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在生物制药中，CHO 细胞重组蛋白表达受细胞系不稳定影响。研究人员开展了 SUV39H1 对 CHO 细胞重组蛋白表达影响的研究。结果发现敲低 SUV39H1 或用其抑制剂处理可提升重组蛋白表达。该研究为优化 CHO 表达系统提供依据。
在生物制药的领域里，中国仓鼠卵巢（CHO）细胞可是个 “大明星”，它作为常用的哺乳动物表达系统，承担着生产重组蛋白的重任。然而，这位 “明星” 却有着自己的 “烦恼”。在实际生产过程中，CHO 细胞的细胞系稳定性欠佳，这使得重组蛋白的表达量和生产效率大打折扣，就像是一台性能不稳定的机器，无法稳定地输出产品，给生物制药产业带来了不小的挑战。而且不同的 CHO 细胞系之间存在着显著的遗传差异，这些差异会影响重组基因的表达，进一步加剧了生产的不稳定性。此外，研究发现，表观遗传修饰在这其中起到了关键作用，尤其是组蛋白修饰，它就像一把 “神秘的钥匙”，掌控着基因表达的 “大门”。为了找到解决这些问题的办法，来自新乡医学院的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在组蛋白 3 赖氨酸 9 三甲基化（H3K9me3）甲基转移酶 SUV39H1 上，试图探究它与重组蛋白表达之间的关系。这项研究成果发表在了《Applied Microbiology and Biotechnology》上，为生物制药领域带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：首先是 RNA 干扰（RNAi）技术，通过构建针对 SUV39H1 的 shRNA 载体，实现对 SUV39H1 基因的沉默；其次是使用特异性抑制剂 Chaetocin 处理细胞，观察其对 SUV39H1 及重组蛋白表达的影响；此外，还利用了实时荧光定量 PCR、Western blotting、免疫荧光检测、流式细胞术等实验技术，对相关基因的表达水平、蛋白含量以及细胞的相关指标进行检测和分析。
研究结果
- H3K9me3 修饰和 SUV39H1 基因表达在高低表达 CHO 单克隆细胞中的验证：研究人员对比了重组阿达木单抗（rADM）高表达和低表达的 CHO 单克隆细胞，以及重组人血清白蛋白（rHSA）高表达和低表达的 CHO 单克隆细胞，发现 H3K9me3 修饰和 SUV39H1 表达在它们之间存在显著差异。高表达重组蛋白的细胞中，SUV39H1 表达较低，这表明在 CHO 细胞中，重组蛋白表达水平与 SUV39H1 表达呈负相关。
- 稳定敲低 SUV39H1 的 CHO 细胞系的建立：研究人员构建了两个针对 SUV39H1 的 shRNA（R1 和 R2）载体并转染到 CHO-S 细胞中，经过筛选得到稳定转染的细胞群体。qPCR 分析显示，shRNA R1 对 SUV39H1 mRNA 的敲低效率更高。CCK-8 增殖实验表明，敲低 SUV39H1 的细胞与对照细胞在生长上没有显著差异。进一步的 Western blot 分析证实，敲低细胞中 SUV39H1 蛋白和 H3K9me3 修饰水平均显著降低。
- 表达 ADM 的敲低 SUV39H1 细胞池的构建：将敲低 SUV39H1 的 CHO-S-R1 细胞和对照 CHO-S 细胞分别转染表达 ADM 的真核载体，经过筛选得到稳定表达 ADM 的细胞池。CCK-8 实验和悬浮培养实验显示，敲低细胞池 ADM-R1 与对照细胞在生长和活力上没有明显差异，但 ELISA 分析表明，ADM-R1 细胞中 ADM 单克隆抗体的产量比对照细胞增加了 45%，这说明抑制 SUV39H1 能够提高重组蛋白的表达。
- 在低表达 HSA 的 CHO 细胞中稳定敲低 SUV39H1：选取高表达 SUV39H1 的低表达 HSA 的 CHO 单克隆细胞 L2，转染 R1 构建 HSA-R1 敲低细胞系。CCK-8 实验和悬浮培养实验表明，HSA-R1 细胞与亲本细胞 HSA-L2 在增殖和活力上没有显著差异，但 ELISA 分析显示，HSA-R1 细胞中 HSA 的产量比 HSA-L2 增加了 136%，再次证实了 SUV39H1 水平与重组蛋白产量之间的负相关关系。
- 优化 Chaetocin 浓度以增强 CHO 细胞中重组蛋白的表达：用不同浓度的 Chaetocin 处理 CHO-S 贴壁细胞，CCK-8 实验确定 20nM Chaetocin 不会显著抑制细胞生长，且该浓度能降低 H3K9me3 修饰水平，减少 SUV39H1 mRNA 和蛋白表达。流式细胞术分析表明，20nM Chaetocin 处理的 CHO-S EGFP 细胞的平均荧光强度（MFI）值增强，说明重组蛋白表达提高。Western blot 分析也显示，20nM Chaetocin 处理能显著增加 ADM 和 HSA 的蛋白水平。
研究结论与讨论
这项研究表明，靶向抑制 SUV39H1 介导的 H3K9me3 修饰能够有效地提高 CHO 细胞系统中重组蛋白的产量。研究人员通过 RNA 干扰和 Chaetocin 处理两种方式，都实现了降低 H3K9me3 水平、提高重组蛋白表达的效果，且细胞的增殖和活力不受影响，这对于工业应用来说至关重要。从机制上讲，降低 H3K9me3 水平可能使重组基因更容易被转录，从而提高蛋白产量。这一研究为优化生物生产提供了新的策略，通过稳定敲低 SUV39H1 或使用 Chaetocin 进行药物抑制，都有望在工业生物制造过程中大幅提高单克隆抗体的产量，具有重要的应用价值。同时，研究也指出，SUV39H1 介导的调控机制在 CHO 细胞中还存在一些尚未明确的地方，例如启动子结构和染色质重塑动力学等方面，这为后续的研究指明了方向。总之，该研究成果为生物制药领域中利用 CHO 细胞生产重组蛋白提供了新的思路和方法，推动了相关产业的发展。
