IL FUTURO DELLE COLTURE CELLULARI: LA NUOVA GENERAZIONE DEI TERRENI PANBIOTECH PROTEIN- E SERUM-FREE

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1 IL FUTURO DELLE COLTURE CELLULARI: LA NUOVA GENERAZIONE DEI TERRENI PANBIOTECH PROTEIN- E SERUM-FREE La coltivazione di cellule o tessuti è una pratica comune in molti settori delle biotecnologie e della medicina. Oggi la biologia cellulare ha un ruolo chiave nelle biotecnologie che sono in fase di industrializzazione: molte invenzioni nell ambito di settori delle Life Sciences ricerca, diagnostico, terapeutico dipendono dalle colture cellulari nelle quali cellule vive in un ambiente appropriato, aiutano a identificare e produrre sostanze attive (anticorpi, vaccini, fattori di crescita), studiare patogeni e virus o aiutare la ricerca genetica. L importanza delle colture cellulari aumenta rapidamente con il diffondersi di farmaci prodotti geneticamente e nuove terapie, come la terapia genica e l ingegneria tissutale. Per coltivare le cellule al di fuori dell organismo originario sono necessari diversi terreni e additivi. Per imitare il più possibile l ambiente fisiologico spesso è aggiunto al mezzo di coltura del siero animale (per esempio siero fetale bovino, FCS). Tuttavia il siero animale ha notevoli svantaggi e problemi correlati. Tutti gli specialisti di colture cellulari sono oggi consapevoli di una cosa: la disponibilità dei terreni contenenti siero fetale bovino (FBS, FCS) diviene sempre più difficile. A tale problema contribuiscono non solo la disponibilità sempre più ristretta di FCS, ma anche problemi di qualità, variabilità da lotto a lotto e quindi mancanza di riproducibilità (la composizione del siero non è costante e varia in base all età, all origine e all alimentazione dell animale e in base al periodo dell anno), inevitabilmente di crescita dei prezzi e presenza di contaminanti rischiosi per le colture cellulari (agenti infettivi, tossine, stimolanti non desiderati, ecc ) Inoltre le restrizioni riguardo l importazione e l utilizzazione di FCS divengono più forti ogni anno in tutto il mondo e non limitatamente a singoli paesi o regioni. I problemi legati all utilizzazione dei terreni contenenti siero hanno quindi dato un notevole impulso allo sviluppo di terreni serum-free I terreni protein- e serum-free Panbiotech sono terreni a composizione ben definita (sia dal punto qualitativo sia da quello quantitativo) ottimizzati per diversi tipi di linee cellulari e garantiscono prestazioni di elevata qualità e riproducibilità a prezzi estremamente competitivi. Rispetto ai terreni contenenti siero inoltre hanno bassi rischi di contaminazione da batteri, virus, funghi o altri patogeni, non richiedono verifiche di controllo dei diversi lotti e consentono di ottenere risultati più convincenti e comparabili. L uso di componenti di origine non animale inoltre consentono di rispondere ai requisiti legislativi richiesti da molte industrie o laboratori. Panbiotech GmbH è un azienda biotecnologica innovativa e ben consolidata da 15 anni. I laboratori di ricerca e sviluppo e di produzione Panbiotech siti in Germania hanno sviluppato una nuova generazione di terreni protein- e serum-free per una maggiore sicurezza ed efficienza delle colture cellulari. Il metodo tradizionale di sviluppo di un terreno consiste nel coltivare le cellule in fiasche in incubatori ad atmosfera di CO 2 controllata. Variando manualmente la composizione del terreno i ricercatori cercano di identificare la giusta composizione secondo un principio di tentativi ed errori. Questi metodi tradizionali richiedono un notevole impegno (di tempo, di risorse economiche, di manodopera). Le cellule dall incubatore devono essere portate al microscopio con problemi di maneggiamento (raffreddamento, shock, modifiche nella fase gassosa, ecc ) e documentazione manuale. Inoltre in questi casi può essere effettuata solo un analisi statica. Ciò significa che l osservazione e la documentazione può essere realizzata solo in determinati momenti. Che cosa è accaduto nel frattempo alla coltura cellulare spesso rimane oscuro. A volte è molto difficile o addirittura impossibile ottenere il momento giusto per osservare eventi cruciali. Sulla base di queste considerazioni il dipartimento di ricerca e sviluppo Panbiotech ha ideato un innovativo sistema di colture cellulari completamente automatizzato chiamato PANsys 3000 il quale, tra le tante applicazioni è utilizzato per sviluppare terreni di coltura in modo rapido e sofisticato.

