2.2.1 水
水是唯一一種在凝固時膨脹的化合物。因此在選擇凍存細胞的容器時應考慮到這個因素。容器因水的膨脹而發生破裂是引起試劑污染的重要原因。為了避免金屬離子、有機分子、細胞內毒素等物質對水的污染,在配制液體,清洗容器時必須使用不含雜質的超純水。需要注意的是,超純水放置過久其純度會下降。
在高壓蒸氣滅菌及蒸餾水時水經常被污染,因為高壓蒸氣鍋及純水機的常規維護后可能有少量的化學物質殘留。為了保證水的純度,我們應采取措施盡量避免化學物質的殘留。
2.2.2 血清
動物血清是細胞培養中常用的天然培養基,但血清又是潛在的生物及化學污染的來源。由于血清采集于多個動物,而且不同廠商的生產工藝及質量各不相同,因此血清中許多成分的濃度存在很大的變異。血清對不同細胞的促生長能力及毒副作用取決于這些細胞的分化功能、組織來源及培養基的成分等因素。在進行一系列實驗時,為了保證實驗的可重復性,最好選用同一批次的血清。
2.2.3 培養液、培養附加成分、試劑 培養液、培養附加成分、試劑都可能成為化學性污染的來源。細胞培養使用的所有物質都應是高純度的,并經過權威機構的鑒定,實驗者本人也應對上述成分進行純度鑒定。同時,正確配置和儲存培養液及試劑也是非常重要的,應該采取標準的操作步驟,避免液體體積計算錯誤,混用類似化合物等錯誤。
2.2.4 培養器皿及容器 細胞培養過程中會使用到各種不同的培養器皿及容器。培養器皿的大小,構形設計可能會影響到培養中氣體交換、濕度、培養液的
pH值和細胞生長密度。培養器皿的工藝及滅菌過程中的差異可能對培養體系產生影響。塑料制品在生產過程中可能殘留一些有毒成形劑,生產工藝的不同可能引起器皿表面附著能力的不同。儲存不同物質時應選用合適的塑料或玻璃容器,因為酒精、強酸、強堿能夠溶解塑料或玻璃的某些成分。
2.3 生物性污染的來源、危害及預防
外界的微生物如昆蟲、節肢動物、原蟲、霉菌、病毒、細菌、無細胞壁的微生物(通常指支原體)和其它類型的細胞都可能侵入培養環境引起污染。只要在一個開放的環境中進行培養,都難以避免發生污染。發生污染的可能性取決于操作方法、培養室的無菌環境以及實驗室的規章制度。生物性污染對細胞代謝的影響,可因污染源和細胞的種類不同而表現各異。細菌、真菌或其它微生物污染的檢測可以用不同培養基進行檢查。支原體污染的檢測需要特殊的方法。病毒污染的檢測可以使用許多體內或體外實驗,包括大鼠或小鼠的接種、逆轉錄酶分析、凝血試驗、紅細胞吸附試驗等。
細菌和真菌的污染較易發現并及時清除,而大多數實驗室對支原體的污染缺乏足夠的認識。為了防止支原體及其它微生物污染的發生和傳播,必須建立規范的無菌操作程序及各種規章制度。支原體歸屬于柔膜體綱(Mollicutes)的支原體目,它們都具有以下共性:無細胞壁、無細胞壁主要成分―――粘肽的表達。支原體與其它細菌不同之處還在于其胞膜中含有膽固醇或其它甾醇,這種特性使支原體膜更具柔順性,對于物理因素,如壓力、滲透壓、脫水的抵抗力很3大。支原體直徑僅有013~018μm,并且變形能力大,故能通過濾菌器。需要指出的是,只要有一個具有增殖能力的支原體就能引起培養體系的污染。一旦細胞被污染,支原體的滴度隨著時間的延長而逐漸升高,最高可至每毫升10克隆。最為致命的是,即使存在很嚴重的支原體污染,細胞外觀可無明顯變化。如果繼續使用這種已被支原體污染,而貌似正常的細胞做實驗,將會嚴重影響實驗結果。
2.3.1 來源
培養體系中支原體污染的最可能途徑是經已被支原體污染的細胞擴散和傳播。細胞被支原體污染后,支原體可以與宿主細胞形成一個共生體系,使污染不斷擴大。一旦發生支原體污染,支原體和其它微生物會隨著飛沫而不斷傳播。操作過程中移液,傾倒液體時都會產生具有潛在感染能力的飛沫,并沉積在接觸到的表面。這種污染性飛沫能存活數天甚至數星期。此外,操作失誤引起的交叉污染也是支原體污染的一個常見途徑。人體的組織及體液成分是細胞培養中支原體污染的主要來源。污染的細胞中通常能分離到人類口腔支原體、發酵支原體、唾液支原體以及其它一些與人有關的支原體,如
M.buccale,M.faucium,M.homo2nis,M.pirum和生殖支原體等。無菌操作過程中,操作者能產生有污染性的隨空氣傳播的飛沫和微粒,造成培養體系的污染。人體外周血、骨髓、淋巴組織原代培養中有可能發生發酵支原體的原發污染(primarycontamination),這也證明支原體在分化細胞中較未分化細胞更易生長。隨著培養技術的不斷發展,人們已能培養來自不同物種如動物、植物、昆蟲的各種細胞,同時也擴大了支原體及其它微生物的宿主范圍。此外,某些支原體,如菜氏無膽甾原體科(Acholeplasmalaidlawii)、M.arginini、
M.hyorhinis、口腔支原體、唾液支原體能寄生不同的宿主,并能在培養體系中穩定增殖數年。牛血清中能分離到A.laidlawii、
M.arginini和M.hyorhinis支原體,因此血清可能成為支原體污染的來源。由于無血清培養基中許多附加成分及試劑是從血清或其它生物制品中制備的,因此無血清培養體系并不能排除支原體污染的危險。盡管隨著培養技術的進步,血清發生污染的可能性進一步降低,但只要有一個活的支原體能通過濾菌器,整個培養體系就會被污染。
2.3.2 危害
支原體通過產生代謝產物及消耗各種養分,如核酸前體及必需氨基酸,從而改變細胞的代謝狀態。支原體可以酵解糖,分解精氨酸,氧化丙酮酸,解脲支原體可以利用尿素作為能源,這會使細胞代謝發生一系列改變,從而影響蛋白質、DAN、RNA合成以及嘌呤從頭合成及補償合成途徑。污染時間的長短及核酸代謝改變決定了支原體污染造成的危害程度,導致細胞染色體斷裂、重排、非整倍體的出現。隨后,細胞的生長特性發生改變,使某些酶和細胞因子的產生增加,并表現出一些特殊的細胞功能,而其它一些細胞正常的功能則被抑制。某些支原體附著在細胞表面后,會與宿主細胞交換膜抗原成分。隨著細胞膜成分的改變,細胞的形態及抗原性發生改變。細胞污染對研究工作帶來的最大危害是由于錯誤的實驗結果導致研究誤入歧途。此外,支原體污染還會干擾細胞的篩選,如雜交瘤細胞生長受到抑制并喪失產生單抗的能力