ไปที่หน้าแรก

สื่อเพาะเลี้ยงเซลล์: ภาพรวม

ในสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ หนึ่งในวิธีการที่สำคัญที่สุดคือการเพาะเลี้ยงเซลล์ การนำเซลล์ เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะออกจากสัตว์หรือพืช และการนำเซลล์ เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะเหล่านั้นไปปลูกฝังไว้ในสภาพแวดล้อมเทียมที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตและ/หรือการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ คือสิ่งที่หมายถึงคำว่า "การเพาะเลี้ยงเซลล์" ความต้องการด้านสิ่งแวดล้อมพื้นฐานสำหรับการพัฒนาเซลล์ที่เหมาะสมที่สุดคือ การควบคุมอุณหภูมิ พื้นผิวสำหรับเซลล์ยึดเกาะ สารอาหารที่เพียงพอสำหรับการเจริญเติบโต และตู้บ่มที่สามารถรักษาค่า pH และออสโมลาริตีที่เหมาะสมได้ เซลล์ต้องมีสภาพแวดล้อมเหล่านี้เพื่อให้สามารถเจริญเติบโตได้เต็มศักยภาพ

การเลือกใช้สื่อการเจริญเติบโตที่เหมาะสมสำหรับการเพาะเลี้ยงในหลอดทดลองเป็นขั้นตอนในกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่มีความสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่ง อาหารเลี้ยงเชื้อ หรือที่รู้จักกันในชื่อ สารอาหารเพาะเลี้ยง เป็นของเหลวหรือเจลที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นเพื่อส่งเสริมการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตในระดับจุลทรรศน์ เซลล์ หรือคล้ายพืช อาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์มักมีแหล่งพลังงานและสารที่เพียงพอซึ่งควบคุมวงจรชีวิตของเซลล์ ส่วนประกอบหลักของอาหารเลี้ยงเชื้อประกอบด้วยกรดอะมิโน วิตามิน เกลือแร่ กลูโคส และซีรัม ซีรัมถูกเติมลงในอาหารเลี้ยงเชื้อเนื่องจากทำหน้าที่เป็นแหล่งของปัจจัยการเจริญเติบโต ฮอร์โมน และปัจจัยการยึดเกาะ นอกจากให้สารอาหารแล้ว อาหารเลี้ยงเชื้อยังช่วยรักษาค่า pH และระดับออสโมลาลิตี้อีกด้วย

ประเภทของตัวกลางที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์

ทั้งเซลล์มนุษย์และเซลล์สัตว์มีศักยภาพที่จะถูกเพาะเลี้ยงในทั้งสภาพแวดล้อมเทียมหรือสังเคราะห์ หรือในสภาพแวดล้อมธรรมชาติที่เสริมด้วยธาตุธรรมชาติ ในต่อไปนี้ เราจะให้คุณทราบถึงภาพรวมของประเภทของสภาพแวดล้อมที่มีให้ใช้ในปัจจุบัน

สื่อธรรมชาติ

ของเหลวทางชีวภาพที่สามารถพบได้ในสื่อธรรมชาติได้เพียงของเหลวที่มีอยู่ในสภาพธรรมชาติเท่านั้น สื่อธรรมชาติมีประโยชน์มากและง่ายต่อการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์หลากหลายชนิดอย่างมาก การไม่เข้าใจส่วนประกอบที่แน่ชัดซึ่งประกอบกันเป็นสื่อธรรมชาติเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้ผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้สื่อธรรมชาติมีความซ้ำซ้อนต่ำ

สื่อเทียม

การเตรียมสื่อเทียมหรือสังเคราะห์เกี่ยวข้องกับการเติมสารอาหาร (ทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์) โปรตีนจากซีรัม คาร์โบไฮเดรต โคแฟคเตอร์ วิตามิน และเกลือ รวมถึงก๊าซ O2 และ CO2 ในเฟสแก๊ส [1]

