細(xì)胞鑒定可以檢測(cè)細(xì)胞是否有交叉污染并確認(rèn)細(xì)胞名稱或來源。你養(yǎng)的細(xì)胞株還是你原來的細(xì)胞株嗎？
很多生物醫(yī)藥的研究都采用培養(yǎng)細(xì)胞來進(jìn)行，這些細(xì)胞可能是從細(xì)胞庫(如美國ATCC，American Type Culture Collection)得來，也可能是受贈(zèng)于其它研究人員。據(jù)估計(jì)，15-20%的時(shí)間里，實(shí)驗(yàn)中所使用的細(xì)胞已經(jīng)不是原來的細(xì)胞系，或者與其它細(xì)胞系發(fā)生了交叉污染。ATCC，以及其它細(xì)胞庫(ECACC)、(DSMZ)都收到過提交的“錯(cuò)誤”的細(xì)胞系，盡管提交者把細(xì)胞系提交到上述機(jī)構(gòu)之前，還經(jīng)過了檢驗(yàn)。然而，被證實(shí)這些細(xì)胞系還是鑒別錯(cuò)了。顯然，細(xì)胞系遭到污染、特征鑒別錯(cuò)誤，將會(huì)極大地威脅著基于這些細(xì)胞而發(fā)表的論文的質(zhì)量和研究發(fā)現(xiàn)的正確性。
細(xì)胞系污染案例
1. Hela細(xì)胞來源于一位名叫Henrietta Lacks的宮頸腺癌患者，由于Hela細(xì)胞為人類第一個(gè)被建立的細(xì)胞系享有非凡的地位所以它被分派至世界各地，流行于各實(shí)驗(yàn)室之間。直到如今，許多科學(xué)家都還未察覺到Hela細(xì)胞存在與其它細(xì)胞發(fā)生交叉污染的可能性。Hela細(xì)胞具有極強(qiáng)和快速的生長能力，以致它會(huì)很快抑制其它細(xì)胞的生長。1966年，在關(guān)于細(xì)胞、組織及器官培養(yǎng)的第二個(gè)十年回顧會(huì)議上，Gartler報(bào)道了這樣一個(gè)現(xiàn)象：據(jù)推測(cè)來源于18個(gè)獨(dú)立個(gè)體的細(xì)胞系全是Hela細(xì)胞，例如包括來源于正常腸上皮細(xì)胞(Int-407)、正常羊膜細(xì)胞(WISH)、正常肝細(xì)胞(Chang liver)、喉癌(Hep-2)和口腔癌(KB)。直到他們發(fā)現(xiàn)所使用的HeLa細(xì)胞系表達(dá)了Y染色體標(biāo)記物之前，一切都進(jìn)展得非常順利。
2. T24是另外一種生長快速的膀胱癌細(xì)胞系。EVC304較早被認(rèn)為是自發(fā)轉(zhuǎn)化的人類正常內(nèi)皮細(xì)胞系，但后來卻發(fā)現(xiàn)它是T24膀胱癌細(xì)胞系。令人感到意外的是，EVC304不是內(nèi)皮細(xì)胞的這一論述對(duì)它作為內(nèi)皮細(xì)胞模型的公開發(fā)表幾乎沒多大影響。推測(cè)來源于人類的前列腺癌細(xì)胞系TSU-Pr1和JCA-1也是來源于T24膀胱癌細(xì)胞系。這些研究發(fā)表在雜志Cancer Research上，但它并不能阻止后來一篇TSU-Pr1作為前列腺癌細(xì)胞系模型的研究論文發(fā)表在Cancer Research上。
3. DNA指紋分析揭示NCI/ADR-RES細(xì)胞系實(shí)際上為卵巢腫瘤細(xì)胞系OVCAR-8，而不是乳癌細(xì)胞系。大約有300篇已發(fā)表的論文使用了錯(cuò)誤鑒定的NCI/ADR-RES細(xì)胞系。
4.一篇描述食管細(xì)胞系錯(cuò)誤鑒定的論文宣稱：基于這些被污染的細(xì)胞而產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)致繼續(xù)的臨床試驗(yàn)需招募EAC(食管腺癌)病人，以及需得到超過100多個(gè)刊物和至少三個(gè)NIH腫瘤研究所的承認(rèn)，還牽涉到11個(gè)US專利。
態(tài)度改變
數(shù)百篇科學(xué)雜志文章描述了細(xì)胞錯(cuò)誤鑒定的事例，但直到現(xiàn)在，科學(xué)雜志或資金管理部門還沒有采取根除此問題的行動(dòng)。再者，作者通常會(huì)很不情愿發(fā)表一項(xiàng)基于使用錯(cuò)誤鑒定細(xì)胞的聲明。但在過去的兩年里，一些期刊的態(tài)度開始發(fā)生改變，如In Vitro Cellular and Developmental Biology、International Journal of Cancer、Cell Biochemistry和Biophysics and the American Association for Cancer Research(AACR) journals要求細(xì)胞系在發(fā)表前需做鑒定。美國天主教大學(xué)Roland Nardone號(hào)召廣大研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行細(xì)胞系的鑒定工作。美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)和美國癌癥協(xié)會(huì)這樣的主要機(jī)構(gòu)應(yīng)該將細(xì)胞系鑒定作為給予基金資助的條件，同時(shí)在主要雜志中發(fā)表的基于細(xì)胞培養(yǎng)的相關(guān)研究也需要進(jìn)行細(xì)胞系的鑒定。
