30 多年來(lái)，生物產(chǎn)業(yè)一直在為許多細(xì)胞類型開發(fā)專門的細(xì)胞培養(yǎng)基，包括原代細(xì)胞和干細(xì)胞。細(xì)胞培養(yǎng)是生命科學(xué)中常見和復(fù)雜的技術(shù)之一，培養(yǎng)基本身是維持培養(yǎng)中健康、增殖的干細(xì)胞的關(guān)鍵因素。所有干細(xì)胞培養(yǎng)基的基本成分主要包含：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、緩沖系統(tǒng)、谷氨酰胺、血清（或血清替代品）、特定生長(zhǎng)因子以及其他補(bǔ)充劑等。
一、基礎(chǔ)培養(yǎng)基
經(jīng)典基礎(chǔ)培養(yǎng)基（DMEM、MEM、RPMI 等）是化學(xué)成分明確的配方，每種配方都是為支持特定的細(xì)胞系或培養(yǎng)條件而開發(fā)的。
許多基礎(chǔ)培養(yǎng)基起初是使用小鼠成纖維細(xì)胞、HeLa 或 CHO 細(xì)胞系開發(fā)的，并且隨著時(shí)間的推移進(jìn)行修改已經(jīng)建立了適用于多種細(xì)胞類型的基礎(chǔ)培養(yǎng)基。DMEM/F12 是一種使用較為廣泛的干細(xì)胞基礎(chǔ)培養(yǎng)基，它實(shí)質(zhì)是由(Ham's F12培養(yǎng)基 和DMEM培養(yǎng)基的 1:1 混合物.
常見的幾種基礎(chǔ)培養(yǎng)基：
RPMI培養(yǎng)基：由洛斯維·帕克紀(jì)念研究所研發(fā)
BME培養(yǎng)基 ：屬于 Eagle 的基礎(chǔ)培養(yǎng)基
MEM培養(yǎng)基 ：屬于改良的 Eagle 培養(yǎng)基
DMEM培養(yǎng)基：Dulbecco 改良型培養(yǎng)基
二、緩沖液
干細(xì)胞培養(yǎng)基在滿足培養(yǎng)細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)需求之外，還要注意細(xì)胞的培養(yǎng)條件。多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞生長(zhǎng)的PH值為：在7.4 的左右，所以，維持相對(duì)穩(wěn)定的PH環(huán)境也很重要。細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)由于加入了二氧化碳，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生HCO3-從而降低培養(yǎng)基中的pH值。
三、碳酸氫鈉
為了穩(wěn)定 CO 2培養(yǎng)箱內(nèi) pH 值的變化，碳酸氫鈉(NaHCO 3 ) 是一種無(wú)毒的天然緩沖液，通常包含在干細(xì)胞培養(yǎng)基中。作為一般經(jīng)驗(yàn)法則，當(dāng)在 5% CO 2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)時(shí)，需要1.5 g/L 的 NaHCO 3以將培養(yǎng)基的 pH 值保持在 7.4。
H 2 O + CO 2 ? H 2 CO 3 ? H + + HCO 3 ˉ
NaHCO 3 ? Na + + HCO 3 ˉ
上面公式所表達(dá)的是：細(xì)胞培養(yǎng)基中的CO 2產(chǎn)生酸性條件。碳酸氫鈉緩沖該反應(yīng)。
四、肝素
HEPES是一種兩性離子有機(jī)緩沖液，它的主要作用也是為了維持培養(yǎng)基的 pH 值。如果您所培養(yǎng)的細(xì)胞對(duì)PH環(huán)境較為敏感時(shí)，建議添加HEPES，這樣不僅可以增加緩沖能力還能夠?qū)?nbsp;pH 值穩(wěn)定在 7.2 至 7.6 范圍內(nèi)。
五、酚紅
除了二氧化碳水平以外，細(xì)胞的代謝產(chǎn)物、培養(yǎng)基添加劑或其他因素同樣會(huì)影響到干細(xì)胞培養(yǎng)基的 pH 值。所以，在培養(yǎng)基和干細(xì)胞培養(yǎng)基中也常常會(huì)添加酚紅作為視覺(jué) pH 指示劑，在 pH 值為 7.4 左右時(shí)，含有酚紅的培養(yǎng)基會(huì)呈現(xiàn)紅色，并且會(huì)隨著 pH 值的波動(dòng)從亮黃色到深紫色不等。如果您的細(xì)胞對(duì)雌激素比較敏感，請(qǐng)選擇不含酚紅的培養(yǎng)基，因?yàn)檫@種化合物會(huì)模仿某些類固醇激素的作用。
六、酸堿度
圖為不同PH值下培養(yǎng)基中酚紅的視覺(jué)展示效果。
七、谷氨酰胺
細(xì)胞所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還包括：必需氨基酸和維生素。其中L-谷氨酰胺是多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)基所需要的一種添加劑，它的主要作用是促進(jìn)氮的儲(chǔ)存與向培養(yǎng)細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。還有谷氨酰胺也常常會(huì)添加在干細(xì)胞培養(yǎng)基中，主要作用是在高能量需求時(shí)作為能量來(lái)源使用。所以，一般適用于增殖迅速的細(xì)胞類型或在低氧、低代謝條件下培養(yǎng)的細(xì)胞。
然而，在培養(yǎng)基介質(zhì)中時(shí)，游離 L-谷氨酰胺比較不穩(wěn)定。比如：在環(huán)境溫度大于 4°C 時(shí)，細(xì)胞培養(yǎng)基中的 L-谷氨酰胺會(huì)經(jīng)過(guò)非酶促反應(yīng)降解為NH3-和焦谷氨酸。所以，一般情況下， L-谷氨酰胺必須在 -20°C 的低溫條件下冷凍保存。