มีการพัฒนาสื่อเทียมหลากหลายประเภทขึ้นเพื่อตอบสนองหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งหน้าที่ดังต่อไปนี้: 1) การอยู่รอดทันที (สารละลายเกลือสมดุลที่มีค่า pH และความดันออสโมติกที่แม่นยำ) 2) การอยู่รอดเป็นเวลานาน (สารละลายเกลือสมดุลที่เสริมด้วยสูตรสารเคมีอินทรีย์และ/หรือซีรัมที่แตกต่างกัน) 3) การพัฒนาอย่างไม่มีกำหนด 4) ฟังก์ชันเฉพาะทาง

มีการจำแนกประเภทของสื่อเทียมออกเป็นสี่ประเภทที่แตกต่างกัน:

ซีรั่มที่มีสารอาหาร

ชนิดของสารเสริมที่พบได้บ่อยที่สุดในอาหารเลี้ยงเซลล์สัตว์ที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงคือเซรั่มจากเลือดของลูกวัวในครรภ์ (fetal bovine serum) โดยจะถูกเติมลงในอาหารเลี้ยงเซลล์เพื่อเป็นสารเสริมที่มีต้นทุนต่ำ เพื่อให้ได้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์ นอกจากทำหน้าที่เป็นตัวขนส่งหรือตัวจับสารอาหารที่ไม่เสถียรหรือไม่ละลายน้ำ ฮอร์โมนและปัจจัยการเจริญเติบโต ตัวยับยั้งโปรตีเอส และสารอื่นๆ แล้ว ซีรั่มยังจับและทำให้โมเลกุลที่เป็นอันตรายเป็นกลางอีกด้วย

อาหารเลี้ยงเชื้อปราศจากซีรัม

การมีอยู่ของซีรัมในสื่อมีข้อเสียหลายประการและมีศักยภาพที่จะก่อให้เกิดข้อผิดพลาดสำคัญในการตีความในการวิจัยทางภูมิคุ้มกัน [2, 3] มีการสร้างสื่อปราศจากซีรัมหลากหลายรูปแบบขึ้นมาแล้ว [4, 5] สื่อเหล่านี้มักถูกพัฒนาขึ้นเป็นพิเศษเพื่อสนับสนุนการเพาะเลี้ยงของเซลล์ชนิดเดียว เช่น Knockout Serum Replacement และ Knockout DMEM จาก Thermo Fisher Scientific และ mTESR medium จาก Stem Cell Technologies [6] สำหรับเซลล์ต้นกำเนิด [7]

นอกจากนี้ สื่อเหล่านี้ยังประกอบด้วยปริมาณที่กำหนดไว้ของปัจจัยการเจริญเติบโตที่บริสุทธิ์, ไลโปโปรตีน, และโปรตีนอื่น ๆ ซึ่งโดยปกติแล้วจะได้รับจากซีรัม [8] สื่อเหล่านี้มักถูกเรียกว่า "สื่อเพาะเลี้ยงที่กำหนดไว้" เนื่องจากส่วนประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นสื่อเหล่านี้เป็นที่เข้าใจกันดี

มีเดียที่กำหนดด้วยสารเคมี

สื่อเหล่านี้ประกอบด้วยส่วนประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมากซึ่งไม่ได้รับการปนเปื้อนจากสิ่งแปลกปลอมใด ๆ ทั้งสิ้น นอกจากนี้ยังอาจมีการเติมโปรตีนบริสุทธิ์ เช่น ปัจจัยการเจริญเติบโต ลงไปอีกด้วย

 การดัดแปลงพันธุกรรมของแบคทีเรียหรือยีสต์ ร่วมกับการเติมกรดไขมัน วิตามิน คอเลสเตอรอล และกรดอะมิโนเฉพาะบางชนิด ส่งผลให้เกิดการผลิตส่วนประกอบของสิ่งเหล่านี้ [9]

