人體內(nèi)有超過(guò)一萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞。這些整潔的包裹在精致的同步劃分，差異化，變形和伸展，毆打和伸展方面進(jìn)行協(xié)作。就像類似于魔幻現(xiàn)實(shí)主義的東西一樣，這些獨(dú)立生活的微小構(gòu)件疊在一起，讓位于一個(gè)難以想象的復(fù)雜機(jī)器：人體。然而，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)部都是一個(gè)巨大的宇宙，核心太陽(yáng)位于其中心。
一百多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖窺探這些細(xì)胞，哄騙保護(hù)良好的秘密，挖掘產(chǎn)生生命（和死亡）的機(jī)制。但是，如果細(xì)胞附著在體內(nèi)器官上，怎么能理解細(xì)胞呢？
細(xì)胞培養(yǎng)以組織培養(yǎng)開(kāi)始。科學(xué)家們砍掉了一些動(dòng)物和一些器官，并試著在盤子里養(yǎng)了幾天。**早的組織培養(yǎng)物由漂浮在溫鹽水中的雞胚組成。這項(xiàng)技術(shù)是由一位名叫Wilhelm Roux的胚胎學(xué)家在19世紀(jì)后期開(kāi)創(chuàng)的。其他人很快效仿。20世紀(jì)帶來(lái)了一系列進(jìn)步，**終使得細(xì)胞而不是組織被分離并保持在營(yíng)養(yǎng)湯中。20世紀(jì)40年代帶來(lái)了**個(gè)小鼠淋巴細(xì)胞系; 20世紀(jì)50年代帶來(lái)了鷹的著名媒體配方以及現(xiàn)在備受爭(zhēng)議的HeLa系列的建立。
今天，基本原則保持不變，但技術(shù)以極快的速度發(fā)展。細(xì)胞現(xiàn)在無(wú)限期地存在于孵化器內(nèi)。干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞，這些心肌細(xì)胞在板塊中敲打，或者是具有長(zhǎng)而纏繞的軸突卷須的神經(jīng)元。成纖維細(xì)胞被重編程為干細(xì)胞。忘了兩個(gè)維度！癌細(xì)胞以三維（或四個(gè)，如果你加入時(shí)間成分）生長(zhǎng)，模仿體內(nèi)的腫瘤?？茖W(xué)家越來(lái)越接近治療前沿，進(jìn)展是驚人的。
Lee Ligon是倫斯勒理工學(xué)院生物科學(xué)系的副教授和副主任。她與細(xì)胞一起工作了將近25年，并記得她早年在替補(bǔ)席上引起的興奮細(xì)胞培養(yǎng)。“我**次看到熒光線粒體在軸突和樹(shù)突中移動(dòng) - 現(xiàn)在聽(tīng)起來(lái)很溫和，但當(dāng)時(shí)，它真是令人敬畏！”
Lee Ligon實(shí)驗(yàn)室的成員
如今，她的實(shí)驗(yàn)室致力于制作仿生組織培養(yǎng)模型，特別是腫瘤微環(huán)境模型。“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出共培養(yǎng)多種細(xì)胞類型的方法，使用具有不同機(jī)械性質(zhì)的不同3D ECM（細(xì)胞外基質(zhì)）模型，以及這些特征的各種組合。我們現(xiàn)在正致力于開(kāi)發(fā)一種高通量的通量方法來(lái)研究腫瘤微環(huán)境的生物力學(xué)特性。“
然而，盡管取得了無(wú)數(shù)進(jìn)展，但仍有老敵人困擾著實(shí)驗(yàn)并阻礙了調(diào)查結(jié)果。這些是微生物破壞者，大膽地在細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中建立了商店。這些是訓(xùn)練有素的工作人員，他們沒(méi)有完全掌握無(wú)菌技術(shù)，偷工減料或忽視協(xié)議。根據(jù)科學(xué)家和**的說(shuō)法，這些是新研究人員想要獲得成功和競(jìng)爭(zhēng)力所需要的東西。
