Nährmedien im Labor

Um Zellen in vitro zu erhalten und wachsen zu lassen, braucht es Nährmedien mit wachstumsfördernden Eigenschaften. Der Bedarf steigt rasant, vor allem am umstrittenen Bestandteil Fetales Kälberserum. Doch Forschende arbeiten bereits an Ersatz.

Zellkulturen finden in der Zell- und Molekularbiologie in verschiedensten Anwendungen Einsatz. Etwa bei der Erforschung der zellulären Physiologie und Biochemie, der Entwicklung und Herstellung von Impfstoffen, Pharmazeutika, therapeutischen Proteinen und Antikörpern sowie bei der Entwicklung neuartiger Therapien wie der Stammzelltherapie.

Steigender Bedarf

Nährmedien durchziehen den gesamten Forschungsprozess hin zu Therapien und Anwendungen: Von der Grundlagenforschung bis zur Anwendung, beispielsweise bei Krebstherapien oder Geweberekonstruktionen. Auch in der Forschung rund um künstliches Fleisch aus Bioreaktoren sind Nährmedien essenziell.

Welche Relevanz Nährmedien auch zukünftig haben, spiegelt der wachsende Biotechmarkt wider. Laut Schätzungen der Unternehmensberatung Roland Berger wächst der Bedarf im Zeitraum von 2020 bis 2025 um jährlich 33 Prozent an. Auch das Marktforschungsunternehmen Research Nester kommt zu ähnlichen Prognosen: Von einem Gesamtmarkt von 34 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020 wird das Umsatzvolumen demnach bis Ende 2029 auf 167 Milliarden US-Dollar steigen. Der Löwenanteil daran soll auf Zelltherapien entfallen.

Was steckt drin?

Nährmedien fördern den zellulären Stoffwechsel und sind die Grundlage dafür, dass physiologische Zellprozesse auch außerhalb des Ausgangsorganismus aufrechterhalten werden. Die Basis von Zellkulturmedien bilden sogenannte Basalmedien, die grundlegende Nährstoffe wie Aminosäuren, Nukleotide, Salze und Vitamine bereitstellen. Die Zugabe eines Zellkulturzusatzes, der insbesondere Wachstumsfaktoren liefert, vervollständigt das Nährmedium. Die Auswahl eines geeigneten Zellkultursupplements ist dabei von der Art der Anwendung und den Zelltypen abhängig.

Am Markt lassen sich aktuell drei dominierende Zellkultursupplemente finden: Fetales Kälberserum (Fetal Bovine Serum – FBS), Humanes Plättchenlysat (HPL) und chemisch definierte Zellkulturmedien. Das FBS gilt in vielen Life-Science-Unternehmen und Hochschulen immer noch als „Goldstandard“ und ist unangefochten die Nummer eins der Nährmedien weltweit.

Aber: Es gibt immer mehr Forschende, die aufgrund der massiven wissenschaftlichen Risiken von FBS, ethischer Bedenken und Nachhaltigkeitsdefiziten zum Umdenken kommen. Denn FBS beinhaltet eine ganze Palette an Unwägbarkeiten und Risiken. Jan van der Valk, emeritierter Wissenschaftler an der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Utrecht und jahrzehntelanger Vorkämpfer für alternative Nährmedien, nennt sowohl FBS als auch die gesamte Herstellungspraxis von FBS eine unkalkulierbare „Black Box“.