哺乳动物瞬时蛋白表达

1.哺乳动物细胞表达系统的原理

现有的新型生物医药产品中，很多的生物制剂是通过重组细胞表达产生的，其中大部分蛋白质均使用哺乳动物表达系统进行表达。这是因为哺乳动物细胞系统蛋白表达是广为应用的人类复杂糖基化蛋白的表达系统[1]，也是活性蛋白因子及各类受体蛋白的优异表达系统，在蛋白表达过程中会形成接近天然蛋白的蛋白质折叠和聚合，在悬浮培养基中密度高，且培养容量高[2]。

哺乳动物细胞稳定表达是指载体进入宿主细胞后选择培养，目的基因稳定存在于细胞内，蛋白表达持久稳定[3]，但需要投入大量时间、资源和生物反应器设备。哺乳动物细胞瞬时表达系统是指宿主细胞在导入表达载体后不选择培养，目的基因随细胞分裂逐渐丢失，蛋白表达时限短，该系统的优点是简捷，实验周期短，成本低。

哺乳动物瞬时蛋白表达常用的表达载体有pcDNA3.1、pCEP4、pATX1等。常用的表达方式有CHO细胞表达系统、293F细胞蛋白表达和HEK293细胞表达系统。

图1：哺乳动物细胞表达蛋白  

2.CHO细胞表达系统

CHO细胞表达系统将CHO细胞、无动物源化学成分限定培养基、优化的培养辅料以及高效的转染试剂结合在一起。CHO难转染，转染效率低，适用于悬浮培养，可用于瞬时表达和稳定表达，稳转重组蛋白产量高和Qp（细胞单位生产率）高。CHO细胞表达系统简单易用，比使用大肠杆菌表达蛋白方便许多，系统的可扩展性很好，可根据需要进行放大或缩小，以实现早期发现中的高通量生产。当开发治疗性蛋白或者治疗性抗体的商业化重组生产时，CHO 是首选的细胞系。大约70%获批的生物治疗蛋白是在稳定转染的CHO细胞中产生的。

3.293F细胞表达系统

有许多293 细胞可用于瞬时转染，包括经过基因改造的细胞。293细胞比较容易转染，是一个很常用的表达研究外源基因的细胞株，多用于瞬时转染表达重组蛋白[4]。相比CHO 细胞而言，生长更快，生长密度更高，转染效率和外源蛋白表达量较高遗传背景清楚，生理代谢稳定。在无Ca2+或含Ca2+培养基中可同样生长，也可生长在血清浓度较低的培养基中。具有很高的质粒转染效率和对保持外源基因的高稳定性。

4.HEK293细胞表达系统

由于具有易于转染、蛋白表达水平高和工作流程稳定的特点，因此人胚胎肾细胞 (Human Embryonic Kidney 293 Cell, HEK293) 是哺乳动物细胞蛋白瞬时转染的首选细胞系。HEK293细胞易转染，转染效率高，适用于悬浮培养，常用于瞬时表达。

参考文献

[1] International Council for Harmonisation. Q5D: derivation and characterisation of cell substrates used for production of biotechnological/biological products [EB/OL]. Switzerland: ICH, 1997 [2018-12-31].https://www.ich.org/page/quality-guidelines.

[2] Gray D. Overview of protein expression by mammalian cells. Curr Protoc Protein Sci. 2001 May;Chapter 5(1):Unit5.9. doi: 10.1002/0471140864.ps0509s10. PMID: 18429190; PMCID: PMC7162368.

[3] Hacker DL, Balasubramanian S. Recombinant protein production from stable mammalian cell lines and pools. Curr Opin Struct Biol. 2016 Jun;38:129-36. doi: 10.1016/j.sbi.2016.06.005. Epub 2016 Jun 17. PMID: 27322762.

[4] Tihanyi B, Nyitray L. Recent advances in CHO cell line development for recombinant protein production. Drug Discov Today Technol. 2020 Dec;38:25-34. doi: 10.1016/j.ddtec.2021.02.003. Epub 2021 Apr 12. PMID: 34895638.