Fetální bovinní sérum
Fetální bovinní sérum (FBS, z anglického Fetal bovine serum, někdy FCS z anglického fetal calf serum) nebo fetální hovězí sérum je tekutá bezbuněčná složka krve získávaná z nenarozených plodů krav.[1] Díky vysokému obsahu faktorů, které podporují embryonální růst, je FBS jedním z nejpoužívanějších doplňků médií pro in vitro kultivaci savčích buněk. Do růstového média poskytuje FBS řadu aminokyselin, proteinů, růstových faktorů, stopových prvků či vitaminů a zároveň obsahuje (oproti séru z dospělých krav) nízké koncentrace gama globulinů, jež mají na růst nežádoucí inhibiční vliv.[2] Méně často se používá i sérum z novorozených telat (zkratka NCS z anglického newborn calf serum). S použitím FBS je ale spojena řada problému, zejména z etické perspektivy kvůli způsobu jeho získávání.[1]
Získávání[editovat | editovat zdroj]
FBS je získáváno jako vedlejší produkt masného průmyslu z plodů poražených krav. Krev je odebrána punkcí přímo ze srdce vydezinfikovaného plodu (nejméně 3 měsíce starý, jinak má pro odběr příliš malé srdce). Touto cestou je totiž minimalizována kontaminace z prostředí i ze samotného plodu.[3] Není však aplikována žádná anestezie a tento způsob odběru je proto z etických důvodů velmi kontroverzní, jelikož vnímání bolesti se u hovězích plodů vyvíjí již kolem pátého měsíce březosti, a plody jsou tak před následnou smrtí vystaveny bolesti.[1] Dalším krokem je vysrážení získané krve a centrifugace při nízkých teplotách.
Složení[editovat | editovat zdroj]
Složená FBS je komplexní, nedefinované a může se lišit šarží od šarže (i v případě stejného dodavatele).[4] Důvodem hojného využívání FBS v živočišných buněčných kulturách je vysoký obsah růstových faktorů, hormonů, aminokyselin, proteinů, vitaminů, anorganických solí, protilátek, stopových prvků a lipidů.[5] Sérum nese i esenciální složky pro uchycení buněk k povrchu (fibronektin, laminin).[6] Právě toto složení podporuje metabolismus, růst a proliferaci kultivovaných buněk.[7] Dále obsahuje i inhibitory proteas.
Oproti séru z telat obsahuje FBS vyšší hladinu růstových faktorů a nižší hladinu gama globulinů, jež buněčný růst inhibují.
Celkem obsahuje FBS asi 1800 proteinů, z nichž nejvíce zastoupené jsou následující:[8]
- hovězí sérový albumin
- α-1-antitrypsin
- plasminogen
- prothrombin
- apolipoproteiny
- fetální hemoglobin
- fetuiny
Použití[editovat | editovat zdroj]
FBS slouží jako hlavní univerzální doplněk bazálních médií využívaných ke kultivaci savčích buněčných kultur. Do média přináší řadu výše zmíněných esenciálních složek. Současně také zvyšuje pufrační kapacitu média a pomáhá omezit mechanické poškození buněk při manipulaci a pipetování.[7]
Problémy[editovat | editovat zdroj]
FBS je běžnou a velice zásadní součástí klinického a biologického výzkumu, ale i farmaceutického průmyslu.[7] Kvůli velké spotřebě FBS se stále zvyšuje jeho poptávka i produkce. A proto je jednou z jeho nevýhod i vysoká cena. Pro výrobu jednoho litru FBS je zapotřebí jeden až tři odebrané plody (objem získaného séra se liší podle stáří a velikosti plodu).[6] Ročně se tak pro produkci přibližně 800 tisíc litrů spotřebují asi 2 miliony plodů.[7] Zároveň ale není výhodné chovat dobytek pouze pro účely získávání séra, jelikož v masném a mlékárenském průmyslu mají krávy násobně vyšší hodnotu. Kvůli tomu je množství dostupného séra a jeho cena na trhu značně ovlivněna vnějšími faktory, jako jsou například epidemie BSE či ceny krmiv (paradoxně při vyšších cenách krmiv dochází k dočasným píkům dostupnosti FBS, protože pro farmáře není výhodné stáda dále udržovat a posílají tak více krav na porážku).[6] Diskutovaným tématem je samozřejmě také etická stránka celého procesu získávání séra s důrazem na blahobyt zvířat.
