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ExpiCHO Expression System
Maintain protein quality and function from research to bioproduction
Switching from 293 to CHO cells during drug development doesn't have to create uncertainty. Now there's a better way. The Gibco ExpiCHO Expression System is a completely optimized system consisting of ExpiCHO-S cells that have been adapted to high-density, serum-free suspension culture in ExpiCHO Expression Medium, along with specially designed transfection reagents and enhancers, that provide high protein quality and quantity in a transient system. That means you can start your research work in CHO cells and stay in CHO cells through discovery.
“The ExpiCHO system helps speed up our developmental timelines by eliminating the need to have different hosts for transient versus stable expression. This eliminates a key quality risk when we transition from research into development.” Biotechnology company
일시적 CHO 시스템에서 3g/L 단백질 수율 확보
바이오신약 개발단계에서 293 cell에서 CHO cell로 단백질 발현과정을 전환할 경우 세포 변화에 따라 다시 셋팅하는 시간이 추가로 발생될 뿐아니라 최종생산된 단백질이 다른 문제가 발생할 수 있습니다. 이 문제를 해결한 획기적인 신제품이 나왔습니다. 신제품 Gibco™ ExpiCHO™ Expression System은 Transient 발현 시스템에서 가장 높은 단백질 수율을 보장합니다. 즉, 연구자는 신약후보 발견부터 CHO cell에서 고효율로 작업할 수 있습니다.
Gibco™ ExpiCHO™ mammalian transient expression 시스템은 CHO cell에서 재조합단백질 생산을 혁신적으로 개선한 신제품입니다. 완벽하게 조합을 맞춰 구성한 Gibco™ ExpiCHO™ Expression 시스템은 HEK293 cell 기반 시스템 보다 높은 최대 3g/L 단백질 수율을 제공합니다. 이 시스템은 바이오의약품의 초기 약물 개발 과정에서부터 CHO cell 기반으로 신속하고 경제적으로 protein expression을 설계 하시고 추후 Production 과정과 연계될 수 있는 최상의 조건을 제시합니다.
ExpiCHO protocol video and webcasts
Review these videos to learn how to produce recombinant proteins using the ExpiCHO Expression System and also to hear about the latest advances in protein expression from industry experts.
What’s in the ExpiCHO Expression System?
“ExpiCHO 시스템은 매우 쉬워서 E. coli의 단백질을 제조하는 것보다 작업 시간이 감소합니다. 이 시스템의 확장성은 놀라울 정도로 뛰어나 30가지 mAb를 동시에 발현할 수 있습니다… 그 후로 애용하고 있고 최대 g 단위까지 확장할 수 있습니다. ExpiCHO 시스템은 저희에게 구세주와 같은 혁신적인 제품입니다!!” 아르젠 반 덴 베르그(Arjen van den Berg) 박사, 샌디에고 캘리포니아 대학교 세포분자의학 과학자
“저희는 ExpiCHO Expression System이 저희가 현재 진행하는 일시적 발현 작업 방식에 대대적인 변화를 가져다 줄 수 있을 것으로 생각합니다.” 대형 제약회사 연구원
“ExpiCHO 시스템에서는 일시적 및 안정 발현 비교에서 다른 숙주를 사용하지 않아도 되므로 개발 일정 단축에 기여합니다. 연구를 개발로 전환할 때 주요 품질 관련 위험을 없애줍니다.” 니라지 콜리(Neeraj Kohli), Merrimack Pharmaceuticals의 부책임자
“ExpiCHO 시스템을 통해 10배 높은 역가를 확보하게 되었고, 궁극적으로 시간, 수작업, 비용이 상당이 절감되었습니다.” 보니 해머(Bonnie Hammer), Inverna 분석 개발 담당 이사
Get up to 20x more protein in less volume
The ExpiCHO Expression System is designed to deliver superior protein yields compared to alternative transient systems, saving you precious time, incubator space, and plasticware costs. Now you can express the same amount of protein in a single flask that other transient CHO systems express in 20 or more flasks.
“The higher titers achieved by the ExpiCHO system… saves us considerable time, effort, and money." Bonnie Hammer, PhD, Vice President of Biologics Development, Invenra
Figure 1. Recombinant protein titers in ExpiCHO and other transient CHO expression systems. Expression levels of human IgG, rabbit IgG and erythropoietin in ExpiCHO and other transient CHO expression systems are shown. ExpiCHO titers range from 25–160 times those of other transient CHO expression systems.
