שם הספר בלועזית: The Dilemma of Serum in Cell Culture

במשך יותר מחצי מאה, ה-FLT:0 [FBS] סרום (FBS)teauFLT:1 הוא תוספת סטנדרטית זהב עבור מדיה תרבות תאים. דרביd מדמם של העוברים בוץ, FBS מספק תערובת מורכבת של גורמי צמיחה, הורמונים, חלבונים מחייבים, חומרים מזינים התומכים בדבקות תאים, תפוצה, ומטבוליזם קרוב שלה הפך את התועלת הפתקבת שלה, אך חיוני מאוד, כדי להגדיל את רמת הסוכרת שלה, אך ורקדמן, כדי להגדיל את רמת הסוכרת הבסיסית, אך ורקדמן איכות גבוהה מאוד, היא מספקת של תרופות ביולוגית, אך היא בעלת ערך רבת, אך היא בעלת ערך רבת גבוהה מאוד, היא בעלת ערך רבת גבוהה מאוד, היא בעלת ערך רבת, היא בעלת ערך רבת חיים, ולהגדיל את רמות גבוהות מאוד, היא בעלת ערך רב עוצמה, אך היא בעלת ערך רב-תועלת גבוהה מאוד, אך היא בעלת ערך רב-תועלת גבוהה מאוד, אך היא בעלת ערך רב-תועלת גבוהה מאוד, עם זאת.

השוק העולמי של המדיה של תרבות התא מוערך בכמה מיליארד דולר, ו-FBS לבדה מהווה חלק משמעותי מהעלויות. ליטר אחד של FBS באיכות גבוהה יכול לנוע בין 400 $ ל -700 דולר או יותר, ובייצור בקנה מידה גדול - כגון ייצור נוגדנים מונוקלוניים או וקטורים ויראליים - בסופו של דבר יכול להיות בקבוק גדול יותר, גמישות פירושה כי הרבה יותר של תאים שונים של FBS יכול לדרוש שיפור גישה אופטית, אשר דורש שיפור של טיפול תרופתי, או שיפור של מחלות לב.

בהכיר באתגרים אלה, הקהילה המדעית השקיעה רבות בפיתוח FLT:0) חלופות יעילות ואחראיות אתיות FLT:1 שיכול להחליף או להפחית באופן דרמטי את השימוש ב- FBS. מאמר זה מספק סקירה מקיפה של התחליפים המבטיחים ביותר, היתרונות והמגבלות שלהם, ואת ההוראות העתידיות אשר סביר להניח לעצב את הדור הבא של אמצעי התרבות התא.

אתגרים מרכזיים עם Fetal Bovine Serum

מחיר גבוה ו Volatile

FBS הוא תוצר לוואי של תעשיית הבשר, והיצעו כפוף תנודות בתפוקה החקלאית, התפרצויות המחלה ותקנות אזוריות. במהלך תקופות של מחסור, מחירים יכולים להעלות, לחדד תקציבי מחקר ועלויות הייצור.עבור מעבדות אקדמיות שמסתמךות על FBS עבור תרבות שגרתית, העלות יכולה להגביל את היקף הניסויים.

2.Btch-to-Batch Variability

מכיוון ש-FBS הוא מוצר ביולוגי, כל אחד מכיל הרכב ייחודי של חלבונים, מטבוליטים וגורמי צמיחה.כדאיות זו יכולה להוביל לתוצאות ניסיוניות בלתי עקביות, מה שהופך אותו קשה להשוות נתונים בין מחקרים או לעמוד בדרישות הכדאיות המיתרים של גופים רגולטוריים.לדוגמה, קבוצה של FBS התומכת בצמיחה חזקה של קו אי ודאות מסוים לא יכול להופיע באופן שווה עבור קו אחר, או אפילו את אותו קו חלופי, אך לא מוגדר, אלא גם את אותו סוג של מורכבות שונה.

