최소 필수 배지

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1. 개요
2. 구성 성분
3. 주요 배지 종류
4. 대한민국의 세포 배양 연구 현황 및 과제
참조

1. 개요

최소 필수 배지(MEM)는 세포 배양에 사용되는 합성 배지 중 하나로, 세포 생존에 필요한 다양한 성분을 제공한다. MEM은 아미노산, 비타민, 무기염류, 포도당 등을 포함하며, 세포의 종류와 배양 조건에 따라 다른 종류의 배지를 사용한다. MEM, BME, MEMa, DMEM 등이 있으며, 각 배지 종류는 구성 성분의 함량에 차이가 있다.

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최소 필수 배지
기본 정보
EMEM
특징
종류	세포 배양 배지
개발자	해리 이글
개발 연도	1959년
용도	다양한 포유류 세포 배양
기본 구성 성분	필수 아미노산 비타민 염 포도당
추가 성분	혈청 (일반적으로 FBS) 항생제
변형
종류	α-MEM DMEM GMEM
역사
개발 배경	1955년, 해리 이글은 L 세포와 헬라 세포 배양에 필요한 특정 아미노산을 밝힘. 이를 바탕으로 더 간단한 배지 개발을 시도.
개발 과정	기존 배지(기초 필수 배지)에 특정 영양소를 추가하여 세포 생존율과 성장률을 향상시킴. 혈청 단백질 함량을 줄이기 위해 배지 조성 최적화.
초기 사용	폴리오바이러스 연구에 활용
추가 정보
참고 자료	[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

2. 구성 성분

최소 필수 배지(MEM)는 아미노산, 비타민, 무기염류, 포도당 등 세포 배양에 필요한 다양한 성분으로 구성된다.^[11]^[12]^[13]^[6] 이러한 구성 성분들은 세포의 성장과 생존에 필수적인 역할을 한다. MEM에는 페놀 레드(pH 변화를 시각적으로 확인), 피루브산 나트륨(세포의 에너지 생성), 리포산(세포를 산화 스트레스로부터 보호) 등도 포함되어 있다.

2. 1. 아미노산

아미노산	BME^[11]	MEM^[12]	α-MEM^[13]	DMEM^[6]
글라이신			50	30
L-알라닌			25
L-아르기닌 염산염	21	126	126	84
L-아스파라진-H₂O			50
L-아스파르트산			30
L-시스테인 염산염-H₂O			100
L-시스틴 2HCl	16	31	31	63
L-글루탐산			75
L-글루타민	292	292	292	584
L-히스티딘	8		31	42
L-히스티딘 염산염-H₂O		42	42
L-아이소류신	26	52	52	105
L-류신	26	52	52	105
L-라이신 염산염	36.47	73	73	146
L-메사이오닌	7.5	15	15	30
L-페닐알라닌	16.5	32	32	66
L-프롤린			40
L-세린			25	42
L-트레오닌	24	48	48	95
L-트립토판	4	10	10	16
L-타이로신 이나트륨 이수화물	26	52	52	104
L-발린	23.5	46	46	94

2. 2. 비타민

배지	BME^[11]	MEM^[12]	α-MEMa^[13]	DMEM^[6]
아스코르브산			50mg
비오틴	1mg		0.1mg
염화콜린	1mg	1mg	1mg	4mg
D-칼슘 판토텐산염	1mg	1mg	1mg	4mg
엽산	1mg	1mg	1mg	4mg
나이아신아마이드	1mg	1mg	1mg	4mg
피리독살 수화염화물	1mg	1mg	1mg	4mg
리보플라빈	0.1mg	0.1mg	0.1mg	0.4mg
염산티아민	1mg	1mg	1mg	4mg
비타민 B12			1.36mg
i-이노시톨	2mg	2mg	2mg	7.2mg