2 Questo sistema possiede numerosi vantaggi tra i quali: - Automatizzazione completa e quindi riduzione degli interventi manuali (il sistema consente di coltivare cellule diverse e testare diverse formulazioni di terreno nello stesso momento in condizioni controllate) - Presenza di sei camere separate (multi-chamber unit) con assemblaggio individuale e controllo di tutti i parametri cellulari - Presenza di un sistema di supporto chiuso e interamente controllato - Controllo completo e documentazione continua di tutti i parametri cellulari (CO 2, O 2, ph, terreno, nutrienti, temperatura, sostanze attive, ) e analisi microscopica della morfologia e della crescita cellulare - Life Cell Imaging: monitoraggio microscopico continuo di alta qualità di ciascuna camera con registrazione completa delle immagini, analisi e documentazione. Cambiamenti morfologici e cinetiche di crescita possono essere rilevati e valutati immediatamente. - Sviluppo di terreni di coltura secondo un processo altamente riproducibile e in tempi accettabili rispetto ai sistemi tradizionali - Conservazione, recupero e documentazione di tutti i dati rilevanti della coltura cellulare. - Il sistema è stato utilizzato per coltivare in modo efficace una notevole varietà di cellule Per informazioni sul PANsys3000 consultare il sito

3 La nuova generazione di prodotti protein- e serum-free Panbiotech è stata sviluppata grazie alla combinazione della elevata esperienza dello staff di ricerca Panbiotech con l utilizzo della tecnologia innovativa costituita dal sistema automatizzato per colture cellulari PANSys Con questo sistema è possibile coltivare diversi campioni contemporaneamente in condizioni identiche e interamente controllate. Aggiungendo componenti individuali (per esempio modificandone la concentrazione) un effetto positivo (incremento della crescita) o negativo (inibizione della crescita) può essere immediatamente misurato, registrato e recuperato eventualmente in un secondo momento. In questo modo è possibile aggiustare la concentrazione ottimale di ogni singolo componente e controllare completamente i singoli lotti garantendone una notevole omogeneità. Data la tecnologia unica e moderna di sviluppo dei terreni protein- e serum-free Panbiotech, in molti casi non è necessaria una fase di adattamento delle cellule al sistema serum-free. Con cellule più critiche (es: colture primarie) le cellule possono essere adattate lentamente alle condizioni serum-.free seguendo opportuni protocolli forniti da un supporto tecnico altamente qualificato. I terreni protein- e serum-free Panbiotech sono terreni a composizione ben definita ottimizzati per diversi tipi di linee cellulari e garantiscono prestazioni di elevata qualità e riproducibilità. Di seguito sono indicati tutti i prodotti disponibili in catalogo. SERUM-FREE MEDIA Terreno Codici Applicazioni PANSERIN ml P M 500ml P Multi-purpose medium. Coltivazione di un ampia gamma di cellule aderenti e non aderenti (ibridomi, linfociti, macrofagi, fibroblasti, melanociti, HEK, HeLa, CHO). Basato su Iscove s MEM. Non contiene fattori di crescita e di adesione. PANSERIN ml P M 500ml P Multi-purpose medium. Coltivazione di un ampia gamma di cellule aderenti e non aderenti che sono insulina dipendenti (es: CHO). Basato su Iscove s MEM. Non contiene fattori di crescita e di adesione. PANSERIN 411S 500ml P S1 1L P S Terreno per la coltivazione di cellule mioloidi e linfoidi per esecuzione di saggi citologici e loro analisi. Basato su RPMI Contiene elementi in tracce, albumina, colesterolo, vitamine, ormoni, e speciali fattori di crescita PANSERIN ml P M 500ml P Multi-purpose medium. Coltivazione di un ampia gamma di cellule aderenti. Basato su Iscove s MEM. Non contiene fattori di crescita. Contiene fattori di adesione speciali che facilitano la coltivazione di cellule che aderiscono a fatica. PANSERIN ml P (basic + suppl) Coltivazione di linfociti (da sangue intero). Basato su Iscove s MEM. Fornito con un mix di fattori di crescita da aggiungere prima dell uso PANSERIN ml P Il terreno base, supplementato con un mix di fattori di crescita, è indicato per la produzione e la coltivazione di cellule dendritiche da cellule mononucleate di sangue periferico (PBMC). Basato su una miscela di RPMI 1640/DMEM/F-12. PANSERIN 416 kit 100ml P M Terreno basale che supplementato con un mix fattori di crescita consente la produzione di cellule dendritiche. Basato su RPMI 1640/DMEM/F-12.

