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全球超15%細胞系遭污染!你的細胞中招了嗎?

  案例分析     |      2022-05-08 21:26:29
HeLa 細胞,細胞界的“隔壁老王”
大名鼎鼎的 HeLa 細胞系是第一株永生化的細胞系,在實驗中十分常用。HeLa 細胞系于 1951 年在體外建系,來源于一名叫做 Henrietta Lack 的美國婦女的宮頸癌細胞。

墨菲定律告訴我們事情往往沒有那么簡單。
僅僅 16 年后就出現了 HeLa 細胞系發生交叉污染的報道 [1,2] 。10 年后,又發現 HeLa 細胞系被其他物種的細胞所污染 [3] 。而已知的被污染的細胞遠不止 HeLa 細胞一種。

國際細胞系認證委員會(ICLAC)于 2014 年 10 月公布了調查數據(Version 7.2),列出了 438 種錯誤的細胞系(false cell lines)和 37 種錯認的細胞系(misidentified cell lines),其中 HeLa 細胞系更是以 24% 的污染率成為了最常見的“問題細胞”。

根據 ICLAC 的數據推測,全球已有 15-20% 的細胞系被錯誤辨識或不再符合原來的細胞系。

細胞的“貍貓換太子”不僅會導致已經發表的論文被撤銷,更會耗費實驗汪們寶貴的時間和精力。
看到這些數字,人生觀世界觀仿佛都要被重建。

細胞系污染數量如此之巨,到底是因為什么?

▲ 細胞五大天敵:細菌、病毒、支原體、酵母和其它真核細胞
什么是細胞系污染?

ICLAC 為細胞系污染作出了定義:

一個細胞系的基因型與其最初供體不同時則認為這一細胞系出現了問題。判斷細胞系是否錯誤,通常從基因型出發。

出現問題的細胞系可以分為錯誤的細胞系(false cell line)和錯認的細胞系(misidentified cell line)。


>>> 錯誤的細胞系
細胞系的真核細胞污染發生在細胞系建系初期,原有細胞已不復存在,該細胞系已完完全全變成了另一株細胞系,是名副其實的“貍貓換太子”。


>>> 錯認的細胞系
細胞系的真核細胞污染發生在細胞系建立之后,原有細胞和新混入的細胞共同存在于細胞系中。


細胞系污染從何而來?

在實驗室里,發生細胞系污染的原因主要包括標記錯誤和細胞間的交叉污染。

標記錯誤是指在細胞的日常培養、管理中由于將標簽弄錯?;谢秀便钡碾S手一貼,你的細胞就已經不是你認識的那個細胞了。

交叉污染則是指細胞系被其他細胞所污染,試劑公用、耗材重復使用或同時操作多種細胞均有可能導致這樣的結果。如果外源細胞相較于原細胞系有更快的繁殖速度,那么外源細胞就會逐漸取代原細胞系的地位。

在長期的培養中,即使沒有外源細胞的入侵,細胞也有可能因為培養的環境而發生一定的改變,細菌、支原體的污染或者藥物的處理也可能會改變細胞的種類。不僅來自外界的污染防不勝防,自家的叛徒也讓人心焦。

▲細胞被交叉污染的過程示意 (綠色表示原有細胞,紅色表示其它真核細胞)
細胞系污染問題如此嚴重,一方面是由于不同來源的細胞污染在日常實驗中幾乎難以察覺;另一方面,也是因為許多研究人員并未意識到這類風險或對此沒有重視。然而存在感越低,搞起事來卻越是讓人大吃一驚。

減少細胞系污染任重而道遠
為了減少細胞系污染的發生,生物學界正在努力對細胞系進行強制的鑒定。
NIH、ATCC、Nature 和 Science 等近年對此多次發出呼吁,要求研究者對細胞進行鑒定。2016 年初,美國衛生研究院發布新指南,其中就提到了細胞系的鑒定問題。該指南指出:研究項目想要獲得資金,需要核實在研究中使用的細胞系。此外,越來越多的期刊也要求文章在出版之前對細胞系進行鑒定,確保準確。Nature 雜志更是從 2015 年 5 月份起就已經要求投稿者審查論文中使用的細胞系,以此來確保實驗數據的準確性。
為了讓實驗里不混進奇怪的東西,科學家們也是很拼噠。

參考文獻:
[1] Gartler (1967) Genetic markers as tracers in cell culture. Natl Cancer Inst Monogr. 26:167-95.
[2] Gartler (1968) Apparent HeLa cell contamination of human heteroploid cell lines. Nature. 217:750-751.
[3] Nelson-Rees and Flandermeyer (1977). Inter- andintraspecies contamination of human breast tumor cells HBC and BrCa5 and othercell cultures. Science. 195(4284):1343-4.
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