Hitzeinaktiviertes FBS: Wann ist es sinnvoll und wann nicht

Die Hitzeinaktivierung von fetalem Kälberserum (HI-FBS) ist eine klassische Labortechnik, die nach wie vor weit verbreitet ist – jedoch nicht immer gerechtfertigt. Dieser Artikel hilft Forschenden zu beurteilen, wann die Hitzeinaktivierung sinnvoll ist, wann nicht, und welche Auswirkungen sie auf unterschiedliche Zelltypen und Assays tatsächlich hat.

Geprüft von Dr. Sabrina Friederichs · Letzte Aktualisierung: 6. November 2025

TL;DR: Zusammenfassung

Nur 30 Sekunden Zeit? Das sind die wichtigsten Punkte:

  • Die Hitzedenaturierung kann zwar Komplementproteine reduzieren, verändert jedoch gleichzeitig auch die Zusammensetzung des Serums.
  • MSCs, EV-produzierende Zellen und Stammzellen können unterschiedlich auf HI-FBS reagieren.
  • Wachstumsfaktor-Signalwege (z. B. p38/AKT) können beeinflusst werden.
  • Einige Protokolle (z. B. Immunassays) profitieren von HI-FBS.
  • Andere (z. B. EV-Isolation oder Proteomik) können dadurch beeinträchtigt werden.
  • Die Lot-zu-Lot-Variabilität wird durch das Erhitzen nicht ausgeglichen.
  • Die Notwendigkeit sollte durch kontrollierte Vergleichstests nebeneinander bewertet werden.

📋 Übersicht: Hitzeinaktiviertes FBS

Springen Sie direkt zum gewünschten Abschnitt:

  1. Was ist hitzeinaktiviertes FBS?
  2. Warum wurde die Hitzeinaktivierung eingeführt?
  3. Wissenschaftliche Auswirkungen von HI-FBS
  4. Wann sollte HI-FBS verwendet werden
  5. Wann sollte HI-FBS vermieden werden
  6. Lot-zu-Lot-Variabilität und Qualitätskontrolle
  7. Best Practices für die Hitzeinaktivierung (falls verwendet)
  8. Fazit: Überlegen, bevor Sie erhitzen
  9. FAQs
  10. Anleitung / Schritt-für-Schritt-Protokoll

Was ist hitzeinaktiviertes FBS?

Hitzeinaktiviertes fetales Kälberserum (HI-FBS) ist FBS, das einer Wärmebehandlung unterzogen wurde – typischerweise 56 °C für 30 Minuten –, um Komplementproteine und andere potenziell aktive Komponenten zu deaktivieren. Dieser Prozess wurde historisch eingeführt, um immunbedingte Effekte in der Zellkultur zu minimieren, insbesondere in Assays mit Lymphozyten oder anderen empfindlichen Immunzellen.

Das Standardverfahren umfasst:

  • Auftauen des Serums bei 4 °C

  • Erhitzen auf 56 °C in einem Wasserbad für 30 Minuten

  • Sanftes Schwenken alle 5–10 Minuten

  • Schnelles Abkühlen und Aliquotieren zur Lagerung

Während das Ziel darin besteht, das Komplementsystem zu neutralisieren und immunbedingte Aktivierung zu minimieren, kann die Hitzeinaktivierung auch andere Proteine denaturieren, Nährstoffe abbauen und Präzipitate erzeugen – ihr Einsatz ist also ein Kompromiss, kein Automatismus.

Wichtige Erkenntnisse:

  • HI-FBS ≠ universell „besser“ – der Nutzen hängt vom jeweiligen Assay ab.
  • Die Hitzeinaktivierung wirkt über das Komplementsystem hinaus und kann die Funktionalität des Serums verändern.

Quelle: In Vitro Cellular & Developmental Biology – Animal
Nims & Harbell, 2017

Warum wurde die Hitzeinaktivierung eingeführt?

Die Praxis der Hitzeinaktivierung von fetalem Kälberserum (FBS) entstand in der frühen Immunologieforschung, als das Komplementsystem als potenzieller Störfaktor in in vitro-Experimenten erkannt wurde. Komplementproteine – ein Teil der angeborenen Immunabwehr – können Zelllyse auslösen oder die Aktivierung von Immunzellen beeinträchtigen, was insbesondere in Assays mit Lymphozyten oder Makrophagen problematisch ist.

