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资讯 选对CHO，配好培养基
背景介绍 | Background
中国仓鼠卵巢（CHO）细胞目前在生物制药工业化生产中占据着重要地位，相关产业规模庞大且持续增长。据文献统计，截至2021年，CHO细胞生产的产品占哺乳动物细胞来源生物药的89%，占全部已获批重组治疗性药物60%【1】。对于正在开发生物类似药的团队来说，选择合适的CHO宿主细胞系、并为其匹配合适的培养基，是决定后续滴度表现、产品质量，以及能否顺利过渡到GMP生产的最早期、也是最关键的决策之一。
本文将从CHO细胞的起源讲起，梳理GS与DHFR两大主流筛选系统的原理，对比市面上常见的商业化宿主细胞系，并说明如何为每种细胞系匹配化学成分限定培养基。
01
为什么CHO细胞
是生物药生产的主流选择？
CHO细胞之所以成为哺乳动物表达系统的首选宿主，主要有以下几个原因：
适应性强
可在悬浮培养中实现高密度生长，从实验室小试到生产级生物反应器的放大过程比较顺畅。
糖基化模式与人类高度相似
这对生物药的安全性和有效性至关重要。
产量高
工业化规模的CHO工艺普遍可达数g/L的蛋白产量，优化良好的常规Fed batch培养工艺可达到5–10 g/L，甚至更高。
利于纯化
CHO细胞自身分泌的内源性蛋白较少，可降低下游纯化的难度和成本。
一段简史：从中国仓鼠到CHO细胞
1950 年代｜起源：建立原始 CHO 细胞系
Theodore Puck 实验室从中国仓鼠卵巢组织建立了 CHO 细胞系，最初用于细胞遗传学研究。其后形成的不同亚系逐步发展为生物制药的生产宿主【2】。
1960—1970 年代｜亚系分化：CHO-K1、CHO-S 等
CHO-K1、CHO-S 等原始细胞经过传代、亚克隆和不同培养条件的筛选，逐渐形成具有不同生长特性的细胞亚系。CHO-K1：重要的亲本细胞系之一，衍生出多个工业生产宿主。CHO-S：形成了适用于悬浮培养的细胞系分支。这一阶段奠定了后续细胞株开发的基础。
1980 年代｜基因筛选系统：推动重组蛋白表达
DHFR 缺陷型细胞株 CHO-DXB11、CHO-DG44 相继发展，为 DHFR/MTX 筛选与基因扩增技术提供了重要宿主基础。与此同时，GS 筛选系统逐渐成为另一条重要的细胞株构建路线。
1990—2000 年代｜悬浮培养与无血清培养
细胞驯化、无血清培养和化学成分限定培养基逐渐发展，使 CHO 细胞更适合高密度悬浮培养及大规模生物反应器生产。产业化重点从“能够表达蛋白”进一步转向“能够稳定、可重复地规模化生产”。
图一：CHO细胞亚型演化谱系图
02
GS与DHFR：
两大主流筛选系统有什么区别？
在 CHO 细胞系开发中，GS（谷氨酰胺合成酶）和 DHFR（二氢叶酸还原酶）系统常用于稳定、高产工程细胞株的筛选与开发系统。两者的核心思路相同：利用宿主细胞的特定代谢缺陷或抑制条件，筛选成功整合外源基因的细胞；但它们依赖的代谢通路、筛选方式及基因扩增策略有所不同。
谷氨酰胺合成酶（GS-）筛选系统
将GOI与GS基因共转染细胞，随后在无谷氨酰胺培养基中进行筛选：
? 未转染的细胞没有GS，无法自主合成谷氨酰胺，因而死亡。
? 成功转染的细胞获得GS，可以自主合成谷氨酰胺，因而存活下来。
代表性平台包括CHOZN GS-/-、CHO-K1 GS-KO等GS敲除细胞系。需要注意的是：普通CHO-K1等GS阳性宿主细胞本身带有内源性GS，转染GS+GOI后仅去除谷氨酰胺往往不足以形成足够强的筛选压力，通常还需要额外添加MSX来强化筛选。
二氢叶酸还原酶（DHFR-）筛选系统
该系统需要从DHFR缺陷型宿主细胞系出发（即完全缺乏功能性二氢叶酸还原酶的细胞系，例如CHO-DG44或CHO-DXB11），而不是普通的DHFR阳性CHO宿主。将GOI与DHFR基因共转染到这类DHFR缺陷型宿主中，随后在无HT（次黄嘌呤/胸苷）培养基中筛选：
? 未转染的宿主细胞本身完全缺乏DHFR，无法在无HT培养基中生长，因而死亡。
? 成功转染的细胞获得DHFR，能够生长并被筛选出来，产品质量在生产代次范围内总体保持稳定。
DHFR 系统以 DHFR 功能恢复为筛选基础，并可通过 MTX 逐步扩增基因。
03
主流CHO宿主细胞系对比
不同实验室和CDMO会偏好不同的CHO宿主细胞系，每种细胞系都有各自的生长和表达特点。以下是几种常见商业化细胞系的对比。
