摘要：中华仓鼠卵巢细胞（CHO）是治疗性重组蛋白工业化生产的主要宿主细胞。CHO细胞能够生产高质量的生物制剂，其与人相似的翻译后修饰水平能够达到克级。然而，利用动物细胞生产生物药的过程仍然遭受许多制约，如生长限制、低产率、低耐压以及与大肠杆菌的酵母表达系统相比的高成本。除了生物过程、培养基以及载体的优化之外，先进的宿主细胞工程技术已经在CHO细胞系发展中展现了卓越的成效，如工程基因的引入、敲出、翻译后沉默。此外，通过对细胞代谢途径以及对生物过程重要的机制分析，运用基因组学工具，逐步揭开新靶点用于建立优秀的生产用细胞工厂。本综述全面总结了过去三十年中CHO细胞工程的主要基础性成就。最后，作者讨论了新颖方法论对加强基于CHO生产平台的生物药物生产的潜能。
1介绍生物制药在制药行业所占比重日益增加，并且在未来数十年中，市场对生物制品的需求也在不断增加。由此而论，大多数符合工业要求的用于表达重组蛋白的生产细胞株就显得尤为重要。重组蛋白的有效性和免疫原形直接与翻译后修饰（PTMs）相关。动物细胞系是优先选择的表达系统，并且如今60%-70%的生物药物是基于动物细胞培养过程而来。并且，相较于以微生物和酵母作为宿主细胞的生产过程，动物细胞表达系统在细胞生长、培养时间以及产率方面仍有很多瓶颈。
用于生物药物生产的CHO细胞工厂的稳步发展，是在满足治疗性蛋白日益增长的需求方面的关键挑战。医疗对生物药物日益增长的需求，使得医保系统面临着极大的花费。生物药物工业化生产与不昂贵和高产的细胞生产平台高度相关，以此得到产率最大化同时降低相关费用。因此，全新的策略已经发展并被应用到动物细胞培养过程，以满足成本效益和有效的高产。一般会有不同的方法来抵消动物细胞工厂的限制。生物过程和培养基的优化，可以得到生长特性的提高，从而导致细胞增殖的提高和/或者最大活细胞密度（VCD）的提高。此外，通过基因工程的手段来提高CHO生产细胞株的性能，已经是被大量应用于细胞工厂的方法。这种方法一般包括优势基因的过表达或者通过基因敲出以及siRNA介导的敲出技术来抑制不利基因的产物。值得注意的是，非编码RNAs目前已经成为最先进的细胞工程技术，在未来细胞系的发展中展现出革命性的极大潜力。这些成就能够使CHO细胞改造柱在生长、细胞凋亡抑制、新陈代谢、产率以及表达糖基化重组蛋白的能力方面胜过它们的母细胞株（Fig1）。因此，宿主细胞工程在显著提高基于CHO细胞生产过程的有效性方面，代表了一种强有力的技术。接下来的三章主要讲述了在过去三十年中CHO细胞工程功能性基因组学方法的全面概括。此外，我们同样介绍了那些能够增强CHO细胞性能从而在未来建立出众的高产生产过程的最新和最前沿的技术。
图1:CHO细胞工程的功能性基因组学
2中华仓鼠卵巢细胞相较于其他细胞类型，CHO细胞是治疗性蛋白生产的主要宿主细胞的原因如下：（1）能在化学成分限定和无血清悬浮培养中稳定生长，（2）在人类致病病毒应答方面表现出合理的安全性，（3）能够表达与人相似的翻译后修饰。此外，CHO细胞表达系统的最重要优势之一是能够容易的得到基因改造的细胞克隆，这些克隆能够表达产量充足和质量可接受的人用目标基因（GOI）蛋白。这些既可以通过将目的基因特异性位点整合插入到宿主细胞基因组中，也可以通过二氢叶酸还原酶（DHFR）和谷氨酰胺合成酶（GS）系统的基因扩增方法将基因随机整合到宿主细胞基因组中。然而，因为糖基化模式与人类不完全相同，导致CHO细胞产生的重组蛋白在某些时候仍然表现出免疫源性。
包含多种不同细胞株的全部“CHO细胞系统”都可能来自于年由TheodorePuck分离的具有无性繁殖性和自发永生性的中华仓鼠卵巢细胞。第一株CHO细胞以及随后产生的细胞株都有合成性能方面缺陷，这一事实支持了它们来自于同一个克隆的猜想。时下，有三株不同的细胞株被广泛用于生物药物的生产中：（1）带有功能性DHFR基因的CHO-K1细胞系，（2）DHFR单等位基因敲除的CHO-DXB11细胞系，（3）DHFR双等位基因物理删除的CHO-DG44细胞系。
在年，Xu及其工作伙伴将第一个CHO基因组测序，这显著加速了生物技术在研究成果上的应用。然而，因为CHO细胞极容易基因重组，进一步的测序成果包括可预测的染色体排序，是在基因组学领域得到更详尽概述的必要条件。除了基因组学信息外，近来转录组、小RNA组（miRnome不知翻译对否）以及蛋白组/翻译组数据也成为可能。最近，转录起始位点被解开，一旦这些起始位点在CHO基因组数据库（
