这篇文档是由Sarmishta Majumdar、Ranjeet Desai、Aakarsh Hans、Prajakta Dandekar和Ratnesh Jain共同撰写的综述论文，发表在期刊《Molecular Biotechnology》上，于2024年出版。论文题为《From Efficiency to Yield: Exploring Recent Advances in CHO Cell Line Development for Monoclonal Antibodies》，主要探讨了近年来在CHO（Chinese Hamster Ovary，中国仓鼠卵巢）细胞系开发中用于生产单克隆抗体（Monoclonal Antibodies, mAbs）的技术进展。

作者及机构

• 第一作者：Sarmishta Majumdar，来自印度孟买化学技术研究所（Institute of Chemical Technology, Mumbai）的生物科学与生物技术系。
  
• 其他作者：Ranjeet Desai、Aakarsh Hans和Prajakta Dandekar来自同一机构的药物科学与技术系；Ratnesh Jain与Majumdar同属生物科学与生物技术系。
  

研究背景与目标

随着生物类似药（biosimilars）需求的增长，开发高效、稳定的CHO细胞系以生产单克隆抗体成为生物制药行业的重要课题。然而，现有的生产平台存在产量不稳定、生长特性不一致以及产品质量参差不齐等问题。本文旨在综述近年来CHO细胞系开发中的关键技术进展，涵盖载体工程（vector engineering）、宿主细胞工程（host cell engineering）、筛选与扩增策略（selection and amplification strategies）、转染技术（transfection strategies）以及工艺优化（process optimization）等方面，以帮助实现高效、高质量的单克隆抗体生产。

主要观点与内容

1. 载体工程（Vector Engineering）

载体设计是CHO细胞系开发的核心环节之一。论文详细讨论了如何通过优化启动子（promoter）、增强子（enhancer）和染色质修饰元件（chromatin-modifying elements, CMEs）来提高外源基因的表达水平。
- 启动子选择：病毒启动子（如CMV-IE）虽然高效，但易因DNA甲基化导致基因沉默（gene silencing）。内源性启动子（如CHO细胞自身的EF-1α）和合成启动子（如SCP1）成为更稳定的替代方案。
- 染色质修饰元件：如泛染色质开放元件（UCOEs）和基质附着区（MARs）可防止外源基因整合到异染色质区域，从而维持长期稳定的表达。
- 诱导系统：例如基于四环素（Tet-on/Tet-off）和香芹酮（cumate）的基因开关，允许分离细胞生长阶段和蛋白生产阶段，从而提升产量。

2. 宿主细胞工程（Host Cell Engineering）

通过基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）对CHO细胞进行改造，可从多方面优化其性能：
- 抗凋亡工程：过表达抗凋亡基因（如Bcl-2、Bcl-xL）或敲除促凋亡基因（如Bax、Bak）可延长细胞存活时间，提高抗体产量。
- 代谢工程：减少乳酸和氨的积累是关键。例如，敲除乳酸脱氢酶（LDH）基因或优化葡萄糖转运蛋白（GLUT5）表达可改善细胞生长环境。
- 糖基化优化：单克隆抗体的疗效与其糖基化（glycosylation）模式密切相关。通过编辑岩藻糖基转移酶（FUT8）或唾液酸转移酶（ST3Gal）基因，可生产更接近人类抗体的糖型（glycoforms）。

3. 筛选与扩增策略（Selection and Amplification）

• DHFR系统：通过甲氨蝶呤（MTX）压力扩增二氢叶酸还原酶（DHFR）基因及其共整合的外源基因，但过程耗时且拷贝数不稳定。
  
• GS系统：谷氨酰胺合成酶（GS）基因与抑制剂蛋氨酸亚砜亚胺（MSX）联用，筛选效率更高，且适用于无血清培养基。
  
• 新兴技术：如OSCAR系统通过单步筛选实现高产细胞株的快速开发，显著降低成本和时间。
  

4. 转染策略（Transfection Strategies）

非病毒方法（如电穿孔、核转染）因其安全性和高转化效率成为主流。例如，MaxCyte VLX®系统可实现大规模转染，而Lonza的Nucleofection™技术则适用于难转染细胞。

5. 工艺优化（Process Optimization）

• 培养基设计：通过实验设计（Design of Experiments, DOE）和代谢通量分析优化营养成分配比。
  
• 生物反应器：一次性生物反应器（single-use bioreactors）因其灵活性和降低交叉污染风险受到青睐。
  
• 过程监控：采用光谱技术（如FT-NIR）实时监测氨基酸、葡萄糖和抗体浓度，提升过程控制精度。
  

研究意义与价值

本文系统总结了CHO细胞系开发中的技术进展，为生物制药行业提供了从基础研究到工业化生产的全链条解决方案。其科学价值在于：
1. 技术整合：将合成生物学、基因编辑和人工智能等前沿技术融入传统CHO细胞开发流程。
2. 应用导向：通过优化载体、宿主细胞和工艺，显著提高单克隆抗体的产量和质量，满足临床需求。
3. 未来方向：指出单细胞组学（single-cell omics）和自动化筛选将是下一代细胞系开发的核心。

亮点

• 全面性：涵盖从基因水平到生产工艺的全流程创新。
  
• 前沿性：详细解析CRISPR-Cas9、诱导系统等新兴技术的应用。
  
• 实用性：为工业界提供了可落地的优化策略，如代谢工程和糖基化调控。
  

这篇综述不仅为学术界提供了研究参考，也为生物制药企业优化生产工艺提供了重要指导。