ตลาด B2B เนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงแห่งแรกของโลก: อ่านประกาศ

การปรับแต่งสื่อปลอดเซรั่มให้เหมาะสมสำหรับการเพาะเลี้ยงไมโอแบลสต์

Optimising Serum-Free Media for Myoblast Cultures

David Bell |

การเปลี่ยนจากเซรั่มจากเลือดวัวในครรภ์ (FBS) ไปเป็นสื่อปลอดเซรั่ม (SFM) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการขยายการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง การพึ่งพา FBS สร้างความท้าทายเช่นต้นทุนสูง อุปทานจำกัด และคุณภาพไม่สม่ำเสมอ SFM เสนอทางเลือกที่ปลอดภัยและควบคุมได้มากกว่า แต่ก็มีอุปสรรค:

  • ปัญหาการยึดเกาะของเซลล์: ไมโอบลาสต์มีปัญหาในการยึดเกาะโดยไม่มีเซรั่ม มักต้องการการเคลือบที่มีราคาแพงเช่นลามินินหรือ Matrigel สื่อที่ปรับสภาพหรืออาหารเสริมเฉพาะสามารถปรับปรุงการยึดเกาะได้
  • อัตราการเติบโตที่ช้าลง: ระบบปลอดเซรั่มขาดสารอาหารที่สำคัญ นำไปสู่การเพิ่มจำนวนที่ลดลงและการสะสมของแอมโมเนีย การเพิ่มปัจจัยการเจริญเติบโตและการแทนที่กลูตามีนด้วยทางเลือกอื่นสามารถช่วยได้
  • ประสิทธิภาพของสื่อที่ไม่สม่ำเสมอ: SFMs เชิงพาณิชย์หลายชนิดที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับเซลล์มนุษย์ ไม่สามารถสนับสนุนการเจริญเติบโตของไมโอบลาสต์ของปศุสัตว์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การทดสอบข้ามสายพันธุ์และในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นด้วย ชุดค้นพบการปรับสื่อให้เหมาะสม เป็นสิ่งสำคัญ

โซลูชันรวมถึงสูตรที่ปรับแต่งเฉพาะ, การเปลี่ยนแปลงสื่อบางส่วน และระบบการเพาะเลี้ยงร่วมเพื่อเลียนแบบสภาวะที่คล้ายเซรั่ม ในขณะที่ SFM สามารถเข้าใกล้ประสิทธิภาพของระบบ FBS การขยายไปยังเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ 3 มิติจะเพิ่มความซับซ้อนเช่นการยึดเกาะและการจัดการของเสีย การตรวจสอบคุณภาพเซลล์อย่างรอบคอบจะช่วยให้ประสบความสำเร็จในการผลิตขนาดใหญ่

การเปลี่ยนไปใช้ SFM ไม่ใช่แค่เรื่องของวิทยาศาสตร์ที่ดีกว่า - มันกลายเป็นความจำเป็นเมื่อราคาของ FBS ยังคงเพิ่มขึ้น นักวิจัยและผู้ผลิตต้องมุ่งเน้นไปที่การปรับสื่อให้เหมาะสมและการจัดหาวัสดุที่เชื่อถือได้เพื่อทำให้การผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงมีความเป็นไปได้และคุ้มค่า

โครงสร้างพืชที่กระตุ้นการยึดเกาะของเซลล์โดยไม่ใช้เซรั่มสำหรับเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง - Indi Geurs - ISCCM9

ปัญหาทั่วไปในสื่อที่ปราศจากเซรั่มสำหรับไมโอบลาสต์

การเปลี่ยนจากสูตรที่ใช้เซรั่มไปเป็นสูตรที่ปราศจากเซรั่มอาจนำเสนอความท้าทายทางเทคนิคหลายประการที่ขัดขวางการทำงานและเพิ่มต้นทุน ปัญหาเหล่านี้มักปรากฏในรูปแบบเฉพาะ โดยเริ่มจากการยึดเกาะของเซลล์

การยึดเกาะและการอยู่รอดของเซลล์ลดลง

หนึ่งในอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดคือไมโอบลาสต์ไม่ยึดเกาะได้ดีในสื่อที่ปราศจากเซรั่ม เซรั่มตามธรรมชาติให้ส่วนผสมของโปรตีน ปัจจัยการเจริญเติบโต และไขมันที่ช่วยให้เซลล์ติดกับพื้นผิว เมื่อไม่มีส่วนประกอบเหล่านี้ ไมโอบลาสต์จะมีปัญหาในการยึดเกาะ ซึ่งมักนำไปสู่การตายของเซลล์ในระยะแรก