然而，盡管取得了無(wú)數(shù)進(jìn)展，但仍有老敵人困擾著實(shí)驗(yàn)并阻礙了調(diào)查結(jié)果。
韋恩州立大學(xué)藥理學(xué)副教授索科爾托迪強(qiáng)調(diào)，正確培訓(xùn)員工**關(guān)重要：“污染始終是一個(gè)問(wèn)題，永遠(yuǎn)是一個(gè)問(wèn)題。你可以擁有所有的花里胡哨，但是一旦你將人類引入等式，你就會(huì)遇到問(wèn)題。自己培訓(xùn)你的員工，如果你不熟悉細(xì)胞培養(yǎng)，請(qǐng)確保找到有經(jīng)驗(yàn)的人或在線期刊并向他們學(xué)習(xí)。“考慮閱讀Geraghty RJ等人的文章，開(kāi)始學(xué)習(xí)。1
同時(shí)要注意令人驚訝的污染源。例如，熒光燈可以光活化HEPES緩沖液，核黃素和色氨酸，從而產(chǎn)生過(guò)氧化氫和自由基。血清補(bǔ)充劑是生物和化學(xué)污染的常見(jiàn)來(lái)源。出于這個(gè)原因，**好堅(jiān)持使用過(guò)去成功的特定來(lái)源和大量血清。
迄今為止，有488個(gè)細(xì)胞系被交叉污染或錯(cuò)誤識(shí)別。記錄這些細(xì)胞的數(shù)據(jù)庫(kù)由G際細(xì)胞系認(rèn)證委員會(huì)維護(hù)。
其中**臭名昭著的是MDA-435（或MDA-MB-435）系列。這些細(xì)胞于1975年在實(shí)驗(yàn)室研究中出現(xiàn)。從那時(shí)起，這些細(xì)胞出現(xiàn)在超過(guò)一千篇科學(xué)論文中，如乳腺癌細(xì)胞。然而，事實(shí)證明這是一個(gè)大問(wèn)題。當(dāng)科學(xué)家檢查這些細(xì)胞的DNA時(shí)，他們驚呆了，發(fā)現(xiàn)MDA-435是黑素瘤系，而不是乳腺癌系。
期刊現(xiàn)在要求或強(qiáng)烈鼓勵(lì)科學(xué)家驗(yàn)證他們的細(xì)胞系。2015年的自然評(píng)論呼吁科學(xué)家在這方面更積極主動(dòng)，但承認(rèn)共同的障礙：“如果我們排除無(wú)知和漠不關(guān)心，那么分析的成本和簡(jiǎn)單性似乎是普遍使用細(xì)胞鑒定的**大障礙。” 2
STR（短串聯(lián)重復(fù)）和SNP（單核苷酸多態(tài)性）分析代表了驗(yàn)證細(xì)胞系同一性的可行方法。STR涉及分析遍布基因組的重復(fù)序列元素，長(zhǎng)度為3-7個(gè)堿基對(duì)。SNP是同一物種成員之間的遺傳變異，在特定基因座內(nèi)是保守的，可用于確認(rèn)同一性。可以獲得用于SNP評(píng)估的商業(yè)試劑盒，而科學(xué)家可以將細(xì)胞發(fā)送到Promega或ATCC等公司進(jìn)行STR分析。
非營(yíng)利組織ATCC聲稱所有細(xì)胞系都在其網(wǎng)站上經(jīng)過(guò)STR驗(yàn)證。此外，ATCC還推出了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，科學(xué)家可以使用該數(shù)據(jù)庫(kù)將其結(jié)果與記錄的人類細(xì)胞系的概況進(jìn)行比較。
分析也有局限性。雖然這些方法可用于建立同一性，但它們不評(píng)估細(xì)胞純度，即不存在種間交叉污染或污染物，例如病毒和微生物，表型，形態(tài)或細(xì)胞倍性。
康寧科學(xué)培訓(xùn)和教育經(jīng)理Mark Rothenberg博士警告說(shuō)，應(yīng)該建立強(qiáng)有力的支原體檢測(cè)計(jì)劃。“支原體可以在引擎蓋中的一滴液體中保持活6-8天，并且很容易污染整個(gè)設(shè)施，”他解釋道。此外，雖然它與大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室建立的協(xié)議背道而馳，但他表示，除非建立原始培養(yǎng)物，否則應(yīng)考慮在培養(yǎng)基中不使用抗生素。“抗生素可以隱藏細(xì)菌的存在并增加污染其他培養(yǎng)物的風(fēng)險(xiǎn)。”他強(qiáng)烈推薦康寧撰寫的關(guān)于如何管理污染的參考文章。3