อาหารเลี้ยงเชื้อปราศจากโปรตีน

อาหารเลี้ยงเชื้อที่ไม่มีโปรตีนคืออาหารที่ไม่มีการเติมโปรตีนเลย และประกอบด้วยองค์ประกอบที่ไม่ใช่โปรตีนเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับอาหารที่มีเซรั่มเติมเข้าไป การใช้สื่อที่ไม่มีโปรตีนเติมจะส่งเสริมการเพิ่มจำนวนของเซลล์และการแสดงออกของโปรตีนได้ดีขึ้น และทำให้การแยกผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการต่อไปง่ายขึ้น [10-12] โปรตีนไม่ได้รวมอยู่ในสูตรอาหารเช่น MEM และ RPMI-1640 อย่างไรก็ตาม อาจมีการให้สารอาหารเสริมโปรตีนหากจำเป็น

อาหารเลี้ยงเชื้อและส่วนประกอบพื้นฐาน

อาหารเลี้ยงเชื้อเชิงพาณิชย์สามารถซื้อได้ทั้งในรูปแบบผงหรือของเหลว และมักประกอบด้วยสารอาหารหลากหลายชนิด เช่น กรดอะมิโน กลูโคส เกลือแร่ วิตามิน และสารอาหารเสริมอื่น ๆ 

ความต้องการสำหรับส่วนประกอบเหล่านี้แตกต่างกันสำหรับแต่ละสายเซลล์ และความแตกต่างเหล่านี้เป็นสาเหตุให้เกิดจำนวนสูตรอาหารเลี้ยงเชื้อที่แตกต่างกันมากมาย แต่ละส่วนประกอบมีหน้าที่เฉพาะ ซึ่งจะอธิบายในย่อหน้าต่อไปนี้:

ระบบบัฟเฟอร์

เพื่อรักษาสภาพการเจริญเติบโตที่เหมาะสม pH ต้องได้รับการควบคุม ซึ่งมักทำโดยหนึ่งในสองระบบบัฟเฟอร์:

ระบบบัฟเฟอร์ธรรมชาติ

อัตราส่วนของ CO2/H2CO3 ในบรรยากาศเท่ากับอัตราส่วนในตัวกลาง ซึ่งสร้างกลไกการบัฟเฟอร์ตามธรรมชาติ เพื่อรักษาการบัฟเฟอร์ตามธรรมชาตินี้ไว้ สารละลายเพาะเลี้ยงต้องถูกเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศประกอบด้วย CO2 5-10% ซึ่งมักทำได้โดยใช้ตู้เพาะเลี้ยงที่มี CO2 หนึ่งในสิ่งที่ดีที่สุดเกี่ยวกับการใช้บัฟเฟอร์ธรรมชาติคือราคาถูกและปลอดภัย

HEPES

การบัฟเฟอร์ทางเคมีโดยใช้ซวิตไทรออน HEPES มีความสามารถในการบัฟเฟอร์สูงกว่าในช่วง pH 7.2-7.4 และไม่จำเป็นต้องใช้สภาพแวดล้อมที่มีก๊าซควบคุม สำหรับเซลล์บางประเภท การใช้ HEPES ในปริมาณมากเกินไปอาจเป็นอันตรายได้ สื่อที่มี HEPES เช่นเดียวกันนั้นมีความไวต่อผลกระทบจากแสงฟลูออเรสเซนต์มากขึ้นอย่างมาก [13]

ฟีโนล เรด

สารบ่งชี้ค่า pH ฟีนอลเรดมักถูกใส่ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ช่วยให้สามารถตรวจสอบค่า pH ได้อย่างต่อเนื่อง เมื่อเซลล์ขยายตัว สารเมตาบอไลต์ที่ผลิตโดยเซลล์เหล่านี้จะทำให้ค่า pH เปลี่ยนไป และส่งผลให้สีของอาหารเลี้ยงเชื้อก็เปลี่ยนไปด้วย ฟีโนลเรดมีผลสองประการต่อสีของอาหารเลี้ยงเชื้อ โดยเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อมีค่า pH เป็นกรด และเปลี่ยนเป็นสีม่วงเมื่อมีค่า pH เป็นด่าง ที่ค่า pH 7.4 ซึ่งเป็นค่าที่เหมาะสมสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ อาหารเลี้ยงเชื้อจะปรากฏเป็นสีแดงเรืองแสง