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ระบบที่ปราศจากเซรั่มหลายระบบพึ่งพา สารเคลือบที่มีราคาแพงเช่น laminin 511 หรือ Matrigel. แต่ถึงแม้จะมีการเคลือบเหล่านี้ ระดับการยึดเกาะมักจะต่ำกว่าที่เห็นในวัฒนธรรมที่ใช้เซรั่มเป็นพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น การศึกษาในปี 2024 พบว่าสื่อที่ไม่มีเซรั่มมาตรฐานรองรับเพียง 2,210 ± 319 เซลล์/ซม.² บนจานที่ไม่มีการเคลือบ ในทางตรงกันข้าม สื่อที่ไม่มีเซรั่มที่มีการปรับสภาพ - เสริมด้วยปัจจัยที่หลั่งจากสายเซลล์อื่น ๆ - เกือบสามเท่าของตัวเลขนั้นเป็น 5,985 ± 1,558 เซลล์/ซม.² [2].

อีกปัญหาหนึ่งคือความไวต่อยาปฏิชีวนะที่เพิ่มขึ้น ในการตั้งค่าที่ไม่มีเซรั่ม ยาปฏิชีวนะเช่น Penicillin, Streptomycin และ Amphotericin B สามารถลดการเพิ่มจำนวนได้มากถึง 62% เมื่อเทียบกับการลดลง 20–26% ในระบบที่ใช้เซรั่ม [1]. โดยไม่มีองค์ประกอบป้องกันของเซรั่ม เซลล์จะมีความเสี่ยงต่อความเครียดมากขึ้น ซึ่งยิ่งขัดขวางการอยู่รอดและการเติบโตของพวกมัน

การเติบโตของเซลล์ที่ช้าลง

แม้ว่าเซลล์จะสามารถยึดเกาะได้ อัตราการเติบโตมักจะล้าหลังเซรั่มให้สารอาหารที่จำเป็น เช่น ปัจจัยการเจริญเติบโต ไซโตไคน์ คอเลสเตอรอล และกรดไขมัน - ซึ่งหลายอย่างขาดหายหรือไม่เพียงพอใน สูตรเซรั่มฟรีเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่. ช่องว่างทางโภชนาการนี้ส่งผลให้ผลผลิตเซลล์ต่ำลงและเวลาการผลิตนานขึ้น

อีกปัญหาหนึ่งคือการสะสมของแอมโมเนียจากการเผาผลาญกลูตามีน แอมโมเนียยับยั้งการเจริญเติบโตและในสภาวะที่ไม่มีเซรั่ม ซึ่งเซลล์อยู่ภายใต้ความเครียดทางเมตาบอลิซึมอยู่แล้ว ความเป็นพิษนี้สามารถขัดขวางการขยายตัวได้อย่างรุนแรง สื่อเชิงพาณิชย์หลายชนิดได้รับการออกแบบมาสำหรับเซลล์มนุษย์ ดังนั้นอาจไม่ตรงตามความต้องการทางโภชนาการเฉพาะของไมโอบลาสต์ของวัวหรือหมู [1][3].

การเปลี่ยนสื่อบางส่วน เช่น การเปลี่ยน 75% ของสื่อระหว่างการให้อาหาร สามารถช่วยรักษาปัจจัยการเจริญเติบโตภายในบางส่วนได้ในขณะที่สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงอัตราการเติบโตได้เล็กน้อย แต่ก็ยังไม่สามารถปิดช่องว่างระหว่างระบบที่ไม่มีเซรั่มและระบบที่มีเซรั่มได้อย่างสมบูรณ์ [1].

ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

ไม่ใช่ว่าทุกสื่อที่ไม่มีเซรั่มในเชิงพาณิชย์จะมีประสิทธิภาพเท่ากัน ในการศึกษาที่เปรียบเทียบสูตรเจ็ดสูตร มีเพียงสามสูตร - FBM™, Essential 8™, และ TeSR™-E8™ - ที่สนับสนุนการเติบโตของ myoblast วัวอย่างสม่ำเสมอเป็นเวลาหกวัน สูตรอื่น ๆ เช่น StemPro™ และ mTeSR1™ สนับสนุนการเติบโตเพียงสี่วันก่อนที่จะหยุดชะงัก ในขณะที่ STEMmacs™ ล้มเหลวในการสนับสนุนการเพิ่มจำนวนอย่างสมบูรณ์ [1].

