細胞培養是一種不斷發展的實踐，對再生醫學產生巨大影響。細胞培養過程依賴于對影響培養結果的培養條件的精確調整。每種細胞類型都需要一組特定的信號才能有效生長。此外，所有細胞類型都需要基本營養物質和培養基成分。因此，一些培養基成分是通用的，而另一些則根據細胞類型而特定。
這是維持細胞增殖的通用培養基成分列表。
能量：來自碳水化合物或糖，是維持細胞新陳代謝所必需的。
必需金屬和礦物質：例如鈣、鎂、鐵和其他微量金屬是調節代謝途徑和細胞過程所必需的。
緩沖劑：磷酸鹽、醋酸鹽和檸檬酸鹽維持 pH 水平，中和代謝活動產生的酸化。
營養素：由維持細胞途徑和信號傳導所需的蛋白質（或其組成部分：肽和氨基酸）或生長因子組成。培養基的這種成分根據細胞類型而變化，并且可以根據特定需要進行定制。下面概述了一些主要細胞類型及其所需營養的詳細信息。
培養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細胞培養實踐的膠凝劑。雖然這些培養基成分不直接影響細胞增殖，但會影響細胞培養性能。
多能干細胞可以自我更新，并且可以分化成幾乎任何其他細胞類型，包括神經元、心血管細胞、肝細胞、上皮細胞等。iPSC是一種特定的干細胞類型，是通過將體細胞重編程為多能干細胞狀態而產生的。生長因子影響 iPSC 的增殖或分化行為。 FGF2 發出 iPSC 作為未分化細胞增殖的信號。
FGF2調節絲裂原激活蛋白激酶 (MAPK)/細胞外信號調節激酶 (ERK) 通路 [ 2 ]，這些通路對于細胞信號級聯反應至關重要，包括調節細胞增殖和分化的信號級聯反應。 FGF2 減少自發分化，從而維持可無限擴增的 iPSC 培養物。因此，FGF2 是維持 iPSC 培養的關鍵生長因子。
神經元是一種重要的細胞類型，可以發送信息來控制整個身體的基本功能。神經元通常存在于腦組織中，可以由干細胞產生。多能細胞首先分化為神經祖細胞（NPC），進一步分化為神經元。 iPSC 衍生的 NPC 隨后可用于構建 3D 結構圖案，例如大腦類器官。生長因子信號傳導維持神經元生長并指導生成的神經元類型。 BDNF 和 GDNF 是神經元分化和增殖的兩種關鍵生長因子。
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，調節神經元存活和分化所需的蛋白質轉錄。 [ 3 ]。 BDNF 促進神經元存活、軸突伸長和分支、樹突棘形成和神經元可塑性。
GDNF激活促進細胞增殖的通路，包括 MAPK、磷酸肌醇 3-激酶、ERK 和 ATK 通路 [ 4 ]。 GDNF 促進多巴胺能神經元、運動神經元和皮質神經元的存活，并增強背根神經節的軸突伸長和分支。
BDNF 和 GDNF 用于將 iPSC 和 NPC 分化為神經元并維持高質量的后代。這些生長因子還可用于維持 3D 神經元類器官并顯著驅動類器官圖案化。
RPE 細胞是在眼睛感光層后面發現的單層細胞。它們執行許多支持神經元視網膜上的感光細胞的功能，包括類維生素A的轉換和儲存、散射光的吸收、微環境的維持和營養的提供[ 5 ]。 RPE 細胞以單層形式生長，一旦生長填滿其邊界區域，就可以長時間保持靜止狀態。這使得 RPE 細胞能夠承受高壓力條件。
FGF2通過上述 iPSC 途徑促進 RPE 細胞增殖。EGF激活多種途徑，包括 ERK MAPK、AKT-PI3K 和 PLC-γ1-PKC 途徑，調節增殖并防止不必要的細胞凋亡 [ 6 ]。這使得 EGF 能夠確保 RPE 細胞在靜止期存活。 FGF2 和 EGF 是維持 RPE 細胞并為其生長創造壓力最小的環境的關鍵生長因子。在特定條件下生長的 RPE 細胞現在被移植以治療黃斑變性。
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