แต่ฟีโนลเรดมีข้อเสียบางประการ: ประการแรก ฟีโนลเรดสามารถจำลองการทำงานของฮอร์โมนสเตียรอยด์หลายชนิดได้ โดยเฉพาะเอสโตรเจน [14] ดังนั้น เมื่อศึกษาเซลล์ที่ไวต่อเอสโตรเจน เช่น เนื้อเยื่อเต้านม จึงแนะนำให้ใช้สารอาหารที่ไม่มีฟีโนลเรด สมดุลโซเดียม-โพแทสเซียมถูกรบกวนจากการมีฟีนอลเรดในสูตรปราศจากซีรัมหลายชนิด การเติมซีรัมหรือฮอร์โมนต่อมใต้สมองของวัวลงในมีเดียอาจช่วยต้านผลนี้ได้ [15] ประการที่สาม การตรวจพบในทดลองโฟลว์ไซโตเมตริกถูกขัดขวางจากการมีฟีนอลเรด

เกลืออนินทรีย์

สื่อที่มีเกลืออนินทรีย์ เช่น ไอออนของโซเดียม โพแทสเซียม และแคลเซียม ช่วยรักษาสมดุลออสโมติกและควบคุมศักย์เยื่อหุ้มเซลล์

กรดอะมิโน

เนื่องจากกรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน จึงเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นของทุกสื่อการเจริญเติบโตของเซลล์ที่เคยคิดค้นขึ้นมา เนื่องจากเซลล์ไม่สามารถผลิตกรดอะมิโนบางชนิดได้เอง จึงเป็นสิ่งสำคัญที่สื่อเพาะเลี้ยงจะต้องมีกรดอะมิโนที่จำเป็นรวมอยู่ด้วย พวกมันจำเป็นสำหรับการเพิ่มจำนวนของเซลล์ และความเข้มข้นที่พวกมันมีอยู่จะกำหนดความหนาแน่นสูงสุดของเซลล์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แอล-กลูตามีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็น มีความสำคัญอย่างยิ่ง

แอล-กลูตามีนทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานรองสำหรับการเผาผลาญและช่วยให้นิโตรเจนในการผลิต NAD, NADPH และนิวคลีโอไทด์ เนื่องจากแอล-กลูตามีนเป็นกรดอะมิโนที่ไม่เสถียรซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่เซลล์ไม่สามารถใช้ได้ จึงจำเป็นต้องให้แอล-กลูตามีนแก่สื่อ

นอกจากนี้ กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นอาจถูกเติมลงในอาหารเลี้ยงเชื้อเพื่อเติมเต็มกรดอะมิโนที่ถูกใช้ไปตลอดกระบวนการเจริญเติบโต การเจริญเติบโตของเซลล์จะเพิ่มขึ้นและความสามารถในการดำรงชีวิตของเซลล์จะเพิ่มขึ้นเมื่ออาหารเลี้ยงเชื้อถูกเติมด้วยกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น

คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตในรูปแบบของน้ำตาลเป็นแหล่งพลังงานหลัก สื่อหลายชนิดยังรวมถึงมอลโตสและฟรุกโตส นอกเหนือจากน้ำตาลที่พบได้ทั่วไปอย่างกลูโคสและกาแลคโตส

โปรตีนและเปปไทด์

อัลบูมิน, ทรานส์เฟอริน, และไฟโบรเนกติน เป็นโปรตีนและเปปไทด์ที่ใช้กันมากที่สุด พวกมันมีความสำคัญเป็นพิเศษในสื่อที่ไม่มีซีรัม อัลบูมิน, ทรานส์เฟอริน, อะโปรตีนิ, เฟทูอิน, และไฟโบรเนกติน เป็นโปรตีนบางชนิดที่อาจพบได้ในซีรัม ซึ่งเป็นแหล่งโปรตีนที่อุดมสมบูรณ์

