原因幾何？數十萬篇科研文章結果竟難以重復

　　生物學和技術變異可以影響研究的可重復性，但大多數重點是去除后者。近期，耶魯大學醫學院Aebersold及劉延盛共同通訊在Nature Biotechnology在線發表題為“Multi-omic measurements of heterogeneity in HeLa cells across laboratories”的研究論文，該論文使用系統生物學的方法研究HeLa細胞系中生物變異的影響。研究人員確定了來自13個國際實驗室的14個HeLa原液樣品的分子和表型變異程度。

　　在均勻條件下培養細胞，并在每個細胞系中分析全基因組拷貝數，mRNA，蛋白質和蛋白質周轉率，發現HeLa變體之間存在顯著的異質性。基因組變異對轉錄組，蛋白質組和蛋白質轉換概況具有復雜的非線性影響，并且蛋白質型模式解釋了不同細胞系對沙門氏菌感染的不同表型反應。這些發現對人類培養細胞獲得的研究結果的解釋和再現性具有重要意義。 結果突出了常用人類癌細胞系的生物學復雜性，并為討論如何報告和解釋從這些系獲得的實驗數據提供了重要依據。

　　許多技術因素可能導致重復性差，但生物系統固有的復雜性也是一個重大挑戰。基因組和環境干擾對細胞或生物的分子構成和表型反應的影響，以及遺傳上不同的細胞或生物如何對相同的擾動作出反應仍然是未知的。

來自不同實驗室的HeLa細胞系顯示出不同的和不斷發展的基因型

　　科學家使用的細胞系中有20％到36％被污染或被錯誤識別  -作為人體組織細胞的研究，實際上來自豬，大鼠或小鼠，或者其中所需的人類細胞被未知的其他細胞污染。 涉及的一種細胞系是HeLa細胞： 這些癌癥宮頸細胞  -以Henrietta Lacks的名字命名，它們在20世紀50年代初期首次被培養  -在實驗室中無處不在，然而， 事實證明，它們會污染與它們接觸的各種細胞，尤其是HEp-2和INT 407，現在已經被HeLa細胞污染，這意味著正在研究HEp-2和INT 407的科學家，實際上可能正在研究HeLa細胞。

HeLa細胞的蛋白質型與表型緊密相關

　　最近的幾項研究突出了人類癌癥細胞系中的問題，例如細胞系錯誤識別，交叉污染和不良注釋，這些問題可能會削弱實驗室之間從這些細胞系獲得的結果的可重復性。因此，已提出短串聯重復序列和單核苷酸多態性譜來鑒定細胞。然而，基因型變異性在不同實驗室培養的相同細胞系中誘導蛋白質型和表型變異的程度尚不清楚。最近的一份報告顯示，由于對培養條件高度敏感的陽性克隆選擇，癌細胞系可能會經歷快速的遺傳多樣化。在這種情況下，即使仔細的實驗也無法保證研究結果的可重復性。

跨實驗室的HeLa細胞系之間的異質轉錄組，蛋白質組和蛋白質轉換譜

　　HeLa細胞是人類癌癥細胞的重要實例，其廣泛影響了生物學研究。超過100000種出版物使用或直接引用HeLa細胞。然而，由于在實驗室之間傳代和轉移期間廣泛的基因組不穩定性，據報道HeLa細胞含有大量基因組變體。目前廣泛使用的HeLa變體包括“原始”HeLa細胞系HeLa CCL2，從早期HeLa培養物中分離出的第三個克隆HeLa S3（也稱為CCL2.2），和HeLa Kyoto。然而，關于這種基因組變異如何影響實驗室之間不同HeLa菌株的蛋白質組或細胞表型，庫存衍生系中連續傳代對其分子構成的影響，以及這些將如何影響生物學研究結果，知之甚少。

HeLa傳代的基因表達比較

　　這里，研究人員對從13個實驗室收集的HeLa細胞系變體進行系統分析，以研究這些細胞系的生物學變異。 研究人員使用SWATH（sequential-window acquisition of all theoretical fragments，所有理論片段的順序窗口采集）質譜（SWATH-MS）來量化穩態蛋白質譜，并將這些與拷貝數譜，轉錄物譜，表型特征（如細胞倍增時間和對沙門氏菌感染的可變反應），蛋白質周轉率相關聯。 結果突出了常用人類癌細胞系的生物學復雜性，并為討論如何報告和解釋從這些系獲得的實驗數據提供了重要依據。

　　參考信息：

　　https://www.nature.com/articles/s41587-019-0037-y#auth-1