Short-term Hypothermic Preservation of CHO Cells Using Serum-Free Media

Cell preservation is indispensable in animal cell culture process and should be established according to the cell characteristics. In this study, we experimented hypothermic preservation of CHO cells that is widely used in pharmaceutical industry to produce therapeutic proteins and established a stable method of preservation. The highest viability of CHO cells was obtained when the cells were preserved using rolling tube, which means the cells should be suspended to avoid the cell lumping during the preservation. Also, we obtained superior preservation result under the anaerobic condition. To evaluate the serum-free media as a preservation solution, we investigated cell growth after hypothermic preservation using serum-free media. High cell viability and normal cell growth was observed during 10 days using serum-free media. Moreover, we found that more effective preservation when ${\alpha}$-tocopherol and retinoic acid is added to media as an additive. In the case of 1 liter large scale hypothermic preservation using established protocol, cell viability and growth rate was obtained as good as small scale one. This study is considered to be helpful for hypothermic preservation of CHO cells and large scale hypothermic preservation may be available through the further studies.

무혈청 배지를 이용한 CHO 세포의 단기 저온보존

세포의 보존은 세포의 배양에 있어서 필수 불가결한 요건으로서 세포주의 다양한 특성에 따라 적합한 방법이 확립되어야 한다. 본 연구에서는 산업용 세포주인 CHO 세포의 단기간 저온보존 기술의 확립을 목표로 진행되었으며 다양한 조건을 통해 가장 안정적인 저온보존 방법을 수립하였다. 저온보존 방법에 있어서 가장 중요한 요인은 온도로서 $4^{\circ}C$ 저온보존이 세포 보존에 필수적인 조건으로 나타났으며 $20^{\circ}C$ 실온보존에서는 세포의 급격한 사멸이 관찰되었다. 보존형태는 용기를 눕힌 상태로 서서히 회전시켜 현탁 보존하는 방법이 용기를 세우거나 눕혀 보관하는 방법에 비해 높은 생존율을 나타내었다. 또한 저온보존 시 새로운 배지로 교환한 후 보존하는 방법이 배양에 사용된 배지를 그대로 사용한 보존 방법보다 세포의 성장 회복율에서 우수한 것으로 나타났다. 하지만 $4^{\circ}C$에서 rolling을 통한 현탁 보존을 할 경우에는 배지의 교환 없이도 안정적으로 세포보존이 가능한 것으로 나타났다. 저온보존에 가장 적합한 세포의 농도는 실험결과 $1.0{\times}10^6{\sim}5.0{\times}10^6cells/m{\ell}$ 범위로 나타났으며 혐기적인 상태로 보존하는 것이 공기가 존재하는 보존방법 보다 비교적 우수한 보존 결과를 나타내었다. 이상의 결과를 바탕으로 무혈청 배지의 저온보존액으로서의 안정성과 첨가물에 의한 보존효율의 향상을 평가하였다. 실험결과 저온보존 후 10일간은 높은 세포 생존율과 함께 정상적인 세포 성장 회복을 보이는 것으로 나타났으며 ${\alpha}$-tocopherol과 retinoic acid를 첨가한 저온보존액의 경우에는 더욱 우수한 세포 생존율을 보임을 확인하였다. 마지막으로 이렇게 확립된 방법을 이용하여 1 L 용량의 저온보존 실험을 수행한 결과, 앞선 실험에서와 유사한 경향의 세포 보존 능력을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 산업용 세포주로 널리 사용되는 CHO 세포의 저온보존은 본 연구에서 확립된 방법을 통해 단기간 동안 안정적으로 수행될 수 있을 것으로 사료되며 대용량 저온보존의 적용 가능성도 확인하였다. 대용량 배양에서의 단기간 보존기술에 대한 연구가 앞으로 더 많이 수행된다면 실제 배양 공정에서도 저온보존 기술의 적용이 가능할 것으로 판단된다.