Wird fötales Rinderserum Mangelware?

In zwei gleich lautenden Artikeln (transkript, Heft 10/2008 und European Biotechnology News, No. 9-10/2008) wird von Dr. Peter Häusl aus Dietersburg, der als freier Berater für die Life Science-Branche/Rohstoff Beschaffung einen guten Überblick über die Zellkulturscene besitzt, darauf hingewiesen, dass in Kürze eine Verknappung von fötalem Rinderserum bevorsteht.

Das fötale Rinderserum (oder fötales Kälberserum, FBS o. FCS) wird derzeit von den meisten in der Zellkultur beschäftigten Wissenschaftlern verwendet. FCS ist ein essentieller Zusatz zum definierten Zellkulturmedium, ohne dem die Zellen zwar überleben, aber nicht wachsen und sich teilen können (Fachausdruck: Proliferation). Es wird als "Abfallprodukt" bei der Schlachtung von frei auf der Weide lebenden Rindern gewonnen und da der Anteil von trächtigen Rindern in einer derartigen Herde in den letzten Jahren immer mehr zunahm, stieg auch die Produktion von FCS gleichzeitig damit an.  Die Gewinnung von FCS aus diesen Föten ist generell nicht unumstritten, da bei der Gewinnung im Schlachthof die Föten, deren Blut durch Herzpunktion entnommen wird, während dieser Prozedur noch leben.

Obwohl vielfältige Anstrengungen (nicht nur aus dem oben genannten Grunde) unternommen wurden und immer noch werden, das Serum durch definierte biochemische Faktoren zu ersetzen, ist in den meisten Laboratorien - vor allem in der biomedizinischen Grundlagenforschung - FCS nahezu unentbehrlich und war bisher ohne Probleme verfügbar.

Im Gegensatz zum FCS, das in der biomedizinischen Industrie zu Produktionszwecken verwendet wird, spielte bisher die Herkunft des FCS für die reine in vitro-Forschung nahezu keine Rolle, da prinzipiell die biologische Sicherheit des Serums geprüft und gewährleistet ist, wenn auch die bisherigen Kriterien hierzu nicht sonderlich streng waren.

Das FCS für die biomedizinische Produktion (z.B. für die Impfstoffproduktion) wird jedoch sehr viel restriktiver gehandhabt. So darf ein FCS  für die medizinisch-biologische Produktion nur aus bestimmten Ländern stammen (USA, Neuseeland und Australien), in denen z.B. Viruserkrankungen (u.a. Maul- und Klauenseuche, Blauzungenfieber und Diarrhoe) beim Rind nicht auftraten und nicht aktuell auftreten, so dass eine gewisse Sicherheit gewährleistet ist, auch wenn diese Sicherheit nicht 100 %ig ist.

So sind die Seren für diese Zwecke aus den "guten" Ländern naturgemäß um einiges teurer, da die Dokumentation der Herkunft etc. besser nachvollziehbar ist (Stichwort: "Traceability") und ferner in manchen Fällen das Serum vor der Verwendung hitzeinaktiviert wird (Behandlung des Serums bei 56 °C für 30 bzw. 45 min).

Diese Vorkehrungen sind für die Anwendung von FCS in der Forschung meist nicht notwendig und manches Mal sogar kontraproduktiv (= Hitzeinaktivierung). Aus diesem Grunde war ein derartiges FCS bisher relativ preisgünstig und in ausreichenden Mengen vorhanden. Es stammte zu ca. zwei Drittel aus Brasilien, das andere Drittel wurde von Südafrika, Namibia und Argentinien exportiert. In Europa wird FCS nahezu nicht produziert, sondern muss als Rohware importiert werden, es wird hier jedoch steril filtriert, weiter verarbeitet und in relativ großen Mengen verkauft. Man schätzt den derzeitigen weltweiten Bedarf auf rund 500.000 Liter, obwohl genauere Zahlen darüber nicht verfügbar sind.

Nun ist die Einfuhr des FCS aus Brasilien an die Einfuhr von Rindfleisch gekoppelt, d.h. es wird als Rinderblut wie ein "Nebenprodukt" von der EU so gehandhabt. Bis Ende 2007 war FCS aus Brasilien nahezu unbegrenzt verfügbar, da die brasilianischen Farmer immer mehr Fleisch in die EU exportierten und die Import- bzw. Sicherheitsmaßnahmen auch für das FCS von der EU relativ locker gehandhabt wurden. So gab es z.B. in den 90er Jahren Fälle, wo ein aus Brasilien in die EU importiertes FCS, das ausschließlich für die in vitro-Forschung deklariert war, plötzlich für Produktionszwecke "umetikettiert" wurde. Oder Serum, das nachweislich aus Brasilien stammte, als "Neuseelandserum" deklariert wurde und dementsprechend teurer verkauft werden konnte. So wies im Jahre 1990 das US-Handelministerium einen Import von 60.000 Liter FCS aus Neuseeland aus, obwohl damals Produktionskapazitäten an den Schlachthöfen in Neuseeland von höchstens ca. 15.000 Liter pro Jahr bestanden.

