• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.248-254
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• 2006

본 연구에서는 CHO 세포를 이용해 세포를 별도의 적응기간 없이 무혈청 배지에서 배양했을 때 세포의 증식이 중단되는 원인을 찾고 배지 첨가 성분을 통해 이를 개선하고자 했다. 현재 개발된 무혈청 배지는 아직까지 혈청을 대체할 만한 성분을 포함하고 있지 않다. 때문에 무혈청 배지에 적응되지 않은 비적응 세포의 경우 계대 배양에 한계가 있다. 이런 한계가 나타나는 원인은 다양할 것으로 생각이 되지만 혈청의 부재로 인해 세포가 받게 되는 스트레스와 그로 인한 세포주기의 정지가 가장 근본적인 원인으로 생각된다. 무혈청 배지에서 세포가 받는 스트레스의 정도를 알아보고 배양 환경과 첨가물에 따른 ROS 농도의 변화를 측정하기 위해 배지와 세포의 ROS 농도를 측정하였다. ROS 농도를 측정한 결과 무혈청 상태에서 세포내 ROS가 엄청난 양으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 이것은 혈청이 항산화능력을 갖고 있어서가 아니라 세포가 무혈청 환경에서 극심한 스트레스상태에 놓이기 때문인 것으로 생각된다. 이렇듯 증가한 ROS가 세포의 증식이 멈추게 되는 원인 중 하나로 생각되고, 항산화제를 첨가한 경우에도 증식력이나 ROS의 농도에 큰 차이가 없었던 것으로 미루어 보아 근본적으로 혈청과 같은 강력하게 증식을 촉진하는 성분을 배지에 첨가해야 할 것으로 여겨진다. ROS 이외에 세포의 증식이 멈추는 또 다른 원인으로 세포사멸의 여부를 확인했다. 무혈청 배지에서 배양한 적응세포와 비적응 세포 모두 특별한 세포사멸의 징후가 나타나지 않았다. 또한 무혈청 배지에서 증식이 멈춘 세포를 회수해 다시 혈청배지에서 배양한 경우 곧바로 증식력이 회복되기 때문에 대규모의 세포사멸은 발생하지 않는 것으로 생각된다. 위와 같은 현상들은 모두 혈청이 없기 때문에 발생하는 것으로 혈청을 대체할 수 있는 첨가물을 배지에 더해주면 세포의 증식이 개선될 것이다. 그래서 몇 가지 첨가물을 이용해 세포의 증식력에 변화가 나타나는지 알아보았다. 첨가물을 이용한 실험에서 IGF-I의 경우 장기간 배양에서 세포의 수를 안정적으로 유지하고 계대 횟수를 증가시키는 효과를 보였다. 이는 IGF-I이 어느정도 세포의 증식을 유지시켜주는 역할을 하기 때문인 것으로 생각된다. 무혈청 배지에서 비적응 CHO 세포의 계대 배양에 한계가 있는 것은 세포주기가 멈추기 때문인 것으로 생각된다. 세포주기가 멈추는 growth factor와 같이 세포의 증식을 지속적으로 유도할 수 있는 물질이 무혈청 배지에서는 부족하기 때문인 것으로 생각되고, IGF-I과 같은 첨가물을 통해 극복할 수 있는 문제라고 여겨진다.

• KSBB Journal
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• 제8권1호
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• pp.28-35
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• 1993

The serum free medium was developed and used for the suspension culture of mammalian cells. Although there were the problems of the longer lag time and the smaller maximum cell concentration achievable, the higher specific productivity as well as other advantages of the serum free medium can make it a more realistic alternative. The existence of a staggering period in glucose concentration vs. time profile in the batch culture can be a practical indicating signal for performing fed batch culture. The concentration dependence of the effects of the additives in the serum free medium as well as its economic feasibility was also tested.

• 대한약리학회지
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• 제31권1호
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• pp.85-93
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• 1995

