一文了解人源細胞培養(yǎng)和STR鑒定方法

在科研實踐中，對新獲得的細胞、實驗室傳代的細胞，以及冷藏多年未使用的細胞的污染狀況和準確鑒定問題至關重要。沒有經(jīng)過適當細胞鑒定，使用可能受污染的細胞進行研究可能導致不可靠的結果。確保細胞系的準確性已成為研究可靠性的關鍵，否則可能浪費大量時間、物力和人力，甚至導致論文被召回。細胞鑒定，特別是STR鑒定技術，成為保障實驗結果可靠性的黃金標準，確保研究的穩(wěn)健性和可信度。

實驗原理

短串聯(lián)重復（Short Tandem Repeats，STR），又稱微衛(wèi)星DNA（Microsatellite DNA）或簡單重復序列（Simple Repeat Sequence，SRS或SSR），是存在于原核生物和真核生物基因組中的一種核苷酸重復序列。這些序列在有絲分裂過程中，由于DNA鏈之間的錯配引起的復制滑動而產(chǎn)生，復制滑動的概率因復制單元大小和物種的不同而異。

STR由核心序列（core repeat units）首尾相連多次重復形成。每個STR的核心序列結構相同，長度在2-6bp之間，但重復單位數(shù)目和重復區(qū)域的長度因物種和種族的差異而異。這種差異構成了STR的遺傳多態(tài)性。在同一STR位點，不同種族和人群之間存在重復次數(shù)的差異，因此STR位點的分析可用于個體身份識別，類似于指紋識別。通過在特定位點識別基因組中的特定序列重復，可以建立個體的基因檔案。

STR分析法已經(jīng)成為一種重要的鑒定分析方法，應用廣泛于法醫(yī)學、親子鑒定以及細胞鑒定等領域。通過檢測特定STR位點上的序列重復，可以確定個體的獨特基因特征，實現(xiàn)精準的身份鑒定和分析。

應用簡介

細胞系因其擁有無限的傳代增殖潛能、能夠在體外進行培養(yǎng)，以及培養(yǎng)條件相對簡單等特性，如今已成為各類疾病研究的重要工具。

目前，實驗室之間普遍存在細胞系的共享，而受污染的細胞系被反復使用，或者錯誤使用細胞系的現(xiàn)象屢見不鮮。這種情況有可能持續(xù)多年，甚至數(shù)十年。據(jù)統(tǒng)計，約有20%的國外實驗室的細胞系存在交叉污染或錯誤辨識的問題。這些問題導致研究結論的錯誤和結果的不可重復性，同時也造成了研究者大量的時間、精力和金錢的浪費。

為了解決這一問題，2011年美國國家標準學會發(fā)布了一份專門的細胞STR（Short Tandem Repeat，短串聯(lián)重復序列）鑒定標準。STR鑒定目前已成為ICLAC、ATCC等權威機構認可的金標準，被廣泛應用于細胞鑒定。越來越多的科學期刊在投稿時要求提供細胞STR分型數(shù)據(jù)，以確保實驗結果的可信性。

細胞STR鑒定主要應用于使用人源細胞系進行研究和生產(chǎn)的用戶，涵蓋醫(yī)學、遺傳學、藥物開發(fā)、疫苗研制、生物技術和制藥行業(yè)、再生醫(yī)學、基礎科學、HIV檢測和治療以及細胞生物學等廣泛領域。這一鑒定方法的廣泛應用有助于確保細胞系的準確性和穩(wěn)定性，從而提高研究的可靠性和可重復性。

細胞STR鑒定方法

1.對正常細胞系的鑒定

對正常細胞系的鑒定是一個涵蓋多個方面的過程，主要包括以下四個方向：

（1）確定細胞的種系來源，采用常見的技術如染色體分析、同工酶分析以及DNA指紋圖譜等。

（2）確認細胞的組織來源，可通過形態(tài)學特征觀察和檢測組織特異性抗原等方式進行鑒定。

（3）評估細胞是否發(fā)生了轉化和惡變，主要依據(jù)核型分析、細胞生長行為觀察（是否失去接觸抑制）、裸鼠成瘤實驗等進行檢測。

（4）檢查細胞是否受到交叉污染，利用同工酶和DNA指紋圖譜技術進行確認。

2.對腫瘤細胞系的鑒定

在腫瘤細胞系的鑒定中，焦點主要集中在評估其惡性特征。這涵蓋了染色體異常、接觸抑制和密度依賴生長特性的變化、集落形成能力、裸鼠成瘤實驗、動物體內(nèi)的侵襲生長，以及一些基因和分子水平的特征。

3.對干細胞系的鑒定

對于干細胞系的鑒定，主要關注于檢測細胞的多能性。傳統(tǒng)的鑒定方法包括核型分析、擬胚體（EB）形成分析、三胚層分化檢測、堿性磷酸酶染色、多能性標志物檢測以及畸胎瘤檢測等手段。這些方法有助于確認細胞是否表現(xiàn)出干細胞的特有特征。


常見問題

1.如何確認細胞系是否發(fā)生了交叉污染：

在存在細胞系交叉污染的情況下，進行STR位點檢測時會觀察到多個位點出現(xiàn)兩個以上的峰。這些峰的高度表示相應等位基因的信號強度，理論上與樣本的DNA濃度直接相關。在混合細胞系中，某些峰會明顯高于其他峰，其中主要細胞系的峰是高峰，而次要細胞系的峰是低峰。

需要注意的是，當兩個或更多細胞系混合時，檢測結果可能類似于細胞系的“遺傳不穩(wěn)定”，尤其是對于一些癌細胞系。由于遺傳不穩(wěn)定性，一些STR位點的特性可能不同。因此，經(jīng)驗豐富的分子專家對于分析復雜的電泳圖譜（STR峰圖）至關重要，以判斷是否由于細胞系交叉污染導致多等位基因情況。

2.如何根據(jù)STR數(shù)據(jù)判斷細胞系的身份：

通過比對細胞系鑒定結果和STR信息與參考數(shù)據(jù)庫，可以判斷細胞樣本的每個STR位點是否與參考細胞的STR位點匹配。匹配度≥80%可認為細胞系正確，匹配度＜80%可能表明細胞系被錯誤標記、交叉污染或存在遺傳不穩(wěn)定性。若細胞系被發(fā)現(xiàn)存在交叉污染或錯誤標記，需要使用更早代的細胞進行鑒定，找到問題的源頭，或直接購買可靠機構提供的新細胞系。

3.如果細胞系未在數(shù)據(jù)庫中找到匹配結果：

若數(shù)據(jù)庫中未找到細胞信息，可利用細胞的遺傳信息建立自己的遺傳特性，以后期與自建的細胞庫進行比對。

4.為何報告中結論無法匹配任何已知數(shù)據(jù)：

最可能的原因是該細胞系的標準序列未被收錄在國際細胞庫中，導致送檢樣本與任何序列都不匹配。這種情況大多是由于該細胞系可能是由國內(nèi)課題組自主建立的。

5.對于STR位點引物設計的要求：

設計其實很簡單，并且很容易使用。但是由于這個位點的選擇和優(yōu)化是非常枯燥并且耗時耗力的工作，建議由專業(yè)的服務方進行設計和合成。