細胞培養污染的途徑、危害及預防措施（下）

　2.3.2　危害　支原體通過(guò)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物及消耗各種養分，如核酸前體及必需氨基酸，從而改變細胞的代謝狀態(tài)。支原體可以酵解糖，分解精氨酸，氧化丙酮酸，解脲支原體可以利用尿素作為能源，這會(huì )使細胞代謝發(fā)生一系列改變，從而影響蛋白質(zhì)、DAN、RNA合成以及嘌呤從頭合成及補償合成途徑。污染時(shí)間的長(cháng)短及核酸代謝改變決定了支原體污染造成的危害程度，導致細胞染色體斷裂、重排、非整倍體的出現。隨后，細胞的生長(cháng)特性發(fā)生改變，使某些酶和細胞因子的產(chǎn)生增加，并表現出一些特殊的細胞功能，而其它一些細胞正常的功能則被抑制。某些支原體附著(zhù)在細胞表面后，會(huì )與宿主細胞交換膜抗原成分。隨著(zhù)細胞膜成分的改變，細胞的形態(tài)及抗原性發(fā)生改變。細胞污染對研究工作帶來(lái)的最大危害是由于錯誤的實(shí)驗結果導致研究誤入歧途。此外，支原體污染還會(huì )干擾細胞的篩選，如雜交瘤細胞生長(cháng)受到抑制并喪失產(chǎn)生單抗的能力（附表）。

附表　支原體污染對細胞的影響

^*HAT：次黃嘌呤-氨基喋呤-胸腺嘧啶核苷系統

　　2.3.3　預防及控制　污染發(fā)生后首先應確定污染物的種類(lèi)及污染的程度。為了能正確檢測細菌或支原體的污染，應先撤去培養液中的抗生素。常規細胞傳代培養中應用抗生素會(huì )導致：①掩蓋了不很?chē)乐氐奈廴�；②導致了耐藥菌的產(chǎn)生。每一種抗生素的抗菌譜都是有限的，而且許多抗生素僅是抑制細菌生長(cháng)，而非殺菌劑。因為支原體無(wú)細胞壁，所以青霉素，頭孢菌素等干擾細胞壁合成的抗生素對于支原體無(wú)效。

　　菌檢及支原體檢測只有在撤去抗生素后才能進(jìn)行。實(shí)驗中若發(fā)生污染或其它問(wèn)題應有詳細的記錄，并由經(jīng)驗豐富的專(zhuān)家分析，找出哪個(gè)環(huán)節出了問(wèn)題，包括培養液的配置、實(shí)驗室環(huán)境的保持和無(wú)菌操作過(guò)程等，從而不斷完善操作規程，避免類(lèi)似問(wèn)題的出現。此外，管理者還應制定細胞培養的各項規章制度，教育每一個(gè)實(shí)驗人員遵守。實(shí)驗室負責人應根據情況，制定修改各項規范的操作程序及人員培訓計劃。一般來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)實(shí)驗室規模的擴大，細胞發(fā)生變異和污染的可能性增加了^［5］。因此，大型實(shí)驗室應嚴格制定各項操作程序及規章制度。細胞培養中無(wú)菌操作需要清潔的工作環(huán)境、實(shí)驗的合理安排、實(shí)驗者熟練的操作技巧及強烈的責任感。只有通過(guò)不斷地學(xué)習、訓練，才能熟練掌握無(wú)菌操作技術(shù)。

　　為了盡可能減少污染的發(fā)生，以常規檢查的方式來(lái)監督是必要的。細胞培養中發(fā)生污染是不可避免的，我們的目的是盡可能減少污染的發(fā)生及危害。根據美國實(shí)驗室的調查報告顯示，至少10％的細胞系存在支原體的污染^［2］。一旦發(fā)生污染，如果細胞有詳細的記錄，則污染引起的危害較小。我們可以根據細胞定期菌檢記錄，拼棄最后一次細胞菌檢陰性后的實(shí)驗結果。利用菌檢陰性的細胞重新開(kāi)始實(shí)驗。如果僅偶爾進(jìn)行菌檢或采用非特異檢測方法，尤其是支原體污染，那么確定污染的范圍比較困難。因為所有的細胞系都有可能被交叉污染。一旦發(fā)生污染，所有未進(jìn)行菌檢的凍存細胞都必須進(jìn)行菌檢，以去除污染的細胞并明確污染發(fā)生的時(shí)間。

　　2.3.4　檢測　由于支原體污染并不引起細胞外觀(guān)的明顯變化，故常規的支原體檢測非常必要的。人們可利用一系列直接或間接的方法檢測支原體。但由于支原體種類(lèi)的多樣性，目前還沒(méi)有一種方便、廣譜、特異性高、準確的檢測方法。因此，有必要對不同檢測方法的靈敏度及局限性有所了解。

