多能干细胞（Pluripotent Stem Cell）是一类具有无限自我更新能力，同时维持多种细胞分化潜能的细胞。在一定条件下，多能干细胞具有分化出几乎所有细胞组织的潜能[1]。近年来有关干细胞的研究越来越多，但是干细胞的培养条件管控相对严格，导致干细胞培养成功率并没有很大提升，针对这一问题，本系列将开展一些列内容进行详细解说。
1. 自然培养
自然培养是一种不添加任何化学物质的培养方法，可以维持干细胞的自我更新和分化能力。自然培养又可以分为含血清培养系统跟无血清培养系统两种培养体系。
含血清培养系统为基础培养基加血清（干细胞级），同时根据干细胞类型需要还要添加多种生长因子（详见干细胞系列小知识Ⅴ）。此方法对血清要求较高[2]。在目前国内血清比较乱的情况下，购买的合格的血清是制约细胞培养的主要因素，同时该体系还需要滋养层细胞，培养方法较复杂。
无血清干细胞培养系统发明大大简化了干细胞培养流程[3]，目前常用的为E8培养基与mTesR系统。两种系统均为无血清，不需要额外添加生长因子，同时摆脱了滋养层细胞的限制，通过包被培养板就可以达到细胞贴壁的目的。
此外，干细胞培养还存在一种全新的方式，即干细胞完全培养基，如StemFit干细胞培养基，该培养基为2012年诺贝尔生理或医学奖获得者山中伸弥团队研发，除科学研究可使用外，还专用提供GMP临床可申报用的干细胞培养基。不需要额外添加生长因子和营养物质，不含有动物源性成分，为干细胞生长提供充足营养条件。
2. 诱导培养
诱导培养是一种添加特定化学物质的培养方法，可以诱导干细胞向特定细胞系分化。诱导培养可以通过控制培养基的成分和生长因子的添加方式，实现特定细胞的培养[4]。如干细胞诱导分化为胰岛细胞需要添加活化素A (activin A, AA) 、BMP4骨形成蛋白、Wnt-3a等[5]
诱导培养的优点是可以实现特定细胞的培养，但缺点是需要添加特定的化学物质，可能对细胞的生长和分化产生不利影响。
干细胞的培养条件对于维持干细胞的特性和功能至关重要。以下是一些常见的干细胞培养条件：
1. 培养基
培养基是干细胞培养的基础，可以提供细胞所需的营养物质和生长因子[6]。常用的培养基包括StemFit Basic04、 Essential8，mTesR等。
2. 温度和湿度
适宜的温度和湿度可以提供良好的培养环境。通常，干细胞的培养温度为37摄氏度，湿度为95%[7]。
3. CO2浓度
适宜的CO2浓度可以维持培养基的pH值稳定。干细胞培养的常用CO2浓度为5%。
4. 细胞密度
适宜的细胞密度可以促进细胞生长和分化。干细胞培养的细胞密度约为1×105-1×106个/ml。
上述内容为多能干细胞培养的基本条件，但是在具体实验中，即使完善了整个培养环境，还是会在操作过程中出现各种各样的问题，针对这一方面，我们下期内容进行培养操作的详细介绍。
[1] Yamanaka S. Pluripotent Stem Cell-Based Cell Therapy-Promise and Challenges. Cell Stem Cell. 2020 Oct 1;27(4):523-531. doi: 10.1016/j.stem.2020.09.014
[2] Guo R, Ye X, Yang J, Zhou Z, Tian C, Wang H, Wang H, Fu H, Liu C, Zeng M, Yang J, Liu L. Feeders facilitate telomere maintenance and chromosomal stability of embryonic stem cells. Nat Commun. 2018 Jul 5;9(1):2620. doi: 10.1038/s41467-018-05038-2
[3] Xu, C., et al., Feeder-free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol, 2001. 19(10): p. 971-4. doi: 10.1038/nbt1001-971
[4] Liu L, Michowski W, Kolodziejczyk A, Sicinski P. The cell cycle in stem cell proliferation, pluripotency and differentiation. Nat Cell Biol. 2019 Sep;21(9):1060-1067. doi: 10.1038/s41556-019-0384-4
[5] Maxwell KG, Millman JR. Applications of iPSC-derived beta cells from patients with diabetes. Cell Rep Med. 2021 Apr 20;2(4):100238. doi: 10.1016/j.xcrm.2021.100238. PMID: 33948571; PMCID: PMC8080107.
[6] Zhang B, Wu Y, Mori M, Yoshimura K. Adipose-Derived Stem Cell Conditioned Medium and Wound Healing: A Systematic Review. Tissue Eng Part B Rev. 2022 Aug;28(4):830-847. doi: 10.1089/ten.TEB.2021.0100
[7] Farashi S, Sharifi E. Stem Cell Behavior at Hypothermia: A Review Article. Curr Stem Cell Res Ther. 2021;16(6):718-729. doi: 10.2174/1574888X16666201229124842
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