摘要：我梳理了2011-2024年間164篇關于CHO細胞工程的研究，提取466個工程靶點數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，這一領域已從簡單的基因過表達轉向CRISPR介導的基因敲除，組合工程、核靶點、表觀遺傳及凋亡/增殖通路改造的增產(chǎn)效果最顯著。但多年來產(chǎn)量提升倍數(shù)始終穩(wěn)定，標準化模型和結構化數(shù)據(jù)集的缺失成了瓶頸，而通路導向的多靶點改造，或許是下一代抗體生產(chǎn)的核心方向。

一、CHO細胞，抗體生產(chǎn)的絕對主力

生物藥里，單克隆抗體是絕對的主力軍，而CHO細胞就是生產(chǎn)這些抗體的“王牌工廠”。截至2021年，89%的哺乳動物源生物藥、60%的重組治療藥都由它生產(chǎn)，從1986年tPA的50mg/L到如今工業(yè)級抗體的10g/L，產(chǎn)量翻了200倍。其實這背后，是工藝優(yōu)化、基因工程、系統(tǒng)生物學等多方面的疊加，但面對復雜抗體分子，CHO細胞的生產(chǎn)瓶頸依舊明顯，這也是近13年研究的核心切入點。

二、13年研究怎么篩？這份數(shù)據(jù)拆解夠細致

為了摸清CHO細胞工程的真實脈絡，研究團隊做了一次系統(tǒng)性的文獻梳理，從Medline、Embase等三大數(shù)據(jù)庫篩出3373篇文獻，經(jīng)標題、摘要和全文篩選后，最終納入164篇有效研究，手動提取了466個工程靶點的核心數(shù)據(jù)，包括改造策略、靶向通路、產(chǎn)量提升倍數(shù)等關鍵信息。整個篩選和數(shù)據(jù)提取的流程清晰，最大程度保證了數(shù)據(jù)的全面性和準確性。

圖1系統(tǒng)文獻檢索、篩選及元數(shù)據(jù)提取流程

三、CHO細胞工程的研究全貌，藏在這些數(shù)據(jù)里

從164篇研究的特征來看，單克隆抗體仍是最主要的研究對象，占比62%，抗體衍生物和其他治療蛋白分別占10%和18%。改造策略上，過表達（OEX）依舊是主流，占63%，敲除（KO）和敲低（KD）分別占19%和14%。靶向通路中，凋亡/增殖、代謝、UPR/ER/Golgi/PTMs是重點，而亞細胞定位里，細胞質和細胞核靶點是研究最多的方向。

圖2164篇CHO細胞工程研究的核心特征分布

四、改造方法的13年進化：CRISPR成敲除核心

2011年CHO基因組公布是個重要節(jié)點，在此之前，基因敲除技術復雜、成本高，而2012年CRISPR-Cas9的出現(xiàn)，徹底改變了CHO細胞工程的格局。早期研究70%以上用過表達，而2017年后，CRISPR介導的敲除占比持續(xù)提升，2020-2024年的敲除研究全部采用該技術。敲除的增產(chǎn)中位數(shù)（1.8倍）也略高于過表達（1.6倍），只是目前工業(yè)界因專利等問題，還未大規(guī)模應用CRISPR改造的生產(chǎn)細胞系。

圖3CHO細胞工程改造方法及效果分析

五、靶點怎么選？這些方向的增產(chǎn)效果更突出

研究統(tǒng)計了466個工程靶點的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)表觀遺傳靶點、通路組合改造、凋亡/增殖通路靶點的增產(chǎn)中位數(shù)最高，分別達2.7、2.5和2.2倍，遠高于整體1.6倍的中位數(shù)。亞細胞定位上，多定位組合靶點、細胞膜和細胞核靶點的增產(chǎn)效果更優(yōu)。而被反復研究的17個高頻靶點里，轉錄因子XBP1s、凋亡調控因子BAX/BAK/Bcl-xL是核心，只是單一靶點改造效果有限，組合改造才能實現(xiàn)大幅增產(chǎn)。

圖4CHO細胞工程靶點特征及增產(chǎn)效果分析

六、這些生產(chǎn)細節(jié)，影響改造的最終效果

做CHO細胞改造，生產(chǎn)端的細節(jié)也不能忽視。抗體衍生物的改造增產(chǎn)中位數(shù)（2.7倍）高于單克隆抗體，這或許和其初始產(chǎn)量低、提升空間大有關。而低產(chǎn)細胞系的改造增產(chǎn)中位數(shù)（2.5倍）也高于高產(chǎn)細胞系（1.8倍），但兩者無顯著統(tǒng)計學差異，說明高產(chǎn)細胞系的改造并非不可行，只是瓶頸和低產(chǎn)細胞系不同。穩(wěn)定表達系統(tǒng)的增產(chǎn)效果，整體也優(yōu)于瞬時表達系統(tǒng)。

圖5重組蛋白類型及初始生產(chǎn)水平對改造效果的影響

七、高頻靶點的真實表現(xiàn)，組合才是關鍵

我特意看了研究中最常被改造的4個靶點：XBP1s、Bcl-xL、BAX、BAK。單一過表達XBP1s或Bcl-xL，增產(chǎn)幅度基本在1-4倍，而將XBP1s與其他靶點組合，最高能實現(xiàn)13.6倍增產(chǎn)。BAX和BAK則幾乎都是組合敲除，搭配其他靶點后，增產(chǎn)幅度在1.3-10倍之間。這也印證了，單一靶點改造的潛力有限，靶點的組合搭配才是提升產(chǎn)量的核心。

表14個高頻工程靶點的核心數(shù)據(jù)提取

八、CHO細胞工程的痛點，遠比想象的多

即便13年的研究積累了大量數(shù)據(jù)，CHO細胞工程依舊存在不少痛點。首先是數(shù)據(jù)報告異質性，不同研究的細胞系、培養(yǎng)基、檢測方法不統(tǒng)一，甚至關鍵數(shù)據(jù)缺失，導致跨研究對比難度極大。其次是單靶點改造為主，73%的研究仍聚焦單一靶點，而多靶點組合研究占比低。還有工業(yè)界數(shù)據(jù)保密，企業(yè)的核心改造策略和高產(chǎn)數(shù)據(jù)極少公開，限制了整體研究的推進。

九、下一代CHO細胞工程，該往哪走？

結合這些研究數(shù)據(jù)，我覺得未來CHO細胞工程的核心方向很明確。組合工程是必然趨勢，單一靶點的改造潛力已觸頂，多靶點、多通路的協(xié)同改造才能實現(xiàn)產(chǎn)量的突破。AI和標準化模型會成為重要工具，NIST CHO參考細胞系的出現(xiàn)是個好開端，標準化的實驗體系和結構化數(shù)據(jù)集，能讓AI更好地預測改造效果。同時，CRISPR的產(chǎn)業(yè)化應用、針對難表達抗體的定制化改造，也會是未來的研究重點。

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