Gibco™ BenchStable™ Zellkulturmedien: Umweltbewusstes Handeln durch Reduzierung des Kühlraumbedarfs im Labor

Fortschritte in Wissenschaft und Technik sind für die weitere Entwicklung der Gesellschaft von entscheidender Bedeutung, einschließlich medizinischer, ökologischer und industrieller Durchbrüche. Wissenschaftliche Forschung und Entwicklung haben jedoch auch zu einer Zunahme der Umweltverschmutzung und der globalen Erwärmung geführt. Nach Angaben von Wissenschaftlern der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) wird das Jahr 2023 wahrscheinlich zu den zehn wärmsten Jahren seit Beginn der Aufzeichnungen gehören, wobei hohe Temperaturen und andere negative Veränderungen des Klimas aufgrund von Kohlendioxid- und anderen Treibhausgasemissionen wahrscheinlich sind.1,2 Die Kühllagerung trägt bekanntermaßen erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei, wobei etwa 25 % des Energieverbrauchs in Labors auf die Kühllagerung entfallen.3

Als Antwort auf dieses Problem und im Einklang mit ihrem Engagement, die Welt gesünder, sauberer und sicherer zu machen, ermöglichen die bahnbrechenden Gibco™ BenchStable™ Media von Thermo Fisher Scientific den Zellkulturlabors, Medien bei Raumtemperatur zu lagern, wodurch der Energieverbrauch für die Kühllagerung reduziert und die negativen Auswirkungen auf die Umwelt verringert werden. Basierend auf Berechnungen des Energieverbrauchs von Thermo Scientific™ Hochleistungskühlschränken der TSX-Serie könnte der weltweite Ersatz herkömmlicher Medien durch BenchStable™ Media zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen führen, die dem Ausscheiden von mehr als 5.000 Personenkraftwagen aus dem Straßenverkehr pro Jahr entspricht.

Gibco™ BenchStable™ Media sind in den am häufigsten verwendeten Formulierungen (DMEM, DMEM/F-12, RPMI 1640 und MEM) erhältlich und unterstützen die Zellkulturleistung nachweislich auf einem Niveau, das dem von Standard-Zellkulturmedien entspricht. BenchStable™-Medien können vor der Zugabe von FBS bis zu einem Jahr ab dem Herstellungsdatum bei Raumtemperatur gelagert werden. Diese Haltbarkeit entspricht der von Standard-Basalmedien bei Kühllagerung, wobei die erforderlichen Vitamin- und Aminosäurenspiegel in BenchStable™-Medien über die Zeit erhalten bleiben (Abbildung 1).

Außerdem werden die Flaschen von BenchStable™ Media in einer recycelbaren, lichtundurchlässigen Pappschachtel geliefert, um die Medien vor den schädlichen Auswirkungen der Lichteinwirkung zu schützen. Verglichen mit den Beiträgen von Kühllagern zu den Treibhausgasemissionen hat diese zusätzliche Verpackung nur minimale Umweltauswirkungen.

 

 

Medienkomponenten bleiben in BenchStable Media gleich
Abbildung 1. Die Medienkomponenten bleiben in BenchStable™ Media konstant. BenchStable™ RPMI (links) und BenchStable™ DMEM/F-12 (rechts) wurden 13 Monate lang bei Raumtemperatur (20° bis 25°C) gelagert. Proben, die nach 1, 2, 3, 5, 7, 9 und 13 Monaten entnommen wurden, wurden mittels HPLC auf Vitamin- und Aminosäurekonzentrationen untersucht und mit Konzentrationen in chargengleichen Medien verglichen, die bei 2° bis 8°C gelagert wurden.

 

 

Vergleichbares Wachstum und Funktionserhalt

Die Langzeitwirkung von BenchStable™ Media auf das Zellwachstum wurde durch den Vergleich der Morphologie und der Wachstumsraten von Zellen, die in einem mit 10 % FBS ergänzten BenchStable™-Medium kultiviert wurden, mit Zellen, die in einem herkömmlichen Medium gewachsen waren, bewertet. Es wurden keine signifikanten Leistungs- oder morphologischen Unterschiede bei diesen Zellen festgestellt.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Verdopplungszeiten für vier Zelltypen (adhärente HeLa-, adhärente HEK293-, adhärente SH-SY5Y- und Suspensions-Jurkat-Zellen) in BenchStable™-Medien und herkömmlichen Medien gleichwertig waren (Abbildung 2). SH-SY5Y-, HEK293- und HeLa-Zellen, die in BenchStable™ Media kultiviert wurden, waren visuell nicht von denen zu unterscheiden, die in Standardmedien gewachsen waren. Auch komplexe biologische Funktionen blieben in Zellen erhalten, die in BenchStable™ Media kultiviert wurden, einschließlich der Aufrechterhaltung der erwarteten Genexpressionsmuster und gesunder Mitochondrien (Abbildung 3).

