基礎生物學研究領域的科學家如何選擇適合的iPSC培養基
更新時間：2025-12-19
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在基礎生物學研究中，誘導多能干細胞（iPSC）的培養核心是維持其未分化狀態、多能性和遺傳穩定性，同時滿足實驗的特異性需求（如單細胞克隆、基因編輯、分化潛能驗證等）。科學家選擇適合的iPSC培養基，需遵循“先明確實驗目標→再匹配培養基類型→最后驗證關鍵性能”的邏輯，結合自身研究場景逐步篩選，具體可分為以下六個核心步驟：
一、明確核心實驗目標，劃定培養基選擇范圍
不同的基礎研究方向對iPSC的狀態要求差異顯著，這是選擇培養基的首要依據。
若聚焦iPSC的長期維持與遺傳穩定性
適用于細胞系建立、傳代保種、基因型鑒定等研究，需優先選擇成分明確、無血清/無飼養層的培養基。這類培養基可避免血清中不明成分（如生長因子、蛋白酶抑制劑）和飼養層細胞（如小鼠胚胎成纖維細胞MEF）帶來的批次差異、異種蛋白污染，減少iPSC在長期傳代中發生遺傳漂變的風險，確保實驗結果的可重復性。
若需開展單細胞克隆或單細胞分選實驗
這類實驗對細胞的存活率和貼壁能力要求很高，普通培養基難以支撐單細胞的增殖。需選擇添加單細胞克隆促進因子（如Rho相關激酶抑制劑ROCKi）的專用培養基，ROCKi可抑制單細胞凋亡，提高克隆形成率，滿足單細胞測序、基因編輯陽性克隆篩選等實驗需求。
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基。部分培養基為強化多能性會添加高濃度的多能性因子（如bFGF、TGF-β），但可能會抑制后續的分化啟動；而基礎型無血清培養基的成分更簡潔，對分化信號的響應更靈敏，更適合用于驗證iPSC向三胚層細胞的分化能力。
若涉及高通量篩選或自動化培養
需選擇適配懸浮培養或3D培養體系的培養基，同時要求培養基具有良好的均一性和批次穩定性，能夠兼容自動化設備（如細胞分選儀、高通量成像系統）的操作流程，避免因培養基黏度、細胞團聚等問題影響實驗效率。
二、區分培養基類型，匹配實驗室的技術條件
iPSC培養基主要分為飼養層依賴型培養基和無飼養層無血清培養基兩大類，二者的適用場景和技術門檻差異較大，需結合實驗室的培養條件選擇。
飼養層依賴型培養基（含血清）
核心特點：以MEF或人源飼養層細胞為支持，搭配含血清的基礎培養基（如DMEM/F12+胎牛血清FBS），并添加bFGF等生長因子。成本較低，細胞貼壁效果好，適合新手建立iPSC培養體系。
局限性：存在異種蛋白污染風險，血清批次差異大，iPSC的遺傳穩定性易受影響，不適合用于后續的臨床研究或基因編輯實驗。
適用場景：基礎生物學中的初步探索性實驗，或實驗室經費有限、缺乏無血清培養經驗的情況。
無飼養層無血清培養基（成分明確型）
核心特點：無需飼養層細胞，培養基成分完全明確（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的多能性和遺傳穩定性，是目前基礎研究的主流選擇。
分類與選擇：
基礎型無血清培養基：僅含維持未分化狀態的核心因子（如bFGF、ActivinA），成分簡潔，適合常規傳代和分化實驗。
增強型無血清培養基：添加ROCKi、抗氧化劑（如谷胱甘肽）等成分，可提高細胞存活率和克隆形成率，適合單細胞培養、凍存復蘇后的細胞恢復。
適用場景：需要嚴格控制實驗變量的研究（如表觀遺傳調控、信號通路機制研究）、基因編輯后的細胞培養、分化潛能驗證等。
化學成分限定培養基（CDM）
核心特點：所有成分（包括蛋白、激素、無機鹽）的種類和濃度均完全明確，無任何未知成分，是目前標準化程度最高的iPSC培養基。
適用場景：對實驗重復性要求很高的研究（如iPSC的轉錄組測序、蛋白質組學分析），或需要排除外源成分干擾的機制研究。
