一、支原體污染檢測
1. 支原體檢測方法概述
支原體污染嚴重干擾細胞實驗結果,檢測有無支原體污染的方法較多,可以根據自身實驗室條件、檢測方法便捷性等作出選擇。
= 1 \* GB3 ①電子顯微鏡,相差顯微境觀察。用掃描電鏡或透射電鏡,直觀觀察支原體形態?;蛘咴诩毎囵B瓶內預置蓋玻片,接種細胞在蓋玻片上,培養24小時后取出用油鏡觀察。如有支原體,因支原體與細胞在不同平面,可發現支原體呈現暗色顆粒裝。缺點:設備要求嚴格,檢測成本高,不適合普通實驗室日常常規檢測。
= 3 \* GB3 ③DNA熒光染色法,利用支原體沒有細胞膜(壁)的特性,用熒光染料Hoechst 33258染色, Hoechst 33258能與支原體DNA結合著色,在熒光顯微鏡下觀察,呈現綠色小點。缺點:靈敏度太低,當檢測成陽性時,細胞經常已經嚴重污染。
= 4 \* GB3 ④培養法,用支原體培養基大量增殖支原體,是相對可靠的支原體檢測技術。缺點:耗時長,需要數周時間才能得到結果,不適合作為細胞培養液中支原體污染的快速檢測。此外,該方法不能檢測豬鼻支原體,因為豬鼻支原體不能在固體培養基上形成可見的菌落,豬鼻支原體(M.Hyorhinis)約占所有支原體污染的20-50%。
= 5 \* GB3 ⑤PCR法,提取細胞培養液,提取支原體,制備樣品,根據支原體高度保守的16SrRNA序列設計引物(避免真核細胞或細菌DNA干擾),設置陰性,陽性對照,擴增產物經電泳后成像觀察,可識別已發現的幾乎全部100余種支原體。
= 6 \* GB3 ⑥Quick Cell快速檢測法,拓撲酶環化支原體DNA,在根據高保守區設計的引物引導下,采用特殊等溫DNA擴增酶,61℃條件下,連續滾環式擴增支原體DNA 60分鐘,根據有無支原體污染,隨著擴增進程可目視實驗結果。
= 7 \* GB3 ⑦化學發光法,裂解支原體后,有底物情況下,支原體特異性的酶,能將ADP轉化成ATP。ATP參與熒光素酶(Luciferase)催化底物熒光素(Luciferin)產生光的過程,所以可以通過催化底物熒光素導致的生物發光(Bioluminescence)信號來判別支原體DNA存在與否。
綜上所述,在多種支原體檢測方法中,受實驗條件、實驗時長、便捷性等因素限制, = 1 \* GB3 ①- = 4 \* GB3 ④僅在很少情況下得到應用。實際科研工作中,應用的是 = 5 \* GB3 ⑤ PCR支原體檢測法; = 6 \* GB3 ⑥Quick Cell快速支原體檢測法; = 7 \* GB3 ⑦化學發光支原體檢測法。
2. 幾種zui常用支原體檢測方法比較
檢測方法 | Quick Cell快速檢測法 | 化學發光法 | PCR法 |
檢測原理 | 環化DNA等溫連續擴增 | 支原體特異性酶檢測 | 根據支原體DNA序列設計引物進行PCR擴增 |
實驗條件 | 恒溫水浴或PCR儀 | -80℃超低溫冰箱,多功能酶標儀或發光檢測儀 | 常規PCR儀,電泳儀,成像系統 |
靈敏度 | 比PCR法高1-2個數量級 | 與PCR法相當 | 較靈敏 |
檢測時長 | 1小時 | 25分鐘 | 2-3小時 |
定性/定量 | 定性 | 定性,半定量 | 定性,半定量 |
污染 | 低 | 低 | 高 |
引物 | 零 | 零 | 高 |
樣品制備 | 直接取上清,不需制備 | 需要樣品制備 | 離心 |
檢出 | >99% | >99.9% | >80% |
綜合評價 | 1)簡便、快速,任何實驗室均可操作;2)擴增不受細胞代謝產物影響,高準確率 | 1)快速,準確;2)有特定設備要求,物流儲存條件高。 | 1)較高的檢出準確率;2)PCR反應易受培養基成分抑制,產生假陰性;3)需制備樣品。 |
代表性 | Quick Cell 快速支原體檢測(李記生物, CAT:C4056L1060) *本產品由細胞專家李記生物*研發 | Quick Cell 支原體發光法檢測試劑盒(李記生物,CAT:C4056L1065) MycoAlert Plus Mycoplasma Detection Kit (Lonza, CAT: LT07-710) | Quick Cell 支原體PCR檢測試劑盒(李記生物,貨號: C4056L1062) Lookout Mycoplasma Detection Kit.(Sigma貨號:MP0035) |
3. 支原體檢測策略及方法選擇
①單個方法獨立檢測支原體(正確檢出率80%-99.9%)
