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支原體污染細(xì)胞的危害有多大

更新時間:2017-08-07  |  點擊率:2108

細(xì)胞培養(yǎng)中的支原體污染常為人所忽視,原因在于它不易被發(fā)現(xiàn)。支原體污染憑肉眼和光學(xué)顯微鏡觀察,沒有明顯的特征。本文締一生物/締一生物為您分析支原體污染細(xì)胞的危害有多大?

恰恰不是!支原體對細(xì)胞的危害比人們想象的要大得多。并進(jìn)而對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響,實在不能令人忽視。事實上,在培養(yǎng)基中支原體的數(shù)量很容易超過細(xì)胞,以1000:1的比例甚至更高3。支原體影響到培養(yǎng)細(xì)胞的幾乎每一個方面。細(xì)胞不再像以往它們所應(yīng)該表現(xiàn)的那樣。例如,支原體會和宿主細(xì)胞競爭營養(yǎng),改變 細(xì)胞DNA、RNA和蛋白質(zhì)合成狀態(tài),降低培養(yǎng)液中氨基酸和ATP水平,誘導(dǎo)細(xì)胞染色體改變,改變細(xì)胞膜抗原結(jié)構(gòu)等。其結(jié)果是細(xì)胞增殖受到抑制,細(xì)胞死亡增加,DNA發(fā)生片段化,產(chǎn)生類似凋亡的形態(tài)特征5。

有人列表總結(jié)出支原體對細(xì)胞產(chǎn)生的一系列影響(見表1)1,7。

表1:支原體導(dǎo)致的細(xì)胞改變

細(xì)胞代謝

DNA、RNA和蛋白合成

培養(yǎng)基營養(yǎng)的攝取,特別是氨基酸和核酸前體

ATP水平

細(xì)胞性能

酶活性與酶表達(dá)量

生長速率、存活率和培養(yǎng)效率

膜結(jié)構(gòu)組成,受體表達(dá)、結(jié)合和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

核酸合成導(dǎo)致的非整倍體和其他染色體的畸變

巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞活化和增殖反應(yīng)

干擾素的產(chǎn)生和活性

病毒活性

感染率

病毒繁殖和產(chǎn)量

 

雖然到目前為止,這些效應(yīng)并不同時發(fā)生,但單就個別效應(yīng)看,其影響也是驚人的。例如,支原體的過度生長可導(dǎo)致細(xì)胞培養(yǎng)液營養(yǎng)的損失和真核細(xì)胞不可逆的損傷。很早就有人指出,支原體存在的精氨酸脫亞胺酶以及對生長培養(yǎng)基的攝取和耗竭,能抑制細(xì)胞增殖,并誘導(dǎo)細(xì)胞系凋亡1。精氨酸是一些支原體(包括人型支原體、發(fā)酵支原體、精氨酸支原體等)的主要能量來源。支原體的精氨酸脫亞胺酶能代謝精氨酸并產(chǎn)生能量2。其結(jié)果使培養(yǎng)基中的精氨酸減少,導(dǎo)致真核細(xì)胞生長速率異常,細(xì)胞活力下降,貼壁細(xì)胞從培養(yǎng)容器表面脫離,以及細(xì)胞出現(xiàn)顆粒物。另外,染色體畸變也會發(fā)生,這源于作為組蛋白主要成分的精氨酸的缺乏。染色體斷裂,多重易位和染色體數(shù)目的變化是支原體污染造成的其他幾種效應(yīng)。支原體產(chǎn)生的核酸外切酶和核酸內(nèi)切酶還能降解真核細(xì)胞的DNA和RNA1。 另發(fā)現(xiàn),發(fā)酵支原體可引發(fā)單核細(xì)胞系DNA的片段化和染色體DNA的丟失,這種殺細(xì)胞效應(yīng)進(jìn)一步導(dǎo)致了蛋白碎片的產(chǎn)生。6

 

圖:電鏡下的支原體

 

 

有人用生物芯片檢測到了支原體給細(xì)胞帶來的幾百種基因表達(dá)的改變,包括編碼受體、離子通道、生長因子的基因和癌基因等方面4。

另有人發(fā)現(xiàn),支原體包含有高度富含免疫原性的脂蛋白。這些脂蛋白錨定在胞膜的外表面,并可被TLR2等免疫細(xì)胞的受體識別。TLR與抗原結(jié)合后,可激活NF-kB途徑,進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞活化,并偏離zui終的實驗結(jié)果。

支原體造成的細(xì)胞污染,其副作用除了帶來個人的尷尬和生物安全的風(fēng)險外,還包括損失時間、金錢、寶貴的細(xì)胞和發(fā)表被誤導(dǎo)的論文,使研究的數(shù)據(jù)受到質(zhì)疑。它對疫苗、單克隆抗體、重組蛋白等生物制品的質(zhì)量和數(shù)量也產(chǎn)生了負(fù)面影響。因此,各國FDA都制定了關(guān)于支原體檢測的指南和條令。

從上面可以看出,支原體帶來的負(fù)面結(jié)果實在不容忽視。因此,建立正確的支原體防治和檢測對于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)工作者來說,是非常重要的。

 

參考文獻(xiàn):

(1)Bionique® Testing Laboratories 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

綜上所述,您是不是已經(jīng)對支原體污染細(xì)胞的危害有多大,有所了解。如果還有其他疑問,請咨詢締一生物/締一生物資深專家。

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