Un medio definido químicamente (también conocido como medio sintético) es un medio de crecimiento adecuado para el cultivo celular in vitro de células humanas o animales en el que se conocen todos los componentes químicos. Los medios de cultivo celular estándar suelen consistir en un medio basal suplementado con suero animal (como suero bovino fetal, FBS) como fuente de nutrientes y otros factores poco definidos. Las desventajas técnicas de utilizar suero incluyen su naturaleza indefinida, la variabilidad de la composición de un lote a otro y el riesgo de contaminación.
Existe una clara distinción entre los medios basados en suero y los medios definidos químicamente. Los medios basados en suero pueden contener productos indefinidos de origen animal, como suero (purificado a partir de sangre), hidrolizados, factores de crecimiento, hormonas, proteínas transportadoras y factores de adhesión. Estos productos indefinidos de origen animal contendrán contaminantes complejos, como el contenido lipídico de la albúmina. Por el contrario, los medios definidos químicamente requieren que todos los componentes estén identificados y se conozcan sus concentraciones exactas. Por lo tanto, un medio definido químicamente debe estar completamente libre de componentes de origen animal y no puede contener suero bovino fetal , suero bovino o suero humano. Para lograr esto, los medios definidos químicamente se complementan comúnmente con versiones recombinantes de albúmina y factores de crecimiento, generalmente derivados del arroz o E. coli , o productos químicos sintéticos como el polímero alcohol polivinílico que puede reproducir algunas de las funciones de 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), que se complementa 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 que están diseñados para el cultivo de células en suspensión contienen adicionalmente surfactantes adecuados como poloxámeros para reducir la tensión de corte causada por la agitación y la agitación.
Los medios químicamente definidos también permiten a los investigadores que estudian en el campo de la fisiología celular (especialmente extracelular) y/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 medio definido (Jayme y Smith, 2000): desde la definición más baja hasta la más alta, estos son:
El término "medios químicamente definidos" se utiliza a menudo de forma incorrecta en la bibliografía para referirse a los medios que contienen albúmina sérica. El término "medios definidos" también se puede utilizar para describir este tipo de medios. Las formulaciones de medios que contienen el suplemento de medios B27 (suministrado por Invitrogen ) se suelen denominar erróneamente "medios químicamente definidos" (p. ej., Yao et al., 2006), a pesar de que este producto contiene albúmina sérica bovina (Chen et al., 2008). Con las definiciones anteriores, este tipo de medios se denominan "medios sin suero". Los medios sin péptidos, sin proteínas y químicamente definidos rara vez se formulan con éxito, excepto para células de insectos y CHO .
Medio libre de proteínas animales, que contiene albúmina sérica humana, transferrina humana, pero potencialmente insulina y lípidos de origen animal.
Medio libre de xenógenos, que contiene albúmina sérica humana, transferrina humana, insulina humana y lípidos químicamente definidos.
Jayme DW, Smith SR (2000). "Opciones de formulación de medios y controles del proceso de fabricación para protegerse 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.
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