FBS: история открытия и использования

Фетальная бычья сыворотка (FBS) широко используется в работе с культурам клеток, но как она появилась? Мы рассмотрим первые шаги по использованию FBS для содействия росту и пролиферации клеток и то, как она помогла определить критические факторы, необходимые для роста клеток в культуре. Мы также поговорим о будущем его использования в клеточных культурах.

До FBS

1882: Сидни Рингер (Sydney Ringer) стал первым биологом, который выращивал ткани животных в пробирке. Ему удалось сохранить препарированные сердца лягушек, бьющихся в сбалансированном соляном растворе, похожем по составу с биологическими жидкостями, теперь известном как раствор Рингера.

Эксперименты Рингера открыли двери для подобных попыток, а полученные солевые растворы были названы в честь ученых, их создавших: растворы бикарбоната Локка, Хэнка, Тайрода, Эрла, Гея и Кребса-Рингера. Несмотря на то, что они были разработаны с учетом близких физиологических условий, ни один из них не смог сохранить ткани вне тела дольше, чем несколько дней.

Ранние дни: Основные/сывороточные экстракты

1907: После многочисленных попыток ученых культивировать клетки in vitro с разной степенью успеха, Росс Г. Гаррисон (Ross G. Harrison) в течение нескольких недель наблюдал за ростом нервных волокон эмбриональной лягушки с помощью лимфатической жидкости взрослых лягушек. Конечно, лягушачья лимфа не подходит для культивирования клеток или тканей теплокровных животных, поэтому поиски продолжались.

1910: Кровяная плазма цыплят использовалась для успешного культивирования эмбриональных клеток цыплят в течение длительного времени, а затем и клеток млекопитающих. Это открытие, сделанное Алексисом Каррелом (Alexis Carrel) и Монтроузом Т. Берроузом (Montrose T. Burrows), представляло собой значительный скачок вперед и привело к тому, что плазма крови широко использовалась для многих типов клеточных культур.

1913: Каррел сделал еще одно ключевое открытие, добавив в плазму крови эмбриональный экстракт, который он использовал для выращивания фибробластов из сердца куриного эмбриона, — пролиферация клеток увеличилась, а клетки оставались в культуре еще дольше.

После этого был проведен ряд исследований для определения того, какие компоненты лимфы, плазмы и эмбрионального экстракта способствуют росту клеток, так что можно было бы попытаться создать среду определенного состава.

Обнаружение и совершенствование FBS

1958: Прорыв произошел, когда Теодор Пак (Theodore Puck) использовал фетальную бычью сыворотку для культивирования клеток в течение длительного времени в пробирке. С тех пор она используется во всем мире для культивирования клеток и тканей.

Потребовалось много времени, чтобы разобрать в деталях, что именно FBS делает его настолько жизненно важным для клеточной культуры. Точный состав сыворотки до сих пор неизвестен.

К известным составляющим, необходимым для роста клеток относятся:

• аминокислоты
• белки
• витамины
• углеводы
• липиды
• гормоны
• факторы роста и связывания
• неорганические соли
• микроэлементы.

Понимание компонентов FBS, важных для роста клеток, привело к развитию большого количества сред для выращивания культур клеток, широко используемых сегодня. Например, минимально необходимая среда (MEM) была разработана Гарри Иглом (Harry Eagle) в 1950-х годах в попытке определить минимально необходимое количество низкомолекулярных компонентов, добавленных в сбалансированный солевой раствор с сывороткой, чтобы заставить клетки HeLa расти. Другие ученые впоследствии усовершенствовали рецептуру среды Игла для культивирования различных типов клеток и тканей.

Помимо бычьей сыворотки

Конечно, использование FBS не обходится без проблем. К ним относятся этические проблемы, связанные с тем, как собирается сыворотка, и свободные отраслевые нормы, а также научные проблемы, связанные с качеством и воспроизводимостью результатов из-за значительных различий между партиями, проблемы загрязнения, неизвестного точного состава и мошеннического маркетинга. И это не говоря уже о том, что, поскольку сыворотка так широко используется, цена на FBS за последние годы выросла более чем на 300%!

К счастью, был достигнут прогресс в отношении заменителей фетальной бычьей сыворотки, включая лизат тромбоцитов человека (ЛСЧ), получаемый от доноров. Конечно, с таким разнообразием клеточных линий, используемых сегодня в исследованиях, многие альтернативы очень специфичны для клеточного типа. Как и FBS, каждая альтернатива имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Настоящим вызовом для продвижения вперед будет поиск химически определенного, не содержащего сыворотки носителя, подходящего для всех типов клеточных линий.

Если вы заинтересованы в устранении FBS в вашей лаборатории из-за этических, научных или других проблем, вы можете прочитать наше руководство по отказу от ее использования. Существует также интерактивная онлайн-база данных, которая поможет вам изучить возможности использования безсывороточных культур.

Если удаление кажется слишком радикальным, вы можете просто уменьшить количество используемой сыворотки — концентрация FBS в культуральных средах может быть до 1% для наиболее часто используемых клеточных линий без негативных последствий.

Без открытия FBS прорывы, которые были сделаны в исследованиях культур клеток и тканей за последние 60 лет, были бы невозможны. Однако из-за проблем, связанных с ее использованием, представляется логичным и необходимым исследовать альтернативы FBS, особенно в свете наших усилий по сокращению использования продуктов животного происхождения в лаборатории. Испытывали ли Вы проблемы с FBS или успешно пробовали альтернативы в своей лаборатории?