支原体 细胞培养中的大敌

一说起支原体,估计细胞培养的人员就开始手心冒汗了。细胞培养中的急性污染往往容易察觉,而支原体则像慢性毒药一般,杀细胞于无形中。除了非常有经验的老手,很多实验人员都察觉不到支原体的污染。据统计,超过25%的细胞系中感染了支原体,而研究者大多并不知晓。早期,血清可能是主要的污染源;之后,通过实验室的仪器、培养基或其他试剂渐渐蔓延开来,细胞无不中招。怎样才能根除讨厌的支原体污染呢?让我们先来认识这个小东西。生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')
狡猾的支原体
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支原体是唯一一种没有细胞壁的原核生物,大多呈不规则球状或丝状。由于它的直径小(约为0.15-2 µm),而且形状灵活,所以能逃过实验室常用的滤膜。支原体的种类非常多,超过了100种。当然,大部分支原体检测都不可能检测到所有的种类。不过,在实验室中捣乱的支原体也通常就是那一小撮。
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支原体生长缓慢,通常不破坏宿主细胞。然而,它们能以许多不同方式改变细胞的新陈代谢。细胞除了长得不好之外,几乎所有的实验表现如蛋白表达也都会受到影响。传统的抗生素对支原体并不奏效,因为它们大多破坏细胞壁的完整性,而支原体恰恰没有细胞壁。这也就是支原体感染率高企的主要原因。曾有一位细胞培养专家戏称:“我可是支原体方面的专家,并不是因为我喜欢他们,而是25-30%的细胞系都感染了支原体。”支原体总在偷偷地改变细胞,篡改我们的实验数据。怎么办?
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检测、检测、再检测
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对培养物进行常规的支原体检测非常重要。尽管各个实验室的检测频率不同,从几个星期到几个月不等,不过这主要取决于你们实验室有多少人接触细胞,以及你们引进新细胞的频率。比如美国国立细胞培养中心(NCCC),它经常从其他实验室获得细胞培养物,就会对每个样品进行检测,并将它们隔离,直至最后证明无支原体污染。一般来说,每两三个月进行一次定期检测是必要的。如果有新细胞进入实验室,或准备将细胞进行液氮保存,都应该进行检测。当然,如果细胞不大对劲,应立马检测。
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检测频率是一方面,选择合适的检测方法也很重要。到底是PCR、生化分析、ELISA还是免疫荧光呢?PCR应该算是检测支原体的理想方法,它综合了几个优势:灵敏、特异、快速、廉价等。细胞培养上清可直接用来检测,非常方便。Sigma-Aldrich公司的LookOut Mycoplasma PCR Detection Kit,扩增的就是支原体基因组上16S核糖体RNA基因。此区域高度保守,因此可检测多达19种支原体。当然,为了避免假阳性和假阴性,实验中必须设立多种对照:阳性对照、阴性对照和内对照。如果电泳图上出现259bp的清晰条带,对不起,你中招了。以色列Biological Industries(BioInd)公司的EZ-PCR Mycoplasma Test Kit也能提供支原体的快速检测,引物与Sigma类似,也是扩增16S rRNA。这个试剂盒的灵敏度颇高,M. capricolum的检测极限为5.5 CFU/ml,M. hyorhinis则为10.5 CFU/ml。
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Stratagene新的MycoSensor QPCR Assay Kit通过实时定量PCR的方法来检测最低10个拷贝的支原体,连跑胶的时间都省了,整个过程只需要2小时。阳性PCR产物的Tm值为85C,而内对照为82C,通过熔解曲线分析能将两者区分开。另外,Stratagene也提供了PCR检测支原体的试剂盒。
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如果你对杂交过程得心应手,还可以选择R&D公司的MycoProbe Mycoplasma Detection Kit。它利用标记了碱性磷酸酶的寡核苷酸探针与16S 核糖体RNA杂交,随后用显色底物就能了解支原体的存在。整个过程只需4.5小时,也还算快,能检测8种最常见的支原体。
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用Hoechst 33258染料检测支原体是很多教科书推荐的方法。由于支原体含有DNA,能与Hoechst 33258染料结合,在500倍放大情况下,表现为细小颗粒或纤毛染色。但操作过程较繁琐,且需要一定的经验来辨别支原体,新手可能不大容易掌握。
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拯救细胞
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如果很不幸,你的细胞已经感染了支原体,怎么办?大部分人的想法可能都是把感染的细胞扔掉,重新开始。一旦感染了支原体,细胞完全复原的机会很小。所以在液氮中多储存一些备份还是比较明智的选择。
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如果你的细胞非常稀有且珍贵,那只能去奋力抢救了。拿什么拯救你,我的细胞?由于支原体没有细胞壁,且代谢慢,故大部分传统的抗生素都不奏效。只有三类抗生素能有效对付支原体,它们分别是:四环素、大环内酯和喹诺酮。在低浓度时,这些抗生素不会产生耐药性,且对哺乳动物细胞的影响很小。四环素和大环内酯能分别结合30S和50S核糖体亚基,从而抑制蛋白合成。喹诺酮则抑制关键的DNA旋转酶。市场上的一些产品也大多是利用了这些抗生素,在此,生物通给你介绍几种。
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罗氏的BM-Cyclin,包含泰妙菌素(BM-Cyclin 1)和二甲胺四环素(BM-Cyclin 2)两种抗生素。BioInd提供了三种抗生素,BIOMYC-1和2的成分与BM-Cyclin相同,BIOMYC-3成分为氟喹诺酮类的环丙沙星。这三者结合,覆盖了抗生素的三大类,能去除90%的支原体。Invivogen公司的Plasmocin,也是两种抗生素的混合物,能抑制蛋白合成和DNA复制。MP Biomedicals (以前是ICN)提供的Mycoplasma Removal Agent(MRA)则是喹诺酮的衍生物。
不过这些抗生素也不是万能的,没有一种抗生素能去除全部支原体。一开始你可以尝试使用某一种,如果不奏效的话,则可以同时或接连使用两三种。据细胞培养专家介绍,平行使用两种类型的治疗会比较好,例如BM-Cyclin + 喹诺酮或BM-Cyclin + Plasmocin,至少其中一种会成功。不过不要反复使用同一类型的化合物,如喹诺酮的多种衍生物,那样有可能导致抗药性,效果反而不好。生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')