Titer comparison of Expi293 and ExpiCHO Expression Systems
Expression levels of human IgG, rabbit IgG, murine IgG, and a broad range of non-Ab proteins in Expi293 or other transient expression systems and ExpiCHO systems are shown. IgG titers in ExpiCHO Expression System range from 0.6–97–fold (Avg. 5-fold) than those obtained using various other systems. Additionally, 7 proteins from this panel were not expressed in Expi293 cells yet expressed at high levels in the ExpiCHO system.
| Protein | Expi293 or current system (mg/L) | ExpiCHO (mg/L) | Fold increase |
|---|---|---|---|
| Human antibody | 26.6 | 2,580 | 97 |
| 4 | 147 | 33 | |
| 4 | 56 | 14.6 | |
| 22 | 266 | 12.4 | |
| 48 | 334 | 6.9 | |
| 36 | 190 | 5.3 | |
| 18 | 78 | 4.3 | |
| 85 | 314 | 3.7 | |
| 170 | 410 | 2.4 | |
| 138 | 325 | 2.4 | |
| 25 | 50 | 2.0 | |
| 102 | 204 | 2.0 | |
| 57 | 92 | 1.6 | |
| 336 | 491 | 1.5 | |
| 565 | 864 | 1.5 | |
| 450 | 600 | 1.3 | |
| 350 | 450 | 1.3 | |
| 309 | 383 | 1.2 | |
| 243 | 276 | 1.1 | |
| 352 | 371 | 1.1 | |
| 565 | 620 | 1.1 | |
| 309 | 302 | 1.0 | |
| 139 | 129 | 0.9 | |
| 11 | 9 | 0.8 | |
| 565 | 365 | 0.6 | |
| Undetectable | 500 | ||
| Precipitated | 330 |
| Protein | Expi293 or current system (mg/L) | ExpiCHO (mg/L) | Fold increase |
|---|---|---|---|
| Rabbit antibody | 5 | 120 | 20 |
| 17 | 178 | 11 | |
| Murine antibody | 216 | 1,412 | 6.5 |
| 20 | 86 | 4.3 | |
| 60 | 240 | 4.0 | |
| 60 | 240 | 4.0 | |
| 76 | 196 | 2.6 | |
| 12 | 18 | 1.5 | |
| 16 | 17 | 1.1 | |
| 119 | 48 | 0.4 | |
| 135 | 47 | 0.3 |
| Protein | Expi293 or current system (mg/L) | ExpiCHO (mg/L) | Fold increase |
|---|---|---|---|
| Bi-TE | Western blot | Western blot | 25 |
| Bi-specific | 28 | 117 | 4.2 |
| 26 | 90 | 3.5 | |
| 126 | 250 | 2.0 | |
| NA | 763 | ||
| NA | 660 | ||
| Secreted | 216 | 1412 | 6.5 |
| Protein | Expi293 or current system (mg/L) | ExpiCHO (mg/L) | Fold increase |
|---|---|---|---|
| Non-Ab | 15 | 82 | 5.5 |
| Western blot | Western blot | 5.0 | |
| 164 | 68 | 0.4 | |
| NA | 206 | ||
| Fab | 85 | 366 | 4.3 |
| 10 | 10 | 1.0 | |
| FC-fusion | 5 | 8 | 1.7 |
| His Tag HLA | Undetectable | 12 | 12 |
| Viral protein | Western blot | Western blot | 3–5 |
| Cytokine | Western blot | Western blot | 5–10 |
| FcR | Western blot | Western blot | 2–3 |
ExpiCHO Expression System cost-effectiveness compared to other transient expression systems
| ExpiCHO Expression System | Expi293 Expression System | FreeStyle CHO Expression System | |
|---|---|---|---|
| Cost of 1L transfection | $2,174 | $1,735 | $1,201 |
| Culture volume for equivalent yield | 70 mL | 100 mL | 2,000 mL |
| Total cost for same amount of protein | $146 | $174 | $2,403 |
| *Factors in minimum cost of a MaxCyte processing assembly and a portion of the upfront cost of purchasing a MaxCyte electroporation instrument. NOTE: Cost comparison based on list price in USD and protein yields of 1.5 g/L with ExpiCHO Expression System, 1 g/L with Expi293 Expression System, and 0.05 g/L with FreeStyle CHO Expression System. | |||
Choose a system that flexes to fit every phase of your development process
The ExpiCHO Expression System provides multiple protocols to fit your workflow. The system can scale up or down based on your needs for greater throughput early in discovery or higher yields as you focus on selected proteins.
“The ExpiCHO system is so easy it takes less work than making proteins in E. coli. The scalability of the system is fantastic. I can express 30 different mAbs simultaneously, and then pick the ones I like and scale up to grams. The ExpiCHO system is a revolutionary lifesaver for us.” Arjen van den Berg, PhD, Senior Scientist, Cellular and Molecular Medicine, University of California at San Diego
Figure 2. Scalability of the ExpiCHO System. The ExpiCHO System is scalable within 15% of control from 35 mL to 1 L culture volumes.