3.התרגשות המוסריים ורווחת בעלי החיים

ייצור FBS כרוך בטבח של פרות בהריון ומיצוי הדם העוברי.התהליך ביקורתי על ידי ארגוני זכויות בעלי חיים וסוכנויות רגולטוריות, כולל המלצת הוועדה האירופית להחליף את הסרום בתרבות שבה אפשר. כתבי עת רבים דורשים כיום מחברים להצדיק את השימוש ב- FBS ולחקור אפשרויות ללא סרום (RIRS) לסוכנויות מימון, כגון המרכז הלאומי להחלפה, סירוב ופיתוי של בעלי חיים (R) לקידום חלופות רחבות חיים (R) ל-Reduction) לפיתוח נסיגת בעלי חיים (R3, Reduction) ל-Reduction) ב-Reductions-Reduction for Active SNC.

4 סיכון לזיהום ואימונוגניות

FBS יכול לשאת וירוסים בוץ, prions, Mycoplasma, ואת endotoxins. Contaminants לא ניתן להסיר לחלוטין על ידי סינון סטנדרטי או אי-דיציה, והם מהווים סיכון בטיחות לטיפולים מבוססי תאים ויישומים ביולוגיים המיועדים לשימוש אנושי. לדוגמה, נוכחות של וירוס שלשולים ויראליים בוץ (BVDV) ב- FBS יכולה להפריע לתגובות ניסיוניות ולהפחית חומרים כימיים כגון חומרים ממין-indta, כמו גם כאשר הם יכולים להשתמש ברכיבי-indexativeial, כמו חומרים חיסוניים, כמו גם כאשר הם יכולים להשתמש ב-indexativedexativeial, כמו רכיבים, כמו גם כאשר הם יכולים להשתמש ב-indexativeial, כמו רכיבים, כמו גם כן, כמו גם שימוש ב-indexativeial של חיסון, כמו רכיבים של תאים, כמו גם.

אפשרויות ל-FBS

מגוון רחב של חלופות פותח, כל אחד עם כוחות משלו ומקרים שימוש אופטימליים.בחירה של תחליף תלויה בסוג התא, המטרה של התרבות (למשל, התרחבות לעומת הבחנה), והסביבה הרגולטורית.

1 מניפולנס ליסאט (hPL)

הצלחות אנושיות (hPL) מיוצרות ממרכזי צלחת אנושית מוכנסים, בדרך כלל מתרומות דם.החתונות מופצים לשחרר קוקטייל עשיר של גורמי צמיחה, ציטוקין, ו chemokines המחקים את המיליאו הטבעי. hPL הפך פופולרי במיוחד עבור הרחבת תאים סטרומאליים mesenmal (MSCs), אשר משמשים בטיפולים המבוססים על תאים ממין ו-MSC.

(ב) שיקולים:0 (Cost שיקולים: FBS) במונחי יעילות צמיחה, כלומר ריכוזים נמוכים יותר מ- FBS על בסיס חד-משמעי יותר, מכיוון ש-hPL נגזר מתורמים מקצועיים, הוא ללא פתוגנים של חזיר, והוא מקובל יותר, אך עדיין סובל מ-VSDVS פחות מ-F2, לעומת זאת, פחות מ-F2Fvateicial (F) מ-F2, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, פחות מ-FVerlimates-F2F2, לעומת זאת, לעומת זאת, פחות מ-FVerlimates-FVerative) ו-FVerlimates-F2, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, פחות מ-Feratives-FVerlimates-FVerlimates-Fvaterlimates-Ferativesto-Fvcy.

המונחים: Serum-Free and Chemical Defined Media

מדיה ללא סרום (SFM) אינה מכילה כל חומר בעל חיים, אך עדיין עשוי לכלול רכיבים בלתי מוגדרים כגון הידרוליסטוטס. מדיה מוגדרת כימית (CDM) מורכב לחלוטין מרכיבים ידועים, מטוהרים ( חומצות אמינו, פחמימות, ויטמינים, אלמנטים, אלמנטים, גורמי צמיחה מחדש, הורמונים, ופרימוסים אלה מציעים את הרמה הגבוהה ביותר של עקביות וגמישות הם סוגים מסוימים של תאים).

