使用无动物培养基提高细胞培养的人体相关性

补充胎儿牛血清的基本培养基（FBS，也称为胎牛血清或FCS），以支持细胞活力体外在20世纪50年代发展了[1]仍然是细胞培养中的基本技术。然而，FB的组成没有完全表征，并且复发间歇性变异导致缺乏再现性和意外的实验效果[2]。含有动物衍生的补充剂的培养基还具有由于肾外蛋白的存在而具有免疫原性潜力[3.在这些条件下生长的细胞通常不适用于诸如细胞疗法的临床应用[4.]。

FBS是生物反应性的，干扰特定的途径或特征[5,6]，造成不可预测性并增加产生不可靠数据的风险体外实验[2,5]。无动物的补充剂和含有定义组分的培养基具有较低风险的非预期实验效果和批量批量变化，增加了所产生的数据的可靠性和再现性。

通过采用高度调节的，定义的媒体补充，可以最小化与FBS使用相关的其他实际问题。例如，用支原体，朊病毒，细菌和病毒污染的风险[7,8]这可能是研究人员安全和长期培养效应的关注的原因，在无动物的化学定义的培养基中最小化。环境的影响，如极端天气，疾病爆发和农业政策都可以导致全球FBS的下游波动，而无动物媒体的供应链更稳定。

血清的收集可能导致有关所讨论的动物的相当大。FBS是乳制品行业的副产品。通过心脏穿刺从未出生的未麻醉的小腿收集血液，这具有可能导致动物疼痛和不适，并最终导致他们的死亡[2,9]。最近的估计州每年在全球范围内生产大约60万升的FBS，相当于200万牛胎儿[2,10]。

这些科学，道德和实用的司机支持采用无动物细胞培养条件，最终可能导致更严格和可重复的体外研究景观。

无动物的介质补充剂是可商购的，包括：

• 生长因素- 可以将分离作为鸡尾酒和人类衍生的或合成。注意，合成生长因子通常具有更高水平的标准化。
• 人类血液衍生物- 血清白蛋白，血清，血浆和血小板裂解物可以衍生自人血样。血清白蛋白可以由人衍生材料合成，人血小板裂解物可以作为例如血库中的等离子体制剂的副产物分离。
• 源自非动物和非人体生物的补充剂- 对于细胞生长很重要的蛋白质，脂质和其他组分可用于减少或消除对动物衍生的血清的需要，并且可以从植物，细菌和酵母中提取，例如植物衍生的蛋白质水解产物。

化学定义的媒体完全没有血清（动物和人类衍生）。所有化学成分和浓度都是已知的，消除了批量批量变化和改善质量控制。However, some commercially available ‘serum-free’ media are not animal-free as they contain animal-derived supplements other than serum, such as keratinocyte serum-free media that may require the addition of bovine pituitary extract or immunological serum-free media that requires the addition of bovine serum albumin. These products are not always optimal replacements for FBS-supplemented media as they may still incur batch variability.

• 供应- 清除供应链，不受不可预测的外部因素影响。
• 非传染性- 清晰的来源或合成构成可显着降低感染风险，包括降低支原体污染的风险。
• 剪裁- 定义的介质可以针对特定的细胞类型定制，以避免分化或其他表型变化。
• 再现性- 批次之间的高水平一致性。
• 生理相关性- 只有人类衍生或合成分子（没有异种性）。
• 非免疫原性- 定义的培养基不含免疫原性分子，是细胞疗法的重要考虑因素。

研究人员已经在他们的工作中嵌入了无动物的培养成分（见实例探究和进一步阅读），特别是在细胞疗法中的应用。采用无动物细胞培养和广泛实施的益处将导致对整体的标准化提高体外研究景观（见好的体外实践）。

FBS是细胞培养最经济的选择并不总是纠正的感知，因为需求上升导致供应问题和波动成本的波动[2]。随着无需无动物媒体的需求增加，成本将继续下降，因此用户必须与供应商分享对这些组件的需求。

细胞可能需要“断奶”期间或协议优化，以适应无血清或无动物条件，这已成功地在细胞类型中证明了人类视网膜色素上皮细胞[11.人类脂肪干细胞[12]。无动物的冷冻介质也可用于冷冻保存，减少对长期冷冻保存的血清需要（见资源）。

我们支持无动物的发展体外通过2020年推出的技术挑战的技术“无动物体外：在已建立的基于人体细胞中替换动物衍生的试剂体外与经合组织测试指南相关的测定“。

以下是成功采用无动物的一些例子体外来自文献的条件。

• 将keratinosens™皮肤致敏试验的适应对无动物的细胞培养物。DOI：10.14573 / ALTEX.1701311
  
• 一种用于人视网膜色素上皮细胞的新型异种培养系统。DOI：10.18240 / IJO.2019.04.06
  
• 人血小板裂解物作为胎牛血清替代物改善了人类脂肪衍生的基质细胞培养物，用于未来的心脏修复应用。DOI：10.1007 / S00441-012-1360-5

FCS免费数据库由Utrecht大学3RS中心维护，概述了用于细胞培养的市售FCS介质的范围。

提供人类衍生或合成血清替代品或非动物媒体补充的公司：

• Helios Bioscience.
• 克里
• Lonza.
• 默克

提供化学定义的公司，无血清媒体：

• 细胞应用
• cytiva.
• Lonza.
• 默克
• Takarabio.

如果您是提供无动物补充技术的公司或机构，并希望将其添加到资源清单中，请保持联系。

• NC3RS博客：（细胞）文化的变化：探索胎牛血清的替代品
• 审查：血清替代血清替代和无血清介质的共识 - 用于细胞疗法 - ScienceDirect
• 审查：再现性：尊重你的细胞！|自然
• 文章：体外人间充质干细胞的扩张：血清的选择是细胞增殖，分化，基因表达和转录组稳定性的决定因素 - Shahdadfar - 2005 - 干细胞 - Wiley在线图书馆
• 文章：Amotosaten治疗对人血小板裂解物生物活性的影响：概念验证研究 - Pubmed（NIH.gov）
• 文章：表皮生长因子，碱性成纤维细胞生长因子和血小板衍生的生长因子-BB可以替代胎儿牛血清并与人类富含人的富含人血小板的血浆竞争离体扩增来自脂肪组织 - 细胞疗法的间充质基质细胞 - cytotherapy（ISCT-Cytotherapy.org）
• 文章：不同血清条件对人脂肪干细胞成骨分化的影响体外|干细胞研究与治疗|全文（BiomedCentral.com）
• 文章：自体血浆与胎牛血清作为中性粒细胞培养的补充剂|BMC研究笔记|全文（BiomedCentral.com）
• 文章：培养介质源自人血小板和血浆：细胞承诺和增殖支持（NIH.GOV）
• 审查：胎儿牛血清中细胞培养血清的人源性替代品 - 全文 - 输血医学和血液疗法2013，Vol。40，第6号 - 卡尔格出版社
• 文章：一种定义的无异卵培养方法，可以建立临床级人胚胎，诱导多能和脂肪干细胞（PLOS.ORG）