Актуальность применения культур клеток в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства

59. Состав питательных сред (среды, содержащие сыворотку, и бессывороточные питательные среды). Значение сывороточных компонентов.
Оптимизация состава питательных сред для культур животных клеток развивалась в двух направлениях – разработка сред, требующих внесения природных добавок (сыворотки, эмбриональные экстракты и др.), и создание сред химически определенного состава.
В настоящее время наиболее широко применяются среды, содержащие источники энергии (углеводы) и азота; незаменимые аминокислоты; витамины; неорганические соли – источники макро- и микроэлементов, включая селенит; нуклеозиды; жиры и жирорастворимые компоненты; гормоны (инсулин, трансферрин, глюкокортикоиды, эстроген, андроген, тироксин, трииодтиронин); ростовые факторы (фактор роста, синтезируемый тромбоцитами, фактор роста фибробластов, фактор роста эпидермиса), а также сыворотку (до 10 %) и в ряде случаев некоторые другие добавки (бактопептон, триптозофосфат и т. п.).
Сыворотка –сложная смесь мелких и крупных молекул, способных вызывать и тормозить рост клеток.
Функции сыворотки: является носителем для лабильных или нерастворимых в воде питательных веществ; связывает или нейтрализует токсины; содержит ингибиторы протеазы, которая инактивирует трипсин; способствует прикреплению клеток к субстрату; является источником незаменимых низкомолекулярных питательных веществ, гормонов и пептидных факторов роста; обладает защитным эффектом (например, при перемешивании).
При использовании сыворотки возникают следующие проблемы: вариабельность состава; высокая стоимость и периодическая дефицитность; источник контаминации(заражение) микоплазмами, бактериофагами, вирусами и др.; источник токсинов; модифицирование поверхности клеток вследствие адсорбции или внедрения сывороточных белков; невозможность точно определить питательность среды; осложнения при очистке продуктов; чрезмерный рост фибробластов в первичных культурах других типов клеток.
В настоящее время предпринимаются попытки создания и применения бессывороточных питательных сред, в которых сыворотка заменяется смесью гормонов (инсулин, трансферрин, глюкокортикоиды и др.) и ростовых факторов. Эти среды необходимы, если по условиям эксперимента требуется избежать присутствия чужеродного белка и из-за высокой стоимости эмбриональной сыворотки крупного рогатого скота. Однако в настоящее время бессывороточная среда имеет существенные недостатки: добавление в дешевую среду гормонов и факторов роста делает ее такой же дорогой, как среда с сывороткой. Кроме того, чаще всего бессывороточные среды пригодны для ограниченного числа клеток.
До сих пор нет общего мнения относительно роли сыворотки в клеточных культурах, как нет и общего мнения относительно физиологической роли некоторых ее компонентов. Считается, что сыворотка обеспечивает клетки гормональными факторами, стимулирующими их рост и функции, служит источником низкомолекулярных соединений, требующихся клеткам в очень малых дозах и переносимых сывороточными белками, а также обеспечивает клетки незаменимыми соединениями.
Стандартные среды для введения культур животных клеток
1. Среда Игла: содержит мин. в-ва, АК (13 незаменимых), 6 водорастворимых витаминов, холин, инозит. Используется только с сывороткой, т.к. в ней отсутствуют биотин, витамин В12, ионы железа и микроэлементы.
2. Среда Дульбекко: содержит двойную концентрацию АК, глицин, железо. Основа для бессывороточных сред.
3. Среда Искова: содержит незаменимые АК, биотин, витамин В12. Среда быссывороточная. Используется для культивирования лимфоцитов и кроветворных клеток.
4. Среда МакКоя: в присутствии сыворотки (культивирование лейкоцитов, гибридом)
5. Среда 199: без добавок – поддерживание для первичных клеток. С сывороткой – ростовая среда для быстрого размножения клеток.