2. 3. 무기염류

염화 칼슘(CaCl2), 황산 마그네슘(MgSO4), 염화 포타슘(KCl), 탄산수소 나트륨(NaHCO3), 염화 나트륨(NaCl), 인산 일수소 나트륨(NaH2PO4-H2O)은 최소 필수 배지(MEM)를 구성하는 주요 무기염류이다. 각 배지 1리터에 포함된 무기염류의 양(mg)은 다음과 같다.^[11]^[12]^[13]^[6]

성분	BME	MEM	MEMa	DMEM
염화 칼슘 (CaCl₂)	200	200	200	200
황산 마그네슘 (MgSO₄)	97.67	97.67	97.67	97.67
염화 포타슘 (KCl)	400	400	400	400
탄산 수소 나트륨 (NaHCO₃)	2200	2200	2200	3700
염화 나트륨 (NaCl)	6800	6800	6800	6400
인산 일수소 나트륨 (NaH₂PO₄-H₂O)	140	140	140	125

2. 4. 포도당

D-포도당(덱스트로스)은 BME, MEM, α-MEMa, DMEM 배지에 공통적으로 1리터당 1000mg이 포함되어 있다.^[11]^[12]^[13]^[6]

배지	BME^[11]	MEM^[12]	α-MEMa^[13]	DMEM^[6]
D-포도당 (덱스트로스)	1000	1000	1000	1000

2. 5. 기타 성분

Phenol Red|페놀 레드^영어는 pH 변화를 시각적으로 확인하기 위한 지시약으로 사용된다.^[11]^[12]^[13]^[6] Sodium pyruvate|피루브산 나트륨^영어은 해당 과정의 중간 대사 산물로, 세포의 에너지 생성에 도움을 줄 수 있다.^[13]^[6] Lipoic acid|리포산^영어은 항산화 작용을 하는 조효소로, 세포를 산화 스트레스로부터 보호하는 역할을 한다.^[13]

2. 6. 배지 구성표

성분	BME^[11]	MEM^[12]	α-MEM^[13]	DMEM^[6]
글라이신			50	30
L-알라닌			25
L-아르기닌 염산염	21	126	126	84
L-아스파라진-H₂O			50
L-아스파르트산			30
L-시스테인 염산염-H₂O			100
L-시스테인 2HCl	16	31	31	63
L-글루탐산			75
L-글루타민	292	292	292	584
L-히스티딘	8		31	42
L-히스티딘 염산염-H₂O		42	42
L-아이소류신	26	52	52	105
L-류신	26	52	52	105
L-라이신 염산염	36.47	73	73	146
L-메티오닌	7.5	15	15	30
L-페닐알라닌	16.5	32	32	66
L-프롤린			40
L-세린			25	42
L-트레오닌	24	48	48	95
L-트립토판	4	10	10	16
L-타이로신 이나트륨 이수화물	26	52	52	104
L-발린	23.5	46	46	94
아스코르브산			50
비오틴	1		0.1
염화콜린	1	1	1	4
D-판토텐산 칼슘	1	1	1	4
엽산	1	1	1	4
나이아신아마이드	1	1	1	4
피리독살 염산염	1	1	1	4
리보플라빈	0.1	0.1	0.1	0.4
티아민 염산염	1	1	1	4
비타민 B12			1.36
i-이노시톨	2	2	2	7.2
염화 칼슘 (CaCl₂, 무수.)	200	200	200	200
질산 제이철 (Fe(NO₃)₃·9H₂O)				0.1
황산 마그네슘 (MgSO₄, 무수.)	97.67	97.67	97.67	97.67
염화 포타슘 (KCl)	400	400	400	400
탄산수소나트륨 (NaHCO₃)	2200	2200	2200	3700
염화 나트륨 (NaCl)	6800	6800	6800	6400
인산 일수소 나트륨 (NaH₂PO₄-H₂O)	140	140	140	125
D-포도당 (덱스트로스)	1000	1000	1000	4500
리포산			0.2
페놀 레드	10	10	10	15
피루브산 나트륨			110	110

3. 주요 배지 종류

세포 배양에 사용되는 최소 필수 배지에는 다음과 같은 종류가 있다.

