基礎(chǔ)生物學(xué)研究領(lǐng)域的科學(xué)家如何選擇適合的iPSC培養(yǎng)基
更新時(shí)間：2025-12-19
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在基礎(chǔ)生物學(xué)研究中，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）的培養(yǎng)核心是維持其未分化狀態(tài)、多能性和遺傳穩(wěn)定性，同時(shí)滿足實(shí)驗(yàn)的特異性需求（如單細(xì)胞克隆、基因編輯、分化潛能驗(yàn)證等）。科學(xué)家選擇適合的iPSC培養(yǎng)基，需遵循“先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)→再匹配培養(yǎng)基類型→最后驗(yàn)證關(guān)鍵性能”的邏輯，結(jié)合自身研究場景逐步篩選，具體可分為以下六個(gè)核心步驟：
一、明確核心實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，劃定培養(yǎng)基選擇范圍
不同的基礎(chǔ)研究方向?qū)PSC的狀態(tài)要求差異顯著，這是選擇培養(yǎng)基的首要依據(jù)。
若聚焦iPSC的長期維持與遺傳穩(wěn)定性
適用于細(xì)胞系建立、傳代保種、基因型鑒定等研究，需優(yōu)先選擇成分明確、無血清/無飼養(yǎng)層的培養(yǎng)基。這類培養(yǎng)基可避免血清中不明成分（如生長因子、蛋白酶抑制劑）和飼養(yǎng)層細(xì)胞（如小鼠胚胎成纖維細(xì)胞MEF）帶來的批次差異、異種蛋白污染，減少iPSC在長期傳代中發(fā)生遺傳漂變的風(fēng)險(xiǎn)，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性。
若需開展單細(xì)胞克隆或單細(xì)胞分選實(shí)驗(yàn)
這類實(shí)驗(yàn)對(duì)細(xì)胞的存活率和貼壁能力要求很高，普通培養(yǎng)基難以支撐單細(xì)胞的增殖。需選擇添加單細(xì)胞克隆促進(jìn)因子（如Rho相關(guān)激酶抑制劑ROCKi）的專用培養(yǎng)基，ROCKi可抑制單細(xì)胞凋亡，提高克隆形成率，滿足單細(xì)胞測序、基因編輯陽性克隆篩選等實(shí)驗(yàn)需求。
若研究方向是iPSC的定向分化潛能
需選擇兼顧未分化維持與分化靈活性的培養(yǎng)基。部分培養(yǎng)基為強(qiáng)化多能性會(huì)添加高濃度的多能性因子（如bFGF、TGF-β），但可能會(huì)抑制后續(xù)的分化啟動(dòng)；而基礎(chǔ)型無血清培養(yǎng)基的成分更簡潔，對(duì)分化信號(hào)的響應(yīng)更靈敏，更適合用于驗(yàn)證iPSC向三胚層細(xì)胞的分化能力。
若涉及高通量篩選或自動(dòng)化培養(yǎng)
需選擇適配懸浮培養(yǎng)或3D培養(yǎng)體系的培養(yǎng)基，同時(shí)要求培養(yǎng)基具有良好的均一性和批次穩(wěn)定性，能夠兼容自動(dòng)化設(shè)備（如細(xì)胞分選儀、高通量成像系統(tǒng)）的操作流程，避免因培養(yǎng)基黏度、細(xì)胞團(tuán)聚等問題影響實(shí)驗(yàn)效率。
二、區(qū)分培養(yǎng)基類型，匹配實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)條件
iPSC培養(yǎng)基主要分為飼養(yǎng)層依賴型培養(yǎng)基和無飼養(yǎng)層無血清培養(yǎng)基兩大類，二者的適用場景和技術(shù)門檻差異較大，需結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)條件選擇。
飼養(yǎng)層依賴型培養(yǎng)基（含血清）
核心特點(diǎn)：以MEF或人源飼養(yǎng)層細(xì)胞為支持，搭配含血清的基礎(chǔ)培養(yǎng)基（如DMEM/F12+胎牛血清FBS），并添加bFGF等生長因子。成本較低，細(xì)胞貼壁效果好，適合新手建立iPSC培養(yǎng)體系。
局限性：存在異種蛋白污染風(fēng)險(xiǎn)，血清批次差異大，iPSC的遺傳穩(wěn)定性易受影響，不適合用于后續(xù)的臨床研究或基因編輯實(shí)驗(yàn)。
適用場景：基礎(chǔ)生物學(xué)中的初步探索性實(shí)驗(yàn)，或?qū)嶒?yàn)室經(jīng)費(fèi)有限、缺乏無血清培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)的情況。
無飼養(yǎng)層無血清培養(yǎng)基（成分明確型）
核心特點(diǎn)：無需飼養(yǎng)層細(xì)胞，培養(yǎng)基成分完全明確（包括重組蛋白生長因子、氨基酸、維生素等），不含血清和動(dòng)物源成分。可大程度降低外源污染，維持iPSC的多能性和遺傳穩(wěn)定性，是目前基礎(chǔ)研究的主流選擇。
分類與選擇：
基礎(chǔ)型無血清培養(yǎng)基：僅含維持未分化狀態(tài)的核心因子（如bFGF、ActivinA），成分簡潔，適合常規(guī)傳代和分化實(shí)驗(yàn)。
增強(qiáng)型無血清培養(yǎng)基：添加ROCKi、抗氧化劑（如谷胱甘肽）等成分，可提高細(xì)胞存活率和克隆形成率，適合單細(xì)胞培養(yǎng)、凍存復(fù)蘇后的細(xì)胞恢復(fù)。
適用場景：需要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)變量的研究（如表觀遺傳調(diào)控、信號(hào)通路機(jī)制研究）、基因編輯后的細(xì)胞培養(yǎng)、分化潛能驗(yàn)證等。
化學(xué)成分限定培養(yǎng)基（CDM）
核心特點(diǎn)：所有成分（包括蛋白、激素、無機(jī)鹽）的種類和濃度均完全明確，無任何未知成分，是目前標(biāo)準(zhǔn)化程度最高的iPSC培養(yǎng)基。
適用場景：對(duì)實(shí)驗(yàn)重復(fù)性要求很高的研究（如iPSC的轉(zhuǎn)錄組測序、蛋白質(zhì)組學(xué)分析），或需要排除外源成分干擾的機(jī)制研究。
