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数年前,有研究者发现硫普罗宁(tiopronin)可选择性杀伤多重耐药(MDR)癌细胞,这一发现契合临床需求,相关论文顺利发表。但后续其他实验室均无法重复该实验结果。经全面排查确认:受试的耐药癌细胞已被支原体污染,支原体改变了细胞药物敏感性,造成实验假象。使用 Plasmocin 清除支原体后,硫普罗宁不再具备抗癌作用,这篇论文也因此撤稿。
这并非孤例。美国国立卫生研究院国家转化科学促进中心(NIH/NCATS)在2015年至2019年间对2028份细胞样本进行了系统检测,并将结果发表于SLAS Discovery期刊。该研究发现:
第一,初始检测的污染率超过10%。第二,来自外部实验室的合作样本污染率高达13%。第三,即使NCATS内部的样本,污染率也达到了5%。
基于上述问题,NCATS 建立了标准化质控体系:所有细胞系入库、复苏后均需检测;常规培养细胞每月至少检测一次;开展大规模筛选前必须复检;一旦检出污染,立即销毁问题细胞。
支原体污染为何如此隐蔽支原体是目前已知最小的自我复制型原核生物,直径仅为0.1至0.3微米,且缺乏细胞壁。这些特征带来三个关键问题:
其一,常规光学显微镜下完全无法观察到支原体,因为它们比大多数细菌小十倍以上。其二,支原体能够穿过常规的0.22微米除菌滤膜。其三,由于没有细胞壁,支原体对青霉素等作用于细胞壁的抗生素天然耐药。
更为关键的是,支原体污染不会引起培养基浑浊,也不会产生明显的pH变化。被污染的细胞在显微镜下可能看起来完全正常,但其基因表达谱、代谢状态、增殖速率和药物敏感性等均已发生显著改变。
污染发生率远超预期根据美国菌种保藏中心(ATCC)的统计数据,连续细胞系的支原体污染率高达15%至35%。美国NIH的NCATS在2015年至2019年间对2028份细胞样本的系统检测也证实,初始检测的支原体污染率即超过10%。
这意味着,支原体污染并非小概率事件。
如何避免成为下一个撤稿案例定期检测是防控支原体污染最可靠的手段。NCATS 推行常态化检测制度后,污染率逐年下降:从初期 10% 以上,到 2019 年降至 2.9%,整体实验质量大幅提升。
在当前主流的检测方法中,实时荧光定量PCR(qPCR)因其灵敏度高、检测速度快以及操作简便,已成为细胞培养支原体检测的优选方法。
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参考文献:
[1] Roth JS, Lee TD, Cheff DM, Gosztyla ML, Asawa RR, Danchik C, Michael S, Simeonov A, Klumpp-Thomas C, Wilson KM, Hall MD. Keeping It Clean: The Cell Culture Quality Control Experience at the National Center for Advancing Translational Sciences. SLAS Discov. 2020 Jun;25(5):491-497. doi: 10.1177/2472555220911451. Epub 2020 Apr 1. PMID: 32233736; PMCID: PMC8506661.
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