ปัญหาอยู่ที่ความจริงที่ว่าสื่อเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์หรือไฟโบรบลาสต์ ไม่ใช่ myoblast ของปศุสัตว์ สิ่งที่ทำงานได้ดีในการวิจัยทางชีวการแพทย์มักจะไม่เพียงพอสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ความไม่สอดคล้องนี้เน้นถึงความจำเป็นในการพัฒนาสูตรที่ปรับให้เหมาะสมกับ myoblast ของปศุสัตว์โดยเฉพาะข้อมูลจากผู้ผลิตเกี่ยวกับเซลล์มนุษย์ไม่สามารถทำนายได้อย่างน่าเชื่อถือว่าสื่อจะทำงานได้ดีเพียงใดกับเซลล์วัวหรือหมู

ในการหาสื่อที่ปราศจากเซรั่มที่เหมาะสม จำเป็นต้องทำการทดสอบอย่างต่อเนื่อง - โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงหกถึงสิบวัน - เพื่อให้แน่ใจว่ามันสนับสนุนการขยายตัวของเซลล์ในระยะยาวไม่ใช่แค่การเติบโตในระยะสั้น

การเปรียบเทียบตัวเลือกสื่อที่ปราศจากเซรั่มในเชิงพาณิชย์

Performance Comparison of Commercial Serum-Free Media for Bovine Myoblast Cultures

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของสื่อที่ปราศจากเซรั่มในเชิงพาณิชย์สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อวัว

ข้อมูลประสิทธิภาพสำหรับสื่อทั่วไป

เมื่อพูดถึงสื่อที่ปราศจากเซรั่มสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อ ประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันอย่างมาก ผลิตภัณฑ์บางชนิด เช่น FBM™, Essential 8™, และ TeSR™-E8™, สนับสนุนการเพิ่มจำนวนเซลล์กล้ามเนื้อวัวอย่างต่อเนื่องในช่วงหกวัน ในทางตรงกันข้าม ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เช่น StemPro™, mTeSR1™, และ MesenCult™, มักจะหยุดชะงักหลังจากเพียงสี่วันในขณะเดียวกัน, STEMmacs™ ล้มเหลวในการรักษาการเติบโตทั้งหมด [1].

นี่คือการเปรียบเทียบอย่างรวดเร็วของเมตริกประสิทธิภาพสำหรับสื่อเหล่านี้:

สื่อ การแพร่กระจาย (วัน 1–6) ความเสถียรของการผ่าน ข้อสังเกตสำคัญ
FBM™ สูง/สม่ำเสมอ รองรับ เสนอศักยภาพที่ดีที่สุดสำหรับการแพร่กระจายอย่างยั่งยืน[1]
Essential 8™ สูง/สม่ำเสมอ รองรับ รองรับการขยายตัวแบบทวีคูณ แม้ว่าจะน้อยกว่าที่ใช้เซรั่ม[1]
TeSR™-E8™ สูง/สม่ำเสมอ รองรับ คล้ายกับ Essential 8™ สำหรับ myoblasts ของวัว[1]
StemPro™ ปานกลาง จำกัดการเจริญเติบโตหยุดชะงักหลังจากสี่วัน [1]
mTeSR1™ ปานกลาง จำกัด การเจริญเติบโตหยุดชะงักหลังจากสี่วัน [1]
MesenCult™ ปานกลาง จำกัด การเจริญเติบโตหยุดชะงักหลังจากสี่วัน [1]
STEMmacs™ ต่ำ/ไม่มี ไม่รองรับ ไม่สามารถรักษาการเจริญเติบโตของ myoblast วัวได้ [1]