อัลบูมินเป็นโปรตีนหลักที่พบในเลือด โดยมีหน้าที่จับและลำเลียงสารต่าง ๆ เช่น น้ำ เกลือแร่ กรดไขมันอิสระ ฮอร์โมน และวิตามิน ระหว่างอวัยวะและเซลล์ต่าง ๆ ความสามารถของอัลบูมินในการจับกับสารเคมีทำให้เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารประกอบที่เป็นอันตรายออกจากสารละลายที่ใช้เพาะเลี้ยงเซลล์

อะโปรทินินเป็นสารป้องกันในระบบเพาะเลี้ยงเซลล์ เนื่องจากมีความเสถียรที่ค่า pH ที่เป็นกลางและกรด รวมถึงทนต่ออุณหภูมิสูงและการทำลายที่อาจเกิดจากเอนไซม์โปรตีโอไลติก นอกจากนี้ยังสามารถยับยั้งเอนไซม์เซรีนโปรตีเอสหลายชนิด รวมถึงทริปซิน

ฟีทูอินเป็นไกลโคโปรตีนที่อาจตรวจพบได้ในปริมาณที่สูงกว่าในซีรัมของสัตว์ในครรภ์และสัตว์แรกเกิดเมื่อเทียบกับซีรัมของสัตว์ที่โตเต็มวัย นอกจากนี้ ฟีทูอินยังทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งเซรีนโปรตีเอส โปรตีนไฟโบรเนกตินเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในกระบวนการยึดเกาะของเซลล์ ทรานส์เฟอร์รินเป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่ขนส่งเหล็กและมีหน้าที่นำเหล็กไปยังเยื่อหุ้มเซลล์

กรดไขมันและไขมัน

พวกมันมีบทบาทสำคัญในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ไม่มีซีรัมเมื่อไม่มีซีรัม

วิตามิน

วิตามินหลายชนิดมีความจำเป็นต่อการพัฒนาและการเพิ่มจำนวนของเซลล์ วิตามินไม่สามารถผลิตได้ในปริมาณที่เพียงพอโดยเซลล์ ดังนั้นจึงมีความสำคัญในวัฒนธรรมเนื้อเยื่อในฐานะอาหารเสริม

ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ ซีรัมเป็นแหล่งวิตามินหลัก อย่างไรก็ตาม สารอาหารยังได้รับการเติมวิตามินต่างๆ เพื่อให้เหมาะสมกับชนิดของเซลล์ที่ต้องการ โดยทั่วไป วิตามินกลุ่มบีจะถูกใช้เพื่อกระตุ้นการเจริญเติบโต

ธาตุอาหารรอง

ธาตุเคมี เช่น ทองแดง สังกะสี ซีลีเนียม และสารตัวกลางของกรดไตรคาร์บอกซิลิก เป็นที่รู้จักกันในชื่อธาตุอาหารรอง ธาตุอาหารรองมักถูกเติมลงในสื่อที่ไม่รวมซีรัมเพื่อทดแทนธาตุที่มักพบในซีรัม ธาตุเหล่านี้เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญซึ่งจำเป็นต่อการพัฒนาของเซลล์ที่มีสุขภาพดี ปฏิกิริยาชีวเคมีหลายชนิดขึ้นอยู่กับสารอาหารรองบางชนิด เช่น การทำงานของเอนไซม์

อาหารเสริมขนาดกลาง

อาหารเลี้ยงเชื้อแบบสมบูรณ์ที่แนะนำสำหรับเซลล์ไลน์บางชนิดจำเป็นต้องมีส่วนประกอบเพิ่มเติมที่ไม่ได้อยู่ในอาหารพื้นฐานและซีรัม สารอาหารเสริมเหล่านี้ช่วยสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์และการทำงานเมตาบอลิซึมที่เหมาะสม

แม้ว่าฮอร์โมน ปัจจัยการเจริญเติบโต และโมเลกุลสัญญาณจะมีความจำเป็นต่อการเพิ่มจำนวนของเซลล์สายพันธุ์เฉพาะอย่างเหมาะสม แต่ควรปฏิบัติตามข้อควรระวังดังต่อไปนี้เสมอ: เนื่องจากการเติมสารเสริมอาจเปลี่ยนแปลงค่าออสโมลาริตีของอาหารเลี้ยงเซลล์ทั้งหมด ซึ่งอาจยับยั้งการพัฒนาของเซลล์ จึงควรตรวจสอบค่าออสโมลาริตีหลังจากเติมสารเสริมทุกครั้ง สำหรับเซลล์ไลน์ส่วนใหญ่ ค่าความเข้มข้นของออสโมลาลิตี้ที่เหมาะสมอยู่ระหว่าง 260 ถึง 320 mOSM/กก.

