這是關于CO2培養的三部分系列中的**篇
生物污染是每個使用細胞培養的人的恐懼。當培養物被微生物感染或被外來細胞交叉污染時，這些培養物通常必須被破壞。由于培養物污染的來源是普遍存在的以及難以鑒定和消除，所以沒有細胞培養實驗室不受這種擔心的影響。隨著細胞培養物用于生物研究，疫苗生產和用于個性化醫療和新興再生醫學應用的治療性蛋白質的生產的持續增加，培養物污染仍然是非常重要的問題。
介紹
細胞培養正在繼續60年的趨勢，在學術研究，治療醫學和藥物發現中越來越多地使用和重要性，伴隨著放大的經濟影響。1,2新的治療，疫苗和藥物，以及再生和合成器官，將日益來自培養的哺乳動物細胞。隨著細胞培養技術的更大的使用和熟練，更好地理解與細胞培養物污染相關的危險和問題。在21世紀，有更好的測試方法和預防工具，并且對污染的風險和影響的認識要求細胞培養者保持警惕; 未檢測到的污染可能具有廣泛的下游效應。
生物污染：一個常見的伴侶
在1928年青霉素的機會發現是罕見的事件，大多數研究人員只能夢想。從一個暑假返回后，他不小心留下了一套在實驗室角落堆積的培養皿，亞歷山大·弗萊明發現了20世紀**強大的藥物之一。弗萊明注意到他的一個細菌培養物被真菌污染，但是真菌周圍的葡萄球菌的菌落已被破壞。真菌當然是Penicillium notatum，弗萊明繼續發現抗生素。然而，這是污染的一個非常罕見的例子，實際上推動了科學研究的道路。在大多數情況下，文化的污染仍然是每一個科學家**糟糕的噩夢。Carolyn Kay Lincoln和Michael Gabridge在1998年總結了這個問題：“細胞培養污染仍然是基礎研究工作臺以及生物制品制造商的主要問題。污染是真正危及使用細胞培養作為可靠的試劑和工具。“ 3
哺乳動物細胞培養物的生物污染比你想象的更常見。在20世紀90年代中期報道的統計數據顯示，美G實驗室中11％**15％的培養物感染了支原體物種。4即使有更好的認識到問題和商業準備試劑和媒體的更嚴格的測試，研究實驗室培養支原體生長的發病率在**近一項研究中，23％5，2010年文化的一個驚人的8.45％的市場來自生物制藥測試來源被真菌和細菌污染，包括支原體。6
在研究實驗室，污染不僅僅是偶爾的刺激，但它可以花費寶貴的資源，包括時間和**。**終，污染會影響研究團體或特定科學家的可信度; 出版物有時必須撤回，因為擔心回溯性樣品污染或報告的結果是偽像。在生物制藥制造中，當整個生產運行必須被丟棄時，污染可以具有甚**更顯著的效果。因此，了解樣品污染如何發生以及可用于限制和**終防止樣品污染的方法是非常重要的。
什么原因導致生物污染？
生物污染物可以分為兩個亞類，取決于在培養物中檢測它們的容易性，**簡單的是大多數細菌和真菌。那些更難以檢測，從而存在潛在的更嚴重的問題，包括支原體，病毒和其他哺乳動物細胞的交叉污染。
細菌和真菌
細菌和真菌，包括霉菌和酵母，在環境中是普遍存在的，并且能夠在富含細胞培養環境中快速建群和繁殖。它們的小尺寸和快速生長速率使得這些微生物是**常遇到的細胞培養污染物。在不存在抗生素的情況下，通常通過顯微鏡觀察或通過它們對培養物的直接作用（pH變化，混濁和細胞死亡）在污染的幾天內在培養物中檢測細菌。酵母通常導致生長培養基變得非常混濁或渾濁，而霉菌將產生分枝的菌絲體，其**終表現為漂浮在培養基中的毛叢。
支原體
支原體肯定是所有生物污染物中**嚴重和**普遍的，因為它們的低檢測率及其對哺乳動物細胞的作用。雖然支原體在技術上是細菌，但它們具有使它們獨特的某些特征。它們比大多數細菌（0.15**0.3μm）小得多，因此它們可以生長**非常高的密度，沒有任何可見的跡象。它們還缺乏細胞壁，并且與它們的小尺寸相結合意味著它們有時可以滑過用于滅菌的濾膜的孔。由于**常見的抗生素靶向細菌細胞壁，所以支原體是抗性的。
