支原體污染細(xì)胞的危害有多大

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(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，實(shí)在不能令人忽視。事實(shí)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

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(shí)驗(yàn)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(shí)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。