Insulin-transferrin-selenium as an alternative to foetal serum for epidermal equivalents

Synopsis Objective Organotypic skin models are powerful tools for research in development, ageing and diseases. They have become more and more complex with the use of multiple cell types. This requires a culture medium adapted to optimize the development of such in vitro skin. Foetal bovine serum (FBS) is the most complete supplement in existence at the moment, providing at once growth factors, vitamins, hormones and other circulating compounds. However, this cocktail suffers from batch variability and its animal origin is ethically questionable. More importantly, its biological activities may interfere with the study of certain signalling pathways. Here, we present a strategy for constructing an epidermal equivalent using a defined culture medium without serum. Methods An epidermal equivalent was constructed with primary human keratinocytes cultured using an insulin–transferrin–selenium (ITS) medium. Determination of steady-state gene expression levels and the immunohistological characterization of keratinocyte markers were performed to compare the ITS medium condition with a reference model, where keratinocytes were co-cultured with fibroblasts in the presence of FBS. Results The data show that the ITS medium promoted the expression of keratinocyte proliferation and differentiation markers at the protein and transcript levels in a similar way to that of the reference model. Conclusion We show that culture using the ITS medium appears as a viable replacement for FBS in the construction of epidermal equivalents, opening the way to signal transduction studies. Resume Objectif Les modeles de peaux reconstruites sont des outils performants pour l'etude des mecanismes mis en jeu au cours du developpement, du vieillissement et de pathologies. Ces modeles ont connu diverses adaptations et perfectionnements avec notamment l'implementation de plusieurs types cellulaires. Pour repondre aux contraintes du developpement d'une peau reconstruite in vitro, le milieu de culture necessite d'etre reflechi avec soin. Le facteur le plus repandu est le serum de veau fœtal (SVF) qui presente la composition la plus complete et permet d'apporter en une fois les facteurs de croissance, les vitamines, les hormones et d'autres elements circulant. Cependant sa composition varie d'un lot a l'autre au detriment de la reproductibilite experimentale, et son origine animale peut poser des problemes ethiques. De plus, ses activites biologiques peuvent le rendre incompatible avec l'etude de certaines voies de signalisation. Dans cette etude, nous presentons une strategie d'epiderme reconstruit elabore a partir d'un milieu defini sans serum. Methodes Nous avons elabore un epiderme reconstruit a partir de keratinocytes humains primaires cultives dans un milieu supplemente avec le cocktail Insuline-Transferrine-Selenium (ITS). Nous avons ensuite compare notre modele de reference, une co-culture de keratinocytes et de fibroblastes en milieu supplemente en SVF, avec ce nouveau modele et atteste de sa legitimite en determinant l'expression de marqueurs caracteristiques des keratinocytes par PCR en temps reel et par immunofluorescence. Resultats Les resultats montrent que le cocktail ITS engendre des profils d'expression des marqueurs de proliferation et de differenciation, aux niveaux transcriptomique et proteique, similaires au milieu avec SVF. Conclusion Nous avons demontre que le milieu supplemente en ITS est une alternative valable a l'utilisation de SVF dans l'elaboration de modeles d'epidermes reconstruits, ouvrant ainsi le chemin vers l'etude des voies de signalisation.