Als präventive Maßnahme begannen Forschende, das Serum thermisch zu behandeln, um die Komplementaktivität zu neutralisieren. Die Standardvorgabe – 56 °C für 30 Minuten – wurde nicht durch rigorose Vergleichsstudien festgelegt, sondern durch empirische Wiederholung über Jahrzehnte von Laborprotokollen. Im Laufe der Zeit wurde diese Praxis zum Standard, selbst für Zelltypen, die nicht empfindlich auf Komplement reagieren.

Heute wird die Hitzeinaktivierung eher aufgrund historischer Gewohnheit als aus nachgewiesener Notwendigkeit beibehalten. Tatsächlich tolerieren viele Zelllinien unbehandeltes FBS gut – einige zeigen sogar bessere Leistungen, wenn die nativen Serumkomponenten intakt bleiben.

Wichtiger Kontext:

  • Die Hitzeinaktivierung ist primär immunologiegetrieben.
  • Ihre fortgesetzte Nutzung beruht oft auf Gewohnheit, nicht auf Evidenz.

Quelle: Scientific Reports
Mathews et al., 2024

Brauchen wir heute noch HI-FBS für Immunzellkulturen?

Obwohl die Hitzeinaktivierung historisch für Lymphozytenkulturen empfohlen wurde, deuten aktuelle Studien darauf hin, dass viele moderne Immunzell-Assays unbehandeltes Serum gut tolerieren. Systematische Vergleichsstudien zwischen verschiedenen Immunzelltypen (z. B. Tregs vs. Makrophagen) sind jedoch nach wie vor begrenzt.

Quelle: Nims & Harbell, 2017;
Geng et al., 2023

Wissenschaftliche Auswirkungen von HI-FBS

Veränderung von Proteinen und Wachstumsfaktoren

Eine der konstantesten Beobachtungen in Studien ist, dass die Hitzeinaktivierung das Proteom des Serums verändert. Die thermische Einwirkung kann Proteine denaturieren oder aggregieren, hitzeempfindliche Wachstumsfaktoren abbauen und einige Serumkomponenten präzipitieren. Diese Veränderungen sind besonders relevant für Arbeitsabläufe, die auf die native Proteinzusammensetzung angewiesen sind – wie z. B. die Forschung an extrazellulären Vesikeln (EV) oder die Proteomik.

Beispielsweise wurde gezeigt, dass die Hitzeinaktivierung nach EV-Depletion die Proteinprofile von EV-produzierenden Zellen deutlich verändert und damit die Interpretation nachgelagerter Daten beeinflusst. Ebenso kann in der Basiszellkultur das Auftreten von Präzipitaten nach HI die mikroskopische Beobachtung oder die Reproduzierbarkeit von Assays beeinträchtigen.

Quelle: Journal of Extracellular Vesicles
Urzì et al., 2024

Nicht alle Zelllinien reagieren gleich auf HI-FBS. Zum Beispiel behalten humane mesenchymale Stammzellen (MSCs) und Fibroblasten ihre Wachstumsleistung weitgehend unabhängig von der Serum-Hitzeinaktivierung bei. Studien zu Scaffold-Engineering und Gewebeentwicklung zeigen keinen signifikanten Unterschied in Expansionsraten oder Morphologie zwischen Zellen, die in HI-FBS bzw. unbehandeltem FBS kultiviert werden.

Im Gegensatz dazu können Stammzellen oder reproduktive Zellen veränderte metabolische oder Signalreaktionen zeigen, da während der Hitzeinaktivierung labile Faktoren verloren gehen. Dies unterstreicht die Bedeutung der Zelltypspezifik bei der Entscheidung, ob HI-FBS eingesetzt werden sollte.

Quelle: Bioengineering
Pellerin et al., 2021

Stem Cells International
Tonarova et al., 2021

Über strukturelle Proteinveränderungen hinaus kann hitzeinaktiviertes Serum auch die intrazelluläre Signalübertragung modulieren. Der p38/AKT-Signalweg, der Zellproliferation und Stressreaktionen steuert, wurde in einigen Studien mit den wachstumsfördernden Effekten von HI-FBS in Verbindung gebracht.

