1. 細胞污染的種類
細胞污染一般可分為微生物污染和真核生物污染。其中微生物污染包括真菌和酵母、細菌、支原體等。而真核生物一般是細胞系間的交叉污染。
細菌、真菌或酵母的污染很容易辨識,直接可通過培養基顏色變化、顯微鏡下觀察便可判斷。如細菌污染后細胞培養基變黃色,而且鏡下有小黑點,且有規律的運動。而酵母污染后培養基變紫色,鏡下可見透明、且連成一串的圓形。但如果是支原體污染的話,由于開始支原體生長緩慢,而且顯微鏡下難以看出,因此很難發現。
真核細胞污染是指一種細胞污染了另外一種細胞,主要發生在操作不當,尤其是長時間進行某些細胞系的研究而傳代時。目前越來越多的科研人員發現了細胞間污染這一被忽略的問題。據不*統計,約有 15-20% 的細胞存在細胞間污染。
2. 細胞污染對實驗的影響
不管發生哪種類型的污染都會造成相同的結果。即必須重新做實驗,因此浪費工作時間,增加實驗成本,降低實驗重復性。而且以污染細胞和未污染細胞為基礎進行試驗時,有可能得到的實驗結果*不同。更為嚴重的是,如果你所研究的細胞是另外一種細胞的話,那所做的所有工作可能會一文不值。
目前,學術界對細胞污染的報道越來越多。《The Scientist》期刊的 2008 年 9 月 16 日期發表了 Megan Scudellari 撰寫的題為 A case of mistaken identity 的文章,文中指出現已發表的 650 多項研究中所用的乳腺癌細胞可能并不是真正的乳腺癌細胞。
《Nature》于 2009 年發表了一篇以 Identity crisis 為題的社論文章,發表了一株細胞系約 18%-36% 的污染事件。時至今日,遭污染的細胞系已經進入上千家實驗室,并且多家實驗室發表的論文所使用的就是這一細胞系。
Josephine Nefkens 研究所的分子生物學家 Winand Dinjens 發現,在 13 株食管腺癌細胞系中,其中 3 株,SEG-1,BIC-1 和 SK-GT-5 被污染,這些細胞株混合有其他癌細胞。
科羅拉多大學的遺傳學家 Christopher Korch 發現,在過去 15 年期間,他發表的文章中有 78 株廣泛應用的細胞系被證明受到了污染。 其中有兩株存在嚴重污染的"明星"細胞系。一個是 HEp-2 細胞系,有 5789 篇文章中使用的 HEP-2 存在 HELA 細胞的污染;另外一個是 INT 407 細胞系,有 1336 篇文章中使用的這種細胞系同樣受到了 HELA 細胞的污染。這篇題為 〈Line of Attack 〉 的文章發表 2015 年 〈Science〉 雜志上。
此外,細胞機構(ICLAC)在 2012 年建立了標準,并建立交叉污染數據庫,和鑒定錯誤的細胞系。
《Nature》宣布從 2015 年 5 月 1 日起,Nature 及子刊文章所用細胞需要審查。
對于大多數細胞來說,可通過 DNA 測序或 STR 技術來鑒定細胞系是否被污染。
3. 如何預防污染
對于細胞培養實驗室來說,重要的是杜絕一切可能的污染源。污染的來源可分為直接和間接兩類。直接污染指使用試劑帶來的污染或者所培養的細胞已經被污染。間接污染可能來自于實驗室、實驗設備或者我們自己本身。因此如何預防污染的發生是細胞實驗室日常工作的重中之重。
如果實驗室引入一種新的細胞,或者一直培養保存的細胞,但對保存細胞從未檢測過,就有可能給實驗室帶來污染。因此使用前先檢測新引入細胞株,或檢測保存細胞是否純凈無污染。
對于培養基等試劑的選擇,必須在符合 GMP/GLP 規定的廠房生產,并且需要對血清進行常規污染檢測,以及建立良好的分裝習慣和體系。
而且實驗室是否保持潔凈,實驗設備是否保持無菌,以及操作環節的正確操作,都可避免污染產生。因此必須遵照嚴格的無菌操作規范和管理。
1) CO2 培養
選擇具有無風扇設計、一體成型的培養箱體,便于清潔,并大大減少污染源。其次可能的話 ,使用具有自動滅菌功能培養箱,即銅質箱體。
對于日常使用來說,至少每月清潔培養箱一次,并盡量減少門打開次數,避免對溫度、培養基中 pH 值調節的影響。
2) 合適的移液工具
如果移液操作過程誤操作,那么分裝樣品有可能存在污染。因此選擇合適的移液器和高品質耗材,是確保分裝樣品潔凈的保證。跟實驗室常用的雙按鈕移液器相比,單按鈕移液器能更好的減少氣溶膠污染,因為單按鈕移液器打出吸頭時活塞無需回彈,而且直接按下去。
3) 具有生物安全柜功能的濾芯吸頭
移液操作中除移液器外,還可通過使用濾芯吸頭來降低氣溶膠污染。Eppendorf 的濾芯吸頭具有兩層濾芯和不同孔徑,確保超高的阻隔效率。 其濾芯性能符合 EN 1822 標準 (空氣過濾的級別),具有 HEPA E12 級的過濾性能。
4) 使用培養瓶培養細胞,尤其是透氣蓋培養瓶
相比培養皿或培養板,培養瓶只有瓶口可以與外界聯通,因此減少外界氣體及微生物與培養細胞接觸,減少污染幾率。具有濾膜的透氣瓶蓋,可更加有效的防止細菌、病毒,以及支原體等的污染。Eppendorf 培養瓶透氣蓋的濾膜具有多種孔徑,且瓶蓋可側立放置,有效地阻隔微生物及氣溶膠污染。
5) 可重復密封的包裝
細胞培養耗材必須是無菌、無熱源的,因此能夠重復密封的耗材包裝是未使用耗材無菌保存的保證。Eppendorf 細胞培養耗材具有重復密封、可壓縮的包裝,無需工具便可方便打開或密封,確保產品無菌,并提高實驗室管理。
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