细胞培养的最佳营养物质和生长因子是什么？

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细胞培养的最佳营养物质和生长因子是什么？

哪种营养素/生长因子更适合我的细胞培养？

细胞培养是一种不断发展的实践，对再生医学产生巨大影响。细胞培养过程依赖于对影响培养结果的培养条件的精确调整。每种细胞类型都需要一组特定的信号才能有效生长。此外，所有细胞类型都需要基本营养物质和培养基成分。因此，一些培养基成分是通用的，而另一些则根据细胞类型而特定。

维持细胞增殖的通用培养基成分

这是维持细胞增殖的通用培养基成分列表。

  • 能量：来自碳水化合物或糖，是维持细胞新陈代谢所必需的。

  • 必需金属和矿物质：例如钙、镁、铁和其他微量金属是调节代谢途径和细胞过程所必需的。

  • 缓冲剂：磷酸盐、醋酸盐和柠檬酸盐维持 pH 水平，中和代谢活动产生的酸化。

  • 营养素：由维持细胞途径和信号传导所需的蛋白质（或其组成部分：肽和氨基酸）或生长因子组成。培养基的这种成分根据细胞类型而变化，并且可以根据特定需要进行定制。下面概述了一些主要细胞类型及其所需营养的详细信息。

培养基还可能含有其他成分，例如 pH 变化指示剂、选择性抗菌剂和促进细胞培养实践的胶凝剂。虽然这些培养基成分不直接影响细胞增殖，但会影响细胞培养性能。

诱导多能干细胞 (iPSC) 和成纤维细胞生长因子 2 (FGF2)

多能干细胞

多能干细胞可以自我更新，并且可以分化成几乎任何其他细胞类型，包括神经元、心血管细胞、肝细胞、上皮细胞等。iPSC是一种特定的干细胞类型，是通过将体细胞重编程为多能干细胞状态而产生的。生长因子影响 iPSC 的增殖或分化行为。 FGF2 发出 iPSC 作为未分化细胞增殖的信号。

FGF生长因子

FGF2调节丝裂原激活蛋白激酶 (MAPK)/细胞外信号调节激酶 (ERK) 通路 [ 2 ]，这些通路对于细胞信号级联反应至关重要，包括调节细胞增殖和分化的信号级联反应。 FGF2 减少自发分化，从而维持可无限扩增的 iPSC 培养物。因此，FGF2 是维持 iPSC 培养的关键生长因子。

神经元细胞、脑源性神经营养因子 (BDNF) 和胶质细胞源性神经营养因子 (GDNF)

神经元干细胞

神经元是一种重要的细胞类型，可以发送信息来控制整个身体的基本功能。神经元通常存在于脑组织中，可以由干细胞产生。多能细胞首先分化为神经祖细胞（NPC），进一步分化为神经元。 iPSC 衍生的 NPC 随后可用于构建 3D 结构图案，例如大脑类器官。生长因子信号传导维持神经元生长并指导生成的神经元类型。 BDNF 和 GDNF 是神经元分化和增殖的两种关键生长因子。

BDNF生长因子

BDNF激活多种途径，包括 MAPK、磷脂酶 Cy 和磷脂酰肌醇 3 激酶途径，调节神经元存活和分化所需的蛋白质转录。 [ 3 ]。 BDNF 促进神经元存活、轴突伸长和分支、树突棘形成和神经元可塑性。

GDNF生长因子

GDNF激活促进细胞增殖的通路，包括 MAPK、磷酸肌醇 3-激酶、ERK 和 ATK 通路 [ 4 ]。 GDNF 促进多巴胺能神经元、运动神经元和皮质神经元的存活，并增强背根神经节的轴突伸长和分支。

BDNF、GDNF、iPSC 和 NPC

BDNF 和 GDNF 用于将 iPSC 和 NPC 分化为神经元并维持高质量的后代。这些生长因子还可用于维持 3D 神经元类器官并显着驱动类器官图案化。

视网膜色素上皮 (RPE) 细胞、FGF2 和表皮生长因子 (EGF)

视网膜色素上皮干细胞

RPE 细胞是在眼睛感光层后面发现的单层细胞。它们执行许多支持神经元视网膜上的感光细胞的功能，包括类维生素A的转换和储存、散射光的吸收、微环境的维持和营养的提供[ 5 ]。 RPE 细胞以单层形式生长，一旦生长填满其边界区域，就可以长时间保持静止状态。这使得 RPE 细胞能够承受高压力条件。

FGF2 和 EGF 生长因子

FGF2通过上述 iPSC 途径促进 RPE 细胞增殖。EGF激活多种途径，包括 ERK MAPK、AKT-PI3K 和 PLC-γ1-PKC 途径，调节增殖并防止不必要的细胞凋亡 [ 6 ]。这使得 EGF 能够确保 RPE 细胞在静止期存活。 FGF2 和 EGF 是维持 RPE 细胞并为其生长创造压力最小的环境的关键生长因子。在特定条件下生长的 RPE 细胞现在被移植以治疗黄斑变性。