BME (Basal Medium Eagle): 가장 기본적인 배지 중 하나이다.
MEM (Minimum Essential Medium): BME보다 아미노산, 비타민 등의 농도가 더 높으며, 다양한 포유류 세포 배양에 사용된다.
MEMα (Minimum Essential Medium alpha): MEM의 변형된 형태이다.
DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium): BME에서 아미노산과 비타민 농도를 4배, 포도당 농도를 최대 4배까지 높인 배지이다.^[6]
RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute medium): 림프 세포 배양에 사용된다.

각 배지에 대한 자세한 성분 조성은 하위 섹션에 표로 정리되어 있다.

3. 1. BME (Basal Medium Eagle)

BME(Basal Medium Eagle)는 최소 필수 배지 중 하나로, 각 배지 1리터에 포함된 성분은 아래 표와 같다.^[11]

성분	양 (mg)
L-아르기닌 염산염 (L-Arginine hydrochloride)	21
L-시스테인 2HCl (L-Cysteine 2HCl)	16
L-글루타민 (L-Glutamine)	292
L-히스티딘 (L-Histidine)	8
L-아이소류신 (L-Isoleucine)	26
L-류신 (L-Leucine)	26
L-라이신 염산염 (L-Lysine Hydrochloride)	36.47
L-메사이오닌 (L-Methionine)	7.5
L-페닐알라닌 (L-Phenylalanine)	16.5
L-트레오닌 (L-Threonine)	24
L-트립토판 (L-Tryptophan)	4
L-타이로신 다이나트륨염 이수화물 (Tyrosine Disodium Salt Dihydrate)	26
L-발린 (L-Valine)	23.5
비오틴 (Biotin)	1
염화콜린 (Choline Chloride)	1
D-칼슘 판토텐산염 (D-Calcium pantothenate)	1
엽산 (Folic Acid)	1
나이아신 아마이드 (Niacinamide)	1
피리독살 수화염화물 (Pyridoxal hydrochloride)	1
리보플라빈 (Riboflavin)	0.1
염산치아민 (Thiamine hydrochloride)	1
i-이노시톨 (i-Inositol)	2
염화 칼슘 (Calcium Chloride, CaCl2)	200
황산 마그네슘 (Magnesium Sulfate, MgSO4)	97.67
염화 포타슘 (Potassium Chloride, KCl)	400
탄산수소 나트륨 (Sodium Bicarbonate, NaHCO3)	2200
염화 나트륨 (Sodium Chloride, NaCl)	6800
Sodium Phosphate monobasic (NaH2PO4-H2O)	140
D-포도당(덱스트로스) (D-Glucose, Dextrose)	1000
페놀 레드 (Phenol Red)	10

3. 2. MEM (Minimum Essential Medium)

MEM(Minimum Essential Medium)은 BME와 유사하지만, 아미노산, 비타민 등의 농도가 더 높다. MEM은 다양한 포유류 세포 배양에 사용된다.

각 배지 1리터에 포함된 성분은 다음과 같다 (단위: mg).

성분	BME	MEM	MEMα
글라이신			50
L-알라닌			25
L-아르기닌 염산염	21	126	126
L-아스파라진-H₂O			50
L-아스파르트산			30
L-시스테인 염산염-H₂O			100
L-시스테인 2HCl	16	31	31
L-글루탐산			75
L-글루타민	292	292	292
L-히스티딘	8		31
L-히스티딘 염산염-H₂O		42	42
L-아이소류신	26	52	52
L-류신	26	52	52
L-라이신 염산염	36.47	73	73
L-메사이오닌	7.5	15	15
L-페닐알라닌	16.5	32	32
L-프롤린			40
L-세린			25
L-트레오닌	24	48	48
L-트립토판	4	10	10
L-타이로신 다이나트륨염 이수화물	26	52	52
L-발린	23.5	46	46
아스코르브산			50
비오틴	1		0.1
염화콜린	1	1	1
D-칼슘 판토텐산염	1	1	1
엽산	1	1	1
나이아신 아마이드	1	1	1
피리독살 수화염화물	1	1	1
리보플라빈	0.1	0.1	0.1
티아민 염산염	1	1	1
비타민 B12			1.36
i-이노시톨	2	2	2
염화 칼슘	200	200	200
황산 마그네슘	97.67	97.67	97.67
염화 포타슘	400	400	400
탄산수소나트륨	2200	2200	2200
염화 나트륨	6800	6800	6800
인산 나트륨 일염기 (NaH2PO4-H2O)	140	140	140
D-포도당 (덱스트로스)	1000	1000	1000
리포산			0.2
페놀 레드	10	10	10
피루브산 소듐			110

