干細胞是一類具有無限的或者永生的自我更新能力的細胞、能夠產(chǎn)生至少一種類型的、高度分化的子代細胞[1]。

干細胞被認為可以提供一種理想的生物學平臺, 用于多方面的科學研究與臨床應用, 如藥物篩選平臺的建立、細胞發(fā)育與分化的分子調(diào)節(jié)機制研究、基因靶向敲除動物模型的構(gòu)建、組織工程種子細胞及基因治療載體的建立、細胞治療及再生醫(yī)學等[2]。

干細胞研究離不開干細胞的培養(yǎng)。合格的干細胞培養(yǎng)的過程，包括促進其分裂增殖和維持其未分化狀態(tài)。

基于以上兩點要求，目前主流的標準培養(yǎng)方法為飼養(yǎng)層培養(yǎng)法：

即在有絲分裂失活的飼養(yǎng)層細胞 (FEEDER) 上培養(yǎng)干細胞。培養(yǎng)體系一般為高糖DMEM，添加適量的胎牛血清 (FCS) 及白血病抑制因子 (LIF)、L-谷氨酰胺等添加劑。

另外，為了避免外源性物質(zhì)的干擾（如血清、病原等成分）[3]，又嘗試及建立了其他培養(yǎng)基, 包括條件培養(yǎng)基 (CM) 、無飼養(yǎng)層、無血清、血清替代物 (SR) 非條件培養(yǎng)基等。

其中無血清培養(yǎng)基中添加了更多珍貴的細胞因子，而血清替代物培養(yǎng)基則采用人工/半人工合成分子替代物的形式，來替代血清，成本相較于普通胎牛血清*培養(yǎng)基而言，高出不少。

01

飼養(yǎng)層培養(yǎng)法

目前認為，飼養(yǎng)層能夠提供干細胞接觸所必需的復雜蛋白分子。自1981年EVANS等人[4]用飼養(yǎng)層成功培養(yǎng)了mESC起，飼養(yǎng)層培養(yǎng)法便開始不斷發(fā)展。實驗過程，主要分為以下三步：配制飼養(yǎng)層細胞培養(yǎng)基、準備飼養(yǎng)層細胞、配制飼養(yǎng)單層細胞培養(yǎng)基、飼養(yǎng)單層制備、配制干細胞培養(yǎng)基、接種干細胞培養(yǎng)。

飼養(yǎng)層培養(yǎng)法卻存在著不可避免的缺點：

1、 飼養(yǎng)層細胞生命期有限，不能在體外長期傳代。在體外傳代時間太長，其產(chǎn)生促增殖因子和抑制分化因子的能力會減弱甚至喪失。

2、 MEF細胞的染色體干擾：飼養(yǎng)層細胞會影響干細胞遺傳物質(zhì)。　

3、 絲lie霉素-C的影響：飼養(yǎng)層細胞需要用到絲lie霉素-C，該物質(zhì)可能會影響干細胞的增殖。

4、 異種抗原及污染的影響：飼養(yǎng)層細胞作為異種抗原也會影響干細胞的健康，還有發(fā)生細胞間融、引入其他動物源性病原體，給臨床移植治療帶來風險。

5、 所用試劑復雜，批次不可控：所用材料的批次之間的波動，限制了培養(yǎng)物之間的可重復性。

6、 實驗周期長，培養(yǎng)基配制復雜：在基礎(chǔ)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，添加例如白血病抑制因子（LIF）[6]這樣的多功能細胞因子，但無論進口還是國產(chǎn)的產(chǎn)品，都不免有價格高昂的缺點。而自己配制，又會面臨操作繁瑣、易污染等問題。飼養(yǎng)層培養(yǎng)從培養(yǎng)飼養(yǎng)細胞開始，至少需要一周時間才能得到所需的干細胞，周期過長。

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02

無飼養(yǎng)層培養(yǎng)

無飼養(yǎng)層培養(yǎng)類似普通細胞培養(yǎng)，主要分為以下幾個步驟：培養(yǎng)瓶預處理、配制培養(yǎng)基、消化/復蘇干細胞、接種、培養(yǎng)。

相較于飼養(yǎng)層培養(yǎng)法，無飼養(yǎng)層培養(yǎng)法的優(yōu)點顯而易見：更加簡便、節(jié)省時間；但缺點也十分明顯：

1、 培養(yǎng)的細胞質(zhì)量不穩(wěn)定：由于自行配制的培養(yǎng)基，不可控因素較多，缺少營養(yǎng)細胞對的存在，干細胞生長狀況也不穩(wěn)定，直接影響實驗結(jié)果。

2、 成本高昂：商品化的培養(yǎng)基，根據(jù)品質(zhì)不同，價格也是從幾百元到幾千元不等，直接增加了干細胞的培養(yǎng)成本。

3、 需要不斷對培養(yǎng)基進行調(diào)整，對實驗人員有很高的要求：無飼養(yǎng)層培養(yǎng)法需要人為添加各種各樣的細胞因子，不同的干細胞還需要進行細微的調(diào)整以適應不同的生長需求，因此培養(yǎng)難度更高，對技術(shù)人員的操作水平及經(jīng)驗有很高的要求