Fetal bovine serum (FBS) is derived from the blood drawn from a bovine fetus via a closed system of collection at the slaughterhouse. Fetal bovine serum is the most widely used serum-supplement for the in vitro cell culture of eukaryotic cells. This is due to it having a very low level of antibodies and containing more growth factors, allowing for versatility in many different cell culture applications.

The globular protein, bovine serum albumin (BSA), is a major component of fetal bovine serum. The rich variety of proteins in fetal bovine serum maintains cultured cells in a medium in which they can survive, grow, and divide.

Because it is a biological product, FBS is not a fully defined media component, and as such varies in composition between batches. As a result of this and in an attempt to minimize the possibility of transfer of adventitious agents, serum-free and chemically defined media (CDM) have been developed. However, the effectiveness of serum-free media is limited as many cell lines still require serum in order to grow, and many serum-free media formulations can only support the growth of narrowly-defined types of cells.

Production 

FBS is a by-product of the meat industry. FBS, as with the vast majority of animal serum used in cell culture, is produced from blood collected at commercial slaughterhouses from cattle that also supply meat intended for human consumption.

The first stage of the production process for FBS is the harvesting of blood from the bovine fetus after the fetus is removed from the slaughtered cow. The blood is collected aseptically into a sterile container or blood bag and then allowed to clot. The normal method of collection is cardiac puncture, wherein a needle is inserted into the heart. This minimizes the danger of serum contamination with micro-organisms from the fetus itself, and the environment. It is then centrifuged to remove the fibrin clot and the remaining blood cells from the clear yellow (straw) colored serum. The serum is frozen prior to further processing that is necessary to make it suitable for cell culture.

The second stage of processing involves filtration, typically using a filtration chain with the final filtration being three sterile 0.1 micron membrane filters. The aseptically processed FBS is subjected to stringent quality control testing and is supplied with a detailed Certificate of Analysis. The certificate gives full test results and information concerning the origin of the serum. Certificates of Analysis vary between commercial suppliers, but each usually includes the following details: filtration statement, country of blood collection, country of manufacture, cell growth performance testing, microbial sterility testing, as well as screening for mycoplasma and virus, endotoxin, hemoglobin, IgG gamma glutamyl transferase and total protein assays.  FBS may also be tested for country of collection.

Ethics

Ethical questions have been raised regarding the blood collection process due to the potential suffering caused to the fetus. There has been discussion concerning the methodologies for the collection of fetal bovine serum. The International Serum Industry Association (ISIA) has published literature providing detail on the extensive regulation and processes employed to ensure that serum is collected in an ethical manner. Although the act of slaughter of the dam and the time which passes in the slaughter process prior to harvesting will induce unconsciousness or death of the fetus prior to serum harvesting, it has been postulated that exposure of live unborn calves to oxygen could cause them to gain awareness before being killed, resulting in active debate about the ethics of harvesting serum. While the Industry Association accepts that certain organizations have concerns, they maintain that all collections of serum take place under veterinary supervision in registered slaughterhouses controlled by the competent authority in the country of collection.

Serum use

Fetal bovine serum is commercially available from many manufacturers, and because cells grown in vitro are highly sensitive, customers usually test specific batches to check for suitability for their specific cell type. When changing from batch to batch it is usual to adapt the cells to the new batch of material, for example, by mixing 50% of the old serum with 50% of the new serum and allowing the cells to acclimatize to the new material.

Serum is stored frozen to preserve the stability of components such as growth factors. When serum is thawed, some precipitation may be seen. This is a normal phenomenon, and it does not compromise the quality of serum in any way. The precipitate may be removed by transferring the serum to sterile tubes and centrifuging for 5 minutes at 400 × g. To limit the amount of precipitation, it is recommended that the serum is thawed in a refrigerator at 2-8˚C. The serum should be regularly stirred during this process. Repeated freeze/thaw cycles should be avoided, and it is advisable to dispense the serum into single use aliquots before freezing.

Source history 

Serum produced for use in the biotechnology industry and research sectors is highly regulated. The collection and movement of all animal derived products globally is strictly controlled. Veterinary control of animal derived products largely follows the regulations set by the EU (DG SANCO) and the US (USDA). The current regulation governing the importation of animal by-products into the EU is covered by Regulation (EU) 1069/2009 and the implementation document Regulation (EU) 142/2011.

FBS is a product collected worldwide with the main collections being centered in the United States, Australia, New Zealand, Canada, Central America, South America, and Europe.

Global sales 

Sales of FBS in 2008 were estimated to be 700,000 liters globally.

Collectors, manufacturers, and end users of FBS globally are members of the ISIA, the International Serum Industry Association. Member companies are listed on the ISIA website. Full contact details are available through this portal and the ISIA is able to answer any questions concerning the collection and use of this important resource.

The International Serum Industry Association was incorporated in June 2006 to self-regulate a previously unstandardized industry. The ISIA Mission Statement states: “ISIA shall establish, promote and assure compliance with uncompromised standards of excellence and ethics in the business practices of the global animal serum and animal derived products supply industry. Our primary focus will be on safety and safe use of serum and animal derived products through proper origin traceability, truth in labeling and appropriate standardization and oversight.”

See also 
 Human platelet lysate (HPL) as alternative to FBS
 Chemically defined medium

References

External links 
 Introduction to Fetal Bovine Serum Class
 International Serum Industry Association (ISIA)

Blood
Cattle products
Cell culture reagents
소태아혈청 또는 FBS(Fetal Bovine Serum)은 소 태아에서 채취한 혈액의 혈청이다. 소태아혈청은 진핵 세포의 생체외 세포 배양을 위해 가장 널리 사용되는 혈청 보충제이다. 매우 낮은 수준의 항체를 가지고 있고 더 많은 성장 인자를 포함하고 있기 때문에 다양한 세포 배양 응용 분야에서 다재다능하게 사용할 수 있다.