Testosterone이 serum-free medium에서 배양한 토끼의 신장 근위세뇨관 상피세포의 세포성장과 기능에 미치는 영향을 관찰한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 토끼의 신장 근위세뇨관 상피세포는 testosterone 1 nM의 농도에서 유의한 세포 성장 촉진 효과를 나타내었고, testosterone 10 nM이상의 농도에서는 세포성장이 억제되었다. 2. Testosterone은 serum-free medium에서 성장촉진인자의 하나인 hydrocortisone을 growth supplement로 넣어준 serum-free medium에서 토끼 신장의 근위세뇨관 상피세포의 성장을 촉진시키었다. 3. Testosterone은 hydrocortisone을 growth supplement로 넣어준 serum-free medium에서 토끼 신장의 근위세뇨관 상피세포의 성장을 촉진시키었다. 4. Testosterone은 Northern blot analysis에 의하여 확인한 토끼 신장의 근위 세뇨관 상피세포의 ${\beta}-actin$ mRNA level은 증가되었다. 이상의 결과로 미루어 보아, serum-free 그리고 hormonally defined media에서 testosterone이 토끼의 신장 근위세뇨관 상피세포의 성장 및 기능에 대하여 촉진적으로 작용하는 것은 cellular mecrofilament의 중요한 구성단백의 하나로 밝혀진 ${\beta}-actin$의 합성 증가에 기인하는 것으로 생각된다.

• KSBB Journal
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• 제7권2호
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• pp.132-138
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• 1992

생육 인자가 들어있지 않은 순수한 무혈청 배지에서 생육이 불가능한 사람 세포인fibroblasts를 배양한 배양액과 혼합된 배지를 연속적으로 희석 배양하는 방법으로 4계대를 거친 후에 순수 무혈청 배지에서 생육이 가능한 상태로 적응 시켰다. 이 세포는 순수 무혈청 배지에서 배수 증식기를 약 5일로 유지하며 지속적으로 성장했다. 이같은 생육 속도는 혈청이 포함된 배지에서 보다 느리지만 scu-PA 생산양은 890(1U/mL)로서 5%혈청이 포함된 배지에서1100(1U/mL)와 비교해 그리 큰 차이는 없다. 또한 적응된 세포의 bioreactor로의 scale-up때 초기 접종시 혼합 배지를 사용해 접착성을 향상 시킨 후에는 무 혈청 배지로 성장이 가능했으며, 생육 및 물질 생산성은 회분 배양시 최대 세포수가$8.5{\times}10^5$(viable cell/mL)와 약 6.5일의 배수 증식 속도로 혈청이 포함된 경우보다 낮지만 약 830(1U/mL)의 scu-PA를 생산해 물질 생산은 상대적으로 높아 단백질이 전혀 없는 무혈청 배지에서 경제적 생산 및 분리 수율의 향상이 가능하다. 또한 수수 무혈청 배지로 회분배양해 0.106(1/day)의 비 생육 속도와$1.5{\tines}10^{-5}$(1U/cell/day)의 비생산 속도를 얻었다. HEK sub. 6-SF 세포주의 보다 정확한 산업적 응용의 타당성 확인을 위해 차기 연구로 무혈청 배지에 적응된 세포주의 연속 배양에 의한 세포 생육 및 물질 생산성을 검토해야 할것이다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제58권3호
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• pp.11.1-11.6
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• 2016

Background: This study was investigated the effects of culture media conditions on production of eggs fertilized in vitro of embryos from ovaries of high grade Korean native cow, Hanwoo. Methods: The IVMD 101 and IVF 100 were used for in vitro maturation of selected Hanwoo oocytes and In vitro embryo culture after in vitro fertilization, respectively. The IVMD 101 and IVD 101 were used for in vitro culture and completely free of serum. Results: The cleavage rates of 2-cell embryos in reference to Hanwoo oocytes were 86.7, 92.9, and 90.1 % in the control group, IVDM101 medium and IVD101 medium, respectively which indicates that the IVDM101 medium and IVD101 medium may result favorable outcomes. The in vitro development rates of blastocysts were 12.4, 38.4 and 32.4 % in the control group, serum free IVMD101 medium and IVD101 medium, respectively. For hatched blastocysts, it was 5.3, 33.9, and 28.6 % in the control group, serum free IVMD101 medium and IVD101 medium, respectively. Hence, more favorable results were expected for the hatched blastocysts in which the IVMD101 medium and IVD101 medium were used than the control group. Average cell numbers of blastocysts were 128.3, 165.7, and 163.6 in the groups of TCM-199 + 10 % FBS medium, IVMD 101 medium, and IVD 101 medium, respectively which clearly show that the IVMD 101 and IVD 101 medium consequence significantly higher cell numbers compared to the control group (i.e., TCM-199 +10 % FBS medium). Pregnancy rate after embryo transfer was 39.6 % when the serum free medium was used which is higher than that of the medium supplemented with serum (32.8 %). In addition, stillbirth rates were 4.9 % in the group of serum free medium whereas it was 13.6 % in the serum supplemented medium (13.6 %). Conclusions: Taken altogether, serum free media, the IVMD 101 and IVD 101 represented more favorable results in the embryo development rate of embryos, cell numbers of blastocyst, and pregnancy rate. Of note, the IVMD 101 medium showed better outcomes hence, it might be a better option for future applications for in vitro culture of bovine embryos.