ยาปฏิชีวนะ

ยาปฏิชีวนะมักถูกนำมาใช้เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของสารปนเปื้อนจากแบคทีเรียและเชื้อรา [16] แม้ว่ายาปฏิชีวนะจะไม่ใช่สิ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์ก็ตาม เนื่องจากยาปฏิชีวนะอาจปกปิดการปนเปื้อนของไมโคพลาสมาและแบคทีเรียที่ต้านทานยาได้ การใช้ยาปฏิชีวนะเป็นประจำจึงไม่ได้รับการแนะนำสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ [17, 18]

นอกจากนี้ ยาปฏิชีวนะอาจรบกวนการเผาผลาญของเซลล์ที่มีความไวต่อสิ่งกระตุ้นสูง การผสมผสานระหว่างเพนิซิลลินและสเตรปโตมัยซินที่ผลิตโดย MilliporeSigma และ Life Technologies มักถูกนำมาใช้ Plasmocin ได้ถูกนำมาใช้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ไลน์ของเนื้องอกในสมองชนิด glioma ได้แก่ TS603, TS516 และ BT260 [19] และได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อไมโคพลาสมาที่ปนเปื้อน (20)

ซีรั่ม

อัลบูมิน, ปัจจัยการเจริญเติบโต, และสารยับยั้งการเจริญเติบโต ล้วนมีอยู่ในซีรัม ซีรัมเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของอาหารเลี้ยงเซลล์ เนื่องจากมันให้กรดอะมิโน, โปรตีน, วิตามิน (โดยเฉพาะวิตามินที่ละลายในไขมัน เช่น วิตามิน A, D, E, และ K), คาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, ฮอร์โมน, ปัจจัยการเจริญเติบโต, แร่ธาตุ, และธาตุอาหารที่จำเป็นในปริมาณน้อย

ซีรั่มจากแหล่งรกและลูกวัวมักถูกนำมาใช้เพื่อส่งเสริมการพัฒนาของเซลล์เพาะเลี้ยง ซีรั่มจากรกเป็นแหล่งที่อุดมไปด้วยปัจจัยการเจริญเติบโตและเหมาะสมสำหรับการโคลนนิ่งเซลล์และการพัฒนาเซลล์ที่มีความไวสูง เนื่องจากความสามารถในการส่งเสริมการเจริญเติบโตที่ลดลง ซีรั่มจากลูกวัวจึงถูกนำมาใช้ในการทดลองเกี่ยวกับการยับยั้งการเจริญเติบโตแบบสัมผัส อาหารเลี้ยงเชื้อปกติมักประกอบด้วยซีรัม 2% ถึง 10% การเติมซีรัมลงในอาหารเพาะเลี้ยงมีวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้ [21]:

  • เซรั่มนี้ส่งมอบสารอาหารที่จำเป็นสำหรับเซลล์ (ทั้งในรูปแบบที่ละลายอยู่ในสารละลายและที่เกาะติดกับโปรตีน)

  • ปัจจัยการเจริญเติบโตและฮอร์โมนหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับการส่งเสริมการเจริญเติบโตและการทำงานของเซลล์เฉพาะทางถูกบรรจุอยู่ในซีรัม

  • มันมีโปรตีนที่จับกับสารต่าง ๆ มากมาย เช่น อัลบูมินและทรานส์เฟอร์ริน ซึ่งทำหน้าที่ขนส่งสารเคมีอื่น ๆ เข้าสู่เซลล์ ตัวอย่างเช่น อัลบูมินจะลำเลียงไขมัน วิตามิน ฮอร์โมน ฯลฯ เข้าสู่เซลล์

