최소 필수 배지(Minimum Essential Medium, MEM)는 생물학 및 의학 연구 분야에서 포유류 세포를 체외(in vitro)에서 배양하기 위해 사용되는 합성 세포 배양액이다. 1959년 미국의 세포생물학자 해리 이글(Harry Eagle)이 이전에 개발한 BME(Basal Medium Eagle)를 개량하여 개발하였다.
개발 배경 및 역사
해리 이글은 정상 포유류 섬유아세포(fibroblast)와 특정 HeLa 세포 아형을 배양하는 데 있어 기존의 BME로는 영양분이 충분하지 않다는 점을 발견하고, 이를 개선하여 MEM을 개발하였다. MEM은 배양 세포의 단백질 조성에 보다 근접하도록 아미노산 농도가 높게 조정된 것이 특징이다.
조성 및 특징
MEM은 세포가 생존하고 증식하는 데 필요한 최소한의 필수 영양 성분들을 포함한다. 주요 구성 성분은 다음과 같다.
- 아미노산: 세포의 단백질 합성에 필요한 필수 아미노산(L-글루타민 포함)이 고농도로 함유되어 있다.
- 비타민: 세포 대사에 필요한 여러 비타민이 포함되어 있다.
- 무기염류: Earle's salts 또는 Hanks' salts를 기본 염 조성으로 사용한다. Earle's salts는 CO₂ 인큐베이터 사용에 적합하며, Hanks' salts는 CO₂ 없이 사용할 수 있다.
- 탄수화물: 에너지원으로 포도당(D-glucose)이 포함되어 있다.
- pH 지시약: 페놀 레드(phenol red)가 포함되어 배양액의 pH 변화를 육안으로 확인할 수 있다.
MEM은 단백질, 지질, 성장 인자를 포함하지 않으므로, 일반적으로 5~10%의 태아소혈청(Fetal Bovine Serum, FBS)을 보충하여 사용한다. 중탄산나트륨(sodium bicarbonate) 완충 시스템을 사용하며, 생리학적 pH 유지를 위해 5~10% CO₂ 환경이 필요하다.
변형 및 파생 배지
MEM을 기반으로 다양한 변형 배지가 개발되었다.
- α-MEM(Alpha Modification): 21종의 모든 정상 아미노산과 5종의 추가 비타민을 포함하는 가장 풍부한 변형으로, 세포유전학 분석에 자주 사용된다.
- DMEM(Dulbecco's Modified Eagle Medium): MEM의 변형으로, 더 높은 농도의 아미노산과 비타민을 함유한다.
- Joklik Modification: 현탁 배양(suspension culture)용으로 칼슘이 제거된 변형이다.
- Glasgow's MEM: 특정 세포주에 최적화된 변형이다.
용도
MEM은 HeLa, BHK-21, 293, HEP-2, HT-1080, MCF-7, CHO 세포주를 비롯한 다양한 부착성(adherent) 및 현탁(suspension) 포유류 세포의 배양에 널리 사용된다. 또한 일차 배양(primary culture) 세포, 섬유아세포, 일차 쥐 별아교세포(primary rat astrocytes) 등의 배양에도 활용된다. MEM은 가장 널리 사용되는 세포 배양 배지 중 하나로, 생명과학 연구 전반에서 기본적인 배양 배지로 사용된다.
