Chemicky definované médium - Chemically defined medium - Wikipedia

A chemicky definované médium je růstové médium vhodné pro in vitro buněčná kultura z člověk nebo zvířecí buňky ve kterém jsou známy všechny chemické složky. Standardní buněčná kultivační média obvykle sestávají z bazálního média doplněného zvířecím sérem (jako je fetální bovinní sérum, FBS) jako zdroj živin a dalších nedefinovaných faktorů. Technické nevýhody používání séra zahrnují jeho nedefinovanou povahu, variabilitu složení mezi šaržemi a riziko kontaminace.

Existuje jasný rozdíl mezi médii na bázi séra a chemicky definovanými médii. Média na bázi séra mohou obsahovat nedefinované produkty živočišného původu, jako je sérum (čištěné z krve), hydrolyzáty, růstové faktory, hormony, nosné proteiny a vazebné faktory. Tyto nedefinované produkty živočišného původu budou obsahovat složité kontaminující látky, jako je například obsah lipidů v albuminu. Naproti tomu chemicky definovaná média vyžadují, aby všechny složky musely být identifikovány a aby byly známy jejich přesné koncentrace. Chemicky definované médium proto musí být zcela bez složek pocházejících ze zvířat a nesmí je ani obsahovat fetální hovězí sérum, hovězí sérum nebo lidské sérum. K dosažení tohoto cíle je chemicky definované médium běžně doplňováno rekombinantními verzemi albuminu a růstovými faktory, obvykle odvozenými z rýže nebo E-colinebo syntetická chemikálie, jako je polymer polyvinylalkohol který dokáže reprodukovat některé funkce BSA / HSA.

Složky chemicky definovaného média zahrnují: bazální médium (jako DMEM, F12 nebo RPMI 1640, obsahující aminokyseliny, vitamíny, anorganické soli, pufry, antioxidanty a zdroje energie), které je doplněno rekombinantním albuminem, chemicky definovanými lipidy , rekombinantní inzulín a / nebo zinek, rekombinantní transferin nebo železo, selen a antioxidant thiol jako 2-merkaptoethanol nebo 1-thioglycerol. Chemicky definovaná média, která jsou navržena pro kultivaci buněk v suspenzi, dále obsahují vhodná povrchově aktivní látky jako poloxamery aby se snížilo smykové napětí způsobené třepáním a mícháním.

Výhody chemicky definovaných médií

Vyvarování se variací hovězího séra nebo albuminu mezi šaržemi, což způsobuje nekonzistenci vlastností podporujících růst.
Nízký obsah bílkovin, který může bránit čištění produktu.
Eliminace rizika kontaminujících látek - virů, mykoplazmat, prionů z produktů živočišného původu, které mohou být přenášeny na konečný produkt používaný lidmi, např. Bovinní spongiformní encefalopatie (BSE) nebo nemoc šílených krav.
Eliminace faktorů, které mohou interferovat s hormony nebo růstovými faktory při studiu jejich interakce s buňkami.
Odstranění obav týkajících se omezené dostupnosti fetálního hovězího séra s obdobím světového nedostatku.
Snížené náklady: fetální telecí sérum může představovat až 85% celkových nákladů na médium při výpočtu pro kultury ve velkém měřítku.
Rostou obavy o utrpení zvířat způsobené během odběru séra, které dodává etický imperativ k odklonu od používání séra, kdykoli je to možné.

Chemicky definované médium také umožňuje vědcům, kteří studují v oblasti buněčné fyziologie (zejména extracelulární) nebo interakcí molekuly a buňky, eliminovat jakékoli proměnné, které mohou nastat v důsledku účinků neznámých složek v médiu.

Třídy médií

Živočišná kultivační média lze rozdělit do šesti podskupin na základě úrovně definovaných médií (Jayme a Smith, 2000): Od nejnižší definice po nejvyšší jsou to:

Média obsahující sérum (obvykle 10-20% FBS)
Média se sníženým obsahem séra (obvykle 1-5% FBS)
Bezsérová média (synonymum pro definovaná média)
Média bez bílkovin (žádný protein, ale obsahuje nedefinované peptidy z rostlinných hydrolyzátů)
Chemicky definované médium (pouze s rekombinantními proteiny a / nebo hormony)
Chemicky definované médium bez obsahu bílkovin (obsahuje pouze složky s nízkou molekulovou hmotností, ale může obsahovat syntetické peptidy / hormony)
Chemicky definované médium bez peptidů a bílkovin (obsahuje pouze složky s nízkou molekulovou hmotností)

Zneužití termínu chemicky definované médium

Termín chemicky definované médium je v literatuře často používán k označení média obsahujícího sérový albumin. Termín „definované médium“ lze také použít k popisu tohoto typu média. Formulace média obsahující doplněk média B27 (dodávaný společností Invitrogen ) jsou často mylně označována jako chemicky definovaná média (např. Yao et al., 2006), navzdory tomuto produktu obsahujícímu hovězí sérový albumin (Chen et al., 2008), s použitím výše uvedených definic je tento typ média označován jako média bez séra . Chemicky definovaná média bez peptidů, bez proteinů jsou vyjímečně úspěšně formulována CHO a hmyzí buňky.

Mezi další varianty bezsérového / definovaného média patří

Média bez živočišných bílkovin, obsahující lidský sérový albumin, lidský transferin, ale potenciálně zvířecí inzulin a lipidy.

Média bez obsahu xenu, obsahující lidský sérový albumin, lidský transferin, lidský inzulín a chemicky definované lipidy.

Viz také

Reference

Jayme DW, Smith SR (2000). „Možnosti formulace médií a kontroly výrobního procesu k zajištění proti zavlečení kontaminantů živočišného původu do buněčné kultury zvířat“. Cytotechnologie. 33 (1–3): 27–36. doi:10.1023 / A: 1008133717035. PMC 3466725. PMID 19002808.

Yao S, Chen S, Clark J, Hao E, Beattie GM, Hayek A, Ding S (2006). „Dlouhodobá samoobnova a cílená diferenciace lidských embryonálních kmenových buněk v chemicky definovaných podmínkách“. PNAS. 103: 6907–6912. doi:10.1073 / pnas.0602280103. PMC 1458992. PMID 16632596.

Chen, Y .; Stevens, B .; Chang, J .; Milbrandt, J .; Barres, B. A .; Hell, J. W. (2008). „NS21: nově definovaný a upravený doplněk B27 pro neuronální kultury“. J. Neurosci. Metody. 171: 239–247. doi:10.1016 / j.jneumeth.2008.03.013. PMC 2678682. PMID 18471889.

Summers, M.C .; Biggers, J. (2003). „Chemicky definovaná média a kultura preimplantačních embryí savců: historická perspektiva a současné problémy“. Aktualizace lidské reprodukce. 9 (6): 557–582. doi:10.1093 / humupd / dmg039. PMID 14714592.