CHO细胞气数已尽？有人觅新有人改进

尽管现在预测CHO的未来还为时尚早，但生物制药行业显然已经在寻找新一代的表达平台，来应对高昂的生产成本。美国FDA局长Scott Gottlieb今年7月批评了生物制药中的几个问题：“只有不到2%的美国人在使用生物药，但这些药物的支出占处方药总支出的40%。”

监管机构并不是唯一不满意的人。去年，Biogen公司副总裁Eliana Clark表示，她的公司也在寻找CHO的替代品。“我们如何真正降低生产成本，为人们提供实惠药物？ 我们在麻省理工学院做了很多建模，我们意识到CHO细胞系无法做到。”

与此同时，生物制药报告（Biopharma Reporter）在2017年开展了一次调查，显示近一半的生物制药专家认为该行业“过于依赖中国仓鼠卵巢（CHO）表达系统”。

放弃？寻找新的表达宿主

近年来，新型的蛋白表达系统不断涌现，许多系统都有着出色的效率，节省了成本和时间，提高了患者的安全性。让人印象深刻的当属Dyadic公司的C1系统，它是基于一种真菌 – 嗜热毁丝菌（Myceliophthora thermophila）。

C1是一种多功能且容易操控的蛋白质表达系统。并且，鲜为人知的是，真菌与动物的亲缘关系比与植物或细菌更近。对于大规模的蛋白生产，C1不需要概念证明。Dyadic已利用C1来生产高达500,000升的高纯度酶，不过工业试剂的商业化远没有生物制药那么复杂。

这家公司也参与了一些合作，希望将C1引入主流的生物药品生产。与欧盟合作的一个项目已证明，它能够高水平地生产抗原蛋白。另一项与田边三菱制药（Mitsubishi Tanabe Pharma）的合作旨在克服两种重要的治疗化合物的表达挑战。

除了这些合作，Dyadic也在解决蛋白酶的问题。表达系统会产生蛋白酶，以去除自己生产但属于外源的蛋白质。这些蛋白酶有时会延误哺乳动物表达系统的开发。Dyadic已经鉴定出嗜热毁丝菌中的蛋白酶编码基因，并将它们降低了九倍。9月，Dyadic与赛诺菲-安万特合作，证明了C1能够生产多种生物疫苗和药品。

关于治疗性糖蛋白，人们一直关注表达的翻译后修饰。与酵母或细菌相比，C1以类似人类糖基化的模式添加聚糖，不过到现在为止似乎没有O-糖基化。Dyadic已采用手段将C1的糖基化改造成哺乳动物中更常见的形式，如G0、G0F、G2和G2F。

不放弃？理由也有很多

CHO细胞一直是单克隆抗体的“主力”表达系统。众多成熟的商业化流程都是基于CHO的大规模表达，这是经过设计，还是出于偶然呢？

Horizon Discovery公司的产品经理Jamie Freeman博士认为，生物技术行业对CHO细胞的依赖源于反复试验。“CHO是当时的众多选择之一。尽管CHO并不完美，即使其他系统如今也表现出潜力，但考虑到30年前的情况，当时的开发人员在表达和安全之间找到了一个平衡点。”

在改善CHO方面，最大的工艺改进是培养基和补料开发。瑞士联邦理工学院的Florian Wurm博士等专家公开表示，培养基开发是目前唯一能做的提高CHO生产力的方式。Wurm也对CHO的基因组不稳定性表示失望，这只能通过细胞系的遗传改造来改善。

Freeman博士认为，化学成分限定的培养基有望减少批次之间的差异，同时通过避免潜在的动物源性病原体而提高安全性。无血清培养基则使得人们能够采用工艺开发的实验设计。此外，筛选系统的引入，特别是Horizon Discovery的GS敲除系统，显著缩短了细胞系的开发时间。

不出所料，Freeman博士对CHO替代品的大规模采用并不那么乐观。“任何市场新手都需要证明它们能够生产出安全的疗法，且监管机构可以接受。它们还必须证明转换到这种新的生产平台有足够多的好处。”

他认为，人们可以从那些不适合CHO的产品开始，让监管机构有时间来调整。“不过这需要时间。这么多年来，人们已经提出了许多系统，从昆虫细胞到改良酵母，但都无法取代CHO。CHO仍然是生产复杂的生物治疗药物的首选。”

与此同时，Freeman相信CHO未来能够进一步改进。“现代生物技术工具，如转座酶介导的整合，或小规模的基因组编辑（例如GS系统），已经改善了CHO表达系统的表现，但潜在影响远大于此。将基于GS knockout CHO K1细胞系的改良序列与CRISPR筛选相结合，可以鉴定遗传目标，改善各种性质。”

这些目标可经过进一步的修饰，以改进CHO。“广泛的基因组改造可以实现甚至超越新型表达系统所承诺的改进，同时对CHO细胞的丰富经验又让我们安心，”Freeman谈道。