לדוגמה, הפיתוח של CDM עבור תאי ה-Cubary (CHO) ibary (CHO) ,(FLT:1) היה אבן הפינה של התעשייה הביו-פארצטית, המאפשר ביטוי עקבי של נוגדנים מונוקלאליים חלבונים טיפוליים אחרים. בדומה, המוגדרים אמצעי התקשורת עבור תאי גזע עובריים אנושיים (ESCs) ותאים צמחיים מושרה (iPSC), כגון קרינת CDS, אך ניתן להחליף את רמות ה-FBS, אך לעתים קרובות יותר מאשר את עלויות ה-FBS.

3. תוספי צמחיים מבוססי צמחי ו- Hydrolysatesates

(החומרים המשתנים, כגון סויה, גלוטן חיטה, ותמצית השמטה, שימשו כתוספים יעילים להעלאת צמיחת התא.חומרים אלה עשירים ב peptides, חומצות האמינו ופחמימות.הם בדרך כלל פחות יקרים מ- FBS והם ללא רכיבים בעלי חיים.

שילובים של הידרוליסיטים המבוססים על הצמח עם גורמי צמיחה recombinant יכולים לעתים קרובות להשיג ביצועים שווים או טוב יותר מאשר FBS בשבריר של העלות, במיוחד עבור תסיסה בקנה מידה גדול של חיידקים, שמרים, או תאים חרקים המשמשים לייצור חלבון recombinant.

4. Conditioned Media and Paracrine Enrichment

מדיה מותאמת נאספים מתרבויות של תמיכה בסוגי תאים (למשל, שכבות מזון) או מהתאים עצמם לאחר תקופה של צמיחה.הם מכילים גורמים סודיים - ציטוקינסים, vesicles חוץ סלולריים, ומטבוליטים - שיכולים לקדם את הצמיחה של תאים אחרים. גישה זו משמשת לעתים קרובות בביולוגיה תאי גזע כדי לשמור על שפע או לנהוג שונה.

5. Recombinant Growth Factors ו-Synthetic Alternatives

ההתקדמות בביוטכנולוגיה אפשרה לייצור גרסאות של צמיחה חוזרת של גורמי מפתח שנמצאו ב- FBS, כגון אינסולין, העברה, גורם צמיחה אפידרמאל (EGF), גורם צמיחה fibroblast (FGF), וטרנספורמציה של גורם גדילה-beta (TGITF ⁇ ) חלבונים אלה יכולים להיות מיוצרים בחיידקים, est, או ממערכות ממאמניאליאניות והם מאוד טהורים של סיכון של exmindumremegine (למשל, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, ל-in סטנדרטי) של חומרים מתקדמים של חלבון, ל-in סטנדרטי, אשר הופך להיות מיוצר באופן דרמטי של חלבון אחורי).

הסתגלות חופשית של פורמולציה קלאסית

מדיה קלאסית רבים כמו DMEM, RPMI-1640, ו MEM נועדו לעבוד עם FBS. עם זאת, עם תוספת של גורמי צמיחה ספציפיים ותוספי מזון, הם יכולים להיות מומרים לתנאים ללא סרום.לדוגמה, תוספת DMEM עם תערובת שפתון מוגדרת, חלבונים recombinant, וריכוז נמוך של אלבומם של אדם יכול לתמוך רבים לדבוק קווים רבים של תאים אלה, תוך כדי להפחית בהדרגה את רמות הסרום של לחץ תקשורתי של דלקת מפרקים, תוך כדי למזער בהדרגה את רמות.

יתרונות המעבר ל- Cost-Effective Alternatives

ניכוי עלויות ישירות

היתרון המיידי ביותר הוא פיננסי.עבור מעבדה המשתמשת 50 L של כלי תקשורת תרבות תאים בשנה, מעבר מ 10% FBS (500 / L) להחלפה מוגדרת מבחינה כימית (100 / L) יכול לחסוך יותר מ 20,000 דולר בשנה. מתקני ייצור בקנה מידה גדול לרוץ אלפי ליטרים יכול לחסוך מיליוני דולרים.גם כאשר ההחלפה היא יקר יותר לליטר מאשר FBS, את שיעור הצמיחה גבוה יותר או המוצר יכול להניב את העלות של ה- MSC לעתים קרובות יותר, עבור מספר גבוה יותר, עבור תאים גדל יותר, עבור תאים.

