全球超15%细胞系遭污染!你的细胞中招了吗?

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作者:Eppendorf官网 发布日期:2017-06-02 09:00

做实验遭遇细胞系污染的心情无异于得知追了很久的女神(男神)已经有了另一半。
更糟糕的是,这两件事情发生的概率都比想象的高。
HeLa 细胞,细胞界的“隔壁老王”
大名鼎鼎的 HeLa 细胞系是第一株永生化的细胞系,在实验中十分常用。HeLa 细胞系于 1951 年在体外建系,来源于一名叫做 Henrietta Lack 的美国妇女的宫颈癌细胞。

墨菲定律告诉我们事情往往没有那么简单。

仅仅 16 年后就出现了 HeLa 细胞系发生交叉污染的报道 [1,2] 。10 年后,又发现 HeLa 细胞系被其他物种的细胞所污染 [3] 。而已知的被污染的细胞远不止 HeLa 细胞一种。

国际细胞系认证委员会(ICLAC)于 2014 年 10 月公布了调查数据(Version 7.2),列出了 438 种错误的细胞系(false cell lines)和 37 种错认的细胞系(misidentified cell lines),其中 HeLa 细胞系更是以 24% 的污染率成为了最常见的“问题细胞”。

根据 ICLAC 的数据推测,全球已有 15-20% 的细胞系被错误辨识或不再符合原来的细胞系。

细胞的“狸猫换太子”不仅会导致已经发表的论文被撤销,更会耗费实验汪们宝贵的时间和精力。看到这些数字,人生观世界观仿佛都要被重建。

细胞系污染数量如此之巨,到底是因为什么?

▲ 细胞五大天敌:细菌、病毒、支原体、酵母和其它真核细胞
什么是细胞系污染?
ICLAC 为细胞系污染作出了定义:一个细胞系的基因型与其最初供体不同时则认为这一细胞系出现了问题。判断细胞系是否错误,通常从基因型出发。

出现问题的细胞系可以分为错误的细胞系(false cell line)和错认的细胞系(misidentified cell line)。
>>> 错误的细胞系
细胞系的真核细胞污染发生在细胞系建系初期,原有细胞已不复存在,该细胞系已完完全全变成了另一株细胞系,是名副其实的“狸猫换太子”。
>>> 错认的细胞系
细胞系的真核细胞污染发生在细胞系建立之后,原有细胞和新混入的细胞共同存在于细胞系中。
细胞系污染从何而来?
在实验室里,发生细胞系污染的原因主要包括标记错误和细胞间的交叉污染。

标记错误是指在细胞的日常培养、管理中由于将标签弄错。恍恍惚惚的随手一贴,你的细胞就已经不是你认识的那个细胞了。

交叉污染则是指细胞系被其他细胞所污染,试剂公用、耗材重复使用或同时操作多种细胞均有可能导致这样的结果。如果外源细胞相较于原细胞系有更快的繁殖速度,那么外源细胞就会逐渐取代原细胞系的地位。

在长期的培养中,即使没有外源细胞的入侵,细胞也有可能因为培养的环境而发生一定的改变,细菌、支原体的污染或者药物的处理也可能会改变细胞的种类。不仅来自外界的污染防不胜防,自家的叛徒也让人心焦。

▲细胞被交叉污染的过程示意 (绿色表示原有细胞,红色表示其它真核细胞)

细胞系污染问题如此严重,一方面是由于不同来源的细胞污染在日常实验中几乎难以察觉;另一方面,也是因为许多研究人员并未意识到这类风险或对此没有重视。然而存在感越低,搞起事来却越是让人大吃一惊。
减少细胞系污染任重而道远
为了减少细胞系污染的发生,生物学界正在努力对细胞系进行强制的鉴定。

NIH、ATCC、Nature 和 Science 等近年对此多次发出呼吁,要求研究者对细胞进行鉴定。2016 年初,美国卫生研究院发布新指南,其中就提到了细胞系的鉴定问题。该指南指出:研究项目想要获得资金,需要核实在研究中使用的细胞系。此外,越来越多的期刊也要求文章在出版之前对细胞系进行鉴定,确保准确。Nature 杂志更是从 2015 年 5 月份起就已经要求投稿者审查论文中使用的细胞系,以此来确保实验数据的准确性。

为了让实验里不混进奇怪的东西,科学家们也是很拼哒。
参考文献:
[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.