Dies deutet darauf hin, dass HI-FBS nicht nur neutral ist – es könnte das Zellverhalten aktiv durch veränderte Verfügbarkeit von Faktoren beeinflussen. In bestimmten Assays kann diese Modulation vorteilhaft sein; in anderen besteht jedoch das Risiko, die Interpretation der Ergebnisse zu verfälschen.

Quelle: International Journal of Molecular Sciences
Geng et al., 2023

Wann sollte HI-FBS verwendet werden

Trotz berechtigter Bedenken bleibt hitzeinaktiviertes FBS in bestimmten Kontexten wertvoll – insbesondere dort, wo die Komplementaktivität die Zellvitalität oder die Integrität von Assays beeinträchtigen könnte.
Anwendungsfälle, in denen HI-FBS empfohlen wird:

  • Immunologische Assays: Lymphozytenaktivierung, komplementempfindliche Messungen oder Differenzierungsprotokolle von Immunzellen können HI-FBS erfordern, um unspezifische Lyse oder Immunaktivierung zu verhindern.
  • Differenzierte oder empfindliche Zelllinien: Einige spezialisierte oder primäre Zelltypen – insbesondere solche mit bekannter Empfindlichkeit gegenüber Komplementproteinen – können von der Serum-Hitzeinaktivierung profitieren.
  • Assays, die „immune silence“ erfordern: Protokolle, die Hintergrundrauschen durch Serumkomponenten minimieren sollen, können von einer kontrollierteren Serumzusammensetzung profitieren.

In einigen dieser Fälle kann auch AB-Menschserum eine Alternative darstellen, da es eine reduzierte Komplementaktivität bietet, ohne Hitzeinaktivierung zu erfordern. Dabei muss jedoch ebenso auf Loskonsistenz und Verträglichkeit mit dem Zielzelltyp geachtet werden. 👉 Erfahren Sie mehr über Optionen für Humanserum in der Zellkultur.

Nichtsdestotrotz sollte selbst in diesen Szenarien die Notwendigkeit empirisch überprüft werden. Ein direkter Vergleich von Proliferation oder Phänotyp mit HI-FBS versus unbehandeltem FBS zeigt, ob der Inaktivierungsschritt tatsächlich einen Mehrwert liefert – oder lediglich aus historischen Protokollen übernommen wurde.

Die Hitzeinaktivierung kann bestimmte Zelllinien schützen – wissen Sie, welche.

Quelle: Heliyon
Chelladurai et al., 2021

Wann sollte HI-FBS vermieden werden

In vielen modernen Workflows kann die Verwendung von hitzeinaktiviertem Serum tatsächlich kontraproduktiv sein. Der Verlust labiler Wachstumsfaktoren und die Bildung von Proteinaggregaten können die experimentelle Genauigkeit beeinträchtigen – insbesondere in Assays, die auf die native Serumzusammensetzung angewiesen sind.

Szenarien, in denen HI-FBS generell vermieden werden sollte:

  • Forschung an extrazellulären Vesikeln (EV): Das Erhitzen verändert serumabgeleitete Vesikel und beeinflusst EV-Proteinsignaturen, was die Isolationsreinheit und die nachgelagerte Analyse beeinträchtigen kann.
  • Proteomik- und Metabolomik-Workflows: Durch HI-FBS veränderte Proteinprofile können analytische Ergebnisse verfälschen oder Batch-Rauschen einführen.
  • Standardkulturen robuster Zelllinien: Zelllinien wie HEK293, Fibroblasten oder CHO-Zellen gedeihen in unbehandeltem Serum in der Regel gut und profitieren nicht von der Hitzeinaktivierung.

Darüber hinaus kann hitzeinaktiviertes Serum trüb erscheinen oder zur Präzipitation neigen, was die Medienzubereitung erschwert und möglicherweise zu Fehlinterpretationen bei Mikroskopie oder Vitalitätsassays führt.

