1951年,當Henrietta Lacks女士尋求治療時,研究人員在她不知情的情況下,從她的身體中提取活檢樣本,然而來自Lacks女士的細胞沒有像過往獲得的細胞一樣迅速在實驗室內死亡,她的細胞快速地進行大量增殖……由此她的細胞成為了第一個“永生”細胞系,現在被稱為HeLa細胞[1]。
無論您是否知道這個傳奇故事,但作為生物研究工作者,對“HeLa”這個名詞一定都有所耳聞,它是細胞系的代表。經過70多年,HeLa細胞系已被發展了18000代,擴增的細胞總質量達到了5000萬噸。目前還沒有任何一種細胞系可以比擬HeLa細胞系,無論是使用的廣泛性和來源的傳奇性。
我們都知道,細胞系是生物科研人了解微觀生命活動的窗口。細胞系可以是研究對象本身,可以是科研工具,可以是生產平臺;或是在科研,或是在醫學,或是在疫苗工廠,處處有細胞系的“發揮空間”。
圖2:細胞培養的關鍵里程碑[2]
如同物種多樣性,擁有更多種類的細胞系,似乎也同時擁有了更多的基因突變多樣性,以及跟多的疾病表征模型。ATCC,DSMZ,CCTCC…種類規模越大的細胞庫就越被科研人艷羨,也在情理之中。
擁有一個龐大的細胞庫,也是實驗室發展的戰略資源之一。那么建立好實驗室獨一無二的細胞庫,應該擁有什么覺悟呢?
吸取歷史經驗教訓
無意間細胞交叉污染
細胞培養操作過程中,無意間的細胞交叉污染(比如搭臺操作,細胞標識錯誤或者細胞來源不清)是一種嚴重的、普遍的且長期存在的問題。
如前言所提到的HeLa,在 20 世紀 70 年代就污染了全世界的大部分細胞和細胞庫[3]。而如今,這種交叉污染問題實際并未根除(圖3,隨著每年文獻發表量以及引用量的增加,和歷史遺留問題,涉及交叉污染的文獻數量反而逐年增加)。
為了應對日益嚴重的交叉污染問題,NIH、ATCC以及多家權威期刊,多次呼吁,要求研究者對細胞進行STR鑒定[4](這可能意味著,在您遞交文章投稿的同時,也要遞交文中所用細胞的STR報告,屆時再發現細胞存在交叉污染,后果不堪設想)。
圖3:歷年受污染原始文獻的分布情況[4]
差之毫厘,失之千里,因此,在進行建立細胞庫這種源頭工作中,對于入庫細胞的“背調”尤為重要。百迪科技所有交付人源細胞經由STR鑒定,保證您建立細胞庫的源頭準確。
支原體污染
細胞的三個主要微生物污染來源中,支原體污染無疑是隱蔽性最高的,能傳播,且難以清除。支原體污染可能出現在培養過程中的任何環節,包括細胞株源頭,不良的操作習慣,生物安全柜中的層流和氣溶膠等等。支原體可以影響細胞的表型和功能特征,包括:染色體畸變、DNA/RNA合成、膜抗原性變化(細胞性質發生變化)、抑制細胞增殖和代謝(細胞長得慢)、轉染效率降低、基因表達譜的變化(實驗無法重復)、細胞死亡。
支原體污染需要早發現早預防[5],因此,建庫引入細胞,無疑是防止支原體污染最有效的一環。百迪科技采用cGMP細胞房管理標準,對細胞采用PCR和間接染色雙重檢測法,確保無支原體污染。
戰略發展眼光
作為實驗室長期發展的戰略資源,建立細胞庫的眼光需長遠,細胞系品類多,細胞系“年輕化”都是需要重點考慮的。
建庫細胞種類多
培養成本低,易操作,無限擴增,無倫理問題等優點,使細胞系成為最常用的疾病模型。這就意味著,細胞組織來源越多,實驗室就有越多不同組織疾病的表征手段。而同一組織來源的多種細胞,其實驗數據可互相驗證,提高實驗數據質量。更重要的是,不同的細胞系可能具有不同的突變基因或藥敏性(圖4),對于疾病的表征更為真實,這一點在新藥開發過程中尤為重要。
圖4:不同NSCLC細胞系對EGFR抑制劑具有不同藥敏性[6]
細胞系“年輕態”
雖然傳統觀念認為,細胞代數對于有限細胞的影響更大,但ATCC的一份技術文檔顯示,高代數的細胞系在形態、對刺激的反應、生長速率、蛋白質表達和轉染效率方面都不同于低代數細胞系[7]。甚至,Nat Biotechnol.期刊一文顯示,同一個來源的HeLa細胞系,12代和14代的細胞之間就有731個基因的表達存在顯著差異,并且有166個反應到了蛋白水平上[8]。細胞系代數對于實驗重復性的影響,可見一斑。避免使用傳代次數過多的細胞系,對于實驗結果的可靠性和重復性是十分必要的。因此,百迪科技建議廣大實驗者,建立細胞庫的過程中,要在原始細胞庫和主細胞庫中保存足夠多的細胞系拷貝數量(主細胞庫拷貝份數至少10-20 個,且只用于保存,不用于開發)[9]。
更省心的選擇-百迪科技細胞庫
百迪科技只采用Working Cell Banks第一代細胞發貨,保證細胞系“年輕態”。可提供超1200種細胞系,700種原代細胞,全面覆蓋常用細胞。同時,我們也提供基因編輯細胞,為您的實驗細胞模型提供無限可能。
配套解決方案
百迪科技擁有一個強大的實驗團隊,不僅提供細胞系,同時還配套最適合細胞系的培養條件,均經過百迪自有細胞實驗室測試,細胞系拿到即養。
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本文參考文獻
[1] https://news.un.org/zh/story/2021/10/1092722
[2] https://www.intechopen.com/chapters/53566
[3] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6451928/
[4] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29023500/
[5]https://www.atcc.org/the science/authentication/mycoplasma-contamination
[6] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27514773/
[7] PASSAGE NUMBER EFFECTS IN CELL LINES
[8] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30778230/
[9] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25117809/