중국 햄스터 난소(CHO) 세포는 주로 치료용 단백질 생산에 사용되는 생명공학의 초석이 되었습니다. 그러나 다른 생물학적 시스템과 마찬가지로 과학자들이 해결해야 할 단점도 있습니다. 이 글에서는 CHO 세포가 일반적으로 사용되는 이유, 장점 및 단점들을 통해, 바이오의약품 산업에서 CHO cell이 왜 사용되는지 알아보겠습니다.
CHO cell을 사용하는 이유
CHO 세포는 단백질 생산에 광범위하게 사용되는 것으로 유명합니다. 이 세포의 고유한 특성은 인체에서 발견되는 단백질과 매우 유사한 단백질을 생산하는 데 도움이 되는 환경을 제공합니다. 또한 약 12시간 만에 2배로 증식하는 빠른 증식 속도 덕분에 연구자들은 상당한 양의 세포 집단을 빠르게 확보할 수 있습니다.
CHO 세포 사용의 장점
1. 빠른 증식
CHO 세포는 일반적으로 약 12시간으로 매우 빠른 2배 증식 시간을 보여줍니다. 즉, 과학자들은 짧은 시간 내에 많은 양의 세포를 증식하여 단백질 생산을 늘릴 수 있습니다.
2. 안정성과 단순성
CHO 세포의 고유한 안정성과 단순성은 매력적인 옵션입니다. 연구자들이 수십 년에 걸쳐 이해하고 개선한 신뢰할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.
안정성 측면에서는, 우선 CHO 세포의 FDA 승인 이력이 많기 때문에, 제약 회사에서도 보장된 길을 걷는 것과 같습니다.
두 번째로, 낮은 발암성 위험입니다. CHO 세포는 다른 세포주들에 비해, 생산된 단백질에 발암성 DNA가 삽입될 위험이 적습니다. 이는 생산된 단백질이 암을 유발할 위험이 적다는 것을 뜻합니다.
마지막으로, CHO 세포는 인간 유래 세포가 아니기 때문에, 인간 바이러스를 가지고 있을 확률이 적습니다. 안전성을 평가할 때, 바이러스의 존재 유무가 중요한데 CHO 세포는 이 점에서 아주 유리한 것이죠.
단순성 측면에서는, 먼저 타깃 하는 유전자 도입이 쉽다는 것입니다. 이는 원하는 단백질을 생산하는 것에 중요한 특징입니다.
두 번째로, 배양 프로토콜이 확립이 되어 있어서, 시행착오가 적습니다.
마지막으로, 일반적인 실험실 기기 및 프로토콜과의 호환성입니다. 현미경, FACS 그리고 분자생물학 실험 등에 CHO 세포는 대부분 적용이 가능하여 실험을 준비하는 것에 어려움이 적습니다.
3. 디하이드로폴레이트 환원효소(DHFR) 시스템
CHO 세포는 연구자가 원하는 단백질의 발현을 향상하기 위해 조작할 수 있는 고유한 특성인 DHFR 시스템을 활용할 수 있습니다.
이 기능을 통해 표적 유전자 증폭이 가능하여 치료용 단백질의 생산 효율을 개선할 수 있습니다.
4. 부유 세포 및 생산성 향상
CHO 세포가 부유 세포로 전환할 수 있는 능력은 또 다른 이점을 제공합니다. 이 기능을 통해 단위 면적당 생산성을 극대화할 수 있어 대규모 생산 환경에서 유용하게 사용할 수 있습니다.
5. 생체 내 조건과 유사
CHO 세포의 가장 눈에 띄는 장점 중 하나는 아마도 인체와 매우 유사한 단백질을 생산할 수 있다는 점일 것입니다.
이는 생체 내 조건을 반영하는 당화 반응을 통해, 생물학적으로 관련성이 높고 치료적으로 효과적인 단백질의 생산을 촉진하는 능력 때문입니다.
CHO 세포 사용의 단점
CHO 세포는 수많은 장점에도 불구하고 몇 가지 문제점이 있습니다. 단백질 생산 과정에서 유해한 부산물이 축적되거나 영양분이 고갈될 수 있으며, 이 두 가지 모두 시간이 지남에 따라 세포 생존력을 급격히 감소시킬 수 있습니다.
1. 유해한 부산물 축적
세포가 증식하고 기능하면서 배지에 축적될 수 있는 부산물을 생성합니다. 젖산과 암모니아와 같은 물질은 세포에 독성을 일으켜 세포 생존력을 감소시키고 단백질 생산을 감소시킬 수 있습니다.
2. 특정 영양소 고갈
부산물 축적 외에도 시간이 지남에 따라 배지의 영양소가 고갈되어 세포 성장과 궁극적으로 단백질 생산이 제한될 수 있습니다. 포도당과 글루타민과 같은 필수 영양소는 세포의 생존과 기능에 매우 중요합니다.
CHO 세포는 생명공학에 혁명을 일으켰지만, 그 장점과 한계를 모두 고려하는 것이 중요합니다. 현재의 연구 노력은 배양 조건을 개선하고 독성 부산물을 제거하며 필수 영양소를 보충하여 단백질 생산을 최적화하는 등 관련 문제를 극복하는 것을 목표로 하고 있습니다.
과학자들은 CHO 세포의 고유한 특성을 이해함으로써 그 잠재력을 지속적으로 활용하여 바이오의약품의 생산성이 점차 개선되리라 생각합니다.
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