一个实用的结论是：并不存在放之四海而皆准的“最佳”CHO宿主细胞系。选择哪一种，取决于目标分子的特性、对筛选系统的偏好、项目时间表，以及团队在补料策略等工艺开发方面愿意投入的精力。
04
如何为CHO宿主细胞系匹配培养基？
确定宿主细胞系之后，还需要匹配相应的培养基——理想情况下应做到化学成分限定、无动物源成分，能够支持不同CHO亚型实现高密度高表达培养，并符合GMP生产要求。
作为参考，OPM推荐的培养基/补料搭配通常会随宿主细胞系而变化：
本表中列出的所有基础培养基、补料及超浓缩补料均为OPM Biosciences自有产品。搭配方案为OPM内部应用数据给出的初始推荐，通常需要根据具体分子在工艺开发中进一步优化。
由于不同宿主细胞系在生长动力学、补料耐受性和糖基化倾向上都存在明显差异，培养基的选择很难“一套方案打天下”——建议在正式放大之前，先通过小规模筛选验证匹配效果。
OPM Biosciences提供化学成分限定、无动物源成分的CHO培养基与补料产品，可支持主流商业化宿主细胞系实现高密度高表达培养，并符合GMP生产标准。如果您正在为即将启动的生物类似药项目评估宿主细胞系与培养基的搭配方案，我们的技术团队可以协助您为具体细胞系匹配推荐的初始配方。
案例展示1
在CHO-K1细胞株表达单抗的案例中，AltairCHO性能表现优于多家竞品。
使用AltairCHO可显著提升活细胞密度，并有效提高目标蛋白的表达水平。在收获阶段，AltairCHO组的表达量达到10.6 g/L，相较于表现最佳的竞品（8.3 g/L），仍然实现了28%的提升幅度。
案例展示2
在CHOZN GS-/-细胞株案例中，StarCHO性能优于原工艺培养基。
使用StarCHO可显著提升活细胞密度，并有效提高目标蛋白的表达水平。相较于原工艺培养基，抗体表达量提升130%。
参考文献：
1. Schulz, A., Munro, T., Puklowski, A., Slack, E., Tolstrup, A. B., & Otte, K. (2026). Systematic review and data-driven insights into CHO cell engineering for next-generation antibody production. mAbs, 18(1).
2. Wurm, M. J., & Wurm, F. M. (2021). Naming CHO cells for bio-manufacturing: Genome plasticity and variant phenotypes of cell populations in bioreactors question the relevance of old names. Biotechnol. J, 16, e2100165.
上海奥浦迈生物科技股份有限公司（股票代码：688293）成立于2013年，于2022年9月登陆科创板，2026年1月完成收购澎立生物重大资产重组项目。公司是一家专注于提供细胞培养解决方案和端到端CRDMO服务的高新技术企业，凭借领先的技术创新能力、成熟的生产工艺和发展理念，通过将细胞培养产品与服务的有机整合，打造“细胞培养产品+CRDMO服务”深度融合的全链条业务生态，构建覆盖“研发-生产-全球化”的一体化生物药创新服务平台，致力于成为全球生物医药产业可信赖的核心合作伙伴。
目前公司细胞培养产品及CDMO服务拥有4个符合GMP标准的生产基地（超18,000㎡），在建新总部约30,000㎡，CRO服务设有5个实验室，合并总面积超60,000㎡。公司秉持“至臻工艺、至善品质”的质量方针，质量管理体系获ISO9001及ISO13485认证，并顺利通过欧盟QP审计；在临床前CRO质量控制方面，公司设置了多层次监控节点，公司建立了完善的数据管理与溯源体系，对实验数据的完整性、真实性及合规性进行严格审核。
凭借卓越的产品性能及高质量的服务，截至2026年Q2，共有380+个已确定中试工艺的药品研发管线使用公司细胞培养基产品。公司已为约300个生物药开发及生产项目提供CDMO服务，同时持续专注于临床前CRO药效学研究评价领域，所参与的药物研发项目中，IND申报项目超过800件，成功帮助全球合作伙伴通过中美澳韩IND申报。
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