引言 FosterBio
重组治疗性蛋白主要采用稳定的哺乳动物细胞系在大规模生物反应器生产所得。然而,快速高效生产这些蛋白质的主要限制之一是细胞系的构建及表征,该过程往往是较为费力和耗时的。细胞系构建主要是将基因递送到培养细胞中,大多数转染及整合方法是依赖于外源基因随机整合的。使用传统转染方法将表达质粒整合到宿主细胞基因组的高度转录活性区域的概率很低,并且绝大多数转染细胞表达的重组蛋白表达水平不足。此外,细胞在非选择性培养基中培养时,外源基因表达量会下降。因此,必须筛选大量的候选细胞系,才能获得一些高产细胞系。为提高外源基因整合效率,并筛选得到稳定细胞株,可采用PiggyBac(PB)转座子表达系统,将外源基因整合至基因组中。
PB是一种II类转座元件,最初来源于卷心菜环蛾(Trichoplusia ni),它特异性靶向DNA中的TTAA四核苷酸位点,PB转座子长度为2472bp,由PB转座酶(PBase)基因组成,该基因两侧有转座所需的末端重复序列。
PB双载体系统获得稳定细胞系的效率比传统质粒转染高出22倍(表I)。使用20%或更多pmPBase转染的细胞,在培养21天后观察到相近百分比的EGFP阳性细胞,表明转座酶达到饱和水平,超过该水平,稳定细胞系生成的效率没有提高。
2.PB转座获得高表达的克隆概率高于传统质粒转染
以9:1的donor与helper质粒的比例进行研究,在10或50mg/mL嘌呤霉素中选择2周后,在对每个细胞池进行有限稀释,将单细胞铺板到96孔板中。在含有PBase[PB(10)和PB(50)]的条件下获得的克隆比无PBase时获得的克隆[TX(10)或TX(50)]具有更高的生产力(图3A)。在pmBPase存在的情况下,30-35%的克隆产量为50 mg/L或更高水平(图3B)。相反,在缺乏PBase的情况下没有一个克隆表达超过50mg/L(图3B)。
3.PB转座子获得的细胞池及克隆中外源基因表达可维持长期的稳定性
以9:1的donor与helper质粒的比例进行研究,高或低选择时细胞池的差异约为六倍(表II)。在为期16周的稳定性研究中,没有观察到PB转座获得的细胞池产量的变化(图2)。16周内的变异系数PB(50)为17%和PB(10)为13%(表II)。
选择了上述克隆产量最高的四组进行稳定性研究。与细胞池获得的结果一样,通过PB转座获得的克隆在14周培养期内没有观察到产量的变化(图4),且平均体积生产率的变异系数<20%(表II)。通过PB转座获得的克隆细胞系在没有选择的情况下是稳定的。
参考文献
Mattia Matasci, Lucia Baldi, David L. Hacker, Florian M. Wurm .2011.The PiggyBac Transposon Enhances the Frequency of CHO Stable Cell Line Generation and Yields Recombinant Lines With Superior Productivity and Stability. Biotechnology and Bioengineering, Vol. 108, No. 9, September, 2011 2141-2150