Dies hat sich im Jahr 2008 nun entscheidend verändert. Ende Januar 2008 erließ die EU einen Einfuhrstopp für Fleisch aus Brasilien, welcher dann zwar zwischenzeitlich gelockert wurde, jedoch wurden den Exporteuren aus Brasilien strenge Maßnahmen auferlegt, die vor allem die Herkunft, die Unbedenklichkeit und Sicherheit des Fleisches betrafen. Zur damaligen Zeit waren wiederholt in bestimmten Regionen Brasiliens Viruskrankheiten der Rinder aufgetreten und bestimmte Krankheitsherde sind bis heute noch nicht vollständig eingedämmt. So gingen die Schlachtraten der Rinder im Jahr 2008 bisher um ca. 20 % zurück. Weiterhin waren die EU-Behörden zu Recht mit den Nachweisen der brasilianischen Schlachthöfe mehr als unzufrieden, da meist nachvollziehbare Dokumente entweder ganz fehlten oder schlichtweg gefälscht oder manipuliert waren. Derzeit ist nun aufgrund der weiter grassierenden Tierseuchen in Brasilien ein generelles Einfuhrverbot für Fleisch wieder eingeführt und deshalb gelangt auch kein neu produziertes FCS aus Brasilien mehr in die EU, wobei Großbritannien hierbei sich Ausnahmen aushandelte.

Doch nicht nur deshalb wird das FCS bald zur Mangelware: Die Farmer in Brasilien stellten 2008 ziemlich dramatisch ihre Fleischproduktion zugunsten der Herstellung von Biosprit  (Soja und Zuckerrohr) ein, da sich der Export von Rindfleisch aufgrund des Verfalls der brasilianischen Währung gegenüber dem US-Dollar nicht mehr rentierte.

Es gibt bisher allerdings noch keine direkten Anzeichen für eine Verknappung von FCS, da in den vergangenen Jahren genügend produziert wurde und das FCS sich bei minus 30 °C mindestens für zwei bis drei Jahre gut lagern lässt. Außerdem dauert der Prozess von der Gewinnung bis zur Herstellung und zum Vertrieb des sterilen FCS mindestens 3 bis 6 Monate, da sowohl die Sterilfiltration als auch die Überprüfung der Qualität relativ aufwändig ist, bis es in den Verkauf kommt.

Dies wird sich in den ersten Monaten des Jahres 2009 wohl ändern: Die Bestände an eingefrorenen, sterilen Seren werden zurückgehen, neues Serum wird zumindest aus Brasilien nicht mehr verfügbar sein und die knappen Bestände aus den anderen Ländern, wie Argentinien und Südafrika können nur bedingt den Mangel ausgleichen. So wird erwartet, dass der Preis für einen Liter FCS für die Forschung, der bisher bei 80 bis 100 € lag, mindestens um das Doppelte steigt, obwohl schon in der Vergangenheit die Preise ähnlich stiegen und fielen wie die Spritpreise an den Tankstellen. Der Gipfel bei den Rohölpreisen ist wohl schon überschritten, was jedoch bei den FCS-Preisen nicht der Fall ist - im Gegenteil - er wird wohl erst nächstes Jahr kräftig zulegen.

Was ist die Konsequenz aus diesen Umständen:

1. Jedes Labor, das mit Zellkulturen forscht, sollte zumindest jetzt eine Inventur machen, was den Bestand an FCS betrifft.

2. Falls der Bestand noch für mehr als zwei Jahre ausreicht, so kann man (frau) sich beruhigt zurücklehnen und die längerfristige Entwicklung abwarten.

3. Wenn jedoch zu erwarten ist, dass in den nächsten 6 Monaten neues FCS gebraucht wird, sollte man (frau) noch heuer an eine Bestellung denken.

4. Wer neues FCS jetzt bestellt, sollte die verschiedenen Vertreiber bzw. Produzenten (Sigma, GIBCO, Biochrom, CC-Pro u.a.) kontaktieren und sich Chargenproben schicken lassen und diese für seine Zellen gut erproben und dann den Bedarf für ca. zwei bis drei Jahre bestellen bzw. zu einem Fixpreis reservieren lassen.

5. Eine weitere Strategie ist die oben schon erwähnte Methode der serumfreien Züchtung von Zellen, die zwar manches Mal mühsam, jedoch am Ende lohnend ist, da nur damit eine wirklich kontrollierte Zellzüchtung betrieben werden kann (Stichwort: Good Cell Culture Practice).

Literaturnachweis:

Häusl, P. (2008) Rinderserum wird Mangelware, transkript, Heft 10/2008, Seite 48, und Fetal Bovine Serum running short, European Biotechnology News, No. 9-10/2008, p.26

Toni Lindl und Gerhard Gstraunthaler: Zell- und Gewebekultur (2008), 6. Auflage, Spektrum Verlag Heidelberg