  • นอกจากนี้ยังให้โปรตีน เช่น ไฟโบรเนคติน ซึ่งช่วยเพิ่มการยึดเกาะของเซลล์กับพื้นผิว นอกจากนี้ยังผลิตองค์ประกอบที่ช่วยในการแพร่กระจายซึ่งช่วยในการขยายตัวของเซลล์ก่อนการแบ่งตัว

  • มันส่งมอบโปรตีเอสอินฮิบิเตอร์ที่ป้องกันการสลายโปรตีนในเซลล์

  • นอกจากนี้ยังมีแร่ธาตุเช่น Na+, K+, Zn2+ และ Fe2+

  • มันช่วยเพิ่มความหนืดของสื่อ จึงช่วยปกป้องเซลล์จากการบาดเจ็บทางกลระหว่างการเขย่าในวัฒนธรรมแบบแขวนลอย

  • มันยังเป็นกันชนด้วย

เอกสารอ้างอิง

[1] มอร์แกน เจ, มอร์ตัน เอช, พาร์คเกอร์ อาร์. โภชนาการของเซลล์สัตว์ในวัฒนธรรมเนื้อเยื่อ; การศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับอาหารสังเคราะห์. Proc Soc Exp Biol Med. 1950;73:1-8

[2] Kerbel R, Blakeslee D. การดูดซับอย่างรวดเร็วของส่วนประกอบในซีรั่มลูกวัวโดยเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในวัฒนธรรม. แหล่งที่มาที่เป็นไปได้ของสิ่งประดิษฐ์ในการศึกษาแอนติซีรั่มต่อแอนติเจนเฉพาะเซลล์. ภูมิคุ้มกันวิทยา. 1976;31:881-91

[3] Sula K, Draber P, Nouza K. การเติมซีรัมลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้ในการเตรียมสารแขวนลอยของเซลล์เป็นแหล่งที่มาของสิ่งผิดปกติในปฏิกิริยาที่เซลล์เป็นสื่อกลางซึ่งศึกษาโดยใช้การทดสอบต่อมน้ำเหลืองบริเวณขาหนีบ J Immunogenet. 1980;7:483-9

[4] มาริอาเนอี, มาริอาเนอา, มอนาโกเอ็ม, ลาลีอี, วิตัลีเอ็ม, ฟาชินีอา. สื่อเลี้ยงเซลล์เชิงพาณิชย์ปราศจากซีรัม: การเจริญเติบโตของไฮบริโดมาและการผลิตแอนติบอดีโมโนโคลนอล. J Immunol Methods. 1991;145:175-83

[5] บาร์นส์ ดี, ซาโตะ จี. วิธีการเพาะเลี้ยงเซลล์ในอาหารเลี้ยงเชื้อปราศจากซีรัม. Anal Biochem. 1980;102:255-70

[6] Yu H, Lu S, Gasior K, Singh D, Vazquez Sanchez S, Tapia O, และคณะ. HSP70 ชำระ RNA-free TDP-43 เข้าไปในเปลือกทรงกลมของเหลวภายในนิวเคลียสที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน. Science. 2021;371:

[7] Meharena H, Marco A, Dileep V, Lockshin E, Akatsu G, Mullahoo J, และคณะ. การชราภาพที่เกิดจากกลุ่มอาการดาวน์รบกวนโครงสร้างนิวเคลียร์ของเซลล์ต้นกำเนิดประสาท. เซลล์ สเต็มเซลล์. 2022;29:116-130.e7

[8] Iscove N, Melchers F. การแทนที่ซีรัมทั้งหมดด้วยอัลบูมิน, ทรานส์เฟอริน และลิพิดจากถั่วเหลืองในวัฒนธรรมของเซลล์บีลิมโฟไซต์ที่ตอบสนองต่อลิโพโพลีแซ็กคาไรด์. J Exp Med. 1978;147:923-33

