Life at the periphery
How cell surface proteins can influence bioprocesses
Originale
Zusammenfassung
Wie Zelloberflächenproteine Bioprozesse beeinflussen
Zellen aus Ovaren des Chinesischen Zwerghamsters (Chinese hamster ovary (CHO) cells) sind die meist genutzten Produktionszellen für Biopharmaka und für das Wachstum in Suspension in großen Fermentationseinheiten angepasst. Zur Optimierung des Produktionsprozesses ist es von essenzieller Wichtigkeit, Interaktionen der CHO-Produktionszellen mit ihrer Umgebung wie z. B. dem Wachstumsmedium, anderen Zellen oder auch technischer Apparatur zu kennen. Da Proteine der Zelloberfläche eine kritische Interaktionsfläche zwischen intrazellulärem Raum und der äußeren Umgebung darstellen, sind Oberflächenproteine essenziell für die zelluläre Reaktion auf externe Faktoren. Mithilfe moderner Omics-Technologien wurden CHO-Zellen bereits detailliert untersucht, Proteomanalysen identifizierten jedoch hauptsächlich intrazelluläre Proteine. Daher hat sich die hier vorgestellte aktuelle Studie auf die Analyse von Oberflächenproteinen fokussiert und konnte 449 Proteine identifizieren, welche hauptsächlich zu den Gruppen der Rezeptoren, Enzyme und Transporter sowie Adhäsionsproteine und Proteine der extrazellulären Matrix gehören. Die funktionelle Annotation der Oberflächenproteine ergab eine signifikante Anreicherung von Adhäsionsproteinen. Diese stellen mögliche relevante Zielproteine für die genetische Optimierung von Produktionszelllinien dar, da die Aggregation von Suspensionszellen während des Produktionsprozesses zu verminderter Produktivität sowie prozessrelevanten Problemen wie der Blockierung von Filtern führen kann. Nach Analyse der differenziellen Expression konnte unter anderem Integrin β1 vermehrt auf der Oberfläche einer zur Aggregation neigenden CHO-Produktionszelllinie nachgewiesen werden und dessen transiente Herunterregulation der Aggregation substanziell entgegenwirken. Mit der Identifizierung des Surfaceome wurde somit eine neue Datenbasis erstellt, welche als Grundlage für neue gentechnische Optimierungsstrategien biopharmazeutischer Produktionszellen genutzt werden kann.
Correspondence:
Prof. Dr. Kerstin Otte, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Biberach, Fakultät Biotechnologie, Hubertus-Liebrecht-Straße 35, 88400 Biberach/Riß (Germany), e-mail: otte@hochschule-bc.de
Abstract
Chinese hamster ovary (CHO) cells are currently the main production hosts for biopharmaceuticals and are adapted to growth in suspension within large fermentation units. For the improvement of production processes, it is essential to understand the interaction