น่าสนใจที่สื่อส่วนใหญ่ - ยกเว้น FBM™ - แสดงจำนวนเซลล์ที่ต่ำลงอย่างมีนัยสำคัญภายใน 24 ชั่วโมงหลังจากการเพาะเมื่อเทียบกับการควบคุมที่ใช้เซรั่ม สิ่งนี้เน้นถึงความสำคัญของการประเมินเมตริกเหล่านี้เมื่อเลือกสื่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณา แนวโน้มการกำกับดูแลในสื่อการเจริญเติบโต เพื่อความปลอดภัยของอาหาร

วิธีการเลือกสื่อที่ปราศจากเซรั่มที่เหมาะสม

การเลือกสื่อที่ปราศจากเซรั่มที่ดีที่สุดไม่ใช่แค่เรื่องของอัตราการเจริญเติบโตเท่านั้น แต่ต้องมีความสมดุลของปัจจัยหลายอย่าง เช่น การเพิ่มจำนวน การยึดเกาะ และความคุ้มค่า การทดสอบสื่อในช่วงหกวันเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากการทดสอบที่สั้นกว่าอาจให้ผลลัพธ์ที่ทำให้เข้าใจผิด [1].

ความเฉพาะเจาะจงของสายพันธุ์ เป็นอีกหนึ่งข้อพิจารณาที่สำคัญ ตัวเลือกที่ปราศจากเซรั่มหลายตัวได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงเซลล์มนุษย์ ซึ่งหมายความว่าอาจไม่ตรงตามความต้องการทางโภชนาการของไมโอบลาสต์ของปศุสัตว์ เช่น เซลล์โคหรือสุกร ความต้องการสารอาหารของสายพันธุ์และสถานะเซลล์ที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นการทดสอบจึงเป็นสิ่งสำคัญ [3] .

ข้อกำหนดการเคลือบ ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน สื่อบางชนิดต้องการการเคลือบที่มีราคาแพง เช่น laminin หรือ Matrigel เพื่อให้แน่ใจว่ามีการยึดเกาะของเซลล์ หากกระบวนการของคุณเกี่ยวข้องกับพื้นผิวที่ไม่เคลือบหรือวัสดุเกรดอาหาร ควรทดสอบว่าสื่อสามารถรองรับการยึดเกาะได้โดยไม่ต้องใช้สารเติมแต่งเหล่านี้หรือไม่ สื่อที่ปรับสภาพหรือสูตรที่ปรับแต่งสำหรับจานที่ไม่เคลือบอาจเป็นทางเลือกที่คุ้มค่า [2] .

อีกปัจจัยสำคัญคือ การใช้ยาปฏิชีวนะ. ค็อกเทลยาปฏิชีวนะมาตรฐาน เช่น Penicillin/Streptomycin สามารถลดการเพิ่มจำนวนของ myoblast ได้ 20–26% ในสื่อที่มีเซรั่มและมากถึง 62% ในระบบที่ไม่มีเซรั่ม การกำจัดยาปฏิชีวนะสามารถนำไปสู่ผลผลิตเซลล์ที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ [1].

สุดท้าย อย่ามองข้าม การจัดการของเสียเมตาบอลิซึม. การสะสมของแอมโมเนียสามารถเป็นพิษต่อวัฒนธรรม ดังนั้นจึงเป็นความคิดที่ดีที่จะเสริมสื่อด้วยสารประกอบที่ไม่ก่อให้เกิดแอมโมเนีย เช่น α-ketoglutarate หรือ pyruvate สารเติมแต่งเหล่านี้ช่วยลดความเป็นพิษของแอมโมเนียและยืดอายุของวัฒนธรรม [3].

วิธีการปรับปรุงวัฒนธรรม Myoblast ที่ปราศจากซีรัม

การแก้ไขปัญหาของวัฒนธรรม myoblast ที่ปราศจากซีรัมต้องการกลยุทธ์ที่มุ่งเน้น นี่คือวิธีการปฏิบัติบางประการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของพวกเขา

การเพิ่มสารเสริมที่สำคัญ

การรวมสารเสริมเฉพาะสามารถปรับปรุงการเจริญเติบโตของ myoblast ได้อย่างมาก ส่วนผสมของ FGF-2 (10 ng/ml), EGF (5 ng/ml), IGF (5 ng/ml), และ insulin (10 μg/ml) ได้รับการแสดงให้เห็นว่าเพิ่มการขยายตัวของเซลล์ในสื่อพื้นฐานเช่น FBM [1] . ปัจจัยการเจริญเติบโตเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อส่งเสริมการเพิ่มจำนวนเซลล์ในขณะที่รักษาสถานะที่ไม่แตกต่างซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิต

