摘要:你可能没听说过CHO 细胞,但它早已是生物医药领域的 “隐形功臣”。作为中国仓鼠卵巢细胞的简称,它长期垄断单抗药物生产,如今正成为病毒样颗粒(VLP)疫苗和亚单位疫苗(SUV)的核心生产平台。从获批的乙肝、RSV 疫苗,到研发中的新冠、HIV 疫苗,CHO 细胞凭借高产量、安全稳定等优势,正在改写疫苗研发的格局。本文将用通俗语言拆解 CHO 细胞的 “工作原理”,揭秘它如何攻克疫苗生产难题,以及未来在防疫领域的无限可能。
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一、什么是 CHO 细胞?疫苗生产的 “全能工厂”
CHO 细胞,全称是中国仓鼠卵巢细胞,1956 年科学家从一只中国仓鼠的卵巢中分离得到。经过半个多世纪的改造,它已成为生物医药领域最常用的 “生产工具”—— 全球近 90% 的哺乳动物源治疗蛋白都由它生产。
为啥 CHO 细胞这么受欢迎?核心是三个 “硬实力”:
高产量:批量培养时,每升培养液能产出 0.1-10 克目标蛋白,满足大规模生产需求;
安全性:它对大多数人类病毒 “免疫”,不会被感染或复制病毒,避免疫苗污染;
兼容性:能进行和人类细胞相似的糖基化、二硫键形成等修饰,让疫苗抗原更易被人体免疫系统识别。
更关键的是,CHO 细胞能在无血清培养基中高密度悬浮生长,直接把目标蛋白分泌到培养液中,大大降低了分离纯化的难度,堪称疫苗生产的 “高效工厂”。
二、疫苗界的两大主力:VLPs 和亚单位疫苗
在了解 CHO 细胞的应用前,先搞懂它生产的两种核心疫苗类型 —— 这两种疫苗也是目前最安全、最热门的研发方向。
1. 亚单位疫苗(SUV):精准打击的 “安全牌”
亚单位疫苗不使用完整病毒,只提取病毒身上能激发免疫反应的 “关键部件”,比如蛋白、肽段等。这种疫苗安全性极高,不会有病毒复活的风险,就像只给免疫系统看 “敌人的特征照”,让它提前做好防御准备。
目前已获批的 CHO 细胞源亚单位疫苗包括:
RSV 疫苗(如 Arexvy、Abrysvo):针对呼吸道合胞病毒,能保护老年人和婴幼儿免受严重感染;
带状疱疹疫苗(Shingrix):提取水痘 - 带状疱疹病毒的 gE 蛋白,对 50 岁以上人群保护率达 97%;
多款新冠疫苗:如中国的 ZF2001、中国台湾的 MVC-COV1901,通过表达新冠病毒的 S 蛋白或 RBD 结构域激发免疫。
2. 病毒样颗粒(VLP):形似病毒的 “伪装者”
VLPs 是没有病毒基因组的 “空壳”,外形和真实病毒几乎一样,但没有感染性。这种 “伪装” 能强力刺激免疫系统 —— 因为它的结构和病毒高度相似,免疫系统会误以为是真病毒,从而产生强效且持久的抗体。
CHO 细胞生产的 VLPs 疫苗中,最具代表性的是乙肝疫苗 PreHevbrio,它包含乙肝病毒的 S、pre-S1、pre-S2 三种抗原,比传统酵母疫苗保护效果更强,还能覆盖对常规疫苗无应答的人群。此外,CHO 细胞还在研发新冠、EB 病毒、汉坦病毒等多种 VLPs 疫苗。
三、CHO 细胞的疫苗 “成绩单”:已获批 + 在研管线
经过多年发展,CHO 细胞生产的疫苗已从实验室走向市场,部分候选疫苗也进入了临床关键阶段,覆盖多种高发病毒。
1. 已获批的 CHO 源疫苗
2. 研发中的潜力疫苗
除了已获批产品,CHO 细胞还在攻克多个 “难啃” 的病毒疫苗:
新冠疫苗:多款基于 S 蛋白或 RBD 结构域的亚单位疫苗进入三期临床,部分已在多国获批紧急使用;
HIV 疫苗:通过表达稳定的 SOSIP 包膜蛋白三聚体,激发广谱中和抗体,目前处于一期临床;