八、 L-丙氨酰/L-谷氨酰胺
L-丙氨酰和L-谷氨酰胺也是常添加在干細(xì)胞培養(yǎng)基中的物質(zhì)，起主要作用是：谷氨酰胺的穩(wěn)定性降低谷氨酰胺的分解速度。例如， L-丙氨酰-L-谷氨酰胺是一種二肽，即使在 37°C 下也能在細(xì)胞培養(yǎng)基中長(zhǎng)期穩(wěn)定。用 L-丙氨酰-L-谷氨酰胺補(bǔ)充干細(xì)胞培養(yǎng)基可以延長(zhǎng)培養(yǎng)基在 4°C 下的保質(zhì)期，并大大減少與谷氨酰胺分解成氨廢物相關(guān)的問(wèn)題。
九、生長(zhǎng)因子和培養(yǎng)基添加劑
1.生長(zhǎng)因子
生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和趨化因子是細(xì)胞的化學(xué)信使。每種干細(xì)胞類型都需要補(bǔ)充特定生長(zhǎng)因子的培養(yǎng)基，以維持或指導(dǎo)培養(yǎng)物的健康、增殖和分化。例如，在人胚胎干細(xì)胞 ES 和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 iPS 細(xì)胞培養(yǎng)基中通常會(huì)添加bFGF生長(zhǎng)因子。干細(xì)胞培養(yǎng)基中使用的生長(zhǎng)因子的質(zhì)量會(huì)對(duì)培養(yǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。比如：使用高生物活性、高純度的蛋白質(zhì)折疊及生長(zhǎng)因子可以獲得較好的蛋白重組效果。雖然生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子在處于凍干狀態(tài)時(shí)性能穩(wěn)定，但當(dāng)他們添加到培養(yǎng)基中時(shí)它的保質(zhì)期就會(huì)變得很短。為避免成分降解，一般會(huì)在使用前將它們添加到培養(yǎng)基中。
2.氨基酸
細(xì)胞培養(yǎng)基中還經(jīng)常添加非必需氨基酸 (NEAA)來(lái)刺激細(xì)胞的增殖并延長(zhǎng)細(xì)胞的活力。雖然細(xì)胞也可以自然合成 NEAA，但在培養(yǎng)基中補(bǔ)充非必需氨基酸可以減少低水平氨基酸水平所帶來(lái)的的副作用。
3.抗生素
實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用補(bǔ)充抗生素來(lái)控制在營(yíng)養(yǎng)豐富的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境中可能出現(xiàn)的細(xì)菌污染物的生長(zhǎng)。除了原代細(xì)胞分離以外，不建議在干細(xì)胞培養(yǎng)中使用抗生素，因?yàn)槌Ｒ?guī)的抗生素雖然可以防止污染發(fā)生，但是容易導(dǎo)致耐藥菌株的出現(xiàn)，甚至?xí)蓴_到細(xì)胞的正常代謝。
十、血清以及血清替代品
1.血清
多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要在培養(yǎng)基中添加血清。用于細(xì)胞培養(yǎng)的血清包含蛋白質(zhì)、肽、生長(zhǎng)因子、氨基酸、脂質(zhì)、碳水化合物、激素、維生素等多種細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)成分。干細(xì)胞培養(yǎng)基的胎牛血清 (FBS)添加含量通常含在 10% 至 20% 之間。
2.無(wú)血清培養(yǎng)基
無(wú)血清 (SF) 培養(yǎng)基允許研究人員在無(wú)血清的情況下培養(yǎng)干細(xì)胞。無(wú)血清干細(xì)胞培養(yǎng)基的主要優(yōu)點(diǎn)是從更純的培養(yǎng)基配方中獲得一致且可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)血清培養(yǎng)基被認(rèn)為是成分確定的培養(yǎng)基，含有白蛋白、胰島素、硒和轉(zhuǎn)鐵蛋白來(lái)代替 FBS。然而，成分確定的無(wú)血清培養(yǎng)基可包括血清來(lái)源的蛋白質(zhì)，例如人血清白蛋白 (HSA)。
重要的是要知道，干細(xì)胞在無(wú)血清環(huán)境中培養(yǎng)時(shí)會(huì)更加敏感。這在形態(tài)學(xué)、細(xì)胞密度、增殖率以及對(duì)機(jī)械和化學(xué)應(yīng)力（包括解離酶和抗生素）的敏感性方面尤其明顯。例如，如果在無(wú)血清培養(yǎng)基中使用抗生素，通常最好使用終濃度為通常用于含血清培養(yǎng)基的1/5至 1/10 。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)要求不高的用戶或者想節(jié)約成本可以使用干粉培養(yǎng)基自行配制，但多數(shù)情況下都會(huì)選擇配置好的培養(yǎng)基或干細(xì)胞培養(yǎng)基，這樣開瓶后就能直接使用了。不僅可以節(jié)約時(shí)間，還省去了配制時(shí)的繁瑣環(huán)節(jié)。
蘇州阿爾法生物實(shí)驗(yàn)器材有限公司 除了供應(yīng)MEM培養(yǎng)基、DMEM、F12培養(yǎng)基、RPMI培養(yǎng)基等基礎(chǔ)培養(yǎng)基外，還提供細(xì)胞專用培養(yǎng)基、無(wú)血清培養(yǎng)基、低血清培養(yǎng)基、 干細(xì)胞培養(yǎng)基 、胎牛血清、雞血清等細(xì)胞培養(yǎng)試劑以及實(shí)驗(yàn)耗材和實(shí)驗(yàn)室儀器。
