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在生物实验室里,细胞系是科学家们最信赖的“研究伙伴”。它们被用于癌症病理研究、新药研发、基因功能验证等无数关键实验,支撑起成千上万篇学术论文和科研成果。但这个“伙伴”可能暗藏风险——要么被“冒名顶替”,要么被看不见的微生物悄悄污染,让实验结果从一开始就走向错误。这并非天方夜谭,而是长期困扰生命科学研究的两个巨大隐患:细胞系错误识别和支原体污染。
隐患一:细胞系的身份危机由于实验室间频繁交换细胞、操作失误、标签混淆等原因,很多细胞系早已被其他细胞“鸠占鹊巢”。比如曾有研究发现,380株细胞系中25%存在交叉污染,其中93.22%的“入侵者”都是HeLa细胞;另一项针对278株常用肿瘤细胞系的调查显示,46.0%存在身份误认问题。
这些“冒牌”细胞系带来的后果不堪设想:用卵巢癌细胞系研究乳腺癌,用正常细胞系测试抗癌药物,不仅会导致数千篇学术论文结论失效,还可能让耗费巨资的新药研发走向死胡同,甚至延误临床治疗的进展。有案例显示,被误认的NCI/ADR-RES细胞系被用于发表了约300篇论文,直到多年后才被发现细胞系错误。
隐患二:支原体污染:看不见的“实验破坏者”支原体是一种比普通细菌小得多的微生物,能悄无声息地污染细胞培养液。能穿过实验室常用的除菌过滤器,培养基里的常规抗生素对它无效。污染后培养液不会变浑浊,细胞看起来似乎“正常”生长。它会偷偷改变细胞的基因表达、代谢方式和生长速度,使实验数据在看似正常的情况下悄然失真。
论文汇总全球数据,显示支原体污染率在15%到88%之间波动,平均约有三分之一的研究细胞曾被这个“幽灵”拜访过。
如何质控?研究找到了两种有效的质控方法:
1.DNA指纹鉴定(STR鉴定)科学家通过分析细胞中多个特定的短串联重复序列(STR)位点,为每一株细胞系生成一个独一无二的“DNA指纹”。通过与原始组织的指纹进行比对,就能确保细胞系的身份100%正确。结果精确、可靠,是国际公认的“金标准”。
2.高灵敏PCR检测实时荧光定量PCR技术:覆盖范围广;2-3小时就能出结果,效率大幅提升;无需打开PCR扩增管,降低了二次污染风险;能量化污染程度,给出明确的数值结果,解读更客观;单样本检测成本低,适合常规质控。
3.质控原则
想要让实验结果经得起检验,这些质控原则一定要遵守:
1)新获取的细胞系,必须先做支原体检测和STR身份认证,合格后再用于实验;
2)细胞系传代过程中,定期(如每3-6个月)复检,避免传代过程中出现污染或交叉污染;
3)冷冻保存细胞前、解冻复苏后,务必进行质控,防止“问题细胞”进入库存;
4)发表论文时,按照期刊要求提供细胞系认证和支原体检测证据——如今越来越多顶级期刊已将此作为投稿必备条件。
细胞系是生物医学研究的“基石”,基石不稳,后续的一切研究都将沦为空中楼阁。支原体污染和细胞系误认不是“小概率事件”,而是每个实验室都可能面临的风险。上海翼和应用生物技术有限公司是一家专注于分子遗传学服务与产品研发的高新技术企业,公司成立于2005年并深耕行业二十年,专业细胞鉴定十年,另有支原体检测、无菌检测等各类服务。
参考文献:
Corral-Vázquez C, Aguilar-Quesada R, Catalina P, Lucena-Aguilar G, Ligero G, Miranda B, Carrillo-Ávila JA. Cell lines authentication and mycoplasma detection as minimun quality control of cell lines in biobanking. Cell Tissue Bank. 2017 Jun;18(2):271-280. doi: 10.1007/s10561-017-9617-6. Epub 2017 Mar 2. PMID: 28255773; PMCID: PMC5429902.
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