EB 病毒疫苗:设计五价 VLPs 疫苗,同时靶向多种病毒抗原,在动物实验中展现强中和效果;
汉坦病毒疫苗:融合 CD40L 或 GM-CSF 的 VLPs 疫苗,能激发长效免疫,保护期达 6 个月以上。
下图清晰展示了 CHO 细胞生产的主要疫苗类型及研发状态:
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注:原文图表展示了获批及在研的 SUV 和 VLP 疫苗,包含 RSV、HBV、新冠等多种病毒靶点
四、生产难题如何破?CHO 细胞的 “自我进化”
尽管 CHO 细胞优势明显,但疫苗生产仍面临两大挑战:内源性逆转录病毒样颗粒(RVLP)污染和包膜病毒样颗粒(eVLP)纯化。
1. 攻克 RVLP 污染:基因编辑让细胞更安全
CHO 细胞会自然分泌 RVLPs,虽然这些颗粒没有感染性,但会引发安全顾虑。为解决这个问题,科学家用CRISPR-Cas9 基因编辑技术敲除了 CHO 细胞中负责产生 RVLPs 的基因,成功阻断其释放,且不影响细胞的生产能力和生长状态。
2. 优化 eVLP 纯化:兼顾纯度与完整性
包膜病毒样颗粒(eVLP)有一层脆弱的脂质膜,纯化时既要去除杂质,又要保护其结构完整。目前行业采用 “组合策略”:
用亲和层析精准捕获 eVLPs;
通过低 pH 处理或溶剂/去污剂灭活残留病毒;
用 20-70nm 孔径的膜过滤分离 RVLPs 和杂质。
下图总结了 eVLP 疫苗的下游处理关键步骤:
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注:原文图表展示了色谱分离、化学灭活、病毒过滤和细胞工程四种核心纯化策略
这些技术突破让 CHO 细胞生产的疫苗不仅安全达标,还能保持高免疫原性,为大规模应用铺平了道路。
五、CHO 细胞 vs 传统生产平台:疫苗界的 “迭代升级”
过去,疫苗生产主要依赖细菌、酵母或 Vero 细胞,但 CHO 细胞的出现正在改变这一格局。对比来看:
细菌/酵母:无法进行复杂的蛋白修饰,生产的抗原免疫原性较差,还可能形成包涵体,增加纯化难度;
Vero 细胞:虽用于流感等疫苗生产,但存在病毒污染风险,且产量较低;
HEK293 细胞:易被人类病毒感染,细胞密度和产量不及 CHO 细胞,暂无获批的蛋白疫苗。
而 CHO 细胞完美避开了这些短板:既能生产结构复杂的 VLPs 和亚单位抗原,又能保证安全和产量,尤其适合需要大规模生产的疫苗项目。比如 RSV 疫苗 Arexvy 和 Abrysvo,上市后三个月销售额就突破 12 亿美元,印证了 CHO 细胞平台的商业化潜力。
六、未来展望:CHO 细胞将改写防疫格局
随着技术不断进步,CHO 细胞在疫苗领域的应用还将持续拓展。未来它可能实现三大突破:
覆盖更多病毒:在 HIV、EB 病毒、巨细胞病毒等 “难疫苗” 研发中发挥核心作用;
优化生产效率:通过基因编辑进一步提升产量,缩短疫苗研发周期;
联合新型佐剂:让疫苗在更低剂量下激发更强、更持久的免疫反应。
值得一提的是,在突发疫情中,CHO 细胞的瞬时基因表达(TGE)技术能快速生产疫苗候选物,为应急防疫提供支持。而与 mRNA 疫苗相比,CHO 细胞生产的疫苗安全性更优,储存条件更宽松,更适合全球普及。
从实验室里的单个细胞,到守护亿万人群的疫苗,CHO 细胞的逆袭之路,正是生物医药技术进步的缩影。未来,这个来自中国仓鼠的 “小细胞”,还将在防疫战场上续写更多传奇。
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