Sigma-Aldrich公司也推出了一种非抗生素的LookOut Mycoplasma Elimination Kit,具体原理不太清楚。据Sigma称,第一步用这个试剂盒能清除大部分支原体污染,第二步再用抗生素对付残留的支原体,效果非常好。如何确定治疗效果呢?治疗后用无抗生素的培养基培养两周,再进行检测。生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')

重在预防生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')

虽说支原体可以铲除,但这种劳力劳心的事情估计没人愿意做,那么平时的预防更重要。生物通最近还发现了几种好东西,能预防支原体。以色列BioInd公司有一种抗支原体喷壶,每两星期对实验室物体表面(如门,窗,二氧化碳培养箱内外等)喷洒,能有效防止支原体污染。Sigma也有一种LookOut DNA Erase的喷雾,能在60秒内彻底破坏DNA。而水池(二氧化碳培养箱蓄水槽,各种水箱,及清洗用水池等)是支原体污染中最难处理的地方。BioInd独创了专门针对水池的系列产品,只需加入少许,就能轻松对付。需要特别提及的是,液氮罐中也可能有支原体。支原体能耐受液氮的低温,虽然不会增殖,但会污染你的细胞。因此,细胞冻存管还是不要放在液氮内,以免液氮渗漏进入细胞,而是储藏在液氮的气相中。生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')

不过,预防支原体的最佳方法还是良好的细胞培养技巧和正确的态度。虽然这些都是老生常谈,但一旦熟悉了细胞培养,就很容易麻痹大意,时常敲敲警钟还是相当必要的。