細(xì)胞培養(yǎng)的最佳營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子是什么？

哪種營養(yǎng)素/生長因子更適合我的細(xì)胞培養(yǎng)？

細(xì)胞培養(yǎng)是一種不斷發(fā)展的實(shí)踐，對再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生巨大影響。細(xì)胞培養(yǎng)過程依賴于對影響培養(yǎng)結(jié)果的培養(yǎng)條件的精確調(diào)整。每種細(xì)胞類型都需要一組特定的信號才能有效生長。此外，所有細(xì)胞類型都需要基本營養(yǎng)物質(zhì)和培養(yǎng)基成分。因此，一些培養(yǎng)基成分是通用的，而另一些則根據(jù)細(xì)胞類型而特定。

維持細(xì)胞增殖的通用培養(yǎng)基成分

這是維持細(xì)胞增殖的通用培養(yǎng)基成分列表。

• 能量：來自碳水化合物或糖，是維持細(xì)胞新陳代謝所必需的。

• 必需金屬和礦物質(zhì)：例如鈣、鎂、鐵和其他微量金屬是調(diào)節(jié)代謝途徑和細(xì)胞過程所必需的。

• 緩沖劑：磷酸鹽、醋酸鹽和檸檬酸鹽維持 pH 水平，中和代謝活動(dòng)產(chǎn)生的酸化。

• 營養(yǎng)素：由維持細(xì)胞途徑和信號傳導(dǎo)所需的蛋白質(zhì)（或其組成部分：肽和氨基酸）或生長因子組成。培養(yǎng)基的這種成分根據(jù)細(xì)胞類型而變化，并且可以根據(jù)特定需要進(jìn)行定制。下面概述了一些主要細(xì)胞類型及其所需營養(yǎng)的詳細(xì)信息。

培養(yǎng)基還可能含有其他成分，例如 pH 變化指示劑、選擇性抗菌劑和促進(jìn)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)踐的膠凝劑。雖然這些培養(yǎng)基成分不直接影響細(xì)胞增殖，但會(huì)影響細(xì)胞培養(yǎng)性能。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 和成纖維細(xì)胞生長因子 2 (FGF2)

多能干細(xì)胞

多能干細(xì)胞可以自我更新，并且可以分化成幾乎任何其他細(xì)胞類型，包括神經(jīng)元、心血管細(xì)胞、肝細(xì)胞、上皮細(xì)胞等。iPSC是一種特定的干細(xì)胞類型，是通過將體細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞狀態(tài)而產(chǎn)生的。生長因子影響 iPSC 的增殖或分化行為。 FGF2 發(fā)出 iPSC 作為未分化細(xì)胞增殖的信號。

FGF生長因子

FGF2調(diào)節(jié)絲裂原激活蛋白激酶 (MAPK)/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶 (ERK) 通路 [ 2 ]，這些通路對于細(xì)胞信號級聯(lián)反應(yīng)至關(guān)重要，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化的信號級聯(lián)反應(yīng)。 FGF2 減少自發(fā)分化，從而維持可無限擴(kuò)增的 iPSC 培養(yǎng)物。因此，F(xiàn)GF2 是維持 iPSC 培養(yǎng)的關(guān)鍵生長因子。

神經(jīng)元細(xì)胞、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (BDNF) 和膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (GDNF)

神經(jīng)元干細(xì)胞

神經(jīng)元是一種重要的細(xì)胞類型，可以發(fā)送信息來控制整個(gè)身體的基本功能。神經(jīng)元通常存在于腦組織中，可以由干細(xì)胞產(chǎn)生。多能細(xì)胞首先分化為神經(jīng)祖細(xì)胞（NPC），進(jìn)一步分化為神經(jīng)元。 iPSC 衍生的 NPC 隨后可用于構(gòu)建 3D 結(jié)構(gòu)圖案，例如大腦類器官。生長因子信號傳導(dǎo)維持神經(jīng)元生長并指導(dǎo)生成的神經(jīng)元類型。 BDNF 和 GDNF 是神經(jīng)元分化和增殖的兩種關(guān)鍵生長因子。

BDNF生長因子

BDNF激活多種途徑，包括 MAPK、磷脂酶 Cy 和磷脂酰肌醇 3 激酶途徑，調(diào)節(jié)神經(jīng)元存活和分化所需的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄。 [ 3 ]。 BDNF 促進(jìn)神經(jīng)元存活、軸突伸長和分支、樹突棘形成和神經(jīng)元可塑性。

GDNF生長因子

GDNF激活促進(jìn)細(xì)胞增殖的通路，包括 MAPK、磷酸肌醇 3-激酶、ERK 和 ATK 通路 [ 4 ]。 GDNF 促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和皮質(zhì)神經(jīng)元的存活，并增強(qiáng)背根神經(jīng)節(jié)的軸突伸長和分支。

BDNF、GDNF、iPSC 和 NPC

BDNF 和 GDNF 用于將 iPSC 和 NPC 分化為神經(jīng)元并維持高質(zhì)量的后代。這些生長因子還可用于維持 3D 神經(jīng)元類器官并顯著驅(qū)動(dòng)類器官圖案化。

視網(wǎng)膜色素上皮 (RPE) 細(xì)胞、FGF2 和表皮生長因子 (EGF)

視網(wǎng)膜色素上皮干細(xì)胞

RPE 細(xì)胞是在眼睛感光層后面發(fā)現(xiàn)的單層細(xì)胞。它們執(zhí)行許多支持神經(jīng)元視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞的功能，包括類維生素A的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存、散射光的吸收、微環(huán)境的維持和營養(yǎng)的提供[ 5 ]。 RPE 細(xì)胞以單層形式生長，一旦生長填滿其邊界區(qū)域，就可以長時(shí)間保持靜止?fàn)顟B(tài)。這使得 RPE 細(xì)胞能夠承受高壓力條件。

FGF2 和 EGF 生長因子

FGF2通過上述 iPSC 途徑促進(jìn) RPE 細(xì)胞增殖。EGF激活多種途徑，包括 ERK MAPK、AKT-PI3K 和 PLC-γ1-PKC 途徑，調(diào)節(jié)增殖并防止不必要的細(xì)胞凋亡 [ 6 ]。這使得 EGF 能夠確保 RPE 細(xì)胞在靜止期存活。 FGF2 和 EGF 是維持 RPE 細(xì)胞并為其生長創(chuàng)造壓力最小的環(huán)境的關(guān)鍵生長因子。在特定條件下生長的 RPE 細(xì)胞現(xiàn)在被移植以治療黃斑變性。