구상 단백질인 소혈청알부민(BSA, Bovine Serum Albumin)은 소태아혈청의 주요 구성 요소이다. 소태아혈청의 다양한 단백질은 배양된 세포를 생존, 성장 및 분열 할 수 있는 배지로 유지하게 한다.

소태아혈청은 완전히 정의된 배지 구성 요소가 아니므로 세포 배양 간에 구성이 다를 수 있다. 그 결과 무혈청 및 화학적으로 정의된 배지(CDM, Chemically Defined Medium)가 우수실험실관리기준의 문제로 개발되었다. 그러나 무혈청 배지의 효과는 제한적이다. 많은 세포주가 성장하기 위해 여전히 혈청을 필요로 하며, 많은 무혈청 배지는 좁은 정의의 유형의 세포를 위한 것이다. 따라서 소태아혈청이 세포 배양에 주로 사용된다.

생산 
소태아혈청은 유제품 산업의 부산물이다. 세포 배양에 사용되는 대부분의 동물 혈청과 마찬가지로 소태아혈청은 인간이 섭취할 육류를 공급하는 젖소의 상업적 도축장에서 수집한 혈액에서 생산된다.

소태아혈청 생산 과정의 첫 번째 단계는 도축된 소에서 태아를 제거한 후 소 태아의 혈액을 채취하는 것이다. 혈액은 멸균된 용기나 혈액백에 무균적으로 수집된 다음 응고시킨다. 일반적인 채취 방법은 심장 천자이며 바늘이 심장에 삽입된다. 이 방법은 태아 자체 및 환경으로부터의 미생물에 의한 혈청 오염의 위험을 최소화한다. 그런 다음 원심 분리하여 피브린 응고를 제거하고 나머지 혈액 세포는 투명한 노란색 색상의 혈청을 형성한다. 혈청은 세포 배양에 적합하게 만드는 데 필요한 추가 처리 전에 냉동된다.

두 번째 단계는 일반적으로 여과 체인을 사용하는 여과를 포함하며 최종 여과는 삼중 멸균을 실행한다. 평판이 좋은 상업적 혈청 공급 업체에 의해 처리되는 경우, 멸균된 소태아혈청은 엄격한 품질 관리 테스트를 거쳐 상세한 분석 증명서와 함께 제공된다. 인증서는 전체 테스트 결과와 혈청 기원에 관한 정보를 제공한다. 분석 인증서는 상용 공급 업체 사이에 차이가 있지만 일반적으로 다음과 같은 세부 정보가 포함된다.

 선별여과문
 원산지
 세포 성장 성능 테스트
 미생물 무균 시험
 미코플라스마 및 바이러스
 독소
 헤모글로빈
 면역글로불린 G의 총 단백질 분석

윤리적 문제 
소태아의 잠재적 고통으로 인해 채혈 과정에 대한 윤리적 의문이 제기되었다. 저산소증이나 적극적인 도살이 혈청 채취 전에 무의식이나 죽음을 유도하는 데 사용될 수 있지만, 살아있는 태아가 산소에 노출되면 죽기 전에 인식을 하게 될 수 있으며, 혈청 채취 윤리에 대한 활발한 논쟁을 불러 일으키고 있다.

혈청 사용 
소태아혈청은 많은 제조업체에서 판매하고 있으며, 시험관 내에서 성장한 세포는 매우 민감하기 때문에 특정 배지를 테스트하여 특정 세포 유형에 대한 적합성을 확인한다. 배지에서 배지로 변경할 때, 예를 들어 기존 혈청의 50%를 새 혈청의 50%와 혼합하고 세포가 새로운 물질에 적응할 수 있도록 하여, 세포를 새로운 배지의 재료에 맞추는 것이 일반적이다.

혈청은 성장 인자와 같은 성분의 안정성을 보존하기 위해 냉동 보관된다. 혈청이 해동되면 약간의 침전물이 보일 수 있다. 이것은 정상적인 현상이며 어떤식으로든 혈청의 품질을 손상시키지 않는다. 침전물은 혈청을 멸균 튜브로 옮기고 400 x g에서 5분 동안 원심 분리하여 제거할 수 있다.

침전물을 제한하려면 혈청을 2~8˚C의 냉장고에서 해동하는 것이 좋다. 이 과정에서 혈청을 정기적으로 교반해야 한다. 반복되는 동결-해동은 피해야 하며 동결하기 전에 혈청을 일회용 사용량으로 분주하는 것이 좋다.

기술적 문제 
소태아혈청은 많은 세포가 성장하는 데 필요한 복잡한 단백질 구성 요소를 포함하고 있기 때문에 세포 배양에 성공적으로 사용되고 있다. 하지만 많은 양의 정의되지 않은 단백질은 원하지 않는 세포 자극을 유발할 수 있다. 이것이 혈청 결핍이 사이토카인 발현의 미묘한 변화를 측정해야하는 실험에서 일반적으로 사용되는 이유이다. 이것은 소태아혈청을 사용하여 세포를 유지하는 데 사용할 수 있지만, 실험 전에 세포 통과 시 혈청을 제거하여 사이토카인 발현을 정상화시킨다.

참고 

 소태아혈청의 대안 : 인간 혈소판 용해물 (HPL, Human Platelet Lysate)

각주 

혈액
세포 배양 시약