4 PANSERIN ml P M 500ml P Terreno altamente arricchito per la coltivazione in aderenza di cellule CHO transfettate e non transfettate. Basato su Glasgow medium. Contiene fattori di adesione. PANSERIN 604ST 500ml P04-604ST Terreno per la coltivazione in sospensione di cellule CHO transfettate e non transfettate. No ingredienti di origine animale o umana. Ideale per la produzione di proteine ricombinanti. PANSERIN 604SPF 500ml P04-604SPF Terreno per la coltivazione in sospensione di cellule CHO transfettate e non transfettate. Non contiene proteine e ingredienti di origine animale o umana. Ideale per la produzione di proteine ricombinanti e farmaci. PANSERIN ml P M 500ml P Coltivazione di linfociti da sangue intero. Basato su Iscove s MEM. Contiene fitoemoagglutinina (PHA). PANSERIN ml P Coltivazione di cheratinociti umani. Previene la crescita di fibroblasti. Basato su MCDB-153 medium. Fornito con supplementi da aggiungere prima dell uso: EGF, insulina, idrocortisone, etano lamina, fosfoetanolamina, estratto di ghiandola pituitaria (BPE). PANSERIN 293A 100ml P M 500ml P Coltivazione in aderenza di cellule HEK-293. Basato su DMEM. Contiene fattori di crescita. Ideale per l espressione di proteine ricombinanti e la proliferazione di adenovirus. PANSERIN 293S 100ml P M 500ml P Coltivazione in sospensione di cellule HEK-293. Basato su DMEM/F-12. Non contiene proteine e ingredienti di origine animale o umana. Ideale per l espressione di proteine ricombinanti e la proliferazione di adenovirus. ENDOPAN 300SL 500ml P K Coltivazione di cellule HUVEC e cellule endoteliali (, HUVEC, HUAEC, ecc ) PANSERIN PX10 500ml P04-710PX10 Coltivazione di cellule di mieloma e ibridomi per la produzione di anticorpi monoclonali. Basato su RPMI 1640/DMEM/F-12. Non contiene ormoni di crescita. PANSERIN PX40 500ml P04-710PX40 Coltivazione di un ampia gamma di cellule (HEK, L929, CHO, MDCK, MDBK, 3T3A). Basato su RPMI 1640/DMEM/F-12. Contiene fattori di adesione, ma non ormoni di crescita.

