在體外研究和工業(yè)生產(chǎn)中，牛血清是常添加的細(xì)胞IPS培養(yǎng)基成分。因其營(yíng)養(yǎng)豐富，牛血清獲得了廣泛的應(yīng)用。

　　但同時(shí)，牛血清也面臨著倫理和科學(xué)的雙重困境1。倫理上的困境是指胎牛血清在采集時(shí)，會(huì)使胎牛感到痛苦，因而是一種不人道的做法。科學(xué)上的困境是指牛血清給實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)帶來(lái)的可重復(fù)性和安全性兩大問(wèn)題。前者是指牛血清含有許多未知成分，存在血清批間差異，后者是指血清可能含有不同量的內(nèi)毒素、血紅蛋白和其他不良因子，可能會(huì)有病毒、細(xì)菌、真菌、支原體等污染。

　　因而，西方近年來(lái)逐漸達(dá)成了共識(shí)，一旦有可替代的方法，則應(yīng)不再使用牛血清。在選擇細(xì)胞和組織IPS培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)采用“不……除非”的原則，即優(yōu)先選擇無(wú)動(dòng)物源成分IPS培養(yǎng)基，除非血清被證實(shí)為需要。

　　要開(kāi)發(fā)無(wú)血清IPS培養(yǎng)基，關(guān)鍵是找出血清中支持細(xì)胞生長(zhǎng)的所有成分。其必要性在于有些細(xì)胞非常挑剔，同時(shí)要注意不同細(xì)胞系的營(yíng)養(yǎng)需求差別較大。因此，不可能設(shè)計(jì)出一種適合所有細(xì)胞系的通用IPS培養(yǎng)基。事實(shí)上，即使是同一細(xì)胞系，其內(nèi)部的不同克隆，營(yíng)養(yǎng)需求也存在差異。

　　無(wú)血清IPS培養(yǎng)基存在如下幾種：化學(xué)限定IPS培養(yǎng)基所有成分均知其化學(xué)結(jié)構(gòu)，它可包含蛋白質(zhì)。無(wú)蛋白IPS培養(yǎng)基則不包含大分子蛋白，其成分可能并非化學(xué)限定。無(wú)動(dòng)物源IPS培養(yǎng)基也可能不是化學(xué)限定的，它只是不包含動(dòng)物來(lái)源的成分。理想的IPS培養(yǎng)基是化學(xué)限定的無(wú)蛋白、無(wú)動(dòng)物源成分IPS培養(yǎng)基。但經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，隨著成分限定性的增加，IPS培養(yǎng)基的性能則不斷下降。

　　無(wú)血清IPS培養(yǎng)基的開(kāi)發(fā)有從上至下法和從下至上法。從上至下法是為類似細(xì)胞系選擇已知配方的IPS培養(yǎng)基，添加血清，使細(xì)胞達(dá)到大生長(zhǎng)。再逐步減少血清，使細(xì)胞生長(zhǎng)速率降至原先的50%。這時(shí)再選擇性地加入某些成分，使細(xì)胞恢復(fù)生長(zhǎng)至原先水平。

　　該方法較為簡(jiǎn)易。屬于同一類別的細(xì)胞系經(jīng)常需要同一生長(zhǎng)因子。因此，對(duì)一種上皮細(xì)胞系有效的配方對(duì)另一種上皮細(xì)胞系，可能只需做極小的調(diào)整。用該方法開(kāi)發(fā)配方較為容易。該過(guò)程也涉及細(xì)胞的馴化，其中細(xì)胞會(huì)自身合成一些必需組分。該方法的缺點(diǎn)是可能存在很多非必需成分，有些成分還會(huì)抑制生長(zhǎng)。

　　另一種方法是從下至上法。它系統(tǒng)加入可能促生長(zhǎng)的組分，使細(xì)胞生長(zhǎng)逐漸升高。這樣只有生長(zhǎng)必需的成分才會(huì)留在配方內(nèi)。用該方法開(kāi)發(fā)的IPS培養(yǎng)基能使細(xì)胞具有更高的生長(zhǎng)速率，并且更容易獲得改進(jìn)。