3. 3. MEMa (Minimum Essential Medium alpha)

MEMa (Minimum Essential Medium alpha)는 세포 배양에 사용되는 배지의 한 종류이다. MEMa 배지 1리터에 포함된 성분과 양 (mg)은 아래 표와 같다.

성분	양 (mg)
글라이신 (Glycine)	50
L-알라닌 (L-Alanine)	25
L-아르기닌 염산염 (L-Arginine hydrochloride)	126
L-아스파라진-H₂O (L-Asparagine-H₂O)	50
L-아스파르트산 (L-Aspartic acid)	30
L-시스테인 염산염-H₂O (L-Cysteine Hydrochloride-H₂O)	100
L-시스테인 2HCl (L-Cysteine 2HCl)	31
L-글루탐산 (L-Glutamate)	75
L-글루타민 (L-Glutamine)	292
L-히스티딘 (L-Histidine)	31
L-히스티딘 염산염-H₂O (L-Histidine-H₂O)	42
L-아이소류신 (L-Isoleucine)	52
L-류신 (L-Leucine)	52
L-라이신 염산염 (L-Lysine Hydrochloride)	73
L-메사이오닌 (L-Methionine)	15
L-페닐알라닌 (L-Phenylalanine)	32
L-프롤린 (L-Proline)	40
L-세린 (L-Serine)	25
L-트레오닌 (L-Threonine)	48
L-트립토판 (L-Tryptophan)	10
L-타이로신 다이나트륨염 이수화물 (Tyrosine Disodium Salt Dihydrate)	52
L-발린 (L-Valine)	46
아스코르브산 (Ascorbic Acid)	50
비오틴 (Biotin)	0.1
염화콜린 (Choline Chloride)	1
D-칼슘 판토텐산염 (D-Calcium pantothenate)	1
엽산 (Folic Acid)	1
나이아신 아마이드 (Niacinamide)	1
피리독살 수화염화물 (Pyridoxal hydrochloride)	1
리보플라빈 (Riboflavin)	0.1
염산치아민 (Thiamine hydrochloride)	1
비타민 B12 (Vitamin B12)	1.36
i-이노시톨 (i-Inositol)	2
염화 칼슘 (Calcium Chloride, CaCl2)	200
황산 마그네슘 (Magnesium Sulfate, MgSO4)	97.67
염화 포타슘 (Potassium Chloride, KCl)	400
탄산수소 나트륨 (Sodium Bicarbonate, NaHCO3)	2200
염화 나트륨 (Sodium Chloride, NaCl)	6800
Sodium Phosphate monobasic (NaH2PO4-H2O)	140
D-포도당(덱스트로스) (D-Glucose, Dextrose)	1000
리포산 (Lipoic Acid)	0.2
페놀 레드 (Phenol Red)	10
피루브산 소듐 (Sodium Pyruvate)	110

3. 4. DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium)

DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium)은 BME 배지에서 아미노산과 비타민 농도를 4배, 포도당 농도를 최대 4배까지 높인 배지이다.^[6] DMEM은 원래 포도당 농도가 낮고(1g/L) 피루브산 나트륨이 없지만, 종종 피루브산 나트륨을 첨가하여 제조되기도 한다.^[6]

각 배지 리터당 (밀리그램) 성분은 다음과 같다.