無(wú)論空間或技術(shù)的復(fù)雜程度如何，良好的老常識(shí)都可以走很長(zhǎng)的路。**銷售代表Brian Langenderfer與DAI Scientific合作了22年。他說(shuō)，他看到的**大錯(cuò)誤之一就是在人流量高的交通區(qū)域建立了細(xì)胞培養(yǎng)空間。
Natalie Swartz是位于底特律的SmithGroupJJR的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)師，他與大學(xué)和科學(xué)家合作設(shè)計(jì)符合他們需求的空間：“我們?cè)噲D設(shè)計(jì)靈活性; 這是我們**終看到的**大創(chuàng)新。“靈活性意味著高度可調(diào)的輪子上的長(zhǎng)凳。人體工程學(xué)內(nèi)置于這些模塊化組件中，因此科學(xué)家可以根據(jù)任務(wù)站立或坐著。
在可能的情況下，她建議研究人員專注于“三角形設(shè)計(jì)”，這意味著生物安全柜，冰箱和培養(yǎng)箱在戰(zhàn)略上和附近安裝，同時(shí)采取一定的預(yù)防措施。例如，“流動(dòng)罩不應(yīng)相互設(shè)置，因?yàn)闅饬鲿?huì)污染樣品，”她說(shuō)。“同樣，您需要距離生物安全柜三到四英尺的設(shè)備，這樣您就可以安全地取出樣品。”
羅滕伯格補(bǔ)充說(shuō)，“孵化器應(yīng)放置在重型設(shè)備和電梯振動(dòng)可能性**小的地方。”
所有**都提到，在建立細(xì)胞培養(yǎng)空間時(shí)，您應(yīng)該考慮在生物安全柜中使用哪些用品。您應(yīng)該能夠在不離開(kāi)座位的情況下到達(dá)大部分物品。你打擾細(xì)胞周圍空氣的次數(shù)越少越好。
根據(jù)Swartz的說(shuō)法，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都是在20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)的，然后在21世紀(jì)初進(jìn)行了改造。通常，較舊的實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備與冰箱，培養(yǎng)箱和不同房間的引擎蓋分開(kāi)。但是所有這些運(yùn)輸都不好，并提供了無(wú)數(shù)的機(jī)會(huì)來(lái)妥協(xié)無(wú)菌空間。
如果您是在較老的空間中使用有限資源的眾多科學(xué)家之一，您可以采取許多步驟來(lái)設(shè)計(jì)成功的細(xì)胞培養(yǎng)空間。
Swartz建議您在設(shè)置工作空間時(shí)考慮三個(gè)主要方面：組織，合并和上述三角形配置。“shou先，組織空間。嘗試通過(guò)任務(wù)合并您將要使用的所有內(nèi)容。您可以創(chuàng)建任務(wù)區(qū)域，其中您需要的所有材料都在一個(gè)位置。使用輪子將物品移到生物安全柜，“她解釋道。此外，只要有可能，您應(yīng)遵循NIH指南。4
..在設(shè)置工作空間時(shí)考慮三個(gè)主要方面：組織，合并和......三角形配置。
Rothenberg回應(yīng)Swartz，并解釋說(shuō)您可以在設(shè)施的范圍內(nèi)工作。有些事情無(wú)法避免。例如，如果有窗戶，請(qǐng)確保它們已密封。
使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備也可以預(yù)防一些細(xì)胞培養(yǎng)事故。Langenderfer認(rèn)為，如果使用得當(dāng)，具有某些功能的技術(shù)可以防止很多麻煩?？紤]超純凈去離子水的情況; 僅僅因?yàn)樗浅８蓛舨⒉灰馕吨鼞?yīng)該用于每一項(xiàng)任務(wù)。“多年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室一直在孵化器中使用去離子水，這是不推薦的，因?yàn)樗畷?huì)從金屬中吸收離子，并且隨著時(shí)間的推移會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生銹斑，”他警告說(shuō)。