細(xì)胞錯(cuò)誤鑒定的根源
大部分的細(xì)胞系在學(xué)術(shù)環(huán)境中被建立，組織培養(yǎng)通常被認(rèn)為是一種對(duì)技能少有要求的技術(shù)，其所用到的必要設(shè)備如流動(dòng)柜和孵育箱使用起來沒什么限制。在這些情況下，嘗試建立一種新的細(xì)胞系通常會(huì)導(dǎo)致交叉污染。在送至德國的微生物和細(xì)胞培養(yǎng)收藏所的550個(gè)白血病和淋巴瘤細(xì)胞系中，59/395(15%)被初創(chuàng)者送來的細(xì)胞系以及23/155(15%)的二級(jí)來源是錯(cuò)誤的。還有許多原因可以引起細(xì)胞培養(yǎng)物錯(cuò)誤鑒定，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都有可能發(fā)和，例如在常規(guī)操作中對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)容器進(jìn)行了錯(cuò)誤標(biāo)記。造成這種問題出現(xiàn)的原因有：實(shí)驗(yàn)員的工作負(fù)荷、缺乏注意以及在細(xì)胞操作過程中的分心.
培養(yǎng)物的交叉污染以及隨后污染細(xì)胞的過量生長是另一個(gè)引起細(xì)胞系錯(cuò)誤鑒定的常見原因。這種情況可能是由于試劑的共用、反復(fù)使用相同的試管、在沒有充分分離每一細(xì)胞類型情況下同時(shí)對(duì)多個(gè)培養(yǎng)物進(jìn)行操作。當(dāng)交叉污染發(fā)生時(shí)，一種細(xì)胞類型迅速生長而超過另一種，在4-5次細(xì)胞傳代后，一個(gè)純的污染細(xì)胞培養(yǎng)物將會(huì)形成。
細(xì)胞鑒定-交叉污染檢測(cè)
評(píng)估由交叉污染或細(xì)胞錯(cuò)誤鑒定而產(chǎn)生多少誤導(dǎo)性和錯(cuò)誤的研究是困難的。一項(xiàng)針對(duì)正在從事細(xì)胞培養(yǎng)的工作人員調(diào)查顯示：483例被調(diào)查者中，32%使用了Hela細(xì)胞，9%的人在不知情下使用了Hela污染物，只有33%的調(diào)查者對(duì)他們使用的細(xì)胞進(jìn)行了鑒定。35%的人獲得細(xì)胞的途徑是其他實(shí)驗(yàn)室，而不是大的細(xì)胞庫。
許多方法已被用來檢測(cè)交叉污染，包括同工酶分析、核型分析、人類白細(xì)胞抗原(HLA)分型，免疫分型和DNA指紋識(shí)別。這些方法都可以鑒別出某一種細(xì)胞系，但是分辨能力各不一樣。然而，這些方法在不同實(shí)驗(yàn)室所得到的數(shù)據(jù)卻不盡相同，以致沒有任何一種方法可以用來建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)庫。
細(xì)胞鑒定-STR分型檢測(cè)
許多實(shí)驗(yàn)室利用STR分型來鑒定人源細(xì)胞系。STR分型是一種用來做親緣分析的方法，它的原理是在一單管中同時(shí)擴(kuò)增多個(gè)多態(tài)性DNA片段。STR位點(diǎn)是由不同數(shù)目重復(fù)單元組成的重復(fù)DNA序列。每一個(gè)STR位點(diǎn)均能被擴(kuò)增且擴(kuò)增產(chǎn)物標(biāo)記上不同顏色的熒光，使得擴(kuò)增產(chǎn)物很容易通過片段大小和顏色來區(qū)分。
3-5個(gè)堿基重復(fù)的DNA重復(fù)序列已常規(guī)性地用來做親緣鑒定、法醫(yī)鑒定、以及鑒定在20年之前的大災(zāi)難中遇難的受害者。隨后，STR分型用于細(xì)胞鑒定中。STR分型快速、經(jīng)濟(jì)、易于自動(dòng)化，能得到可重復(fù)的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)格式適合建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)庫。由于快速、鑒定的細(xì)胞系結(jié)果明確，STR分型的應(yīng)用價(jià)值大。
STR分型存在一個(gè)大的局限，就是它不能檢測(cè)來源于其他物種的污染細(xì)胞，哪怕是人類細(xì)胞被過生長的其它物種細(xì)胞所覆蓋，用人類或高等靈長類特異性引物也不會(huì)有DNA擴(kuò)增。如果應(yīng)用于其它物種的STR分型已被建立，在PCR中采用物種特異性引物可以用來檢測(cè)來源于其它物種的污染細(xì)胞，那么STR分型無疑可被用來鑒定污染細(xì)胞。
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