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细胞培养过程中发现支原体污染,很多研究者的第一反应是:能不能用药物清除,把细胞"救回来"?
这个问题的答案比想象中复杂。一方面,市场上确实有多种商品化的支原体清除试剂,可以在一定程度上清除污染;但另一方面,清除过程本身可能给细胞带来不可忽视的改变,甚至影响后续实验结论的可靠性。
支原体污染的普遍性远超很多研究者的预期。美国疾病控制与预防中心(CDC)的一项研究显示,连续细胞系中支原体污染的比例最高可达35%。在污染种类方面,六种支原体——口腔支原体(Mycoplasma orale)、精氨酸支原体(M. arginini)、发酵支原体(M. fermentans)、猪鼻支原体(M. hyorhinis)、人型支原体(M. hominis)和莱氏无胆甾原体(Acholeplasma laidlawii)——占据了全部污染事件的95%以上。这意味着绝大多数实验室面临的污染问题集中在少数几种支原体上,但不同的支原体种类对清除药物的敏感性差异极大。
目前常用的支原体清除方法如下。
第一类是抗生素清除法。由于支原体没有细胞壁,因此对β-内酰胺类抗生素天然耐药,但对部分作用于蛋白质合成和细胞膜的药物敏感。CDC团队在2025年发表的研究中测试了多种抗生素方案,发现达托霉素(64 mg/L浓度)对清除精氨酸支原体感染效果良好,而克林霉素(4至32 mg/L浓度)对清除口腔支原体感染效果可靠,两者联合使用还能同时处理两种支原体的混合污染。
第二类是商品化清除试剂,这也是大多数实验室的首选方案。常见产品包括BM-Cyclin、Plasmocin、Mycoplasma Removal Agent(MRA)、MycoZap等。其中BM-Cyclin由两种作用于蛋白质合成不同环节的抗生素组成;Plasmocin同时抑制DNA复制和蛋白质合成;MycoZap则采用一种特殊的表面活性抗微生物肽与抗生素的复合配方。这些产品通常需要在培养液中持续给药两到三周,对多数常见支原体菌株有效。
然而,清除成功并不等于万事大吉。越来越多的证据表明,这些清除试剂本身可能带来严重的副作用。德国亚琛工业大学的研究团队在一篇综合综述中系统总结了这一问题:许多支原体清除药物对细胞具有显著的细胞毒性和基因毒性。例如,米诺环素处理会诱导Bcl-2蛋白表达上调,该蛋白在线粒体中蓄积后与多种凋亡相关分子发生作用,从而改变细胞对抗凋亡信号的响应。另一药物泰妙菌素被发现能够抑制CD73酶的活性,该酶催化嘌呤单核苷酸向核苷的转化,而这种抑制作用在动物模型中已被证实会影响乳腺癌细胞的生长和转移。
更广泛地说,抗生素本身就会改变细胞的基因表达谱。研究表明,即便在常规浓度下,青霉素、链霉素、庆大霉素等常用抗生素也能显著影响细胞的分化、增殖和基因表达调控。因此,经过清除处理的细胞本质上已经不再是原来的细胞——其生物学特性可能发生了难以预测的改变。该综述明确建议:使用支原体清除药物需谨慎权衡,因为它们有潜力改变实验研究的结果。
综合来看,对于支原体污染的应对策略,可以根据污染情况的严重程度分级处理。如果细胞系珍贵且不可替代,在充分认识清除药物可能带来副作用的前提下,可选择商品化清除试剂进行处理,并在清除后通过检测确认支原体已被彻底清除。如果细胞系可以重新获取,最稳妥的做法是直接废弃污染培养物,从可靠的来源重新获取经过认证的细胞系。无论采取哪种方式,处理后都必须对培养物进行支原体检测,确认污染已被彻底解决后再开展正式实验。
在预防层面,最有效的手段是将检测纳入细胞培养的常规流程。定期对培养物进行支原体qPCR检测,可以在污染发生早期及时发现,避免污染在实验室中扩散。一次检测的成本远低于清除处理本身以及因数据异常造成的重复实验损失。
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参考文献
[1] Allerdice MEJ, Shooter SL, Galletti MFBM, et al. Molecular identification and antibiotic clearance of Mycoplasma arginini and Mycoplasma orale from cell cultures infected with Rickettsia or Ehrlichia species. Microbiol Spectr. 2025;13(2):e01743-24. doi: 10.1128/spectrum.01743-24.
[2] Weiskirchen S, Schröder SK, Buhl EM, Weiskirchen R. A Beginner's Guide to Cell Culture: Practical Advice for Preventing Needless Problems. Cells. 2023;12(5):682. doi: 10.3390/cells12050682.
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