Quelle: Scientific Reports
Mathews et al., 2024

Lot-zu-Lot-Variabilität und Qualitätskontrolle

Ein weit verbreiteter Irrglaube ist, dass die Hitzeinaktivierung die Konsistenz des Serums zwischen verschiedenen Losen verbessert. In Wirklichkeit unterliegt HI-FBS derselben Lot-zu-Lot-Variabilität wie unbehandeltes FBS, und in manchen Fällen kann das Erhitzen die Unterschiede sogar verstärken, da bestimmte Proteine in einigen Chargen stärker degradiert werden als in anderen.

Darüber hinaus führt der Inaktivierungsprozess eine neue Variable ein: die Handhabung durch den Anwender. Unterschiede in Inkubationszeit, Schwenkfrequenz, Kalibrierung des Wasserbads und Abkühlraten können den Grad der Inaktivierung und das endgültige Serumprofil beeinflussen – insbesondere bei manueller Durchführung im eigenen Labor.

Best practices:

  • Testen Sie neue Serum-Lots (HI oder unbehandelt) stets an Ihren spezifischen Zelllinien, bevor Sie größere Experimente starten.
  • Wenn HI-FBS verwendet wird, ziehen Sie vorgeinaktivierte Chargen von validierten Lieferanten in Betracht, um Konsistenz zu gewährleisten.
  • Nutzen Sie interne Kontrollen beim Vergleich von Ergebnissen über verschiedene Serum-Lots oder Behandlungen hinweg.

Quelle: In Vitro Cellular & Developmental Biology – Animal
Nims & Harbell, 2017

Best Practices für die Hitzeinaktivierung (falls verwendet)

Wenn Ihre Anwendung tatsächlich HI-FBS erfordert, sind Konsistenz und Sterilität entscheidend. Eine unsachgemäße Durchführung kann zu Nährstoffabbau, mikrobiellen Risiken oder Inkonsistenzen zwischen Chargen – selbst innerhalb desselben Lots – führen.

Empfohlenes Vorgehen:

  • Serum über Nacht bei 4 °C auftauen
  • Wasserbad auf exakt 56 °C vorheizen
  • Serum in sterile, verschlossene Röhrchen übertragen (offene Flaschen vermeiden)
  • 30 Minuten inkubieren und alle 5–10 Minuten sanft schwenken, um eine gleichmäßige Erwärmung sicherzustellen
  • Schnell auf Eis oder bei 4 °C abkühlen
  • Aliquotieren, um Gefrier-Auftau-Zyklen zu minimieren
  • Bei −20 °C lagern, lichtgeschützt

Für Labore, die validierte Reagenzien bevorzugen, kann der Einsatz kommerziell vorinaktivierten HI-FBS helfen, die Variabilität zu reduzieren.

Tipps zur Vermeidung von Fehlern:

  • Kalibrierte Thermometer verwenden – viele Wasserbäder schwanken um ±1–2 °C.
  • Sanft schwenken, um Schaumbildung und Lufteintrag zu vermeiden.
  • Auf Trübungen oder Präzipitate nach der Inaktivierung achten – dies deutet nicht zwingend auf Kontamination hin, sollte aber dokumentiert werden.

Quelle: UNC Tissue Culture Facility Guidelines
UNC Lineberger, 2025

 

Hitzeinaktiviertes FBS: Produkte von Capricorn Scientific

Product Name Volume Cat No
FBS Advanced (FBS Minis), HI - South America 500 ml 10-FBS-HI-11F
FBS Xtra (FBS Minis), HI - South America 500 ml 10-FBS-HI-16F
FBS Standard (FBS Minis), HI - South America 500 ml 10-FBS-HI-12F
FBS, HI - South America 500 ml FBS-HI-12A
FBS, HI - South America 100 ml FBS-HI-12B
FBS, HI - USA Origin 500 ml FBS-HI-22A
FBS, HI - USA Origin 100 ml FBS-HI-22B
FBS Advanced, HI - South America 500 ml FBS-HI-11A
FBS Advanced, HI - South America 100 ml FBS-HI-11B

 

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Fazit: Überlegen, bevor Sie erhitzen

Die Hitzeinaktivierung von FBS ist an sich weder gut noch schlecht – sie ist ein kontextabhängiges Werkzeug. Während sie in bestimmten immunologischen oder empfindlichen Assays vorteilhaft sein kann, kann sie in anderen die Leistung beeinträchtigen, indem Serumkomponenten degradiert oder analytische Ergebnisse verfälscht werden.