BenchStable™ Media unterstützen gleichwertige Wachstumsraten in Langzeitkulturen
Abbildung 2. BenchStable™-Medien unterstützen gleichwertige Wachstumsraten in Langzeitkulturen. HeLa- (MEM; rosa), HEK293- (DMEM; blau), Jurkat- (RPMI; grün) und SH-SY5Y-Zellen (DMEM/F-12; gelb) wurden in Standard- (geschlossene Punkte) und BenchStable™-Medien (offene Punkte), die mit 10 % FBS angereichert waren, 15 Passagen lang gezüchtet. Die Zellzahlen bei jeder Passage wurden zur Berechnung der Populationsverdopplungszeiten verwendet.
In BenchStable™-Medien kultivierte Zellen erhalten gesunde Mitochondrien
Abbildung 3. Zellen, die in BenchStable™-Medien kultiviert werden, erhalten gesunde Mitochondrien. HeLa-Zellen, die acht Durchgänge lang in DMEM (links) und BenchStable™ DMEM (rechts) kultiviert wurden, wurden mit Tetramethylrhodaminmethylester (TMRM) und Hoechst 33342-Lösung angefärbt. TMRM reichert sich in aktiven Mitochondrien an, was zu einem hellen Signal in gesunden Zellen führt.

Äquivalente Downstream-Assay-Leistung

BenchStable™-Medien unterstützen nachweislich auch die zelluläre Leistung in nachgeschalteten Experimenten und Assays, einschließlich Transfektions- und Differenzierungsexperimenten. HeLa-Zellen, die in BenchStable™ MEM gezüchtet wurden, wiesen Transfektionseffizienzen auf, die denen von Zellen in Standard-MEM entsprachen (Abbildung 4).

 

 

Äquivalente Transfektionseffizienz in BenchStable™ Media Kulturen
Abbildung 4. Äquivalente Transfektionseffizienz in BenchStable™ Media-Kulturen. HeLa-Zellen, die über fünf Passagen in MEM und BenchStable™ MEM kultiviert wurden, wurden mit GFP-haltiger Plasmid-DNA mittels Lipofectamine 3000 transfiziert. Die Transfektionseffizienz wurde in Zellen, die 24 Stunden nach der Transfektion geerntet wurden, mittels Durchflusszytometrie-Analyse gemessen, wobei nicht transfizierte Zellen als Negativkontrolle dienten.

 

 

SH-SY5Y Neuroblastomzellen, die in Standard- und BenchStable™ DMEM/F-12 kultiviert wurden, wurden auf ihr Differenzierungspotenzial hin untersucht. Fluoreszenzmikroskopische Daten zeigten, dass Zellen, die in beiden Medientypen kultiviert wurden, gute Differenzierungsfähigkeiten aufwiesen, was bestätigt, dass BenchStable™ Media mit komplexen und langwierigen Downstream-Assays kompatibel ist (Abbildung 5).

 

 

Effektive Differenzierung in SH-SY5Y-Zellen, die in BenchStable™ Media kultiviert wurden
Abbildung 5. Effektive Differenzierung in SH-SY5Y-Zellen, die in BenchStable™ Media kultiviert wurden. SH-SY5Y-Neuroblastomzellen, die in DMEM/F-12 (linke Tafeln) und BenchStable™ DMEM/F-12 (rechte Tafeln) kultiviert wurden, wurden mit 10 µM Retinsäure behandelt und durften fünf Tage lang differenzieren. Die Zellen wurden mit Alexa Fluor 488 Phalloidin (grün) und Hoechst 33342 Solution (blau) angefärbt, um die ausgedehnten, verzweigten neuronenähnlichen Prozesse sichtbar zu machen (obere Felder). Cholinerge neuronenähnliche Phänotypen (untere Felder) wurden durch Anfärbung paralleler Kulturen für Tubulin (rot) und Cholin-Acetyl-Transferase (grün) gezeigt.

 

 

Eine umweltfreundliche Zellkulturlösung

Durch die Möglichkeit der Lagerung bei Raumtemperatur vor der Zugabe von FBS und mit einer Leistung, die der von Standard-Zellkulturmedien entspricht, stellen Gibco™ BenchStable™ Medien eine umweltfreundlichere Option für Zellkulturlabore dar.

 

Referenzen

1 Assessing the Global Climate in January 2023. www.ncei.noaa.gov/news/global-climate-202301

2 Annual 2019 Global Climate Report. National Centers for Environmental Information (National Oceanic and Atmospheric Administration). www.ncei.noaa.gov/access/monitoring/monthly-report/global/201913. Accessed: June 8, 2020.

3 Paradise A. Market Assessment of Energy Efficiency Opportunities in Laboratories. Center for Energy Efficient Laboratories. ET Project Number: ET14PGE7591, ET15SCE1070, ET14SDG1111. Issued March 12, 2015. www.etcc-ca.com/sites/default/files/reports/ceel_market_assessment_et14pge7591.pdf. Accessed June 8, 2020.

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