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DIY判断细胞的支原体污染

2021-09-24 16:13

在细胞培养过程中，病原污染可以算得上是科研工作者的噩梦了。其中支原体污染更像是一个无形的杀手，时刻威胁着细胞的安全。

细菌真菌污染还有迹可循，起码显微镜下能够清晰地看到，但是支原体个子小，不易观察，由于繁殖速度比较慢，前期感染几乎没有症状。经常稍不留意，就中了支原体的「阴招」。统计显示，全球大约有60%左右的细胞培养存在或曾经存在过支原体污染。

那到底如何判断细胞究竟有没有感染支原体？今天我们就来从原理上深扒一下，网传的肉眼判断是否感染支原体大法到底正不正确！



支原体感染症状1：细胞生长缓慢甚至死亡？

被广泛使用的细胞培养基，不仅给细胞提供支持和养分，对于支原体而言，也是天堂一般的存在。


适宜的温度（37℃）

合适的PH（7-8之间都可生存）

充足的养分（各种氨基酸、生长因子等）

一定的二氧化碳（5%左右）


与细胞培养高度重合的培养条件，注定了支原体要与细胞共同竞争有限的生存资源。


早有研究表明[1]，一些支原体（包括最为常见的人型支原体、发酵支原体、精氨酸支原体等），通过精氨酸脱亚胺酶分解精氨酸来供能。当这些支原体混入细胞培养体系后，会与细胞争抢精氨酸，导致细胞「吃不饱饭」，出现营养不良的症状：生长速率异常、活力下降、易脱壁等等。

而精氨酸又是细胞组蛋白的重要组成成分，缺乏精氨酸会严重影响组蛋白合成，引起染色体断裂。再加上细胞处于长期饥饿的状态，最终导致细胞生长变慢甚至死亡。



支原体感染症状2：细胞变形、碎片增加、易聚团、有小黑点？


支原体通过黏附作用与细胞结合，获取细胞膜表面的脂质和胆固醇，破坏细胞膜的完整性，同时影响细胞间的信号传递。支原体会趁机侵入细胞，增加细胞中核酸内切酶的含量[2]，导致细胞染色体异常进而死亡。

经过支原体的这一番操作，细胞结构已经被严重破坏，随之而来的就是细胞形态改变、细胞易聚团、大面积细胞凋亡制造的蛋白碎片（也就是培养基中的碎片和小黑点）[3]。



支原体感染症状3：培养基易变黄？


我们都知道，正常情况下，培养基中养分会逐渐耗尽，细胞代谢废物会逐渐累积，上清液会变成黄色，因此要定期更换培养基。


支原体也是如此——当培养体系中感染了支原体并大量繁殖的时候，会向外排放代谢产物，影响体系中的PH，加快培养基变黄的速度。



综上所述，如果你培养的细胞出现以下情况，基本可以确定是支原体感染了，不放心的话可以再配合支原体检测试剂（检测神器帮你揪出培养基中的支原体！）进一步确认。

细胞被支原体污染后的表现

①细胞生长缓慢

②细胞变形

③培养基中碎片增加

④细胞易聚团

⑤镜下观察有小黑点

⑥培养基提前变色


除了影响细胞活力，支原体还会给细胞带来的几百种基因表达的改变,包括编码受体、离子通道、生长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，可以锚定在胞膜的外表面，被TLR2等免疫细胞的受体识别。激活NF-kB途径，进一步导致细胞活化[5]，偏离最终的实验结果。


今天的细胞培养小课堂到这里就结束了，希望可以帮你解决实验上的一些疑惑！



参考文献：


[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, 刘茂军, 冯志新, 熊祺琰, & 魏建忠等. (2013). 支原体脂蛋白及其变异与宿主互作研究进展. 生物技术通报, 1(002), 49-54.





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