성분	DMEM^[6]
글리신	30
L-알라닌	25
L-아르기닌 염산염	84
L-아스파라긴-H₂O	50
L-아스파르트산	30
L-시스테인 염산염-H₂O	100
L-시스틴 2HCl	63
L-글루탐산	75
L-글루타민	584
L-히스티딘 염산염-H₂O	42
L-이소류신	105
L-류신	105
L-라이신 염산염	146
L-메티오닌	30
L-페닐알라닌	66
L-프롤린	40
L-세린	42
L-트레오닌	95
L-트립토판	16
L-티로신 이나트륨 이수화물	104
L-발린	94
아스코르브산	50
비타민 B12	1.36
염화 콜린	4
D-판토텐산 칼슘	4
엽산	4
니코틴아미드	4
염산 피리독살	4
리보플라빈	0.4
염산 티아민	4
i-이노시톨	7.2
염화 칼슘 (CaCl₂, 무수.)	200
질산 제이철 (Fe(NO₃)₃·9H₂O)	0.1
황산 마그네슘 (MgSO₄, 무수.)	97.67
염화 칼륨 (KCl)	400
탄산 수소 나트륨 (NaHCO₃)	3700
염화 나트륨 (NaCl)	6400
인산 일수소 나트륨 (NaH₂PO₄-H₂O)	125
D-포도당 (덱스트로스)	4500
페놀 레드	15
피루브산 나트륨	110

3. 5. RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute medium)

RPMI 1640은 Roswell Park Memorial Institute 배지의 약자이며, 림프 세포용 배지이다.

4. 대한민국의 세포 배양 연구 현황 및 과제

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참조

_[1] 논문 Amino acid metabolism in mammalian cell cultures. https://pubmed.ncbi.[...]
_[2] 논문 Animal-cell culture media: History, characteristics, and current issues. 2017-04
_[3] 논문 The specific amino acid requirements of a mammalian cell (strain L) in tissue culture.
_[4] 논문 The specific amino acid requirements of a human carcinoma cell (Stain HeLa) in tissue culture
_[5] 논문 Plaque production by the polyoma virus
_[6] 웹사이트 11885 - DMEM, low glucose, pyruvate (Formulation) https://www.thermofi[...] 2021-12-28
_[7] 논문 Two types of ribosome in mouse-hamster hybrid cells
_[8] 웹사이트 α-MEM https://www.itwreage[...]
_[9] 웹사이트 Alpha MEM with Nucleosides https://www.stemcell[...] Stem Cell Tech.
_[10] 웹사이트 Glasgow's Modified Eagle's Medium 51492C https://www.sigmaald[...] 2018-11-04
_[11] 웹사이트 Basal Medium Eagle (BME) https://www.thermofi[...]
_[12] 웹사이트 MEM https://www.thermofi[...]
_[13] 웹사이트 MEM α, no nucleosides https://www.thermofi[...]
_[14] 논문 Amino acid metabolism in mammalian cell cultures. https://www.ncbi.nlm[...]
_[15] 논문 Animal-cell culture media: History, characteristics, and current issues. 2017-04
_[16] 논문 The specific amino acid requirements of a mammalian cell (strain L) in tissue culture. https://www.ncbi.nlm[...]
_[17] 논문 The specific amino acid requirements of a human carcinoma cell (Stain HeLa) in tissue culture. https://www.ncbi.nlm[...]
_[18] 논문 Amino acid metabolism in mammalian cell cultures. https://www.ncbi.nlm[...]
_[19] 논문 Plaque production by the polyoma virus. https://www.ncbi.nlm[...]
_[20] 논문 Two types of ribosome in mouse-hamster hybrid cells. https://www.ncbi.nlm[...]
_[21] 웹인용 α-MEM https://www.itwreage[...]
_[22] 웹인용 Alpha MEM with Nucleosides https://www.stemcell[...] Stem Cell Tech.

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