Z vědecké stránky je jednou z limitací používání séra jeho nedefinované složení, které může zásadním způsobem ovlivnit průběh i výsledky výzkumu. Mezi složeními jednotlivých šarží se mohou objevovat nezanedbatelné kvalitativní i kvantitativní rozdíly způsobené genetickou rozmanitostí zvířat, jejich dietou, ročním obdobím nebo i samotným produkčním procesem. Současné přijatelné podmínky pro uvedení FBS na trh nejsou nijak úzce specifikované, což přirozeně vede k větší variaci složení a ohrožení reprodukovatelnosti experimentů i obecně výzkumu.[9]
FBS může být také kontaminované priony, endotoxiny, imunoglobuliny či různými mikroorganismy a viry. Patogeny pak mohou infikovat buněčné kultury a zahubit je (nebezpečím je i hrozící roznesení do dalších buněčných kultur, které původně nebyly v kontaktu s kontaminovaným sérem).[6]
Z těchto důvodů se značné množství vědeckých skupin zaměřuje na hledání syntetických alternativ FBS, díky kterým by bylo možné výše uvedené limitace spojené s FBS ve výzkumu omezit. Optimalizace bezsérových kultivací však není zdaleka snadná, jelikož dosud není zcela objasněný mechanismus prospěšného účinku FBS při podpoře buněčného růstu a proliferace. Je zapotřebí dodatečně doplňovat růstové faktory, hormony, lipidy, případně i faktory pro přichycení buněk ke kultivačnímu povrchu. Následně je možné lépe kontrolovat průběh kultivace (popřípadě diferenciace) přidáním i nepřidáním určitých faktorů.[6]
Odkazy[editovat | editovat zdroj]
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ a b c VAN DER VALK, Jan; BIEBACK, Karen; BUTA, Christiane. Fetal bovine serum (FBS): Past – present – future. ALTEX - Alternatives to animal experimentation. 2018-01-17, roč. 35, čís. 1, s. 99–118. Dostupné online [cit. 2023-03-07]. ISSN 1868-8551. DOI 10.14573/altex.1705101. (anglicky)
- ↑ YAO, Tatsuma; ASAYAMA, Yuta. Animal-cell culture media: History, characteristics, and current issues. Reproductive Medicine and Biology. 2017-04, roč. 16, čís. 2, s. 99–117. Dostupné online [cit. 2023-03-08]. DOI 10.1002/rmb2.12024. PMID 29259457. (anglicky)
- ↑ JOCHEMS, Carlo E. A.; VAN DER VALK, Jan B.F.; STAFLEU, Frans R. The Use of Fetal Bovine Serum: Ethical or Scientific Problem?. Alternatives to Laboratory Animals. 2002-03, roč. 30, čís. 2, s. 219–227. Dostupné online [cit. 2023-04-12]. ISSN 0261-1929. DOI 10.1177/026119290203000208. (anglicky)
- ↑ MANELLO, Ferdinando; TONTI, Gaetana A. Concise Review: No Breakthroughs for Human Mesenchymal and Embryonic Stem Cell Culture: Conditioned Medium, Feeder Layer, or Feeder‐Free; Medium with Fetal Calf Serum, Human Serum, or Enriched Plasma; Serum‐Free, Serum Replacement Nonconditioned Medium, or Ad Hoc Formula? All That Glitters Is Not Gold!. academic.oup.com [online]. Stem Cells, 2007-03-29 [cit. 2023-04-13]. Dostupné online. DOI 10.1634/stemcells.2007-0127.
- ↑ LEE, Da Young; LEE, Seung Yun; YUN, Seung Hyeon. Review of the Current Research on Fetal Bovine Serum and the Development of Cultured Meat. Food Science of Animal Resources. 2022, roč. 42, čís. 5, s. 775–799. Dostupné online [cit. 2023-04-13]. ISSN 2636-0780. DOI 10.5851/kosfa.2022.e46. PMID 36133630.
- ↑ a b c d e BRINDLEY, David A; DAVIE, Natasha L; CULME-SEYMOUR, Emily J. Peak serum: implications of serum supply for cell therapy manufacturing. Regenerative Medicine. 2012-01-01, roč. 7, čís. 1, s. 7–13. Dostupné online [cit. 2023-04-17]. ISSN 1746-0751. DOI 10.2217/rme.11.112.
- ↑ a b c d CHELLADURAI, Karthikeyan Subbiahanadar; CHRISTYRAJ, Jackson Durairaj Selvan; RAJAGOPALAN, Kamarajan. Alternative to FBS in animal cell culture - An overview and future perspective. Heliyon. 2021-08-01, roč. 7, čís. 8. PMID: 34401573. Dostupné online [cit. 2023-04-13]. ISSN 2405-8440. DOI 10.1016/j.heliyon.2021.e07686. PMID 34401573. (English)
- ↑ ZHENG, Xiaoyang; BAKER, Haven; HANCOCK, William S. Proteomic Analysis for the Assessment of Different Lots of Fetal Bovine Serum as a Raw Material for Cell Culture. Part IV. Application of Proteomics to the Manufacture of Biological Drugs. Biotechnology Progress. 2008-09-05, roč. 22, čís. 5, s. 1294–1300. Dostupné online [cit. 2023-04-13]. DOI 10.1021/bp060121o. (anglicky)
- ↑ KARNIELI, Ohad; FRIEDNER, Oryan Makler; ALLICKSON, Julie G. A consensus introduction to serum replacements and serum-free media for cellular therapies. Cytotherapy. 2017-02, roč. 19, čís. 2, s. 155–169. Dostupné online [cit. 2023-04-17]. ISSN 1465-3249. DOI 10.1016/j.jcyt.2016.11.011.