혈청 대체 물질 (serum replacements)

단백질 분해 효소 억제제(protease inhibitor)
Trypsin으로 처리하여 계대배양 후에 혈청을 추가하면 남아있는 단백질 분해 작용을 억제하게 된다.
따라서, soybean trysin inhibitor나 aprotinin과 같은 단백질 분해 효소 억제제를 계대배양 후 serum-free media 또는
protein-free media에 추가해야 한다.
더욱이, 가공하지 않은 trypsin은 단백 분해 효소의 혼합물이며 일부는 다른 종류의 억제제를 필요로 할 수 있기 때문에,
순수한 trypsin이 선호되고 있다. 다른 방법으로는 trypsin을 제거하기 위해 원심 분리하여 세포를 씻어 낸다.
Tryspin으로 처리된 세포는 손상 받기 쉽고 따라서 세포 손상을 줄이기 위해 trypsin을 억제할 필요가 있기 때문에,
serum-free media 또는 protein-free media에서 trypsin을 처리할 때 특별히 조심을 해야 한다.

호르몬(hormone)
Serum-free media 또는 protein-free media를 이용하여 배양하고자 할 때 첨가하는 호르몬들로는, 성장 호르몬, insulin,
hydrocortisone, 5-triiodo thyronin (T3), estrogen, androgen, progesterone, prolactin 등이 있다.

펩티드 성장 인자(peptid growth factor)
생체 외에서 세포증식을 촉진하는 polypeptide group에 속하는 것들은 현재 매우 광범위하며,
heparin-binding growth factor, fibroblast growth factor (FGF), epidermal cell growth factor (EGF),
platelet derived growth factor (PDGF), Insulin-like growth factor (IGF-1, IGF-2), interleukin등을 들 수 있다.
유전자 조작 기법의 발달로 많은 종류의 성장인자들이 상용화되어 가고 있다.
성장인자들은 상호간에 또는 prostaglandin F2a 및 hydrocortisone과 상승적인 작용을 나타낼 수 있다.
일부 성장인자들은 작용을 나타내기 전에 이차 성장인자의 작용에 의존한다.
예를 들면, bombesin은 정상 세포에서는 단독으로 핵분열을 유도하지 않지만 insulin이나 IGF 가 동시에,
또는 전처리되어지면 비로소 핵분열을 유도한다

영양소(nutrient)
일부 미량 무기물질의 필요성에 대한 증거가 확실하지는 않지만, 철분, 구리, 각종 무기물질들을 serum-free media
또는 protein-free media의 구성성분으로 포함시켜왔다.
20 nM 정도의 selenium이 대부분의 serum-free media와 protein-free media에 포함되어 있고 lipid나 lipid
전구물질인 cholin, linoleic acid, ethanolamine, phosphorylethanolamine 등도 일부에서 필요로 한다.

단백질(protein)
BSA나 조직 추출물을 첨가하면 세포 성장과 생존율을 증가시키지만, BSA나 조직 추출물은 여러 단백질이 함유되어
있으므로 배지에 비규정 성분이 포함되는 결과를 초래하게 된다.
그러나, serum-free media에는 지방산이 없는 BSA를 1-10 mg/ml되게 첨가하여 사용하기도 한다.
Transferrin은 iron에 대한 운반체로 사용되며 또한 핵분열을 유발하기도 한다. Transferrin은 약 10 ng/ml로 사용된다.

※ Serum-free media와 protein-free media의 주요 성장 인자

1. Insulin
Insulin은 모든 세포주에서 공통적으로 성장 촉진 효과를 나타내고, 대부분의 경우에 세포의 성장 촉진에 필요한
insulin의 농도는 생리적인 농도보다는 훨씬 높은데 이는 insulin이 혈청이 없는 배지에서 생화학적인 활성도가 급격히 감소하기 때문이다.

2. Transferrin
Insulin과 마찬가지로 혈청이 제외된 배지에서 거의 모든 세포주의 성장을 촉진시킨다고 보고되어 있으며,
transferrin이 배지로부터 소량의 독성 금속 성분을 중화하는 작용을 한다고 보고된 바도 있다.

3. Selenium
미량의 selenium은 생물학적으로 중요하게 작용한다. Selenium은 chick의 exocrine pancreas의 퇴화를 예방하는
역할을 담당하고, glutathione activator로 작용한다는 사실로 미루어 필수 영양소의 하나로 여겨진다.
McKeehan은 human diploid fibroblast의 세포주인 WI-38과 chinese hamster ovary cell의 성장에 selenium이 필수적인 인자라고 보고하였다.

4. Hydrocortison
인체의 정상 fibroblast와 melanoma등의 배양시 plating efficiency를 높여준다.

5. 5-triiodo thyronin(T3)
Rat pituitary carcinoma (GH3), canine kidney (MDCK), human breast carcinoma (ZR-75-1),
human colon carcinoma (HC 84S), human lung epidermoid carcinoma (HLE 222)의 세포주들의 성장에 효과가 있다고 보고되었다.

6. EGF (epidermal growth factor)
Human cervical carcinoma (HeLa), human mammary carcinoma (MCF-7), human colon carcinoma (HC 84S), human lung epidermoid carcinoma (HLE 222)의 세포주 배양에 성장촉진 효과가 있다고 보고되었다.

7. Ethanolamine/phosphorylethanolamine
Phosphatidyl-ethanolamine으로 전환되어 세포막 인지질의 주된 성분이 된다.
Rat mammary carcinoma cell인 MCCLX의 배양에 phosphoryl ethanolamine (PE)이 강한 성장촉진효과가 있는 것으로 보고 되고 있으나 많은 경우 세포 배양에 있어 이들을 전혀 필요하지 않은 것으로 보인다.
이 경우 세포들이 de novo로 PE를 합성하기 때문인 것으로 추측된다.

8. BSA (albumin, bovine serum)
지방산의 운반체로 역할을 담당하며 BSA의 성장 촉진 효과는 지방산의 양과 종류에 의하여 결정된다.
그러나, BSA는 많은 양의 기타 단백질을 함유하고 있어 이들이 세포의 성장을 촉진할 수도 있고 억제할 수도 있다.
따라서 고순도의 BSA를 사용하지 않을 경우 세포의 성장을 억제할 수도 있다.

9. Sodium pyruvate
D-Glucose, L-glutamine과 함께 세포 배양시 주된 에너지원으로 작용하며, cervical carcinoma cell의 배양 배지에 필수적인 첨가물로 알려져 있다.

10. L-Glutamine
대부분의 세포주 배양에 필수적이며 배양 세포의 에너지원, 질소원으로서 작용한다.