细胞系培养与STR鉴定：确保科研可信度的基石
细胞系作为生命科学研究的关键工具，其真实性与纯净性直接影响实验结果的可靠性。规范的培养流程与严格的STR鉴定是保障细胞系质量的核心环节。
一、 细胞系培养：稳定与纯净的基础
细胞系培养涉及在体外模拟体内环境，维持细胞的持续增殖与功能特性。核心要点包括：
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无菌操作：
- 环境： 在生物安全柜（超净工作台）中进行操作，定期消毒环境。
- 操作： 严格无菌规程（手部消毒、实验服、手套、口罩），避免微生物污染（细菌、真菌、支原体）。
- 试剂： 所有培养基、添加剂、胰酶等均需无菌处理或购买无菌产品。
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培养基与环境：
- 培养基： 根据不同细胞类型选择基础培养基（如DMEM, RPMI 1640, MEM），添加必要成分（胎牛血清/FBS、生长因子、激素、谷氨酰胺、抗生素/抗真菌剂）。
- 血清： FBS是最常用添加物，需选择高质量、低内毒素批次。
- 气体与pH值： 通常在含5% CO₂的恒温培养箱中维持适宜pH值（约7.2-7.4）。
- 温度与湿度： 恒定37°C（多数哺乳动物细胞），维持高湿度防止培养基蒸发。
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常规维护：
- 观察： 每日显微镜观察细胞形态、密度、有无污染迹象。
- 换液： 定期更换新鲜培养基（通常每2-3天），去除代谢废物，补充营养。
- 传代： 当细胞达到约70%-90%汇合度时，使用胰蛋白酶等消化液将贴壁细胞解离，按适当比例（1:2至1:10）分种到新培养器皿中。
- 计数： 使用血球计数板或自动细胞计数仪确定细胞浓度，指导传代比例或冻存密度。
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冻存与复苏：
- 冻存： 使用含冷冻保护剂（如DMSO）的冻存液，采用程序降温法（速率约-1°C/min）最终保存于液氮中长期储存。
- 复苏： 快速解冻（37°C水浴），立即转移至含预热培养基的容器中，离心去除冻存液或直接稀释接种。
二、 STR鉴定：验证细胞系身份的“金标准”
短期串联重复序列（Short Tandem Repeat， STR）是广泛分布于人类基因组中的短重复序列（通常2-6个碱基）。不同个体在同一STR位点的重复次数存在高度多态性。
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STR鉴定的必要性：
- 交叉污染： 实验室中不同细胞系间的意外混杂极其常见。
- 错误识别： 细胞系标签错误、混淆。
- HeLa细胞污染： HeLa细胞增殖能力强，极易污染其他细胞系。
- 遗传漂变： 长期传代可能导致某些细胞系的STR谱发生变化。
- 科研可重复性： 使用错误或污染的细胞系会导致实验结果不可靠，浪费资源。
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STR鉴定原理：
- 提取细胞系基因组DNA。
- 使用多重荧光PCR技术扩增多个核心STR位点及性别决定基因（如Amelogenin）。
- 通过毛细管电泳分离扩增产物，精确测定每个位点的片段大小（即重复次数）。
- 将获得的等位基因峰图（Allele Profile）转化为数字化的STR分型。
- 核心位点： 通常检测8个或更多国际公认的核心位点（如DSF1358, D16S539, D5S818, D13S317, D7S820, TH01, TPOX, vWA, Amelogenin等）。
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结果解读与验证：
- 数据库比对： 将获得的STR分型与权威细胞库（如ATCC, DSMZ, JCRB, RIKEN BRC等）公开的参考STR数据进行比对。
- 匹配度计算： 计算与参考数据的匹配百分比。
- 判定标准：
- 匹配（Authentic）： STR分型与参考数据完全一致（所有位点均匹配）。通常认为匹配度>80%即可认定同一来源（需参考具体实验室标准），100%匹配是最理想结果。
- 不匹配（Misidentified/Contaminated）： STR分型与预期参考数据存在显著差异（多个位点不符）。
- 混合谱系（Mixed Profile）： 检测到来自多个个体的等位基因峰（如多个位点出现多于2个峰），表明存在交叉污染。
- 性别验证： Amelogenin基因检测结果应与细胞系预期性别一致。
- 报告： 提供包含STR分型数据、峰图、匹配度计算及比对结果的正式报告。
三、 完整的细胞系质量管理流程
- 初始鉴定： 新获取的细胞系应立即进行首次STR鉴定，确认身份。
- 定期复核： 在连续培养过程中（如每连续培养3-6个月、复苏新冻存管后、长期储存后），定期进行STR鉴定，监控遗传稳定性和是否发生交叉污染。
- 支原体检测： 定期进行支原体检测（如PCR法、培养法、荧光染色法），因其严重影响实验结果且常无症状。
- 规范记录： 详细记录细胞系的来源、传代次数、培养基成分、冻存信息、鉴定结果。
- 独立冻存： 尽早冻存多批次的早期代次细胞（Master Stock），作为备份和基准。
结论：
严谨的细胞系培养操作规程是获得可靠数据的基础。而STR鉴定则是确保所使用的细胞系身份真实、纯净、未被交叉污染不可或缺的质量控制环节。将规范的培养实践与定期的STR鉴定相结合，构建完善的质量管理体系，是保障科研数据真实性、可重复性及研究价值的基石。研究人员应高度重视并严格执行这两方面的工作，将其视为实验设计的内在组成部分。
参考文献：
- Capes-Davis A, et al. (2010). Check your cultures! A list of cross-contaminated or misidentified cell lines. Int J Cancer. 127(1):1-8.
- ANSI/ATCC ASN-0002-2021: Authentication of Human Cell Lines: Standardization of STR Profiling. ATCC Standards Development Organization (SDO).
- Dirks WG, et al. (2022). STR profiling of cell lines: Detection of intra- and interspecies cross-contamination. Methods Mol Biol. 2406:1-19.
- Reid Y, Storts D, et al. (2013). Authentication of Human Cell Lines by STR DNA Profiling Analysis. Methods Mol Biol. 946:45-67.
- International Cell Line Authentication Committee (ICLAC): - Provides extensive resources and a database of misidentified cell lines.
请注意：具体的培养条件（培养基配方、血清浓度、传代比例、消化时间等）需根据所使用的特定细胞系进行调整优化。STR鉴定的具体流程和结果判读标准应遵循所使用的检测服务提供商的标准化方案和报告解读指南。