שיפור יעילות ושיקום

מבחינה כימית מוגדר ו- Animal-component-free Media מבטל את הזמינות של אצווה-to-batch, מה שהופך ניסויים ליעילות רבה יותר.עקביות זו היא קריטית עבור הגשתי רגולטוריים לטיפולים תאים וביו-pharmaceuticals, שם ה- FDA ו- EMA דורשים תהליכי ייצור עקביים.שימוש מוגדרים באמצעי בקרה איכותיים והפחתה בסיכון של קבוצות כושלות.

פרופיל מוסרי משופר

על ידי החלפת FBS, החוקרים להתאים את עבודתם עם עקרונות 3Rs, שיפור מעמד האתיקה של המחקר שלהם ושיפור אמון הציבור. גופים מימון רבים דורשים כעת מועמדים להצדיק את השימוש של מוצרי בעלי חיים לשקול חלופות. מוסדות אשר לאמץ מדיה ללא בעלי חיים יכולים גם ליהנות מעיתונות חיובית והתאמה מענקים ספציפיים המתמקדים בחדשנות אתית.

סיכון נמוך יותר בטיחות ובטיחות טובה יותר

ביטול מרכיבים בעלי חיים המפחיתים מאוד את הסיכון של הצגת סוכנים בולטים לתוך קווי תאים.עבור ייצור ברמה קלינית, זה יתרון לא ניתן להשגה.זה גם מפשט את טיהור הזרם מכיוון שאין צורך להסיר חלבונים בוץ שעשויים להיות אימונוגניים בחולים אנושיים.

שיקולים להטמעה

מעבר מ- FBS לאלטרנטיבה דורש תכנון זהיר.לא כל סוגי התאים להסתגל בקלות לתנאים ללא סרום.חלק מהתאים, במיוחד קווים ראשוניים או איטיים, עשויים לדרוש מעבר הדרגתי או גישה היברידית (הפחתת סרום בשלב מאוחר יותר בעת הוספת התוסף).

  • (FLT:0Cell הקלד אופטימיזציה: 1FLT) אין אלטרנטיבה אחת שעובדת עבור כל התאים. hPL הוא מעולה עבור MSCs, בעוד CDM עובד הכי טוב עבור קווים אלמוות ותאים גזע.
  • (FLT:0) תאימות עם אסימסטר למטה: אנדרל 1) כמה אמצעי תקשורת ללא סרום מכילים רכיבים המפריעים ל- ELISA, נפיחות מערבית, או זרימת ציטרימטריה - מראש.
  • (FLT:0) סחיטה ויציבות: 1FLT:1, רבים מוגדרים מדיה ותוספי מזון דורשים קירור או אחסון קפוא, ויש כאלה שיש להם חיי מדף קצרים יותר מאשר FBS.
  • (FLT:0) Cost of אימות: FLT:1hilating אמצעי חדש עבור קו תאים ספציפי כרוך זמן וחומרים; עם זאת, חיסכון לטווח ארוך לעתים קרובות להצדיק את ההשקעה הראשונית.

בסביבה הקרובה של Cost-Effective Cell Culture Media

קוקטייל צמיחה ללא חיות

ההתקדמות בביולוגיה סינתטית מאפשרת ייצור בקנה מידה גדול של קוקטיילים מורכבים של גורם צמיחה בעלויות נמוכות יותר.לדוגמה, חוקרים במספר מוסדות מפתחים גרסאות ריבוניות של כל השלים של גורמי הצמיחה שנמצאו ב-FBS, מעורבב ביחסים מדויקים כדי להתאים או לעלות על ביצועי FBS. חלק מהקוקטיילים האלה נכנסים כעת לשוק במחירים תחרותיים.

