近年來受到持續關注的GS基因敲除的CHO細胞（如Merck/Sigma Aldrich公司的CHOZN, Lonza的CHO GS Xceed, Horizon公司用rAAV技術敲除的CHO細胞）。
另一方麵，伴隨著CHO細胞應用的普及，CHO細胞培養基產業也得到了充分的研究和快速的發展。傳統上CHO細胞的培養是在DMEM/F12基礎培養基中添加5-10%的胎牛血清完成的，血清除了供給細胞的營養成分外，還提供了題為培養細胞增殖所必須的生長因子，但血清的使用存在批次間差異大，易被支原體和病毒等汙染，成本高，不利用產品分離純化等很多弊端，以及影響細胞的生長及最終產物的質量，不適於大規模工業化生產。所以眾多科學家從70年開始研究和開發工業無血清培養基。無血清培養基的開發大大提高了CHO細胞培養工藝的便利性，可重複性以及降低了產品純化壓力。經過幾十年的發展，動物細胞無血清培養基經曆了動物蛋白水解物培養基，植物蛋白水解物培養基到無血清化學成分限定的培養基等幾個階段。典型的無血清培養基含有50-70中成分，包括氨基酸，維生素，微量元素，生長因子，無機鹽，緩衝體係等。向培養基中添加動物或植物的蛋白水解物可以有效地提高細胞生長密度，延長細胞活性，從而提高抗體表達量，常見的有大豆、酵母和小麥蛋白水解物等，但是由於其成分的複雜性和批次間的質量差異，添加蛋白水解物可能會造成培養基批次間不穩定從而影響培養過程和產品質量。所以，目前及未來無血清培養基的趨勢是采用無動物源、化學成分確定的配方進行生物製藥生產。
由於在研發實力、質量體係、生產控製和品牌影響力等方麵的優勢，外企培養基公司占據了全球細胞培養基市場的絕大部分份額，目前國外知名的CHO細胞培養基公司有Gibco（Now part of Therm Fisher）, SAFC(Now part of Merck), Hyclone(Now part of GE Healthcare), Irvine Scientific（A member of JXTG Group）, Lonza等，支撐了全球上市的眾多生物藥的商業化生產。同時，不同供應商也在努力提高培養基研發和生產的技術能力，基於不同的細胞培養應用，不斷更新升級換代培養基的配方和配置方法。比如Thermo Fisher/Gibco通過專利的AGT技術，使幹粉培養基的配置過程變得便捷、簡單。Merck/SAFC去年宣布上市了第一個商業化的用於灌注工藝培養的培養基，來應對灌注培養工藝的挑戰，美國Irvine Scientific公司也新推出了用於GMP-ready 的CHO細胞灌注培養基及用於Fed-batch培養的高效濃縮的補料BalanCD CHO Feed 4，並且Feed 4幹粉配置過程同樣簡單，加水溶解，無需調節pH，便捷的配置方案對生物藥工業大規模生產具有很大的優勢。
生物醫藥行業是戰略性新興產業，中國生物製藥行業經過多年的發展，目前也有一批本土公司專注於開發無血清培養基和優化細胞培養工藝，也取得了可喜的進展。由於不同細胞株的代謝需求不完全一樣，所以很難開發出一款能夠滿足所有細胞應用需求的“通用型”CHO細胞培養基，同時為了大規模生產階段成本和工藝和風險控製的考慮，很多公司還是會選擇在項目進展到一定程度後開發個性化定製培養基，未來培養基的大規模生產技術 – 能否保證大規模培養基幹粉的質量和批次穩定性，也將成為培養基公司的核心競爭力之一。
CHO細胞在全球生物製藥產業中產生了巨大的科研和經濟價值，並將一直造福人類。同時，使用CHO細胞平台表達生物藥還麵臨這一些挑戰，需要學術和工業界一起努力，綜合利用科學和工程的知識來解決，比如: 1) 構建的重組CHO細胞生產效率低，產物濃度亦低，培養工藝複雜，而且CHO細胞株的穩定性還較差；2) 某些糖基化表達產物不穩定，不易純化； 3) 重組CHO細胞上遊構建與下遊分離純化脫節，主要表現在上遊構建時著重考慮它的高效表達，而對高表達的產物的分離純化過程考慮較少；4) 重組細胞培養費用昂貴，自動化水平低下。
