iPS干细胞培养基是维持细胞未分化、高增殖、多能性的核心体系,成分可分为基础营养、血清/替代物、生长因子、抗氧化/代谢补充、抗污染、小分子调节剂六大类,不同配方(传统饲养层、无血清、化学成分明确)差异显著。
一、基础培养基(核心营养骨架)
提供细胞生存必需的碳源、氮源、维生素、无机盐与缓冲体系,主流为:
DMEM/F12:很常用,含高葡萄糖、平衡盐、多种维生素,pH稳定(7.2–7.4),渗透压约340mOsm。
KnockOutDMEM:专为干细胞优化,低渗透压、低钙,适配血清替代物(KSR)。
基础成分:葡萄糖(4.5g/L)、NaCl、KCl、NaHCO₃、CaCl₂、MgSO₄、酚红(pH指示剂)、水溶性维生素(B族、叶酸、烟酰胺)。
二、血清/血清替代物(生长与黏附支持)
1.传统含血清配方(饲养层培养)
胎牛血清(FBS):10%–20%,含生长因子、黏附蛋白、激素;但批次差异大、有动物源污染风险。
替代方案:KnockOutSerumReplacement(KSR),20%,化学成分明确、无动物源,是iPS主流选择。
2.无血清/化学成分明确配方(如Essential8/E8)
不含血清,用重组蛋白+小分子替代:胰岛素(19.4mg/L)、转铁蛋白(10.7mg/L)、亚硒酸钠(14μg/L),提供铁代谢、抗氧化与能量支持。
三、关键生长因子(维持多能性的核心)
bFGF(FGF2):必需核心因子,终浓度4–100ng/mL(常用20ng/mL),激活FGFR通路,抑制分化、促增殖。
TGFβ1/Nodal:E8等无血清配方添加(2μg/LTGFβ1),协同bFGF维持未分化状态。
LIF(白血病抑制因子):小鼠iPS专用(12.5ng/mL),人iPS通常不依赖。
四、代谢与抗氧化补充剂
L-谷氨酰胺(GlutaMAX):2mM,细胞能量与蛋白合成必需,易降解,建议用稳定型替代物。
非必需氨基酸(NEAA):1×,补充丙氨酸、天冬氨酸等,减轻细胞合成负担。
β-巯基乙醇(2-ME):100μM,抗氧化,保护细胞免受氧化应激,促存活。
抗坏血酸-2-磷酸镁:64mg/L,E8配方添加,抗氧化、促胶原合成。
五、抗污染与辅助成分
双抗(Pen/Strep):青霉素100U/mL+链霉素100μg/mL,抑制细菌污染(科研常用,临床级多不加)。
两性霉素B:可选,抗真菌。
BSA(牛血清白蛋白):0.1%–1%,保护生长因子、减少细胞贴壁损伤。
六、小分子调节剂(提升存活与克隆效率)
ROCK抑制剂(Y-27632):传代/单细胞接种时用(10μM),抑制凋亡、大幅提高克隆形成率。
其他:如CHIR99021(GSK3抑制剂)、PD0325901(MEK抑制剂),用于特定多能性维持体系。