กรดอะมิโนและวิตามินก็มีความสำคัญเช่นกัน สารประกอบเช่น ไพริดอกซามีน (วิตามิน B6), แอสพาราจีน, และ กรดกลูตามิก มีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมการยึดเกาะและการเพิ่มจำนวนเซลล์ โดยเฉพาะบนพื้นผิวที่ไม่มีการเคลือบ [2] . อาหารเสริมเหล่านี้ช่วยทดแทนการสนับสนุนทางเมตาบอลิซึมที่มักจะได้รับจากเซรั่ม แก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการยึดเกาะ

"การวิเคราะห์องค์ประกอบและการทดลองยืนยันแนะนำว่าไพริดอกซามีน, แอสพาราจีน, และกรดกลูตามิกมีส่วนช่วยในการได้รับฟังก์ชันการเพาะเลี้ยงของสื่อที่พัฒนาแล้ว" - npj Science of Food [2]

อย่างไรก็ตาม ควรระมัดระวังกับอาหารเสริมที่มีไขมันเป็นส่วนประกอบ เช่น LipoGro. ในขณะที่พวกมันสามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตได้ พวกมันอาจทำให้เกิดการแยกแยะ adipogenic ทำให้ myoblasts พัฒนาถุงไขมันและสูญเสียเอกลักษณ์ของเซลล์กล้ามเนื้อ [1].

การปรับแต่งสูตรสื่อ

การปรับแต่งสูตรสื่อสามารถเพิ่มประสิทธิภาพวัฒนธรรมที่ปราศจากเซรั่มโดยใช้ ชุดค้นหาปัจจัยการเจริญเติบโต. วิธีการที่มีประสิทธิภาพวิธีหนึ่งคือการใช้ สื่อที่ปรับสภาพ. สื่อที่ปรับสภาพโดยการร่วมเพาะเลี้ยง HepG2 (human hepatoma) และ NIH/3T3 (mouse fibroblast) เซลล์จำลองโปรไฟล์เมตาบอลิกของตับทารกในครรภ์ วิธีนี้บรรลุความหนาแน่นของเซลล์ที่ 5,985 ± 1,558 เซลล์/ซม.² บนจานที่ไม่มีการเคลือบ ซึ่งเทียบได้กับ 6,722 ± 1,500 เซลล์/ซม.² ที่ทำได้ด้วยสื่อที่มีเซรั่ม [2] . การโต้ตอบระหว่างเซลล์เหล่านี้ส่งเสริมการหลั่งส่วนประกอบที่คล้ายเซรั่ม เพิ่มการเจริญเติบโต

กลยุทธ์ที่คุ้มค่าอีกอย่างหนึ่งคือ การเปลี่ยนสื่อบางส่วน. โดยการเปลี่ยนเพียง 75% ของสื่อแทนที่จะเปลี่ยนทั้งหมด ปัจจัยการเจริญเติบโตภายในที่ผลิตโดยเซลล์จะถูกเก็บรักษาไว้ ซึ่งช่วยปรับปรุงอัตราการเจริญเติบโตโดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเสริมเพิ่มเติม [1].

การป้องกันการแยกแยะก่อนกำหนดด้วยสารยับยั้ง

การรักษาสถานะการเพิ่มจำนวนต้องการการควบคุมสัญญาณการแยกแยะอย่างระมัดระวัง ตัวอย่างเช่น สื่อที่มีเงื่อนไขจากเซลล์ HepG2 สามารถยับยั้งการแสดงออกของเครื่องหมายการแยกแยะกล้ามเนื้อ Desmin, ทำให้เซลล์ไม่แยกแยะและพร้อมสำหรับการขยายตัว [2].

