バイオプロセス論文を読む CHO細胞株開発の進化 その1
みなさん、こんばんは。
今日はThe new frontier in CHO cell line development: From random to targeted transgene integration technologiesという論文を読みます。製薬企業は抗がん剤や自己免疫疾患の治療薬として抗体医薬品の開発競争を繰り広げていますが、せっかく良い抗体医薬品を研究室レベルで開発することに成功しても、それを大量製造しなくては治験に進めないですし、治験で良い結果を収めないことには製造販売承認を得られず、事業化できません。そのため、開発中の抗体医薬品を効率的に産生してくれる、優れたCHO細胞株を開発する必要があります。このCHO細胞株開発の技術的な進展に焦点を当てたのがこの論文です。
出典はBiotechnology Advances Volume 75, October 2024, 108402
論文のリンクはhttps://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2024.108402 です。
Freeの論文なので、誰でも無償で全文をダウンロードして読むことができます。
著者はBoehringer Ingelheimの研究者のようです。Boehringer Ingelheimとはドイツの製薬企業でCDMOの事業も行っています。
まずはAbstractの全訳です。
細胞株開発（Cell line development）は、治療用糖タンパク質の開発プロセスにおいて極めて重要なステップである。チャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞は、バイオ医薬品の工業的製造において最も頻繁に用いられる哺乳類由来宿主細胞系である。CHO細胞による外来の組換えタンパク質発現の主な利点は、CHO宿主細胞ゲノムに外来（ectopic）DNAを安定的に導入できる点にある。
CHO細胞が初めてバイオ医薬品の工業的発現宿主として使用されたのは1980年代後半であり、それ以降、ゲノムへの遺伝子導入は主にランダムインテグレーション（random integration）によって為されてきた。以後、ランダムインテグレーションは、安定なCHO生産細胞株を得るための標準的手法となり、有効な代替手段が存在しないことからゴールドスタンダードとして確立された。
しかしながら、最終的にはこの手法が細胞株構築プロセスにおいて大きな課題をもたらすことが示された。すなわち、細胞株の不安定性（instability）を引き起こすリスクが高まるという問題である。
近年、新規かつ非常に有効な（半）標的型トランスジーンインテグレーション（(semi-)targeted transgene integration）手法の著しい進展により、細胞株開発分野における技術的ブレイクスルーの道が切り拓かれた（paved）。これらの高度な技術には、transposase、recombinase、あるいはCas9 nucleaseを介した部位特異的ゲノム統合技術（targeted integration）などが含まれ、これにより、発現用の導入遺伝子カセットを、不要な配列（いわゆる“スカー”）を一切残すことなく、宿主細胞ゲノム中の転写活性領域へと導入することが可能となる。
本レビューでは、CHO細胞株構築における遺伝子導入技術の最新の進展を概説し、従来のランダムインテグレーション法と比較する。また、（半）標的型インテグレーション技術の利点と限界についても議論し、バイオ医薬品業界における活用の可能性について述べる。
この論文のキーワードは、
細胞株開発（Cell Line Development） 最近はCLDと略されることが多い。
CHO細胞
Random Integration
Semi-targeted Integraton
transposase
Cas9 nuclrease
Targeted Integration
あたりかと思われます。
CHO細胞株開発とは、開発したい抗体の遺伝子をCHO細胞のゲノムに導入し、安定的に交代遺伝子を産生してくれるCHO細胞のクローンを得ること意味します。
CHO細胞がチャイニーズハムスター由来の細胞であることはAbstractに書いてある通りですが、なぜ、CHO細胞が抗体医薬品の生産に使われるのか？については（1）ヒトに近い翻訳後修飾がされる、（2）一般的には直期間培養しても抗体の発現が安定していて大量の抗体が得られる（そうならないこともあるので、技術改善が為されているわけですが）、（3）安全性の実績がある、（4）スケールアップし、大量生産する方法が確立されている、（5）外来遺伝子を導入する技術が確立されている（この技術改善がこの論文のテーマですが）などです。
今まで主流だった外来遺伝子の導入方がRandom Integration。
Transposaseを使うことでSemi-targted Integrationが可能になり（現在の最新技術）、
Cas9 nucleaseを使うことで、Targeted Integrationが可能になる（将来の技術）。
といった感じでしょうか。
そしてこの論文は、抗体医薬の製造に用いるCHO細胞に関して、細胞株開発におけるRandom IntegrationからTargeted Integrationへの技術的な進展をまとめたレビューです。
次回はIntroductionを読み進めていきましょう。
コメントなどあればお願いいたします。