细胞实验时能区分是细胞污染还是药物析出吗
2023-04-20 
MCE小分子
“哪里有细胞培养哪里可能就有细胞污染”，今天我们就好好唠唠令人头疼的细胞污染。
细胞培养 （Cell culture） 也叫细胞克隆技术，是指在体外模拟体内环境，使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。细胞培养是细胞和分子生物学中使用的关键工具，可以对细胞的生理学和生物化学进行建模，是生命科学研究中常用的研究手段
图 1. 人输卵管组织原代细胞培养
关于细胞污染
要想拥有一株健康的细胞，主打 8 个字 “悉心照料，小心呵护”；它就是你实验生涯中的 “爱宝”。尽管爱护备至，抛开丝滑的无菌操作技术，污染的因素还是防不胜防：细胞复苏过程的水浴，细胞培养箱层，水盘，培养箱柜门，包括各种实验仪器的盖子周围，这些都可能会为污染带来风险。如下图，不知受何因素污染的细胞和正常的细胞形态和状态有着鲜明的对比。细胞污染的种类一般可分成细菌、真菌，支原体污染等。
图2 正常细胞与污染的细胞
细菌污染
细菌污染是细胞培养中最常见的污染，常见的有枯草杆菌、大肠杆菌、分歧杆菌以及葡萄球菌污染等。它们的污染肉眼可见：细胞培养基还会随着细菌负荷的增加，变得浑浊，含有 pH 值指示物 （如中性或酚红） 的培养液会因细菌污染而酸化 （即变得更黄）。大多细菌在显微镜下观察呈现杆状和颗粒状形态，并且可以移动，光学显微镜下也可以观察到，例如下图细胞培养中分枝杆菌污染导致漂浮的团块。
图 3. 分歧杆菌污染的细胞
真菌污染
真菌污染，比如霉菌污染和酵母菌污染等。一般受真菌污染的细胞，培养液是清亮的，但会出现絮状杂质，显微镜下观察道细丝状结构，可看到明显的菌丝，酵母可能表现为非常小的圆形细胞（单链或短链），还可能出现出芽。污染不严重的情况下细胞仍可生长，但受污染细胞的活力状态明显变差。
图 4. 酵母，青霉素等在光学显微镜下的外观
MCE 小贴士：
用于细胞培养的器皿和培养液都需要严格无菌。若实验过程中所需的药物不建议被高温高压和辐照杀菌， 建议使用 0.22 μm 的滤膜过滤除菌，可有效避免真菌和细菌污染。
针对细菌污染，在培养基中，加入青霉素-链霉素双抗，庆大霉素，氨苄青霉素或者卡那霉素等抗生素进行处理，可有效抑制多数革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长，从而有效控制细胞污染。预防霉菌污染可在培养基里加两性霉素或制霉菌素或放线菌素 D。
但无论是哪种污染， 一旦发生，很难完全去除细胞中的微生物污染，预防永远大于善后！
支原体污染
支原体污染可以改变细胞的特性，影响实验结果，导致实验结论不可靠。支原体是最小的独立生存生物，不能用可见光显微镜进行肉眼检查，因此可以在细胞培养物中长时间不被发现。它会诱导细胞参数的改变 （例如，染色体畸变，代谢和细胞生长的变化），导致不可靠的实验结果 （如下图红外显微镜下，DBTRG 细胞被支原体感染24小时候的形态变化）。
图 5. 细胞系中支原体污染后细胞形态的变化
支原体的污染可以通过专项检测，例如 PCR 或 DNA 荧光染色来检测这类污染。
图 6. 细胞系中支原体状态的 PCR 分析
MCE 小贴士：
支原体污染细胞后，由于支原体体积很小，无法通过过滤的办法去除。如果不是极其难得的细胞，建议还是扔了吧。如果还想救一救，需要注意的是支原体没有细胞壁，因此对作用于细胞壁合成的抗生素是不敏感的。四环素类和大环内酯类抗生素对支原体有很好的抑制活性。
支原体清除试剂 BM-Cyclin 有效抑制和清除在细胞培养中广泛存在的支原体污染，包括口腔支原体 Mycoplasma orale、精氨酸支原体 Mycoplasma arginini、猪鼻支原体 Mycoplasma hyorhinis 等，从而挽救受到污染的珍贵细胞。
介绍完细胞培养常见污染种类之后，大家是不是有了一个初步概念了呢？但是，还有一种情况，从 “照骗” 来看， 妥妥的药物析出
药物结晶析出
由于很多小分子水溶性不好，常用有机溶剂，如 DMSO 配制母液，再稀释到培养基孵育细胞。稀释的过程中由于产品溶解性、温度、浓度等因素的影响，很容易出现药物析出，在显微镜下观察：一般会呈现出针状，雪花状或者点状结晶。有些童鞋就一不小心误认为是真菌菌丝了。
图 7. 小分子药物在培养基中结晶析出
MCE 小贴士：
为避免药物析出，稀释前，可将母液和培养基 37℃ 预热，避免温度低造成严重析出。若稀释过程中出现化合物析出的情况， 可采用超声加热的方法使其复溶。
现在大家是不是能很好的区分药物析出和细胞污染及其种类了呢？以后遇到镜下观察有 “污染”，不要直接 “弃疗”，先判断一下是否为药物析出，兴许还有救~
相关产品
支原体清除试剂 BM-Cyclin
主要成分为延胡索酸泰妙菌素 （Tiamulin fumarate） 和盐酸米诺环素 （Minocycline hydrochloride），可在不影响细胞状态的前提下，有效抑制和清除在细胞培养中广泛存在的支原体污染，对于常见的革兰氏阴性和阳性菌也有一定的清除作用。
青霉/链霉素双抗溶液
已过滤除菌，可直接用于细胞培养的双抗溶液。产品添加到细胞培养液中， 可有 效抑制多数革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长，从而有效控制细胞污染。青霉素-链霉素溶液 （100×） 中，含有青霉素 G 钠盐 10 KU/mL，硫酸链霉素 10 mg/mL。
两性霉素 B 无菌溶液
一种多烯类抗真菌抗生素， 破坏真菌正常代谢并引起死亡，从而用于抑制真菌和酵母的污染。
庆大霉素无菌溶液
庆大霉素通过与细菌核糖 体 30S 亚基结合阻断细菌蛋白质的合成，可有效抑制多数革兰氏阳性菌和 革兰氏阴性菌的生长。 细胞培养液中，庆大霉素的推荐工作浓度为 0.5-50 μg/mL。
抗生素-抗真菌素溶液
含青霉素 （10 KU/mL）、链霉素 （10 mg/mL）、两性霉素 B （25 μg/mL）。青霉素-链霉素可有效抑制多数革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长，两性霉素 B 可用于抑制真菌、酵母的污染。
潮霉素 B 无菌溶液
氨基糖苷类抗生素，主要通过干扰 70 S 核糖体易位和诱导对 mRNA 模板的错读而抑制细胞蛋白质的正常合成，从而导致细菌、真菌和哺乳动物细胞死亡。
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