(细胞)培养的变化:探索胎儿小牛血清的替代品

中心负责管理FCS-Free数据库为细胞培养中使用的胎牛血清的替代品提供概述。在这篇博文中，他探讨了为什么无fcs媒体很重要，以及数据库如何支持科学家。

如果你在细胞培养中工作过，你几乎肯定使用过胎牛血清(FCS)，也被称为胎牛血清。FCS是乳制品工业的副产品，在屠宰过程中从未出生的小牛身上收集血液制成。我在自己的科学工作中使用FCS来创建初级神经元培养和成神经细胞瘤细胞培养。这是我实验室例行工作的一部分，在许多实验室也是如此，细胞表现得非常好。有什么理由质疑它的使用呢?

FCS是在20世纪50年代末由美国遗传学家Theodore Puck作为细胞培养的补充物建立的(1）．在这个时候，动物细胞系可以在含有细胞起源动物的胚胎提取物的培养基中维持，但科学家很难维持和增殖原代细胞培养。在寻找能够维持原代培养的培养基时，发现血清白蛋白和胎蛋白都能促进某些细胞的生长（2）．Puck发现FCS中fetuin含量丰富，这导致了实验，以确定其作为不同细胞类型的培养基的有效性。他的研究证实了这一点(1），它的出版很快导致了FCS的广泛使用。

仔细阅读帕克的出版物，有两个重要但基本上被忽视的观察非常突出。首先，Puck观察到FCS中有不同程度的毒性因子出现并影响细胞生长，所以每批血清在使用前都必须进行检测。其次，他观察到夏、秋两季采集的FCS总体效果良好，但冬、春两季采集的FCS中有80%必须丢弃。由于FCS是一种生物制品，这种质量上的变化并不令人惊讶，但它对科学有重大影响。如果每一批血清都能对细胞产生不同的影响，这将极大地影响细胞的重现性。

此外，还有动物福利方面的担忧，因为血液是通过心脏穿刺从未出生的未麻醉小牛身上采集的。如果没有采取所有的预防措施，胎儿很可能会在分娩过程中遭受痛苦（3）．这与发展的意图是不一致的在体外方法替代，避免动物使用和痛苦。

NCad产生了一个简短的视频关于胎牛血清使用的相关问题。

作为在体外方法越来越多地使用，有一段时间，FCS的需求超过供应，导致高成本和虚假的混合FCS与成年牛血清白蛋白，水和其他细胞生长促进添加剂（4）．还有一种趋势是更加相关在体外基于人类细胞和组织的模型，FCS可能特别不适合。

在我离开实际研究工作，到荷兰动物实验替代方案中心(Netherlands Centre for Alternatives to animal experiment)工作后，我意识到了这些问题。1996年，我的同事维拉·布曼斯(Vera Boumans)请我协助指导一个硕士学生卡洛·约赫姆斯(Carlo Jochems)，他想研究FCS是如何获得的。作为他工作的一部分，Carlo联系了广泛的利益相关者，包括大使馆、相关部委、动物福利组织、大学、3rs关注的组织，当然还有那些参与FCS的收获、供应和使用的组织。

这个项目原定耗时6个月，但最终持续了16个月，并产生了Carlo的综合论文“牲畜血清的使用、贸易和收获”。在书中，他讨论了FCS是如何收获和交易的;为什么和如何使用它在体外文化;伦理方面的考虑，例如在采血时脊椎动物胎儿可能遭受的痛苦;以及相关立法。Carlo以Puck提出的论点为基础，提供证据支持对FCS及其使用的更关键的评估。Carlo提出最好的解决方案是开发化学定义的合成细胞培养基。2002年，他的论文以浓缩形式发表在ATLA上:“胎牛血清的使用:伦理或科学问题?”（5）．

这项工作有助于使食物安全服务和可能的替代办法成为中心的重点领域。2003年，我们召开了一个研讨会，讨论胎儿在FCS采血过程中可能遭受的痛苦和避免这种痛苦的建议。讲习班还确定了与使用FCS有关的几个科学问题，并分享了正在开发的无FCS媒体的成功例子（3）．这导致了第二起恐怖袭击的发生(6）和第三个(7）讨论取代FCS的机会，并最终开发FCS- free数据库。

截至2020年7月，FCS-Free数据库描述可用于培养260种独特细胞类型的替代培养基。该数据库定期更新，并从文献中显示商业上可获得的无血清培养基和培养基配方。除了关于每一种媒介的充分资料外，每一记录也提供了对每一提法提出评论和提出改进建议的机会。此外，用户可以直接在网站上添加失踪媒体的信息，使其不仅是科学家的信息源，也是科学家的信息源。

虽然FCS被认为具有几乎普遍的应用，但化学定义的培养基是特定于细胞类型的，这意味着需要针对每一种使用的细胞类型开发一种新的培养基。开发化学定义的培养基作为FCS的替代品的一个重大挑战是使用的细胞类型的绝对数量——据报道近12万种Cellosaurus数据库(截至2020年7月)。这对FCS-Free数据库来说也是一个巨大的挑战，但我们已经成功地引起了对这个问题的关注，并为研究人员创建了一种有效的方法来寻找和分享替代方案的信息。

为了避免在短期内使用FCS，当没有确定的培养基可用时，人类血小板裂解液(hPLs)可以考虑作为一种补充，特别是在与人类细胞工作时。hPLs是由过期捐献的人类血液产生的，含有许多生长因子，似乎有普遍的应用。尽管如此，作为一种生物制品，它们也会因批次而异（8）．

为特定细胞类型开发一种已定义的培养基似乎是一项乏味的工作，但通过使用设计矩阵进行适当的实验设计可以允许在同一实验中改变多个成分。18luck新利体育官网登录这不仅缩短了开发时间，还考虑了各种因素的相互作用（9)．一个不可忽视的关键步骤是细胞对新培养基的适应。尽管它的作用还不完全清楚——细胞是真的适应了还是发生了亚克隆——但对于大多数细胞来说，在新的培养基中茁壮成长似乎至关重要。

2019年，范德瓦尔克博士被授予Björn埃克沃尔纪念奖以表彰他在胎儿小牛血清方面的工作。

对特定培养基的研究并不新鲜:它始于1955年，当时哈里·伊格尔确定了有效细胞培养所需的关键氨基酸、维生素、盐和葡萄糖（10），并一直持续至今。随后FCS的广泛使用和它在在体外研究可能大大减缓了对无血清替代品的研究。现在要靠我们来完成Eagle的工作并找到新的研究方法，而不依赖FCS-而FCS-free数据库是这项重要工作的关键部分。