iPS干細胞培養(yǎng)基是維持細胞未分化、高增殖、多能性的核心體系,成分可分為基礎(chǔ)營養(yǎng)、血清/替代物、生長因子、抗氧化/代謝補充、抗污染、小分子調(diào)節(jié)劑六大類,不同配方(傳統(tǒng)飼養(yǎng)層、無血清、化學(xué)成分明確)差異顯著。
一、基礎(chǔ)培養(yǎng)基(核心營養(yǎng)骨架)
提供細胞生存必需的碳源、氮源、維生素、無機鹽與緩沖體系,主流為:
DMEM/F12:很常用,含高葡萄糖、平衡鹽、多種維生素,pH穩(wěn)定(7.2–7.4),滲透壓約340mOsm。
KnockOutDMEM:專為干細胞優(yōu)化,低滲透壓、低鈣,適配血清替代物(KSR)。
基礎(chǔ)成分:葡萄糖(4.5g/L)、NaCl、KCl、NaHCO?、CaCl?、MgSO?、酚紅(pH指示劑)、水溶性維生素(B族、葉酸、煙酰胺)。
二、血清/血清替代物(生長與黏附支持)
1.傳統(tǒng)含血清配方(飼養(yǎng)層培養(yǎng))
胎牛血清(FBS):10%–20%,含生長因子、黏附蛋白、激素;但批次差異大、有動物源污染風(fēng)險。
替代方案:KnockOutSerumReplacement(KSR),20%,化學(xué)成分明確、無動物源,是iPS主流選擇。
2.無血清/化學(xué)成分明確配方(如Essential8/E8)
不含血清,用重組蛋白+小分子替代:胰島素(19.4mg/L)、轉(zhuǎn)鐵蛋白(10.7mg/L)、亞硒酸鈉(14μg/L),提供鐵代謝、抗氧化與能量支持。
三、關(guān)鍵生長因子(維持多能性的核心)
bFGF(FGF2):必需核心因子,終濃度4–100ng/mL(常用20ng/mL),激活FGFR通路,抑制分化、促增殖。
TGFβ1/Nodal:E8等無血清配方添加(2μg/LTGFβ1),協(xié)同bFGF維持未分化狀態(tài)。
LIF(白血病抑制因子):小鼠iPS專用(12.5ng/mL),人iPS通常不依賴。
四、代謝與抗氧化補充劑
L-谷氨酰胺(GlutaMAX):2mM,細胞能量與蛋白合成必需,易降解,建議用穩(wěn)定型替代物。
非必需氨基酸(NEAA):1×,補充丙氨酸、天冬氨酸等,減輕細胞合成負擔(dān)。
β-巰基乙醇(2-ME):100μM,抗氧化,保護細胞免受氧化應(yīng)激,促存活。
抗壞血酸-2-磷酸鎂:64mg/L,E8配方添加,抗氧化、促膠原合成。
五、抗污染與輔助成分
雙抗(Pen/Strep):青霉素100U/mL+鏈霉素100μg/mL,抑制細菌污染(科研常用,臨床級多不加)。
兩性霉素B:可選,抗真菌。
BSA(牛血清白蛋白):0.1%–1%,保護生長因子、減少細胞貼壁損傷。
六、小分子調(diào)節(jié)劑(提升存活與克隆效率)
ROCK抑制劑(Y-27632):傳代/單細胞接種時用(10μM),抑制凋亡、大幅提高克隆形成率。
其他:如CHIR99021(GSK3抑制劑)、PD0325901(MEK抑制劑),用于特定多能性維持體系。