支原體對任何細胞培養物都是非常有害的：它們影響宿主細胞的代謝和形態，引起染色體畸變和損傷，并且可以引起細胞病變反應，使來自污染培養物的任何數據不可靠。在歐洲，已經發現支原體污染水平極高 - 在25％和40％之間 - 日本報告的比率高達80％.4美G和世界其他地區之間的差異可能是由于使用測試程序。統計顯示，常規檢測支原體污染的實驗室發病率低得多; 一旦檢測到，可以包含和消除污染。支原體的測試應**少每月進行一次，并且有廣泛的市售試劑盒。確保物種檢測的**方法是使用**少兩種不同的測試方法，例如DAPI染色和PCR。5
病毒
像支原體，病毒不提供視覺提示他們的存在; 它們不改變培養基的pH或導致渾濁。由于病毒使用其宿主進行復制，因此用于阻斷病毒的藥物對所培養的細胞也具有高毒性。然而，對宿主細胞造成損害的病毒傾向于是自限性的，因此病毒污染的主要問題是它們感染實驗室人員的可能性。那些使用人類或其他靈長類動物細胞的人必須采取額外的安全預防措施。
其他哺乳動物細胞類型
細胞培養物與其他細胞類型的交叉污染是一個嚴重的問題，其**近才被認為是令人擔憂的。7,8據估計，目前使用的15％**20％的細胞系被錯誤識別9,10，這是從**個人類細胞系HeLa開始的一個問題，HeLa是從Henrietta Lacks在1952年分離的異常侵襲性子宮頸腺癌。HeLa細胞所以積極，一旦偶然引入一種文化，他們很快過度生長的原始細胞。但問題不僅限于HeLa; 存在許多被表征為內皮細胞或前列腺癌細胞但實際上是膀胱癌細胞的細胞系的實例，其特征為乳腺癌細胞，但實際上是卵巢癌細胞。在這些情況下，當外源細胞類型更好地適應培養條件時，出現問題，并且因此替代培養物中的原始細胞。這種污染明顯地對所產生的研究的質量提出了問題，并且使用包含錯誤細胞類型的培養物可能導致公開結果的收回。
實驗室中的生物污染源
為了減少生物污染的頻率，重要的是要了解生物污染物如何進入培養皿。在大多數實驗室中，微生物的**大來源是伴隨實驗室人員的微生物。這些在正常實驗室工作期間作為空氣懸浮顆粒和氣溶膠循環。說話，打噴嚏和咳嗽可以產生大量的氣溶膠。服裝也可以從實驗室外攜帶和運輸一系列微生物，因此在細胞培養實驗室工作時穿戴實驗室外套是**關重要的。即使只是在實驗室周圍移動也可以產生空氣運動，所以房間必須經常清潔以減少灰塵顆粒。
某些實驗室設備，例如移液裝置，渦流器或沒有生物容器的離心機可以產生大量的載有微生物的顆粒和氣溶膠。經常使用的實驗室設備，包括水浴，冰箱，顯微鏡和冷藏室，也是微生物和真菌的儲存庫。不適當清潔和維護的培養箱可以作為真菌和細菌的可接受的家。在滅菌過程中在高壓釜中材料的過度擁擠也可導致微生物的不完全消除。
培養基，牛血清，試劑和塑料制品也可以是生物污染物的主要來源。雖然商業測試方法比早期幾十年有所改進，但使用經認證可用于細胞培養的材料是**關重要的。在同時使用多個細胞系時可能發生交叉污染。每個細胞類型應該有自己的解決方案和供應，應該與其他細胞分開操縱。在常規細胞培養程序中非故意使用非消毒用品，培養基或溶液是微生物擴散的主要來源。
結論
污染是細胞培養中的普遍問題，并且有效地管理任何風險以維持實驗完整性是**關重要的。抗生素可以使用幾周，以確保已知的微生物污染的解決; 然而，應避免常規使用。定期包含抗生素不僅選擇耐藥性生物，而且還掩蓋了無菌技術中的任何低水平感染和習慣性錯誤。
對抗污染的**佳方法是每個人保留所有細胞培養工作的記錄，包括每個通道，一般細胞外觀和操作，包括細胞的進食，分裂和計數。如果發生污染，請記錄特性，時間和日期。以這種方式，任何污染物可以在其發生時被定位，并且可以對無菌技術或實驗室規程進行改進。在本系列的下一篇文章中，我們更詳細地探討了污染預防的有效措施，特別是二氧化碳培養箱的關鍵作用。
參考文獻
