一文了解人源細(xì)胞培養(yǎng)和STR鑒定方法

在科研實(shí)踐中，對新獲得的細(xì)胞、實(shí)驗(yàn)室傳代的細(xì)胞，以及冷藏多年未使用的細(xì)胞的污染狀況和準(zhǔn)確鑒定問題至關(guān)重要。沒有經(jīng)過適當(dāng)細(xì)胞鑒定，使用可能受污染的細(xì)胞進(jìn)行研究可能導(dǎo)致不可靠的結(jié)果。確保細(xì)胞系的準(zhǔn)確性已成為研究可靠性的關(guān)鍵，否則可能浪費(fèi)大量時(shí)間、物力和人力，甚至導(dǎo)致論文被召回。細(xì)胞鑒定，特別是STR鑒定技術(shù)，成為保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的黃金標(biāo)準(zhǔn)，確保研究的穩(wěn)健性和可信度。

實(shí)驗(yàn)原理

短串聯(lián)重復(fù)（Short Tandem Repeats，STR），又稱微衛(wèi)星DNA（Microsatellite DNA）或簡單重復(fù)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(fù)序列。這些序列在有絲分裂過程中，由于DNA鏈之間的錯(cuò)配引起的復(fù)制滑動(dòng)而產(chǎn)生，復(fù)制滑動(dòng)的概率因復(fù)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(fù)形成。每個(gè)STR的核心序列結(jié)構(gòu)相同，長度在2-6bp之間，但重復(fù)單位數(shù)目和重復(fù)區(qū)域的長度因物種和種族的差異而異。這種差異構(gòu)成了STR的遺傳多態(tài)性。在同一STR位點(diǎn)，不同種族和人群之間存在重復(fù)次數(shù)的差異，因此STR位點(diǎn)的分析可用于個(gè)體身份識(shí)別，類似于指紋識(shí)別。通過在特定位點(diǎn)識(shí)別基因組中的特定序列重復(fù)，可以建立個(gè)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(yīng)用廣泛于法醫(yī)學(xué)、親子鑒定以及細(xì)胞鑒定等領(lǐng)域。通過檢測特定STR位點(diǎn)上的序列重復(fù)，可以確定個(gè)體的獨(dú)特基因特征，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的身份鑒定和分析。

應(yīng)用簡介

細(xì)胞系因其擁有無限的傳代增殖潛能、能夠在體外進(jìn)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(shí)驗(yàn)室之間普遍存在細(xì)胞系的共享，而受污染的細(xì)胞系被反復(fù)使用，或者錯(cuò)誤使用細(xì)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(jì)，約有20%的國外實(shí)驗(yàn)室的細(xì)胞系存在交叉污染或錯(cuò)誤辨識(shí)的問題。這些問題導(dǎo)致研究結(jié)論的錯(cuò)誤和結(jié)果的不可重復(fù)性，同時(shí)也造成了研究者大量的時(shí)間、精力和金錢的浪費(fèi)。

為了解決這一問題，2011年美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)發(fā)布了一份專門的細(xì)胞STR（Short Tandem Repeat，短串聯(lián)重復(fù)序列）鑒定標(biāo)準(zhǔn)。STR鑒定目前已成為ICLAC、ATCC等權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的金標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞鑒定。越來越多的科學(xué)期刊在投稿時(shí)要求提供細(xì)胞STR分型數(shù)據(jù)，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信性。

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

細(xì)胞STR鑒定方法

1.對正常細(xì)胞系的鑒定

對正常細(xì)胞系的鑒定是一個(gè)涵蓋多個(gè)方面的過程，主要包括以下四個(gè)方向：

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

（2）確認(rèn)細(xì)胞的組織來源，可通過形態(tài)學(xué)特征觀察和檢測組織特異性抗原等方式進(jìn)行鑒定。

（3）評估細(xì)胞是否發(fā)生了轉(zhuǎn)化和惡變，主要依據(jù)核型分析、細(xì)胞生長行為觀察（是否失去接觸抑制）、裸鼠成瘤實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行檢測。

（4）檢查細(xì)胞是否受到交叉污染，利用同工酶和DNA指紋圖譜技術(shù)進(jìn)行確認(rèn)。

2.對腫瘤細(xì)胞系的鑒定

在腫瘤細(xì)胞系的鑒定中，焦點(diǎn)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(shí)驗(yàn)、動(dòng)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(xì)胞系的鑒定

對于干細(xì)胞系的鑒定，主要關(guān)注于檢測細(xì)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(biāo)志物檢測以及畸胎瘤檢測等手段。這些方法有助于確認(rèn)細(xì)胞是否表現(xiàn)出干細(xì)胞的特有特征。


常見問題

1.如何確認(rèn)細(xì)胞系是否發(fā)生了交叉污染：

在存在細(xì)胞系交叉污染的情況下，進(jìn)行STR位點(diǎn)檢測時(shí)會(huì)觀察到多個(gè)位點(diǎn)出現(xiàn)兩個(gè)以上的峰。這些峰的高度表示相應(yīng)等位基因的信號(hào)強(qiáng)度，理論上與樣本的DNA濃度直接相關(guān)。在混合細(xì)胞系中，某些峰會(huì)明顯高于其他峰，其中主要細(xì)胞系的峰是高峰，而次要細(xì)胞系的峰是低峰。

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

2.如何根據(jù)STR數(shù)據(jù)判斷細(xì)胞系的身份：

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

3.如果細(xì)胞系未在數(shù)據(jù)庫中找到匹配結(jié)果：

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

4.為何報(bào)告中結(jié)論無法匹配任何已知數(shù)據(jù)：

最可能的原因是該細(xì)胞系的標(biāo)準(zhǔn)序列未被收錄在國際細(xì)胞庫中，導(dǎo)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(xì)胞系可能是由國內(nèi)課題組自主建立的。

5.對于STR位點(diǎn)引物設(shè)計(jì)的要求：

設(shè)計(jì)其實(shí)很簡單，并且很容易使用。但是由于這個(gè)位點(diǎn)的選擇和優(yōu)化是非�？菰锊⑶液臅r(shí)耗力的工作，建議由專業(yè)的服務(wù)方進(jìn)行設(shè)計(jì)和合成。