5 SERUM-FREE MEDIA PER CELLULE STAMINALI PowerStem HE1 P K P K Proliferazione di ES-cells umane e ips-cells umane senza differenziazione Power Stem HE2 P K P K Proliferazione di ES-cells umane e ips-cells umane senza differenziazione Power Stem ESPro1 P K P K Proliferazione di ES-cells murine senza differenziazione, indicato per la produzione di topi Knockout. Power Stem ESPro2 P K P K Proliferazione di ES-cells murine senza differenziazione, nonché cellule staminali tumorali Power Stem EST P K P K Per studi tossicologici e saggi di screening con farmaci su cellule staminali embrionali (Embrionic Stem Cell Test) Power Stem MSC P K P K Proliferazione di cellule staminali mesenchimali umane (humsc) senza differenziazione Power Stem HPSC P K P K Proliferazione di cellule staminali umane ematopoietiche HPSC Power Stem PEC P K Proliferazione di cellule progenitrici angiogeniche (EPC, ECFC, PEC) PROTEIN-FREE MEDIA Terreno Codici Applicazioni PANSERIN H ml P M 500ml P Coltivazione di cellule di mieloma ed ibridomi in sospensione per la produzione di anticorpi monoclonali. Non contiene proteine e componenti di origine animale o umana. Ideale per spinner coltures, roller bottles e tissue culture bioreactors. PANSERIN C ml P M 500ml P Coltivazione di cellule CHO e dei derivati ricombinanti in colture in sospensione per la produzione di proteine ricombinanti a scopo terapeutico e diagnostico. Non contiene proteine e componenti di origine animale o umana. Ideale per spinner coltures, roller bottles e tissue culture bioreactors. PANSERIN H ml P M 500ml P Coltivazione di cellule di mieloma colesterolo-dipendenti e ibridomi in sospensione per la produzione di anticorpi monoclonali. Non contiene proteine e componenti di origine animale o umana. Ideale per spinner coltures, roller bottles e tissue culture bioreactors. SPODOPAN 100ml P ml P Coltivazione di cellule di insetto Sf9 e Sf21 (Spodoptera frugiperda) in sospensione per la produzione di proteine ricombinanti. Non contiene proteine e componenti di origine animale o umana.

6 SERUM SUBSTITUTES Prodotto Codici Applicazioni PANEXIN NTA 500ml P ml P ml P Sostituto del siero chimicamente definito per la coltivazione di cellule aderenti con nova tecnologia 3D-SRS (3-dimensional substance release system) che consente il rilascio controllato ed efficiente dei nutrienti e di sostanze stimolanti la crescita. PANEXIN NTS 500ml P ml P ml P Sostituto del siero chimicamente definito per la coltivazione di cellule in sospensione con nova tecnologia 3D-SRS (3-dimensional substance release system) che consente il rilascio controllato ed efficiente dei nutrienti e di sostanze stimolanti la crescita. PANEXIN BMM 10ml P04-951SA2M 100ml P04-951SA2 Sostituto del siero chimicamente definito per la coltivazione di macrofagi di midollo osseo di topo (BMM). Non contiene fattori di crescita o lisati e idrolisati non definiti Glossario Terreni Serumfree = possono essere utilizzati senza aggiunta di siero. In alcune composizioni possono essere contenuti componenti definiti purificati o sottofrazioni del siero (albumina, transferrina, insulina) o idrolisati proteici o estratti ghiandolari (BPE, BBE) Terreni Proteinfree = consentono la crescita cellulare senza l aggiunta di componenti proteici. Contengono elevate concentrazioni di aminoacidi o idrolisati di erbe. Terreni chimicamente definiti = terreni completamente privi di componenti animali o umani. Tutti i componenti hanno una struttura e una composizione chimicamente nota e definita. Il terreno ha caratteristiche costanti e stabili con vantaggi di qualità, riproducibilità e riduzione della variabilità inter sperimentale.

7 Diagramma decisionale 1 Diagramma decisionale 2

8 Bibliografia Chase L.G., Development of serum-free culture systems for human embryonic stem cells, Current Opinion in Chemical Biology 11, (2007). Even M.S., et al., Serum-free hybridoma culture: ethical, scientific and safety considerations, Trends in Biotechnology 24, (2006). Grachev V.P., et al., Use of continuous human and animal cell lines for the production of viral vaccines, Zh Mikrobiology, Epidemiology, Immunobiology 1, (2008). Morrow K.J., Advances in antibody manufacturing using mammalian cells, Biotechnology Annual Review 13, (2007). Sato J.D., et al., Media for culture of mammalian cells, Current Protocols in Cell Biology, Chapter 1, (2001). Wurm F., Production of recombinant protein therapeutics in cultivated mammalian cells, Nature Biotechnology, (2004). Distribuiti in Italia da Elettrofor Scientific Instruments Per informazioni scrivere a biosupport@elettrofor.it