支原体污染细胞的危害有多大

细胞培养中的支原体污染常为人所忽视,原因在于它不易被发现。支原体污染凭肉眼和光学显微镜观察,没有明显的特征。那么,是不是支原体对细胞的影响就不大呢?

恰恰不是!支原体对细胞的危害比人们想象的要大得多。并进而对实验结果产生影响,实在不能令人忽视。事实上,在培养基中支原体的数量很容易超过细胞,以1000:1的比例甚至更高3。支原体影响到培养细胞的几乎每一个方面。细胞不再像以往它们所应该表现的那样。例如,支原体会和宿主细胞竞争营养,改变细胞DNA、RNA和蛋白质合成状态,降低培养液中氨基酸和ATP水平,诱导细胞染色体改变,改变细胞膜抗原结构等。其结果是细胞增殖受到抑制,细胞死亡增加,DNA发生片段化,产生类似凋亡的形态特征5。

有人列表总结出支原体对细胞产生的一系列影响(见表1)1,7。

表1:支原体导致的细胞改变

细胞

代谢

DNA、RNA和蛋白合成

培养基营养的摄取,特别是氨基酸和核酸前体

ATP水平

细胞性能

酶活性与酶表达量

生长速率、存活率和培养效率

膜结构组成,受体表达、结合和信号转导

核酸合成导致的非整倍体和其他染色体的畸变

巨噬细胞和淋巴细胞活化和增殖反应

干扰素的产生和活性

病毒活性

感染率

病毒繁殖和产量

图:电镜下的支原体

有人用生物芯片检测到了支原体给细胞带来的几百种基因表达的改变,包括编码受体、离子通道、生长因子的基因和癌基因等方面4。

另有人发现,支原体包含有高度富含免疫原性的脂蛋白。这些脂蛋白锚定在胞膜的外表面,并可被TLR2等免疫细胞的受体识别。TLR与抗原结合后,可激活NF-kB途径,进一步导致细胞活化,并偏离最终的实验结果。

支原体造成的细胞污染,其副作用除了带来个人的尴尬和生物安全的风险外,还包括损失时间、金钱、宝贵的细胞和发表被误导的论文,使研究的数据受到质疑。它对疫苗、单克隆抗体、重组蛋白等生物制品的质量和数量也产生了负面影响。因此,各国FDA都制定了关于支原体检测的指南和条令。

参考文献:

(1)Bionique? Testing Laboratories 站
http://www.bionique.com/mycoplasma-resources/faq/consequences-of-mycoplasma-contamination.html

(2)Fenske JD, Kenny GE.Role of arginine deiminase in growth of Mycoplasma hominis. J Bacteriol. 1976 Apr;126(1):501-10.

(3)Shlomo Rottem, Michael F.Barile. Beware of mycoplasmas.Trends in Biotechnology. 1993,11(4) :143–151

(4) Miller CJ. et al., 2003. Mycoplasma infection significantly alters microarray gene expression profiles. Biotechniques. 35(4):812-4

(5) MF Barile.MYCOPLASMA CONTAMINATION OF CELL CULTURES: A STATUS REPORT.Cell Culture & Its Application, 1977 :291-334

(6) CK Lincoln,MG Gabridge.Chapter 4 Cell Culture Contamination: Sources, Consequences, Prevention, and Elimination.Methods in Cell Biology,1998,57(57):49-65

(7) HG Drexler,CC Uphoff. Mycoplasma contamination of cell cultures: Incidence, sources, effects, detection, elimination, prevention.Cytotechnology, 2002,39(2):75-90

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