[9] Stoll T, Muhlethaler K, von Stockar U, Marison I. การปรับปรุงอย่างเป็นระบบของอาหารเลี้ยงเชื้อที่กำหนดด้วยสารเคมีและปราศจากโปรตีนสำหรับการเจริญเติบโตของไฮบริโดมาและการผลิตแอนติบอดีชนิดโมโนโคลนอล. J Biotechnol. 1996;45:111-23

[10] ดาร์ฟเลอร์ เอฟ. สารอาหารปราศจากโปรตีนสำหรับการเจริญเติบโตของไฮบริโดมาและเซลล์อื่น ๆ ของระบบภูมิคุ้มกัน. In Vitro Cell Dev Biol. 1990;26:769-78

[11] บาร์นส์ ดี, ซาโตะ จี. การเพาะเลี้ยงเซลล์ปลอดซีรัม: แนวทางที่เป็นหนึ่งเดียว. เซลล์. 1980;22:649-55

[12] แฮมิลตัน ดับเบิลยู, แฮม อาร์. การเจริญเติบโตแบบโคลนของสายพันธุ์เซลล์แฮมสเตอร์จีนในอาหารเลี้ยงเซลล์ปราศจากโปรตีน. In Vitro. 1977;13:537-47

[13] Zigler J, Lepe Zuniga J, Vistica B, Gery I. การวิเคราะห์ผลของสารพิษต่อเซลล์ของอาหารเพาะเลี้ยงที่มี HEPES ซึ่งได้รับแสง. In Vitro Cell Dev Biol. 1985;21:282-7

[14] Berthois Y, Katzenellenbogen J, Katzenellenbogen B. ฟีนอลแดงในอาหารเลี้ยงเซลล์เนื้อเยื่อเป็นเอสโตรเจนอ่อน: ผลกระทบต่อการศึกษาเซลล์ที่ตอบสนองต่อเอสโตรเจนในวัฒนธรรม. Proc Natl Acad Sci U S A. 1986;83:2496-500

[15] คาร์เมียล เอส. การพัฒนาสื่อปลอดซีรัม. ใน: มาสเตอร์ เจอาร์ดับเบิลยู, บรรณาธิการ. การเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์, ฉบับที่ 3. ออกซฟอร์ด: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด; 2000.

[16] Perlman D. การใช้ยาปฏิชีวนะในอาหารเลี้ยงเซลล์. Methods Enzymol. 1979;58:110-6

[17] McGarrity G. การแพร่กระจายและการควบคุมการติดเชื้อไมโคพลาสมาในวัฒนธรรมเซลล์ In Vitro. 1976;12:643-8

[18] Masters J, Stacey G. การเปลี่ยนอาหารเลี้ยงเซลล์และการเพาะเลี้ยงเซลล์สายพันธุ์ในหลอดทดลอง. Nat Protoc. 2007;2:2276-84

[19] จักรวรรตี เอ, เลาคก้า ที, มิลลิโคสกี เอ็ม, ริงเกล เอ, บุ๊คเกอร์ เอ็ม, โทลสตอร์คูคอฟ เอ็ม, และคณะ. เฮสโตน เดเมทิลเอส KDM6A ตรวจจับออกซิเจนโดยตรงเพื่อควบคุมโครมาตินและชะตากรรมของเซลล์. วิทยาศาสตร์. 2019;363:1217-1222

[20] โมลลา คาเซมีฮา วี, อาซารี เอส, อามันซาเดห์ เอ, โบนาคดาร์ เอส, โชจาอี มอกดาห์ม เอ็ม, Habibi Anbouhi M, et al. ประสิทธิภาพของ Plasmocin™ ต่อเซลล์สายพันธุ์ต่างๆ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ติดเชื้อโมลลิคูทเมื่อเปรียบเทียบกับยาปฏิชีวนะที่ใช้กันทั่วไปในการเพาะเลี้ยงเซลล์: ประสบการณ์ในท้องถิ่น. Cytotechnology. 2011;63:609-20

[21] Kragh Hansen U. แง่มุมทางโมเลกุลของการจับสารลิแกนด์กับอัลบูมินในซีรัม. Pharmacol Rev. 1981;33:17-53