Figure 3. Transient transfection protocol—7 or 8 steps to protein production. The ExpiCHO system allows you to customize your work with a choice of 3 different protocols depending on your unique research needs, time, and equipment availability.
Fully documented cGMP-banked ExpiCHO-S cells
- Fully documented cGMP-banked cell line
- Derived from the same Master Seed Bank as standard ExpiCHO-S cells (Cat No. A29127)
- Pre-adapted to ExpiCHO Expression Medium
- A component of the fully integrated, animal origin-free ExpiCHO Expression System for applications requiring cGMP-banked cells
- Flexible commercial licensing options with no royalties
Figure 4. Equivalent rabbit IgG titers are obtained in cGMP-banked ExpiCHO-S cells and non-cGMP ExpiCHO-S cells at 30 mL scale using ExpiCHO-S Expression System.
Easier transition to stable production with ExpiCHO Stable Production Medium
Gibco ExpiCHO Stable Production Medium (SPM) is specifically designed to simplify your cell line development process, facilitating the production stage with minimal effort and a high degree of confidence. This chemically defined, protein-free, animal origin component-free formulation is fully optimized for large-scale fed-batch culture with ExpiCHO-S cells. ExpiCHO SPM supports transition from transient to stable production and offers high titers typically without the need for additional medium optimization.
시스템 구성품
- 동결 ExpiCHO-S 세포 바이알 2개
- Expi293™ Expression Medium 1L 개
- ExpiFectamine™ 293 Transfection Kit 1개: 배양액 1L를 transfection하는 데 충분한 양
- OptiPRO™ Serum-Free Medium
- OptiPRO™ Serum-Free Medium 1개
기존 일시적 시스템에 비해 우수한 발현 수준
ExpiCHO Expression System에는 발현효율이 높은 CHO 세포주, 화학적으로 규명된(chemically defined) 동물 유래 성분이 없는 배양 배지, 최적화된 배양 Feeds, 고효율 transfection 시약이 모두 들어 있어 상승 작용을 통해 Gibco™ FreeStyle™ CHO Expression System보다 무려 160배나 더 높은 효율과 Gibco™ Expi293™ Expression System보다 4배 높은 효율을 확보할 수 있습니다. 휴먼 IgG 단백질에서 최대 3g/L의 발현 수준을 확보했습니다. (그림 1)
그림 1. FreeStyle CHO, Expi293, ExpiCHO 시스템에서의 재조합 단백질 역가. FreeStyle CHO, Expi293, ExpiCHO 일시적 발현 시스템에서 휴먼 IgG, 토끼 IgG, erythropoietin의 발현 수준을 보여줍니다. ExpiCHO 역가 범위는 FreeStyle CHO 역가의 25–160배이고, Expi293 시스템을 사용해 얻은 역가의 2-4배입니다.
그림 2. pcDNA3.4 벡터에서 토끼 단클론 항체 플라스미드 20개로 구성된 패널을 ExpiCHO 및 Expi293 일시적 발현 시스템에서 스크리닝했습니다. ExpiCHO의 경우, 모든 플라스미드에서 최대 역가 프로토콜을 사용했습니다. 19/20 항체의 경우, ExpiCHO 시스템은 Expi293 시스템보다 높은 역가를 생성했습니다. 이 20개 항체 중에서 하나의 항체는 Expi293 시스템을 사용해 발현될 수 없었지만 ExpiCHO 시스템에서 생성된 82mg/L과 하나의 항체는 어느 시스템에서도 발현될 수 없었습니다. Expi293에 비해 ExpiCHO의 발현에서 배수 증가 범위는 1.4~3.9배이고, 평균 증가 배수는 2.4배입니다.
Efficiently scale ExpiCHO protein production with Nalgene 5 L Angled-Bottom Shake Flask
Discover Nalgene 5 L Angled-Bottom Shake Flask designed for ExpiCHO expression system scale up. In contrast to other 5 L shake flasks that can impart damaging levels of shear stress on mammalian cells, the unique design of the Nalgene 5 L Angled-Bottom Shake Flask creates a gentle cellular environment allowing for cell growth and expression levels equivalent to those of small-scale shake flasks. The Nalgene 5 L Angled-Bottom Shake Flask was the only 5 L flask tested that enabled such highly efficient scale-up.
Figure 1. ExpiCHO protein expression in Nalgene 5 L Angled-Bottom Shake Flasks compared to alternative 5 L flasks. Protein titer for ExpiCHO cells transfected, resulting in a 2 L final volume in Nalgene 5 L Angled-Bottom flasks compared to other 5 L flasks. Cultures were harvested at Day 14 posttransfection to determine protein titers. Protein titers were >10-fold for the Nalgene Angled-Bottom flasks compared to alternative 5 L flask designs.