就單個檢測方法及原理而言,“化學發光法”擁有zui高的正確檢出率(99.9%),用時zui短,應為方法??蛇x產品為Lonza公司的MycoAlert Plus Mycoplasma Detection Kit (CAT:C4056L1065,價格:約9800元/100次),或李記生物公司的“Quick Cell 支原體發光法檢測試劑盒(CAT:C4056L1065,價格:1250元/50次)”。
若受實驗室條件所限沒有配備化學發光檢測儀,或多功能酶標儀,建議選擇“Quick Cell快速檢測法”,該方法1小時出結果,避免了PCR法因細胞代謝產物抑制PCR反應導致的假陰性出現,正確檢出率大于99%,對設備幾乎無要求,可目測結果。產品可選李記生物公司的“Quick Cell支原體快速檢測試劑盒(CAT:C4056L1060,價格:1250元/50次)”。
②多原理支原體檢測策略
市場在售的所有支原體檢測試劑盒,目前沒有一種可以檢出全部可能的支原體污染,如果從事細胞治療、進行干細胞培養、生產血清、胰酶、培養液工作的科研人員,強烈建議選擇兩種以上檢測方法,確保支原體正確檢出率達到100%,避免關鍵實驗不必要的損失。
細胞培養支原體污染是個普遍性問題,污染來源很多,根據國外生物實驗室的規范做法,實驗室的支原體檢測要定期進行,一般一個月做一次支原體檢測,可以*時間確定支原體污染情況,顯著降低或避免支原體污染對細胞培養相關實驗的影響。
二、支原體污染去除
1. 支原體污染預防
根據可能的支原體污染來源,在體外細胞培養過程中,要嚴格控制環境污染;嚴格實驗操作;細胞培養基和實驗器材、耗材要保證無菌;在不影響實驗結果的前提下,可在細胞培養基中加入適量的特定抗生素;發現支原體污染后,要清除支原體,防微杜漸。
2. 支原體污染的去除及預防
因為支原體沒有細胞壁,一般用于細胞壁合成的抗生素對支原體沒有作用,如青霉素、萬古霉素多粘菌素(polymycin)、利福平、磺胺藥物普遍沒什么效果。對支原體zui有抑制活性及常用于支原體去除的抗生素是四環素類、大環內酯類及一些氟喹諾酮。在低濃度時,這些抗生素不會產生耐藥性,且對哺乳動物細胞的毒性較小。四環素和大環內酯能結合30S和50S核糖體亞基,從而抑制支原體蛋白質合成,喹諾酮抑制DNA旋轉酶。因此可以在細菌DNA復制及蛋白質合成兩個層面上抑制細菌生長,明顯增強除菌效果。
3. 支原體去除試劑選擇
選擇支原體去除試劑需要注意幾個關鍵幾點: ①細胞毒性小,毒性大的試劑在去除支原體的同時,會殺死細胞;②支原體去除效果,選擇廣譜試劑,去除多種支原體,以及細菌,真菌等; ③操作簡便,沒有二次污染;要考慮操作使用是否方便,因為如果使用起來比較麻煩,首先是費時費力,另外可能會帶來二次污染。目前市場上有多種支原體去除&預防試劑可選。包括李記生物的Quick Cell支原體預防/去除試劑,美國GenDEPOT公司的Cellmaxin,羅氏公司的BM-Cyclin,Biolnd的BIOMYC-1,BIOMYC-2,BIOMYC-3,以及Invivogen 公司的Plasmocin™ prophylactic和Plasmocin™ treatment 等。
Quick Cell支原體預防及去除試劑和Cellmaxin都是從蛋白和DNA兩個層面去除支原體,抗菌譜廣。不同在于Quick Cell的使用者可以靈活選擇單獨或聯合使用兩種成分,分別或同時在蛋白或DNA層面去除支原體污染,細胞毒性更小。作用周期1-2周,支原體去除率大于92%。去除預防兼顧
BM-Cyclin包含泰妙菌素(BM-Cyclin 1)和二甲胺四環素(BM-Cyclin 2)兩種成分,抑制支原體及細菌生長,去除培養細胞中已感染的支原體。適用于多種培養細胞,無明顯副作用,又不影響細胞本身的代謝,而且處理過的細胞不會重新感染支原體。BM-Cyclin需聯合使用,作用周期2周,可消除80%以上的支原體。不確定能否預防。
BIOMYC-1基于抗生素泰妙菌素,由真菌pleurotus mutilus 產生。 BIOMYC-2基于二甲胺四環素,四環素衍生物。此兩種抗生素溶液通常按先后聯合使用2-3次循環約一周以上,可取得良好的效果。BIOMYC-3 基于抗生素環丙沙星,屬于氟喹酮類。許多支原體被證明對BIOMYC-3敏感,需要根據支原體種類使用。處理周期2周,能去除90%的支原體。是否可以預防支原體目前還不能確定。
Plasmocin™ prophylactic和Plasmocin™ treatment也是兩種抗生素的混合物,包含兩個針對支原體的有效成分,作用于蛋白質合成和DNA復制階段,對許多細菌和真核細胞則沒有影響。作用周期2周,去除效率未知。有兩個濃度包裝,去除用高濃度,預防用低濃度。
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