　　不同檢測方法對送檢標本的要求不同，如果標本不合格，將不可能獲得正確的結果。血清、培養液或培養基附加成分在加工和儲存過(guò)程中污染會(huì )在一定程度上被稀釋?zhuān)�影響檢出率^［6］。間接檢測法由于其敏感性較差，若不采用濃縮標本，則不適用于檢測血清和培養液的污染。由于污染物的隨機分布，因此僅進(jìn)行一次檢測通常會(huì )出現假陰性^［1］。如果標本中污染物濃度低于10個(gè)污染物／ml，隨機抽取1ml標本進(jìn)行檢測可能有36.6％的假陰性率。增加標本體積，濃縮標本有助于降低假陰性率。另一種假陰性的產(chǎn)生是由于污染物在試劑瓶，凍存瓶等容器中的分布不均所致。若20個(gè)樣品中有一個(gè)被污染（5％的污染率），檢測所有20個(gè)樣品，假陰率為36.6％。需要指出的是，僅僅單次檢測一個(gè)標本來(lái)判斷有無(wú)生物性污染的作法是不可靠的。因此，在分裝液體前，就應當從原液中盡可能多取一點(diǎn)液體進(jìn)行檢測。如果不能做到這一點(diǎn)，則應該用標準方法選擇多個(gè)標本進(jìn)行檢測。例如，在無(wú)菌過(guò)濾操作中，隨著(zhù)濾過(guò)體積的增大，濾膜破損的可能性增加，故應選擇最后過(guò)濾的液體進(jìn)行檢測。

　　標本的處理與標本的選擇同樣重要。各種酶如胰酶、脂酶，強酸，強堿或其它化學(xué)物質(zhì)會(huì )破壞支原體膜的脂質(zhì)，使支原體喪失活力及膜的完整性。膜的完整性被破壞后，支原體內的蛋白酶及核酶釋放，從而會(huì )干擾間接檢測方法的結果。如果標本收集后不能當天檢測，則應該盡快凍存標本以防止降解。選擇、處理檢測標本的目的是盡可能發(fā)現潛在的污染。在細胞培養過(guò)程中就應考慮到支原體污染的檢測。我們最好選用無(wú)抗生素培養，檢測應盡可能離傳代時(shí)間長(cháng)一點(diǎn)，以便讓任何潛在的污染物生長(cháng)、繁殖。為防止支原體活力喪失，如果檢測的是貼壁細胞，應采用刮除細胞的方法，因為胰酶或其它生化分離方法會(huì )降低支原體的活性。

　　在選用合適的檢測方法時(shí)，應考慮到支原體的滴度和活力這兩個(gè)因素。直接培養法是最敏感的，但也是最耗時(shí)的檢測方法，大約需28天。從理論上講，只需一個(gè)有活力的支原體就能在培養基上生長(cháng)。但某些難以培養的支原體限制了直接培養法的應用。理想的直接培養法應采用多功能的培養基，以降低假陰性率^［7］。為增加對低滴度和低活力支原體檢出率，應采用有氧和無(wú)氧兩種培養條件及幾種傳代方式。直接培養法還需要活性支原體作為陽(yáng)性對照，而且耗時(shí)，操作繁瑣，因而不適于大多數實(shí)驗室。

　　檢測支原體污染的間接法包括：PCR、ELISA、電子顯微鏡檢查、DNA探針、DNA熒光染色及生化分析法等。間接法能檢測到10⁷／L的滴度。通常情況下，支原體污染后其滴度一般超過(guò)10⁹／L，故盡管間接法不敏感，但相對較精確。由于支原體的多樣性，表達不同特異性的抗原及酶，為生化及免疫檢測法帶來(lái)技術(shù)上的困難^［8］。在選擇PCR、DNA探針等方法前，應考慮好選擇合適的靶序列及引物序列。

　　DNA熒光染色法和直接培養法相結合是支原體檢測的金標準^［5］。美國、加拿大、日本和歐共體國家生物制藥及診斷的監督機構推薦使用這種方法。其基本原理在于利用不同的技術(shù)，多次檢測，以彌補各種檢測技術(shù)的缺陷，增加檢測結果的可信度。

　　2.3.5　控制及排除　控制支原體污染或其它生物性污染的唯一可靠的方法是所有可能污染的物品用高壓蒸氣滅菌法消毒。所有細胞培養設備都應消毒，應嚴格遵守上述的各項規章制度及監督制度，直至所有潛在的污染源都被消除。

　　細胞一旦被支原體污染，要將它清除是非常困難的。由于一些不可復得的細胞被污染，人們不得不設法清除污染，挽救一些珍貴的細胞。事實(shí)上，經(jīng)支原體污染的細胞，在污染經(jīng)處理被清除后，細胞原有的許多生物學(xué)特性，如基因的表達，抗原性和代謝特點(diǎn)也隨之發(fā)生了相應的改變。排除支原體污染的方法，包括使用抗生素、抗血清、裸鼠體內接種、巨噬細胞吞噬、胰酶消化等方法，但沒(méi)有一種方法是普遍有效的。所以在采用每一種方法時(shí)必須對其效果，以及對細胞可能產(chǎn)生的毒性影響進(jìn)行監測。Del Guidice和Gardella^［6］提出了一個(gè)有效的方法，其基本步驟包括首先分離、鑒定污染物及測定對抗生素的敏感性，然后使用至少兩種敏感的抗生素進(jìn)行處理。為增加排除污染的有效性，可以通過(guò)稀釋以降低血清及其它促生長(cháng)因子的濃度，從而降低細胞的密度。治療后細胞應在無(wú)抗生素條件下培養若干代，以確定污染已被徹底清除。細胞培養過(guò)程中支原體污染不易察覺(jué)，細胞被支原體污染后清除非常困難，支原體污染的細胞在支原體被清除后，其細胞特性會(huì )發(fā)生很大改變，對研究結果造成嚴重影響。因此，為了保證細胞培養體系免受污染的影響，關(guān)鍵是加強預防措施。

　　作者簡(jiǎn)介：李穎健　(南京大學(xué)醫學(xué)院博士研究生)

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