นอกจากนี้ การติดตามเครื่องหมายเช่น CD29 (integrin beta-1) และ Ki67 ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสูตรมีประสิทธิภาพในการรักษาการเพิ่มจำนวนเซลล์ ลดความเสี่ยงของการแยกแยะก่อนกำหนดเครื่องหมายเหล่านี้ให้วิธีที่เชื่อถือได้ในการตรวจสอบและปรับสภาพการเพาะเลี้ยงเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

การขยายการเพาะเลี้ยง Myoblast แบบปลอดเซรั่มสำหรับการผลิต

การย้ายไปยังระบบการเพาะเลี้ยงแบบ 3 มิติ

การเปลี่ยนการเพาะเลี้ยง myoblast แบบปลอดเซรั่มจากจาน 2 มิติแบบแบนไปยังระบบ bioreactor แบบ 3 มิติมีความท้าทายของตัวเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงการยึดเกาะของเซลล์ การเคลือบส่วนประกอบของ bioreactor ด้วยสารราคาแพงเช่น laminin ไม่ใช่เรื่องที่เหมาะสมสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม การใช้สื่อที่มีการปรับสภาพจากการเพาะเลี้ยงร่วมของ HepG2 และ NIH/3T3 หรือการเสริมสื่อพื้นฐานด้วยสารประกอบเช่น pyridoxamine, asparagine และกรดกลูตามิกได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพ วิธีการเหล่านี้ช่วยให้ myoblasts สามารถยึดติดกับโครงสร้าง 3 มิติที่ไม่ได้เคลือบและไมโครแคร์ริเออร์, แก้ไขปัญหาการยึดเกาะโดยไม่ต้องใช้การเคลือบที่มีค่าใช้จ่ายสูง[2].

อีกปัจจัยสำคัญในการขยายคือการจัดการของเสียเมตาบอลิก วัฒนธรรมของไบโอรีแอคเตอร์ที่หนาแน่นสามารถประสบกับการสะสมของแอมโมเนียที่เป็นพิษ ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการแทนที่กลูตามีนด้วยทางเลือกที่ไม่ก่อให้เกิดแอมโมเนีย เช่น α-ketoglutarate, glutamate, หรือ pyruvate [3]. การปรับเปลี่ยนเหล่านี้มีความสำคัญเมื่อย้ายออกจากระบบขนาดเล็กและต้องการการควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบเซ็นเซอร์อย่างระมัดระวังเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของไมโอบลาสต์ในระหว่างการผลิต

การยืนยันคุณภาพเซลล์ในวัฒนธรรมที่ปรับเปลี่ยน

เมื่อวัฒนธรรมถูกปรับให้เหมาะสมสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ การรับรองคุณภาพของเซลล์เป็นสิ่งสำคัญ เทคนิคเช่นการวิเคราะห์ทรานสคริปโตมิก เมตาโบโลมิก และการทดสอบการทำงานถูกใช้เพื่อยืนยันว่าเซลล์ยังคงรักษาระดับสูงของ CD29 และ Ki67 ในขณะที่ยับยั้งการแสดงออกของ Desmin เครื่องหมายเหล่านี้บ่งชี้ว่าเซลล์ยังคงอยู่ในสภาวะที่เพิ่มจำนวนและไม่แตกต่างในระหว่างกระบวนการขยายขนาด [2]. การติดตามตัวชี้วัดเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อมีการนำมาตรการประหยัดต้นทุน เช่น การเปลี่ยนไปใช้ส่วนประกอบเกรดอาหารหรือการใช้การเปลี่ยนแปลงสื่อบางส่วนเข้ามาใช้ ขั้นตอนนี้ช่วยให้มั่นใจว่าการเปลี่ยนจากระบบเกรดวิจัยไปสู่ระบบเกรดการผลิตจะไม่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของเซลล์ การปรับแต่งพารามิเตอร์เหล่านี้เป็นขั้นตอนสำคัญในการทำให้การผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงสามารถขยายขนาดและประหยัดต้นทุนได้

ประสิทธิภาพของการเพาะเลี้ยงแบบไม่มีเซรั่มเทียบกับแบบมีเซรั่ม

เมื่อได้รับการปรับแต่ง ระบบที่ไม่มีเซรั่มสามารถให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกับการเพาะเลี้ยงแบบมีเซรั่มแบบดั้งเดิมThe table below highlights key metrics from bovine myoblast cultures grown on uncoated surfaces:

ตัวชี้วัด เซรั่มพื้นฐาน (20% FBS + 10% HS) เซรั่มปรับสภาพปลอดเซรั่ม
การยึดเกาะของเซลล์ (24 ชม.) ~6,722 เซลล์/ซม.² ~5,985 เซลล์/ซม.²
การเพิ่มจำนวนเซลล์ (72 ชม.) ~10,050 เซลล์/ซม.² ~8,998 เซลล์/ซม.²
การแสดงออกของ CD29 สูง สูง
การแสดงออกของ Ki67 สูง สูง
การแสดงออกของ Desmin ถูกกด ถูกกด

