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DIY判斷細胞的支原體污染

2021-09-24 16:13

在細胞培養過程中，病原污染可以算得上是科研工作者的噩夢了。其中支原體污染更像是一個無形的殺手，時刻威脅著細胞的安全。

細菌真菌污染還有跡可循，起碼顯微鏡下能夠清晰地看到，但是支原體個子小，不易觀察，由于繁殖速度比較慢，前期感染幾乎沒有癥狀。經常稍不留意，就中了支原體的「陰招」。統計顯示，全球大約有60%左右的細胞培養存在或曾經存在過支原體污染。

那到底如何判斷細胞究竟有沒有感染支原體？今天我們就來從原理上深扒一下，網傳的肉眼判斷是否感染支原體大法到底正不正確！



支原體感染癥狀1：細胞生長緩慢甚至死亡？

被廣泛使用的細胞培養基，不僅給細胞提供支持和養分，對于支原體而言，也是天堂一般的存在。


適宜的溫度（37℃）

合適的PH（7-8之間都可生存）

充足的養分（各種氨基酸、生長因子等）

一定的二氧化碳（5%左右）


與細胞培養高度重合的培養條件，注定了支原體要與細胞共同競爭有限的生存資源。


早有研究表明[1]，一些支原體（包括最為常見的人型支原體、發酵支原體、精氨酸支原體等），通過精氨酸脫亞胺酶分解精氨酸來供能。當這些支原體混入細胞培養體系后，會與細胞爭搶精氨酸，導致細胞「吃不飽飯」，出現營養不良的癥狀：生長速率異常、活力下降、易脫壁等等。

而精氨酸又是細胞組蛋白的重要組成成分，缺乏精氨酸會嚴重影響組蛋白合成，引起染色體斷裂。再加上細胞處于長期饑餓的狀態，最終導致細胞生長變慢甚至死亡。



支原體感染癥狀2：細胞變形、碎片增加、易聚團、有小黑點？


支原體通過黏附作用與細胞結合，獲取細胞膜表面的脂質和膽固醇，破壞細胞膜的完整性，同時影響細胞間的信號傳遞。支原體會趁機侵入細胞，增加細胞中核酸內切酶的含量[2]，導致細胞染色體異常進而死亡。

經過支原體的這一番操作，細胞結構已經被嚴重破壞，隨之而來的就是細胞形態改變、細胞易聚團、大面積細胞凋亡制造的蛋白碎片（也就是培養基中的碎片和小黑點）[3]。



支原體感染癥狀3：培養基易變黃？


我們都知道，正常情況下，培養基中養分會逐漸耗盡，細胞代謝廢物會逐漸累積，上清液會變成黃色，因此要定期更換培養基。


支原體也是如此——當培養體系中感染了支原體并大量繁殖的時候，會向外排放代謝產物，影響體系中的PH，加快培養基變黃的速度。



綜上所述，如果你培養的細胞出現以下情況，基本可以確定是支原體感染了，不放心的話可以再配合支原體檢測試劑（檢測神器幫你揪出培養基中的支原體！）進一步確認。

細胞被支原體污染后的表現

①細胞生長緩慢

②細胞變形

③培養基中碎片增加

④細胞易聚團

⑤鏡下觀察有小黑點

⑥培養基提前變色


除了影響細胞活力，支原體還會給細胞帶來的幾百種基因表達的改變,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]。它包含高度富含免疫原性的脂蛋白，可以錨定在胞膜的外表面，被TLR2等免疫細胞的受體識別。激活NF-kB途徑，進一步導致細胞活化[5]，偏離最終的實驗結果。


今天的細胞培養小課堂到這里就結束了，希望可以幫你解決實驗上的一些疑惑！



參考文獻：


[1] Fenske, J. D. , &   Kenny, G. E. . (1976). Role of arginine deiminase in growth of mycoplasma hominis. Journal of Bacteriology, 126(1), 501-10.

[2] Sokolova, I. ,   Vaughan, A. , &   Khodarev, N. . (1998). Mycoplasma infection can sensitize host cells to apoptosis through contribution of apoptotic-like endonuclease(s). Immunology & Cell Biology, 76(6), 526-534.

[3] Lincoln, C. K. , &   Gabridge, M. G. . (1998). Chapter 4 cell culture contamination: sources, consequences, prevention, and elimination. Methods in Cell Biology, 57, 49-65.

[4] Miller, C. J. ,   Kassem, H. S. ,   Pepper, S. D. ,   Hey, Y. ,   Ward, T. H. , &   Margison, G. P. . (2017). Mycoplasma infection significantly alters microarray gene expression profiles. China Modern Medicine, 35(4), 812-814.

[5]倪博, 白方方, 劉茂軍, 馮志新, 熊祺琰, & 魏建忠等. (2013). 支原體脂蛋白及其變異與宿主互作研究進展. 生物技術通報, 1(002), 49-54.





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