細(xì)胞培養(yǎng)是大多數(shù)生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究的重要組成部分。在轉(zhuǎn)向動物模型之前，許多實驗都是在體外培養(yǎng)中進行的。細(xì)胞培養(yǎng)和更復(fù)雜的適應(yīng)，如3D 培養(yǎng)，也可能會變得更加重要，因為人們正在努力鼓勵動物研究的替代方案。細(xì)胞培養(yǎng)平臺用于遺傳篩選、藥物篩選、成像和傳感應(yīng)用以及報告分析，既用于已建立的細(xì)胞系，也用于動物或患者來源的原代培養(yǎng)。

細(xì)胞培養(yǎng)物也可用于深入了解疾病機制，例如源自患者的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞 (iPSC)。iPSC 可以分化成特定的細(xì)胞類型，例如神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞或肌肉細(xì)胞，它們具有患者疾病的遺傳背景，并可作為研究病理生理學(xué)的模型。這對于不確定遺傳病因的散發(fā)性疾病特別有用，例如神經(jīng)退行性疾病，其通常包括家族性和散發(fā)性形式，例如阿爾茨海默氏病、肌萎縮性側(cè)索硬化癥。

除了它們的研究應(yīng)用外，細(xì)胞培養(yǎng)物還是再生醫(yī)學(xué)、細(xì)胞療法和生物治療生產(chǎn)的主力軍的材料來源。潛在地，干細(xì)胞和 iPSC 可以分化成特定器官的細(xì)胞，構(gòu)建成組織，并用于移植。然而，大多數(shù)干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用仍處于臨床前階段，只有少數(shù)臨床應(yīng)用，這在很大程度上是由于缺乏符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量控制措施。

在細(xì)胞培養(yǎng)的各個方面，無論是研究還是醫(yī)學(xué)應(yīng)用，實施適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量控制以確保高標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。質(zhì)量控制措施涵蓋與所有細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)的廣泛適用實踐，例如避免污染的良好實驗室實踐，以及針對專門應(yīng)用的更具體實踐，例如再生醫(yī)學(xué)中的干細(xì)胞。

細(xì)胞培養(yǎng)的良好“管家”做法

鑒于它們對研究的重要性，實驗室必須進行質(zhì)量控制并采用最佳實踐來避免培養(yǎng)物污染。最佳做法包括在層流罩的專用培養(yǎng)室中工作，將窗框固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，對工作表面進行消毒，以及戴上手套和口罩。未檢測到的污染，例如支原體或污染細(xì)胞類型，可能會干擾實驗，導(dǎo)致誤導(dǎo)或有偏見的結(jié)果，從而浪費資源和時間?！皩嶒炇一驒C構(gòu)可以實施政策來減輕污染并防止錯誤識別細(xì)胞培養(yǎng)物的問題，” Matthew D. Hall解釋說，美國國立衛(wèi)生研究院國家轉(zhuǎn)化科學(xué)推進中心 (NCATS) 臨床前創(chuàng)新部早期翻譯分部主任。在最近的一篇論文中，Hall 分享了 NCATS 降低支原體感染細(xì)胞系樣本百分比的成功故事。

“我們開始測試的第一年，大約 13% 的培養(yǎng)物測試呈陽性，這與文獻污染率相當(dāng)。然而，在我們實施定期測試計劃后，到第五年陽性率下降到僅 3% 左右，”Hall 總結(jié)了 NCATS 的協(xié)議?！拔覀兂晒Φ姆椒ㄊ嵌鄬哟蔚?。首先，我們只接受合作者提供的經(jīng)無支原體認(rèn)證的細(xì)胞系. 我們在收到傳入的細(xì)胞系后自行確認(rèn)。其次，我們每月測試所有活躍的培養(yǎng)物，或在從冷凍儲存液中解凍后測試。第三，這對于昂貴的高通量篩選極其重要，在啟動實驗之前立即測試預(yù)期的細(xì)胞系。您希望確定高通量篩選將產(chǎn)生高質(zhì)量的結(jié)果，不受支原體的干擾。”

不幸的是，即使實施了良好的支原體監(jiān)測方案，污染仍然會發(fā)生。在這些情況下，NCATS 會立即破壞陽性細(xì)胞系并測試備用小瓶。如果備用小瓶也檢測呈陽性，它們同樣會被銷毀?！叭绻覀冋也坏轿词芪廴镜膸齑妫覀兇_實有針對非常有價值或稀有品系的補救方案。我們在組織培養(yǎng)室外的專用培養(yǎng)箱中隔離這些有價值的污染培養(yǎng)物，并啟動纖溶酶治療，”霍爾解釋道。“一旦纖溶酶方案完成，我們就會對修復(fù)后的培養(yǎng)物進行幾次測試，以確保它是干凈的。我們測試了兩次，因為可能會出現(xiàn)感染反彈。我們還檢查細(xì)胞的行為是否與纖溶酶之前一樣，以驗證處理不會影響培養(yǎng)物的特性。我們還與原始實驗室分享去污和無支原體的培養(yǎng)物?！?

除了支原體檢測外，NCATS 還將驗證細(xì)胞系身份作為其細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)量控制措施的一部分。這是通過短串聯(lián)重復(fù)(STR) 分析完成的，它用作細(xì)胞來源的指紋?！坝性S多關(guān)于轉(zhuǎn)換細(xì)胞系的警示故事，我認(rèn)為HeLa是最著名的污染細(xì)胞系之一，”Hall 警告說?！盀楸苊膺@種情況，我們還決定實施 STR 來驗證大多數(shù)傳入的細(xì)胞系。自從我們開始 STR 測試以來，我們只在我們檢查的 186 個細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)了 5 個錯誤識別的細(xì)胞系?！?

NCATS 的經(jīng)驗表明，良好的監(jiān)測方案對于降低支原體污染培養(yǎng)物的數(shù)量和防止使用錯誤識別的細(xì)胞系的可行性和有效性?！拔覀冊?NCATS 的首要原則很簡單。我們認(rèn)為，如果可以防止因使用受污染或錯誤識別的培養(yǎng)物而導(dǎo)致的大規(guī)模錯誤，那么定期和頻繁地花費相對少量的努力是值得的。一個大的錯誤最終可能會花費更多的時間和精力，甚至可能會誤導(dǎo)研究方向，”霍爾總結(jié)道。