Химически определенная среда

Среда химического определения (также известная как синтетическая среда) представляет собой питательную среду, подходящую для in vitro культуры клеток человека , или животных в которой известны все химические компоненты. Стандартные среды для культивирования клеток обычно состоят из базальной среды с добавлением животной сыворотки (например, фетальной бычьей сыворотки, FBS) в качестве источника питательных веществ и других плохо определенных факторов. К техническим недостаткам использования сыворотки относятся ее неопределенная природа, изменчивость состава от партии к партии и риск загрязнения.

Существует четкое различие между средами на основе сыворотки и средами с определенным химическим составом. Среды на основе сыворотки могут содержать неопределенные продукты животного происхождения, такие как сыворотка (очищенная из крови), гидролизаты, факторы роста, гормоны, белки-носители и факторы прикрепления. Эти неопределенные продукты животного происхождения будут содержать сложные примеси, такие как содержание липидов в альбумине. Напротив, химически определенные среды требуют, чтобы все компоненты были идентифицированы и были известны их точные концентрации. Следовательно, химически определенная среда должна быть полностью свободна от компонентов животного происхождения и не может содержать ни фетальную бычью сыворотку , ни бычью сыворотку , ни человеческую сыворотку . Для достижения этого химически определенные среды обычно дополняют рекомбинантными версиями альбумина и факторов роста, обычно полученными из риса или E. coli , или синтетическими химическими веществами, такими как полимер поливиниловый спирт , который может воспроизводить некоторые функции BSA/HSA.

Компоненты химически определенной среды включают в себя: базальную среду (например, DMEM, F12 или RPMI 1640, содержащую аминокислоты, витамины, неорганические соли, буферы, антиоксиданты и источники энергии), дополненную рекомбинантным альбумином, химически определенные липиды. , рекомбинантный инсулин и/или цинк, рекомбинантный трансферрин или железо, селен и антиоксидантный тиол, такой как 2-меркаптоэтанол или 1-тиоглицерин . Среды с определенным химическим составом, предназначенные для культивирования клеток в суспензии, дополнительно содержат подходящие поверхностно-активные вещества, такие как полоксамеры, для снижения напряжения сдвига, вызываемого встряхиванием и перемешиванием.

Преимущества химически определенных сред

Избегание различий в составе бычьей сыворотки или альбумина от партии к партии, что приводит к несоответствию свойств, стимулирующих рост.
Низкое содержание белка, что может затруднить очистку продукта.
Устранение риска заражения контаминантами — вирусами, микоплазмой, прионами из продуктов животного происхождения, которые могут передаваться конечному продукту, используемому людьми, например, губчатой энцефалопатией крупного рогатого скота (ГЭКРС) или коровьим бешенством.
Устранение факторов, которые могут мешать гормонам или факторам роста при изучении их взаимодействия с клетками.
Устранение опасений по поводу ограниченной доступности эмбриональной бычьей сыворотки в периоды ее дефицита в мире.
Сниженная стоимость: фетальная телячья сыворотка может составлять до 85% от общей стоимости среды при расчете на крупномасштабные культуры.
Растет обеспокоенность по поводу страданий животных, причиняемых при сборе сыворотки, что усиливает этическую необходимость отказаться от использования сыворотки там, где это возможно.

Среды с химическим составом также позволяют исследователям, изучающим физиологию клеток (особенно внеклеточных) и/или межмолекулярные взаимодействия, исключить любые переменные, которые могут возникнуть из-за воздействия неизвестных компонентов среды.

Классы СМИ

Среды для культивирования животных можно разделить на шесть подгрупп в зависимости от уровня определенных сред (Джейм и Смит, 2000): От самого низкого разрешения до самого высокого:

Среды, содержащие сыворотку (обычно 10-20% FBS)
Среды с пониженным содержанием сыворотки (обычно 1-5% FBS)
Бессывороточные среды (синоним: Определенные среды)
Безбелковая среда (без белка, но содержит неопределенные пептиды из растительных гидролизатов)
Среды химического определения (только с рекомбинантными белками и/или гормонами)
Безбелковая среда с определенным химическим составом (содержит только низкомолекулярные компоненты, но может содержать синтетические пептиды/гормоны)
Среды химического состава, не содержащие пептидов и белков (содержат только низкомолекулярные компоненты)

Неправильное использование термина «химически определенные среды».

Термин «химически определенная среда» часто неправильно используется в литературе для обозначения среды, содержащей сывороточный альбумин. Термин «определенный носитель» также можно использовать для описания этого типа носителя. Составы сред, содержащие добавку к среде B27 (поставляемую Invitrogen ), часто ошибочно называют средами с определенным химическим составом (например, Yao et al., 2006), несмотря на то, что этот продукт содержит бычий сывороточный альбумин (Chen et al., 2008), используя приведенные выше определения, это Тип среды называется бессывороточной средой. Среды с определенным химическим составом, не содержащие пептидов и белков, редко успешно создаются, за исключением CHO и клеток насекомых.

Другие варианты бессывороточных/определенных сред включают

Среды, не содержащие животных белков, содержащие сывороточный альбумин человека, трансферрин человека, но потенциально инсулин и липиды животного происхождения.

Безксеносодержащая среда, содержащая человеческий сывороточный альбумин, человеческий трансферрин, человеческий инсулин и химически определенные липиды.

См. также

Ссылки

Джейми Д.В., Смит С.Р. (2000). «Варианты составления сред и контроль производственного процесса для защиты от попадания загрязнителей животного происхождения в культуру клеток животных» . Цитотехнология . 33 (1–3): 27–36. дои : 10.1023/A:1008133717035 . ПМЦ 3466725 . ПМИД 19002808 .

Яо С., Чен С., Кларк Дж., Хао Э., Битти Г.М., Хайек А., Дин С. (2006). «Длительное самообновление и направленная дифференцировка эмбриональных стволовых клеток человека в химически определенных условиях» . ПНАС . 103 (18): 6907–6912. Бибкод : 2006PNAS..103.6907Y . дои : 10.1073/pnas.0602280103 . ПМК 1458992 . ПМИД 16632596 .

Чен, Ю.; Стивенс, Б.; Чанг, Дж.; Милбрандт, Дж.; Баррес, бакалавр; Черт, JW (2008). «NS21: новое определение и модифицированная добавка B27 для культур нейронов» . Дж. Нейроски. Методы . 171 (2): 239–247. doi : 10.1016/j.jneumeth.2008.03.013 . ПМЦ 2678682 . ПМИД 18471889 .

Саммерс, MC; Биггерс, Дж. (2003). «Химически определенные среды и культура предимплантационных эмбрионов млекопитающих: историческая перспектива и текущие проблемы» . Обновление репродукции человека . 9 (6): 557–582. дои : 10.1093/humupd/dmg039 . ПМИД 14714592 .

Внешние ссылки