Medio químicamente definido

Un medio químicamente definido (también conocido como medio sintético) es un medio de cultivo adecuado para el cultivo celular in vitro de células humanas o animales , en el que se conocen todos sus componentes químicos. Los medios de cultivo celular estándar suelen consistir en un medio basal suplementado con suero animal (como el suero fetal bovino, FBS) como fuente de nutrientes y otros factores poco definidos. Las desventajas técnicas del uso de suero incluyen su naturaleza indefinida, la variabilidad en su composición entre lotes y el riesgo de contaminación.

Existe una clara distinción entre los medios de cultivo basados ​​en suero y los medios químicamente definidos. Los medios basados ​​en suero pueden contener productos de origen animal no definidos, como suero (purificado de sangre), hidrolizados, factores de crecimiento, hormonas, proteínas transportadoras y factores de adhesión. Estos productos de origen animal no definidos pueden contener contaminantes complejos, como el contenido lipídico de la albúmina. En cambio, los medios químicamente definidos requieren que todos los componentes estén identificados y se conozcan sus concentraciones exactas. Por lo tanto, un medio químicamente definido debe estar completamente libre de componentes de origen animal y no puede contener suero fetal bovino , suero bovino ni suero humano . Para lograr esto, los medios químicamente definidos se suelen complementar con versiones recombinantes de albúmina y factores de crecimiento, generalmente derivados del arroz o de E. coli , o con productos químicos sintéticos como el polímero alcohol polivinílico , que puede reproducir algunas de las funciones de la BSA/HSA.

Los componentes de un medio químicamente definido incluyen: un medio basal (como DMEM, F12 o RPMI 1640, que contiene aminoácidos, vitaminas, sales inorgánicas, tampones, antioxidantes y fuentes de energía), suplementado con albúmina recombinante, lípidos químicamente definidos, insulina recombinante y/o zinc, transferrina recombinante o hierro, selenio y un tiol antioxidante como 2-mercaptoetanol o 1-tioglicerol . Los medios químicamente definidos diseñados para el cultivo de células en suspensión contienen además tensioactivos adecuados , como poloxámeros, para reducir el estrés de cizallamiento causado por la agitación.

• Evitar la variación entre lotes de suero bovino o albúmina, que provoca inconsistencias en las propiedades promotoras del crecimiento.
• Bajo contenido proteico, lo que puede dificultar la purificación del producto.
• Eliminación del riesgo de contaminantes —virus, micoplasmas, priones— procedentes de productos de origen animal que puedan transmitirse al producto final utilizado por los seres humanos, por ejemplo, la encefalopatía espongiforme bovina (EEB) o la enfermedad de las vacas locas.
• Eliminación de factores que puedan interferir con las hormonas o los factores de crecimiento al estudiar su interacción con las células.
• Eliminar las preocupaciones relativas a la disponibilidad limitada de suero fetal bovino, con períodos de escasez mundial.
• Coste reducido: el suero fetal bovino puede representar hasta el 85 % del coste total del medio de cultivo cuando se calcula para cultivos a gran escala.
• Existe una creciente preocupación por el sufrimiento animal infligido durante la recolección de suero, lo que añade un imperativo ético para evitar el uso de suero siempre que sea posible.

Los medios de cultivo químicamente definidos también permiten a los investigadores que estudian la fisiología celular (especialmente la extracelular) o las interacciones molécula-célula eliminar cualquier variable que pueda surgir debido a los efectos de componentes desconocidos en el medio.

Los medios de cultivo animal se pueden dividir en seis subconjuntos según el nivel de definición del medio (Jayme y Smith, 2000): De menor a mayor definición, estos son:

• Medios que contienen suero (generalmente 10-20% de FBS)
• Medio de cultivo con suero reducido (generalmente 1-5% de FBS)
• Medios libres de suero (sinónimo de medios definidos)
• Medios de cultivo sin proteínas (no contienen proteínas, pero sí péptidos no definidos procedentes de hidrolizados vegetales).
• Medios químicamente definidos (con solo proteínas recombinantes y/o hormonas)
• Medios de cultivo químicamente definidos y libres de proteínas (contienen únicamente componentes de bajo peso molecular, pero pueden contener péptidos/hormonas sintéticas).
• Medios de cultivo químicamente definidos, libres de péptidos y proteínas (contienen únicamente componentes de bajo peso molecular).

El término «medio químicamente definido» se usa con frecuencia en la literatura para referirse a medios que contienen albúmina sérica. El término «medio definido» también puede usarse para describir este tipo de medios. Las formulaciones de medios que contienen el suplemento B27 (suministrado por Invitrogen ) a menudo se denominan erróneamente «medio químicamente definido» (p. ej., Yao et al., 2006), a pesar de que este producto contiene albúmina sérica bovina (Chen et al., 2008). Según las definiciones anteriores, este tipo de medios se denomina «medio libre de suero». Los medios químicamente definidos, libres de péptidos y proteínas, rara vez se formulan con éxito, excepto para células CHO y células de insectos.

Medios de cultivo libres de proteínas animales, que contienen albúmina sérica humana, transferrina humana, pero potencialmente insulina y lípidos de origen animal.

Medio de cultivo libre de componentes de origen animal, que contiene albúmina sérica humana, transferrina humana, insulina humana y lípidos químicamente definidos.

• Inmortalidad biológica
• Ensayos de cultivo celular
• Microfisiometría
• Cultivo de órganos
• Cultivo de tejidos vegetales
• Cultivo de tejidos

Jayme DW, Smith SR (2000). "Opciones de formulación de medios y controles del proceso de fabricación para proteger contra la introducción de contaminantes de origen animal en cultivos de células animales" . Cytotechnology . 33 ( 1–3 ) : 27–36 . doi : 10.1023/A:1008133717035 . PMC 3466725. PMID 19002808 .  

Yao S, Chen S, Clark J, Hao E, Beattie GM, Hayek A, Ding S (2006). " Autorrenovación a largo plazo y diferenciación dirigida de células madre embrionarias humanas en condiciones químicamente definidas" . PNAS . 103 (18): 6907– 6912. Bibcode : 2006PNAS..103.6907Y . doi : 10.1073/pnas.0602280103 . PMC 1458992. PMID 16632596 .  

Chen, Y.; Stevens, B.; Chang, J.; Milbrandt, J.; Barres, BA; Hell, JW (2008). " NS21: suplemento B27 redefinido y modificado para cultivos neuronales" . J. Neurosci. Methods . 171 (2): 239– 247. doi : 10.1016/j.jneumeth.2008.03.013 . PMC 2678682. PMID 18471889 .  

Summers, MC; Biggers, J. (2003). "Medios químicamente definidos y el cultivo de embriones preimplantacionales de mamíferos: perspectiva histórica y cuestiones actuales" . Human Reproduction Update . 9 (6): 557– 582. doi : 10.1093/humupd/dmg039 . PMID 14714592 . 

• Procedimiento Cellasys para la preparación de un medio químicamente definido.
• Perspectivas de GIBCO en el cultivo celular
• Guía de Invitrogen para el cultivo sin suero
• Lista de productos químicamente definidos de TNC Bio
• Lista de medios libres de suero de Biological Industries (BI)
• Impacto de los surfactantes en los medios de cultivo celular sobre el cultivo y la transfección de células HEK y CHO.
• Base de datos gratuita de suero fetal bovino