Statt sich auf Gewohnheit oder Annahmen zu verlassen, sollten Labore HI-FBS als Variable betrachten – eine, die einen direkten Vergleichstest und eine durchdachte Einbindung in die Protokolle rechtfertigt.

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FAQs

Brauche ich HI-FBS für die Kultur von mesenchymalen Stammzellen?

In der Regel nicht. Zahlreiche Studien zeigen, dass mesenchymale Stammzellen (MSCs) in unbehandeltem FBS effektiv proliferieren und differenzieren. Die Hitzeinaktivierung ist meist nicht erforderlich, es sei denn, Ihr Protokoll richtet sich gezielt auf komplementempfindliche Bedingungen.

Das Standardprotokoll lautet: 56 °C für 30 Minuten mit sanftem Schwenken alle 5–10 Minuten. Häufige Fehler sind Überhitzung, unzureichendes Schwenken und das Nicht-schnell-Abkühlen des Serums – jeder dieser Fehler kann die Serumqualität beeinträchtigen.

Sie kann die Profile extrazellulärer Vesikel deutlich verändern, indem serumabgeleitete Vesikel und deren Proteingehalt modifiziert werden. HI-FBS sollte daher bei der EV-Isolation und in Omics-Workflows vermieden werden, es sei denn, die Anwendung wurde ausdrücklich validiert.

Gamma-Bestrahlung wird zur Reduzierung von Krankheitserregern eingesetzt, ersetzt jedoch nicht die Hitzeinaktivierung. Sie wirkt nach einem anderen Mechanismus und kann ebenfalls die Serum-Eigenschaften verändern. Für einige empfindliche Anwendungen ist FBS erhältlich, das doppelt behandelt wurde (HI + Gamma), muss jedoch ebenfalls validiert werden.

Ja – und das sollten Sie auch tun. Der zuverlässigsten Ansatz ist ein kleinskaliger Vergleich von Wachstum, Morphologie oder Assay-Ergebnissen derselben Zelllinie in HI-FBS versus unbehandeltem FBS.

Trübungen entstehen häufig durch Proteinaggregation oder Präzipitation während der Hitzeinaktivierung. Sie weisen nicht zwingend auf eine Kontamination hin, können jedoch die Klarheit des Mediums beeinträchtigen und sollten hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf Assays überprüft werden.

Anleitung / Schritt-für-Schritt-Protokoll

Wie man fetales Rinderserum (FBS) hitzeinaktiviert (HI-FBS)

Verwenden Sie dieses validierte Protokoll, um eine konsistente und effektive Hitzeinaktivierung zu gewährleisten und gleichzeitig das Risiko von Proteinabbau oder mikrobieller Kontamination zu minimieren.

Benötigte Materialien:

  • Fetal bovine serum (über Nacht bei 4 °C aufgetaut)
  • Kalibriertes Wasserbad
  • Sterile, verschlossene Zentrifugenröhrchen
  • Timer
  • Eisbad

Schritt-für-Schritt-Protokoll:

  1. Serum über Nacht bei 4 °C auftauen, um die Proteinstruktur zu erhalten.
  2. Wasserbad auf stabile 56 °C (±0,5 °C) vorheizen.
  3. Serum in sterile Röhrchen überführen; Überfüllen vermeiden.
  4. 30 Minuten inkubieren und alle 5–10 Minuten sanft schwenken, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu gewährleisten.
  5. Sofort in einem Eisbad oder bei 4 °C abkühlen.
  6. In sterile Behälter aliquotieren, um Gefrier-Auftau-Zyklen zu minimieren.
  7. Beschriften und bei −20 °C lichtgeschützt lagern.

Tipp: Bilden sich nach der Hitzeinaktivierung Trübungen oder Präzipitate, kann bei Bedarf eine Sterilfiltration durch eine 0,2 μm-Membran erfolgen – beachten Sie jedoch, dass dies den Serumgehalt weiter verändern kann.