ข้อมูลจาก npj Science of Food [2]

ในขณะที่ระบบที่ใช้เซรั่มยังคงมีความได้เปรียบเล็กน้อยในด้านความหนาแน่นของเซลล์ สื่อที่ปราศจากเซรั่มให้ผลลัพธ์ที่เทียบเท่าในด้านการแสดงออกของเครื่องหมายการยึดเกาะและรักษาเซลล์ให้อยู่ในสภาพที่ไม่แตกต่าง - ปัจจัยสำคัญสำหรับการผลิตช่องว่างแคบลงเมื่อมีการเพิ่มอาหารเสริมเฉพาะเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสูตร ทำให้ระบบที่ปราศจากเซรั่มเป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงมากขึ้นสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงในขนาดใหญ่

บทสรุป

การเปลี่ยนวัฒนธรรมไมโอบลาสต์ไปยังสื่อที่ปราศจากเซรั่มมาพร้อมกับอุปสรรคที่ยุติธรรม: ปัญหาการยึดเกาะในช่วงแรก การเจริญเติบโตของเซลล์ที่ช้าลง และผลลัพธ์ที่ไม่สม่ำเสมอจากผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงง่ายๆ เช่น การกำจัดยาปฏิชีวนะและการเลือกใช้การเปลี่ยนสื่อบางส่วน สามารถปรับปรุงอัตราการเพิ่มจำนวนได้อย่างมาก [1]. โดยการเลือกสื่ออย่างระมัดระวังและเพิ่มปัจจัยการเจริญเติบโตเฉพาะ นักวิจัยสามารถปิดช่องว่างระหว่างระบบที่ปราศจากเซรั่มและระบบที่มีเซรั่มในแง่ของประสิทธิภาพ ความก้าวหน้าเหล่านี้ปูทางไปสู่การขยายการผลิต

การขยายวัฒนธรรมที่ปราศจากเซรั่ม อย่างไรก็ตาม แนะนำชั้นความซับซ้อนใหม่การเปลี่ยนเซลล์ไปยัง ระบบไบโอรีแอคเตอร์ 3 มิติ ในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะทางฟีโนไทป์ของพวกเขาไว้ ต้องการการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด อย่างไรก็ตาม หลักฐานแสดงให้เห็นว่าระบบที่ปราศจากเซรั่มที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างดีสามารถบรรลุความหนาแน่นของเซลล์ที่เทียบเท่ากับที่เติบโตในสื่อที่มีเซรั่ม ซึ่งทำให้วิธีการที่ปราศจากเซรั่มมีความเป็นไปได้มากขึ้นสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงในเชิงพาณิชย์

ข้อโต้แย้งทางเศรษฐกิจสำหรับสื่อที่ปราศจากเซรั่มนั้นยากที่จะมองข้าม ด้วยราคาของ FBS ที่ยังคงเพิ่มขึ้น วิธีการที่ใช้เซรั่มจึงกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ทางการเงิน [1] . การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ใช่แค่เรื่องของการปรับปรุงทางเทคนิค - มันเกี่ยวกับการอยู่รอดทางเศรษฐกิจสำหรับอุตสาหกรรมเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง

สำหรับนักวิจัยและทีมการผลิตที่กำลังเปลี่ยนแปลงนี้ การจัดหาวัสดุที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ ตั้งแต่สื่อที่กำหนดทางเคมีไปจนถึง ปัจจัยการเจริญเติบโตที่ผลิตจากการสังเคราะห์, การเข้าถึงแหล่งที่เชื่อถือได้เป็นกุญแจสำคัญThis is where Cellbase comes in - a dedicated B2B marketplace tailored for the cultivated meat sector. By connecting professionals with verified suppliers of growth media, supplements, and bioreactor systems, Cellbase plays a vital role in helping teams achieve optimised, production-ready serum-free cultures.

คำถามที่พบบ่อย

ฉันจะปรับปรุงการยึดเกาะของไมโอบลาสต์ในสื่อที่ปราศจากเซรั่มโดยไม่ใช้ลามินินหรือ Matrigel ได้อย่างไร?

เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของไมโอบลาสต์ในสื่อที่ปราศจากเซรั่มโดยไม่ใช้ลามินินหรือ Matrigel พิจารณาใช้ สื่อที่ปราศจากเซรั่มที่ผ่านการปรับสภาพ. วิธีนี้สามารถส่งเสริมการยึดเกาะและการเพิ่มจำนวนแม้ในจานที่ไม่มีการเคลือบ อีกทางเลือกหนึ่งคือการปรับสื่อโดยการเพิ่มส่วนประกอบเช่น FGF2, เฟทูอิน, และ BSA. การปรับเปลี่ยนเหล่านี้สามารถสร้างความแตกต่างที่เห็นได้ชัดในการเพิ่มการยึดเกาะและการเจริญเติบโตของเซลล์ โดยไม่จำเป็นต้องใช้การเคลือบเมทริกซ์นอกเซลล์

วิธีที่เร็วที่สุดในการลดการสะสมของแอมโมเนียในวัฒนธรรมไมโอบลาสต์ที่ปราศจากเซรั่มคืออะไร?

ในการลดการสะสมของแอมโมเนียในวัฒนธรรมไมโอบลาสต์ที่ปราศจากเซรั่ม ควรมุ่งเน้นที่การปรับปรุงสูตรของสื่อ หนึ่งในวิธีคือการใช้สื่อที่ปรับสภาพแล้วซึ่งส่งเสริมทั้งการยึดเกาะและการเพิ่มจำนวนของเซลล์ในขณะที่รักษาระดับแอมโมเนียให้ต่ำ นอกจากนี้ การปรับปรุงสภาพการเพาะเลี้ยงสามารถช่วยลดการผลิตแอมโมเนียได้ ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการปรับปัจจัยต่างๆ เช่น pH อุณหภูมิ หรือความเข้มข้นของสารอาหารให้สอดคล้องกับความต้องการเมตาบอลิซึมของเซลล์มากขึ้น

ฉันจะตรวจสอบได้อย่างไรว่ามัยโอบลาสต์ยังคงไม่แยกแยะหลังจากเปลี่ยนไปใช้สื่อที่ปราศจากเซรั่ม?

เพื่อให้มั่นใจว่าไมโอบลาสต์ยังคงอยู่ในสภาพที่ไม่แยกแยะเมื่อเพาะเลี้ยงในสื่อที่ปราศจากเซรั่ม จำเป็นต้องติดตามตัวบ่งชี้เฉพาะPax7 เป็นตัวบ่งชี้ที่เชื่อถือได้ของไมโอบลาสต์ที่ยังไม่แยกตัว ในขณะที่การไม่มีตัวบ่งชี้การแยกตัวเช่น myosin heavy chain (MHC) ยืนยันว่าพวกมันยังไม่ได้เริ่มแยกตัว

คุณสามารถใช้เทคนิคต่างๆ เช่น:

  • Immunocytochemistry: เพื่อดูการแสดงออกของโปรตีนในเซลล์
  • Flow cytometry: สำหรับการวิเคราะห์การแสดงออกของตัวบ่งชี้ในประชากรเซลล์ขนาดใหญ่
  • qPCR: เพื่อวัดระดับ mRNA ของตัวบ่งชี้ที่สำคัญ

นอกจากนี้ การสังเกตเซลล์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เป็นสิ่งสำคัญ ไมโอบลาสต์ควรรักษาลักษณะเฉพาะของพวกมันไว้ โดยหลีกเลี่ยงการก่อตัวของไมโอทูบหลายเซลล์ ซึ่งเป็นสัญญาณที่ชัดเจนของการแยกตัว โดยการรวมวิธีการเหล่านี้และการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ คุณสามารถมั่นใจได้ว่าเซลล์ยังคงไม่แยกตัว

บทความที่เกี่ยวข้อง

Author David Bell

About the Author

David Bell is the founder of Cultigen Group (parent of Cellbase) and contributing author on all the latest news. With over 25 years in business, founding & exiting several technology startups, he started Cultigen Group in anticipation of the coming regulatory approvals needed for this industry to blossom.

David has been a vegan since 2012 and so finds the space fascinating and fitting to be involved in... "It's exciting to envisage a future in which anyone can eat meat, whilst maintaining the morals around animal cruelty which first shifted my focus all those years ago"