עיצוב מדיה AI-Driven Media Design

אלגוריתמי למידת מכונות יכולים לחזות את השילוב האופטימלי של חומרים מזינים וגורמים צמיחה עבור קו תאים נתון, באופן דרסטי להפחית את המאמץ הניסויי הדרוש כדי לגבש בינוני חדש. חברות כמו FLT:0GenomedicaofFLT:1 וקבוצות אקדמיות השתמשו בבינה מלאכותית כדי לעצב מדיה כי פורמולציה מסחרית. גישה זו תזרז את הפיתוח של חלופות יעילות, תאים ספציפית.

שימוש ב- Plant Cell Culture Systems

במקום להשתמש ב הידרוליטטים צמחיים כתוספים, חלק מהמעבדות חוקרות את תרבות התא כפלטפורמת ייצור עבור גורמי צמיחה.תאים צמחיים טרנסגניים יכולים לגדול בתקשורת סינתטית לחלוטין כדי לייצר חלבונים בעלי ערך נמוך מאוד, פתח אפשרויות חדשות עבור תוספי מדיה ללא בעלי חיים סבירים.

מדיה אישית ומטופלים-Specific Media

בייצור טיפול תאים (למשל, תאים של ה-T, טיפולים iPSC-derived), באמצעות מדיה ללא סרום המותאם לתאי המטופל יכול לשפר את היעילות והבטיחות. sate , מוכן מהדם של המטופל עצמו, מבטל תגובות חיסוניות וספקת חיסון תוך מתן גורם צמיחה שלם.

שילוב עם תרבות של אורגן-on-Chip ו- 3D

בעוד השדה נע לכיוון מודלים תרבותיים רלוונטיים יותר מבחינה פיזיולוגית של 3D (למשל, spheroids, אוברסטרואידים), הצורך בתקשורת ללא סרום הופך אפילו יותר קריטי.מערכות תלת-ממדיות רבות דורשות סביבות אותות מבוקרות בדיוק שקשה להשיג עם sera מורכבת. Defined Media כי תמיכה ארגון עצמי ובדלנות כבר בשימוש עבור איברים ממעיים, כבד, מוח, וצמיחה כדי להפחית התפתחויות בסיסיות של חיות.

Global Harmonization and Open-Source

תנועה מתפתחת תומכת בקוד פתוח, ניסוחים תקשורתיים מוגדרים באופן מלא שניתן לשכפל על ידי כל מעבדה.על ידי שיתוף מתכונים ונתונים אימות, קהילת המחקר יכולה להפחית את השכפול של מאמץ ולהוביל עלויות.דוגמאות כוללות את משפחת "mTeSR" של אמצעי התקשורת עבור תאי גזע, שהם קנייניים אך יש השראה לוויורי קוד פתוח.

מסקנה

המעבר מסרום העובר אינו מטרה רחוקה יותר – זוהי מציאות מאצת.הפעלת לחץ כלכלי, דרישות אתיות, דרישות רגולטוריות, חוקרים ויצרנים מאמצים מערך גדל והולך של חלופות יעילות בעלות.ממדיה אנושית בעלת דליות וכימיקלית מוגדרת באופן כימי לתוספים המבוססים על צמחי וגורמי צמיחה מחדש, האפשרויות הן יותר ברות וסבירות מאי פעם.

בעוד שאין תחליף בגודל אחד בגודל של "איכות-כל" קיים, ההתקדמות בעיצוב המדיה פירושה כי כמעט כל סוג תא, ניסוח מתאים FBS-חופשי זמין או יכול להתפתח.המעבר דורש אימות זהיר, אבל התגמולים - עלויות מופצות, שיפור יעילות, בטיחות גבוהה יותר, מעמד אתי חזק יותר - הם משמעותיים כמו בינה מלאכותית, ביולוגיה סינתטית, מדע פתוח להמשיך את הטכנולוגיה התאית, רק כדי להפוך את התרגילים הפיזיים אלה, ורק על פני תאים מתוחכמים יותר, והופכים את התרבות התא.