基础生物学研究领域的科学家如何选择适合的iPSC培养基
更新时间：2025-12-19
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在基础生物学研究中，诱导多能干细胞（iPSC）的培养核心是维持其未分化状态、多能性和遗传稳定性，同时满足实验的特异性需求（如单细胞克隆、基因编辑、分化潜能验证等）。科学家选择适合的iPSC培养基，需遵循“先明确实验目标→再匹配培养基类型→最后验证关键性能”的逻辑，结合自身研究场景逐步筛选，具体可分为以下六个核心步骤：
一、明确核心实验目标，划定培养基选择范围
不同的基础研究方向对iPSC的状态要求差异显著，这是选择培养基的首要依据。
若聚焦iPSC的长期维持与遗传稳定性
适用于细胞系建立、传代保种、基因型鉴定等研究，需优先选择成分明确、无血清/无饲养层的培养基。这类培养基可避免血清中不明成分（如生长因子、蛋白酶抑制剂）和饲养层细胞（如小鼠胚胎成纤维细胞MEF）带来的批次差异、异种蛋白污染，减少iPSC在长期传代中发生遗传漂变的风险，确保实验结果的可重复性。
若需开展单细胞克隆或单细胞分选实验
这类实验对细胞的存活率和贴壁能力要求很高，普通培养基难以支撑单细胞的增殖。需选择添加单细胞克隆促进因子（如Rho相关激酶抑制剂ROCKi）的专用培养基，ROCKi可抑制单细胞凋亡，提高克隆形成率，满足单细胞测序、基因编辑阳性克隆筛选等实验需求。
若研究方向是iPSC的定向分化潜能
需选择兼顾未分化维持与分化灵活性的培养基。部分培养基为强化多能性会添加高浓度的多能性因子（如bFGF、TGF-β），但可能会抑制后续的分化启动；而基础型无血清培养基的成分更简洁，对分化信号的响应更灵敏，更适合用于验证iPSC向三胚层细胞的分化能力。
若涉及高通量筛选或自动化培养
需选择适配悬浮培养或3D培养体系的培养基，同时要求培养基具有良好的均一性和批次稳定性，能够兼容自动化设备（如细胞分选仪、高通量成像系统）的操作流程，避免因培养基黏度、细胞团聚等问题影响实验效率。
二、区分培养基类型，匹配实验室的技术条件
iPSC培养基主要分为饲养层依赖型培养基和无饲养层无血清培养基两大类，二者的适用场景和技术门槛差异较大，需结合实验室的培养条件选择。
饲养层依赖型培养基（含血清）
核心特点：以MEF或人源饲养层细胞为支持，搭配含血清的基础培养基（如DMEM/F12+胎牛血清FBS），并添加bFGF等生长因子。成本较低，细胞贴壁效果好，适合新手建立iPSC培养体系。
局限性：存在异种蛋白污染风险，血清批次差异大，iPSC的遗传稳定性易受影响，不适合用于后续的临床研究或基因编辑实验。
适用场景：基础生物学中的初步探索性实验，或实验室经费有限、缺乏无血清培养经验的情况。
无饲养层无血清培养基（成分明确型）
核心特点：无需饲养层细胞，培养基成分完全明确（包括重组蛋白生长因子、氨基酸、维生素等），不含血清和动物源成分。可大程度降低外源污染，维持iPSC的多能性和遗传稳定性，是目前基础研究的主流选择。
分类与选择：
基础型无血清培养基：仅含维持未分化状态的核心因子（如bFGF、ActivinA），成分简洁，适合常规传代和分化实验。
增强型无血清培养基：添加ROCKi、抗氧化剂（如谷胱甘肽）等成分，可提高细胞存活率和克隆形成率，适合单细胞培养、冻存复苏后的细胞恢复。
适用场景：需要严格控制实验变量的研究（如表观遗传调控、信号通路机制研究）、基因编辑后的细胞培养、分化潜能验证等。
化学成分限定培养基（CDM）
核心特点：所有成分（包括蛋白、激素、无机盐）的种类和浓度均完全明确，无任何未知成分，是目前标准化程度最高的iPSC培养基。
适用场景：对实验重复性要求很高的研究（如iPSC的转录组测序、蛋白质组学分析），或需要排除外源成分干扰的机制研究。