• KSBB Journal
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• 제4권2호
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• pp.104-109
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• 1989

접착 세포용으로 가장 많이 쓰이고 있는 미립 담체들의 다섯가지 종류를 소 혈청, 말 혈청 및 무 혈청 배지에 섬유 세포를 배양한 결과 collagen으로 싸여진 CytodexIII이 가장 좋은 접착성을 나타냈으며, 세포 성장 및 TPA 생산성도 우수했다. 소 혈청을 함유한 배지가 95%의 가장 좋은 접착율을 나타냈으며 무혈청 배지가 75%로 낮은 접착도를 보였다. 하지만 연속 배양(Perfusion Chemostat)시 TPA의 생산성은 말 혈청을 함유한 배지 및 무 혈청 배지가 각각 $1.2\;\mu\textrm{g}/\;ml,\;$$$0.7\mu\textrm{g}/\;ml$으로 더 높았으며, 이때 세포의 농도는 각각 $5.5{\times}10^6cells\;/mL$와 $0.7{\times}10^6cells\;/mL$였다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권4호
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• pp.319-324
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• 2006

Although the sera used in animal cell culture media provide the macromolecules, nutrients, hormones, and growth factors necessary to support cell growth, it could also be an obstacle to the production of recombinant proteins in animal cell culture systems used in many sectors of the biotechnology industry. For this reason, many research groups, including our laboratory, have been trying to develop serum-free media (SFM) or serum-supplemented media (SSM) for special or multi-purpose cell lines. The Chinese hamster ovary (CHO) cell, for example, is frequently used to produce proteins and is especially valuable in the large-scale production of pharmaceutically important proteins, yet information about its genome is lacking. Also, SFMs have only been evaluated by comparing growth patterns for cells grown in SFMs with those grown in SSM or by measuring the titer of the target protein obtained from cells grown in each type of medium. These are not reliable methods of obtaining the type of information needed to determine whether an SFM should be replaced with an SSM. We carried out a cDNA microarray analysis to evaluate MED-3, an SFM developed in our laboratory, as a CHO culture medium When CHO cells were cultured in MED-3 instead of an SSM, several genes associated with cell growth were down-regulated, although this change diminished over time. We found that the insulin-like growth factor (IGF) gene was representative of the proteins that were down-regulated in cells cultured in MED-3. When several key supplements - including insulin, transferrin, ethanolamine, and selenium - were removed from MED-3, the IGF expression was consistently down- regulated and cell growth decreased proportionately. Based on these results, we concluded that when an SFM is used as a culture medium, it is important to supplement it with substances that can help the cells maintain a high level of IGF expression. The data presented in this study, therefore, might provide useful information for the design and development of SFM or SSM, as well as for the design of genome-based studies of CHO cells to determine how they can be used optimally for protein production in pharmaceutical and biomedical research.

• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.306-311
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• 2006

세포의 보존은 세포의 배양에 있어서 필수 불가결한 요건으로서 세포주의 다양한 특성에 따라 적합한 방법이 확립되어야 한다. 본 연구에서는 산업용 세포주인 CHO 세포의 단기간 저온보존 기술의 확립을 목표로 진행되었으며 다양한 조건을 통해 가장 안정적인 저온보존 방법을 수립하였다. 저온보존 방법에 있어서 가장 중요한 요인은 온도로서 $4^{\circ}C$ 저온보존이 세포 보존에 필수적인 조건으로 나타났으며 $20^{\circ}C$ 실온보존에서는 세포의 급격한 사멸이 관찰되었다. 보존형태는 용기를 눕힌 상태로 서서히 회전시켜 현탁 보존하는 방법이 용기를 세우거나 눕혀 보관하는 방법에 비해 높은 생존율을 나타내었다. 또한 저온보존 시 새로운 배지로 교환한 후 보존하는 방법이 배양에 사용된 배지를 그대로 사용한 보존 방법보다 세포의 성장 회복율에서 우수한 것으로 나타났다. 하지만 $4^{\circ}C$에서 rolling을 통한 현탁 보존을 할 경우에는 배지의 교환 없이도 안정적으로 세포보존이 가능한 것으로 나타났다. 저온보존에 가장 적합한 세포의 농도는 실험결과 $1.0{\times}10^6{\sim}5.0{\times}10^6cells/m{\ell}$ 범위로 나타났으며 혐기적인 상태로 보존하는 것이 공기가 존재하는 보존방법 보다 비교적 우수한 보존 결과를 나타내었다. 이상의 결과를 바탕으로 무혈청 배지의 저온보존액으로서의 안정성과 첨가물에 의한 보존효율의 향상을 평가하였다. 실험결과 저온보존 후 10일간은 높은 세포 생존율과 함께 정상적인 세포 성장 회복을 보이는 것으로 나타났으며 ${\alpha}$-tocopherol과 retinoic acid를 첨가한 저온보존액의 경우에는 더욱 우수한 세포 생존율을 보임을 확인하였다. 마지막으로 이렇게 확립된 방법을 이용하여 1 L 용량의 저온보존 실험을 수행한 결과, 앞선 실험에서와 유사한 경향의 세포 보존 능력을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 산업용 세포주로 널리 사용되는 CHO 세포의 저온보존은 본 연구에서 확립된 방법을 통해 단기간 동안 안정적으로 수행될 수 있을 것으로 사료되며 대용량 저온보존의 적용 가능성도 확인하였다. 대용량 배양에서의 단기간 보존기술에 대한 연구가 앞으로 더 많이 수행된다면 실제 배양 공정에서도 저온보존 기술의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권5호
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• pp.481-488
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• 1989