CHO 세포를 바로 이용
ExpiCHO Expression System은 초기 단계의 약물 후보 스크리닝 중에 일시적 단백질 발현에서 CHO 세포를 매우 효과적으로 사용하도록 해줍니다. Expi293과 ExpiCHO 일시적 발현 시스템이 생성한 재조합 IgG의 글리코실화 패턴을 영구적 CHO 세포에서 발현된 동일한 단백질과 비교했습니다. 확실히 ExpiCHO 시스템에서 생성된 재조합 IgG의 글리코실화는 영구적 CHO 세포 시스템의 글루코실화와 매우 흡사하므로(그림 2), 사용자는 일시적으로 발현된 약물 후보가 CHO에서 제조된 다음 단계 생물학적 치료제를 모방할 것이라는 확신을 갖게 됩니다.
그림 2. CHO 세포(일시적 및 영구적)와 HEK 293 세포에서 발현된 단백질의 글루코실화 패턴. 휴먼 IgG 상층액 샘플을 채취하여 Applied Biosystems™ POROS™ MabCapture™ A 수지로 정제했습니다. PNGase 절단과 APTS 표지 후 모세관 전기영동을 사용해 Applied Biosystems™ 3500 Series Genetic Analyzer에서 glycan 프로필을 분석했습니다.
간단하고 확장 가능한 단백질 생성
ExpiCHO Expression System은 사용자의 특정 요구사항과 어플리케이션에 잘 맞도록 단백질 수율, 속도, 확장성이 완벽한 균형을 이루는 간단하고 확장 가능한 프로토콜(Standard, High Titer, Max Titer)을 제공합니다.
그림 3. Transient transfection 프로토콜—단백질 생성까지 7단계 또는 8단계. ExpiCHO 시스템을 사용하면 사용자의 고유한 연구 요건, 시간, 장비 가용성에 따라 세 가지 프로토콜 중에서 선택하여 맞춤식 연구를 진행할 수 있습니다.
 그림 4. 세 가지 프로토콜 옵션에서의 휴먼 IgG 발현.피딩 1개와 온도 변화 없음으로 구성된 Standard Protocol(회색 선), 피딩 1개와 32°C까지의 온도 변화로 구성된 High Titer Protocol(파란색 선), 피딩 2개와 32°C까지의 온도 변화로 구성된 Max Titer Protocol(보라색 선)을 사용해 휴먼 IgG 발현의 역가를 측정했습니다. |  그림 5. ExpiCHO System의 확장성. ExpiCHO System은 30mL~1L 배양액 용적에서 대조군 15% 이내로 확장 가능합니다. 30mL 미만의 용적과 생물배양기 규모에 대한 추가 프로토콜은 온라인으로 이용할 수 있습니다. |
그림 5. 세 가지 프로토콜 옵션에서의 휴먼 IgG 발현. 피딩 1개와 온도 변화 없음으로 구성된 Standard Protocol(녹색 선), 피딩 1개와 32°C까지의 온도 변화로 구성된 High 역가 Protocol(파란색 선), 피딩 2개와 32°C까지의 온도 변화로 구성된 Max 역가 Protocol(빨간색 선)을 사용해 휴먼 IgG 발현의 역가를 측정했습니다. 삽입 그래프: ExpiCHO 프로토콜 3개에서 발현 작업 중 해당 세포 생활성.
그림 6. ExpiCHO System의 확장성. ExpiCHO System은 35mL~1L 배양액 용적에서 대조군 15% 이내로 확장 가능합니다.
ExpiCHO System의 우수한 비용 효율성
표 1. ExpiCHO는 다른 일시적 발현 시스템에 비해 비용 효율성이 뛰어납니다. 미화 단위의 정가와 ExpiCHO를 사용한 1.5g/L, Expi293을 사용한 1g/L, FreeStyle CHO를 사용한 0.05g/L의 단백질 수율을 기준으로 한 가격 비교.
| ExpiCHO | Expi293 | FreeStyle CHO | PEI MAX + TransFx-C | MaxCyte + TransFx-C | |
|---|---|---|---|---|---|
| Cost 1 L transfection | $2,174 | $1,735 | $1,201 | $544 | $2,999 |
| Media | $1,424 | $1,055 | $456 | $443 | $665 |
| DNA | $100 | $100 | $125 | $100 | $800 |
| Transfection | $650 | $580 | $620 | $1 | $1,534 |
| Culture volume for equivalent yield | 70 mL | 100 mL | 2000 mL | 1500 mL | 100 mL |
| Total cost for same amount of protein | $146 | $174 | $2,403 | $815 | $997* |
*MaxCyte 처리 어셈블리의 최소 비용뿐 아니라 MaxCyte 전기영동 장비 구입에 따른 일부 선불 비용을 감안했습니다.
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