“在引擎蓋上[事情的一面]，如果實(shí)驗(yàn)室人員使用紫外線燈替代良好的無(wú)菌技術(shù)，那么我們作為[銷售]代表，無(wú)法控制這一點(diǎn)。然而，有一些功能，如紫外線計(jì)時(shí)器和一體式不銹鋼內(nèi)飾，有助于使清潔過(guò)程更快更容易，“Langenderfer說(shuō)。
他繼續(xù)說(shuō)道，“有些孵化器沒(méi)有好的控制器，因此如果實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員打開(kāi)門或忘記更換濕度盤中的水，可能不會(huì)發(fā)出警報(bào)。實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生的大多數(shù)事故都與研究人員對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)技術(shù)培訓(xùn)有關(guān)。我們對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行所有免費(fèi)在職培訓(xùn)。我們還介紹了所有控制器的正確使用和設(shè)置。在大多數(shù)情況下，是的，如果實(shí)驗(yàn)室人員正確使用和維護(hù)設(shè)備，設(shè)備就很棒。“
較新的設(shè)備考慮到了科學(xué)家們的艱辛和艱苦的**。功能包括警報(bào)，可調(diào)節(jié)的高度和椅子，引擎蓋和長(zhǎng)凳的輪子，以及改進(jìn)的抗菌表面。雖然整篇文章都可以寫在上面，但Swartz和Langenderfer都強(qiáng)調(diào)了盡可能利用節(jié)能設(shè)備的重要性。如果您的部分補(bǔ)助金專門用于運(yùn)營(yíng)成本，那么這**是您需要考慮的事項(xiàng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，你免費(fèi)繼承的舊孵化器或引擎蓋可能不值得。做你的腿部工作; “不要只購(gòu)買顧問(wèn)所擁有的同樣的老式孵化器，”Ligon說(shuō)。
Swartz警告說(shuō)，一個(gè)通風(fēng)櫥消耗的能量與每天3.5個(gè)家庭一樣多，這是一個(gè)巨大的數(shù)額。盡可能在恒定容積罩上選擇可變風(fēng)罩。此外，“盡可能降低窗扇，”她建議道。“如果你使用較低的窗扇或低流速罩，你可以節(jié)省高達(dá)40％的運(yùn)營(yíng)預(yù)算。”
Langenderfer提供了一些分離建議：“在建立細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室或任何研究實(shí)驗(yàn)室時(shí)，不要只購(gòu)買目錄中的主要設(shè)備; 聯(lián)系設(shè)備**。**終，這將節(jié)省您的時(shí)間和寶貴的研究資金，并為您提供與您的研究應(yīng)用相匹配的精確設(shè)備。“
1.Geraghty，RJ等人，“生物醫(yī)學(xué)研究中使用細(xì)胞系的指南”，英G癌癥雜志，111（6），1021-1046,2014。[PMID：25117809 ]
2. Freedman，LP等人，“再現(xiàn)性：改變細(xì)胞系認(rèn)證的政策和文化”，Nat Methods，12（6）：493-7,2015。[PMID：26020501 ]
3. Ryan，J， 理解和管理細(xì)胞培養(yǎng)污染，技術(shù)公報(bào)，康寧生命科學(xué)。
4. NIH設(shè)計(jì)政策和指南，研究設(shè)施辦公室。
圖片：Shutterstock Images和Lee Ligon的實(shí)驗(yàn)室