최근 단일클론항체의 상업적 이응가치가 증대하면서 그 수요량 또한 급격히 증가, 이를 뒷받침할 수 있는 대량생산 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 쥐 하이브리도마 Alps 25-3의 대량배양을 위해 우선적으로 무혈청 배지 (serum-free media)의 개발을 시도하였다. 동물세포 배양액 IMDM과 Ham's F-12를 1:1로 혼합한 배지를 기본으로하여 ITES 용액 (insulin 10$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, transferrin 10$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, ethanolamine 10$\mu$M and selenium 30nM)을 첨 가하여 일차적으로 결정한 EBM(enriched basal medium)에 steroid hormones, vltamins, lipid, mineral 및 여러성분들을 각각 첨가하여 혈청과 대치될 수 있는 성분들의 최적농도를 조사하였다. 각 성분들의 개별효과와 함께 그들을 혼합하였을 때의 상호효과를 통해 혈청배지와 거의 동일한 성장을 보이는 무혈청배지 KM3(EBM with BSA 100$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, mineral solution and 0.05% PEG)를 결정할 수 있었으며 이 배지에서의 최고 항체 생성량은 혈청배지의 약 80% 로 나타났다. 또한 무혈청 배지에서 여러 cell line의 성장과 그들의 항체 생성을 조사함으로써 다른 쥐 하이브리도마 세포배양에도 적응시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국동물생명공학회지
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• 제34권4호
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• pp.305-310
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• 2019

Embryos produced with serum show the alterations in their ultrastructure, impaired compaction, abnormal blastulation, aberrant mRNA expression profiles and large calf syndrome with greater incidences of stillbirths and deaths after birth. The aim of the present study was to describe in vitro embryo production by analyzing embryo production, fetal production and pregnancy rate in free-serum medium. The OPU-IVP data used in this study from 2016. Approximately, sixteen cows (Hanwoo), which belonged to the Institute of Gyeongsang National University, were used. Two experimental group is used in this study. Serum groups were conducted in March to July and free-serum group was conducted in September to December. The recovered cumulus-oocyte complexes were morphologically classified to four grades based on the compaction of cumulus cells layers and homogeneity of the cytoplasm. The number of oocyte was significantly greater in serum groups than that in free-serum groups (29.61 ± 0.63 vs. 15.6 ± 0.62; p < 0.05). Between serum and free-serum groups indicate that average of 1st and 2nd grade oocytes were no difference (2.38 ± 1.67 vs. 2.38 ± 1.48; p > 0.05), but number of 3rd and 4th grade oocytes were greater in serum groups than that in free-serum groups (7.31 ± 7.64 vs. 5.60 ± 6.29; p < 0.05). Embryo cleaved competence was higher in rate in free-serum groups than that in serum groups (62.1% vs. 58.3; p < 0.05). However, blastocyst developmental rate was no difference between serum and free-serum groups (33.1% vs. 43.5%; p < 0.05). 986 recipients were used for embryo transfer. Pregnancy rate was indicated that between serum and free-serum group was no difference (54.6% vs. 56.3%; p < 0.05). In conclusion, we developed the free-serum system for production of in vitro bovine embryos in order to meet the developmental and qualitative requirements for large scale commercial use.