多能干细胞培养：细胞外基质怎么选？一篇搞定！

PSC 培养需要一整套兼容的培养基、基质和传代方法，以支持细胞的健康生长和保持多能性。Thomson 等人在 1998 年首次获得人胚胎干细胞（ESCs）^[1]，当初的培养体系非常复杂，需使用经有丝分裂灭活处理的小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）作为饲养层，并使用添加胎牛血清（FBS）的培养基进行培养。这项开创性工作成为了开发各种 PSC 培养系统的起点。此后研究人员在简化培养系统方面付出了巨大的努力，最终开发出来了不依赖于饲养层的培养基和基质用于培养 PSCs。

在进行人多能干细胞（hPSC）培养时，您是否还在为选择哪种细胞外基质而纠结？本文将带你深入了解目前主流的三种hPSC无饲养层基质：

Geltrex Flex 基质

在hPSC基础研究领域，来源于小鼠EHS肿瘤的基底膜提取物（BME）是经典的细胞外基质。Gibco Geltrex Flex 基质即属于此类，其主要成分包括层粘连蛋白、IV型胶原、巢蛋白和硫酸肝素蛋白聚糖。

经hESC认证的Geltrex Flex基质可用于人胚胎干细胞（hESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）的贴壁与维持培养。每批均使用iPSC和H9 hESC进行了至少五代培养测试，并减低生长因子含量，以确保hESC/iPSC研究的可靠性与一致性。

图1. Geltrex Flex 支持 hESC 人胚胎干细胞的的高效生长、多能性维持：使用 StemFlex 培养基、分别包被 Geltrex Flex、Geltrex 和 C品牌的培养体系中， BS3C PSC 维持自我更新因子的表达。

玻连蛋白（Vitronectin, VTN-N）

基质胶可有效支持人胚胎干细胞的长期增殖，但其成分是复杂的小鼠源蛋白混合物，是培养体系变异性的来源之一。

与标准的基底膜提取物（BMEs）不同，玻连蛋白（VTN-N）是一种重组人蛋白，可为人多能性干细胞（PSCs）的无滋养层培养提供成分限定的表面。Gibco VTN-N变体基于 James Thomson 实验室设计，已被证明在支持人多能干细胞贴壁和存活方面优于野生型玻连蛋白^[2]。与Essential 8和Essential 8 Flex 培养基结合使用，可以建立成分确定且不含外源性成分的培养系统。

玻连蛋白（VTN-N）已被证明可支持多能干细胞生长超过 50 代且无任何核型异常迹象，并能维持多能干细胞分化为所有三个胚层谱系的能力。

为了确保供应的稳定性和可持续性，赛默飞现已将RUO Vitronectin 的生产线成功转移至位于立陶宛维尔纽斯的生产基地，并同步启用新货号 A400457 和 A400458，其产能将进一步得到提升。

图2. 使用VTN-N培养的iPSCs高表达多能性标志物（如OCT4、SOX2、TRA-1-60等）: 利用CytoTune-iPS仙台病毒重编程试剂盒将BJ成纤维细胞诱导为诱导多能性干细胞（iPSCs），使用 Essential 8培养基（A1517001）和 0.5 μg/cm2 VTN-N培养八代以上。进行细胞染色，检测其多能性的（A）细胞内标记物和（B）表面标记物。

人重组层粘连蛋白（rhLaminin-521）

无论是成分复杂但经典的基质胶，还是成分明确且高效的Vitronectin，都为hPSC培养提供了优秀的解决方案。然而，在面对一些极具挑战性的实验场景时，研究人员需要更强大的“利器”，那就是接下来要介绍的人重组层粘连蛋白（rhLaminin-521）。

Laminin-521是天然干细胞微环境的关键基底膜蛋白，由胚胎的内部细胞团中的hPSC表达和分泌，可以支持hPSC的稳定扩增以及随后的细胞谱系特化。

Gibco rhLaminin-521经证实可在压力条件下提升 PSC 的存活，即使没有小分子 Rho 相关蛋白激酶（ROCK）抑制剂存在[3]，如用于重编程、PSC 从较丰富的培养基到精简型培养基的切换，以及荧光激活细胞分选（FACS）后的单细胞克隆生长等，为您的hPSC培养提供卓越的性能。

综上所述，我们为大家整理了如下基质选择场景：

总而言之，没有“最好”的基质，只有“最合适”的基质。Geltrex Flex是经济可靠的经典之选，Vitronectin是成分明确体系的不二法门，而Laminin-521则能助您攻克最难的单细胞克隆与基因编辑挑战。

参考文献：

1. Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS et al. （1998） Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 282（5391）:1145-1147.

2. Chen G, Gulbranson DR, Hou Z et al. （2011） Chemically defined conditions for human iPSC derivation and culture. Nat Methods 8:424-429.

3. Rodin S, Antonsson L, Hovatta O et al. （2014） Monolayer culturing and cloning of human pluripotent stem cells on Laminin-521-based matrices under xeno-free and chemically dened conditions. Nat Protoc 9（10）:2354-2368.