​知识分享丨细胞培养中常见的污染情况及处理方法

埃泽思生物 2024-07-25 14:45:49

细胞培养物污染往往是细胞培养实验室中最常见的问题,有时会造成非常严重的后果。细胞培养污染物可分为三大类,一类是化学性污染,如培养基、血清和水中的杂质,包括内毒素、增塑剂和洗涤剂;一类是物理性污染,如温度、放射线、振动、辐射(紫外线或荧光);另一类是微生物污染,如细、菌、酵母、病毒和支原体,以及其他细胞系的交叉污染。虽然污染无法完全消除,但可以通过全面了解其来源并遵循良好的无菌技术来降低污染的发生频率和严重性。

化学性污染

培养环境中许多化学物质都可以引起细胞的污染。化学物质并不总是抑制细胞的生长,某些化学物质如激素就可促进细胞的生长。不同细胞对化学物质污染的反应是不一样的。未纯化的物质、试剂、水、血清、生长辅助因子及储存试剂的容器都可能成为化学性污染的来源。

细胞培养的必需养分,如氨基酸,若浓度超过了合适的范围,也会对细胞产生毒性。同样,不同细胞系其最佳培养条件下对血清和缓冲液的要求是不一样的。

玻璃制品清洗过程中残留的变性剂或肥皂(通常残留在瓶盖的内表面)是最常见的化学性污染。

动物血清是细胞培养中常用的天然培养基,但血清又是潜在的生物及化学污染的来源。由于血清采集于多个动物,而且不同厂商的生产工艺及质量各不相同,因此血清中许多成分的浓度存在很大的变异。血清对不同细胞的促生长能力及毒副作用取决于这些细胞的分化功能、组织来源及培养基的成分等因素。

处理方式:

在培养细胞中应严格控制必需的养分;

清洗容器时必须使用不含杂质的超纯水;

在进行一系列实验时,为了保证实验的可重复性,最好选用同一批次的血清;

选择高质量,传代稳定性高的培养基(推荐产品:埃泽思Xeno-Free人间充质干细胞培养基AC-1001003/人脐带间充质干细胞无血清培养基AC-1001043),并采取标准的操作步骤,避免液体体积计算错误,混用类似化合物等错误。

物理性污染

物理性污染常常被人们所忽视或被笼统地归为化学性污染。物理性污染通过影响细胞培养体系中的生化成分,从而影响细胞的代谢。培养环境中的物理因素,如温度、放射线、振动、辐射(紫外线或荧光)会对细胞产生影响。细胞、培养液或其它培养试剂暴露于放射线、辐射或过冷过热的温度中,可以引起细胞代谢发生改变,如细胞同步化、细胞生长受抑制甚至细胞死亡。

处理方式:

通过实验室的合理设计及建立规范的操作规程,可以减少环境中物理因素对细胞的影响。

孵箱应放在温度较恒定的环境中,周围不能放置能引起机械振动的设备,如离心机。

培养液及培养试剂应放在固定的位置,为避免光照试剂不能放在玻璃门的冰箱中,试剂周围不能放同位素。

培养液从冰箱中取出后应在室温中放置一段时间后再进行实验,以避免过冷的温度对细胞的影响。

微生物污染

不同的微生物污染物对细胞的影响也有差别,微生物中支原体和病毒对细胞形态和技能的影响是长期的,缓慢的和潜在的。而霉菌和细菌增殖迅速,能在很短的时间内抑制细胞生长或产生有毒物质杀灭细胞。

1、霉菌污染

种类很多,污染的多是曲霉菌,白色念珠菌,酵母菌,黑霉菌,孢子菌等。培养液是清亮的,倒置显微镜下无杂质,37度孵箱培养2-3天,仍清亮,但出现絮状杂质,镜下可见呈细丝状的团状漂浮物,可看到明显的菌丝,细胞仍可生长,但时间长之后,细胞的活力状态变差。

处理方式:

1)、用硫酸铜溶液擦拭CO2孵箱内,再把水盘里也加上饱和量的硫酸铜。或者在培养箱的托盘加入饱和的消毒磷酸氢二钠高盐液体,可以防止霉菌污染。

2)、CO2孵箱被霉菌污染后,可把所有细胞暂时转移,采用过氧乙酸擦洗孵箱(包括隔板,箱壁)。并把过氧乙酸放置在孵箱内一个小时,使其蒸汽弥漫。待过氧乙酸的气味消散后,再移入细胞。

3)、孵箱应定期清洁(2月左右),尤其在多雨的季节。

4)、预防霉菌污染,可在培养基里加3u/ml的两性霉素或制霉菌素或放线菌素D或双抗(推荐产品:埃泽思青霉素-链霉素溶液AC-1001039/两性霉素B(100x)AC-1001089)。

2、细菌污染

细菌污染较常见的有大肠杆菌,白色葡萄球菌,假单孢菌等。细菌在普通倒置显微镜下为黑色细沙状,根据感染细菌的不同,可有不同的外形,培养液一般会浑浊变黄,对细胞生长影响明显。必要时可取少量培养液涂片染色检查以明确细菌种类;有的培养液改变不明显而有疑似污染,亦可向培养基内滴入少量培养液,37℃培养以检测。处理方式:一般用抗生素的常用量的5~10倍作冲击疗法,用药24~48小时后再换常规培养液(推荐产品:埃泽思青霉素-链霉素溶液AC-1001039/两性霉素B(100x)AC-1001089)。

3、支原体污染

支原体是黑色的,多为多形,培养液一般会浑浊,原体感染,支原体是牛血清中最常见的微生物之一。而且它不能用过滤的办法除去。支原体感染细胞以后,细胞病变不很明显,只是慢慢死去。为确定有无支原体污染可做如下检测:a:相差显微境检测;b:荧光染色法;c:电镜检查;d:DNA分子条文检查或支原体培养等方法。

处理方式:可以选用支原体病的药和支原体清除试剂盒,效果比较好。

黑胶虫:

可以穿透滤膜,也可以通过空气传播,低倍下为黑色点状,高倍下可看见黑色的小虫游来游去,培养液也是不浑的,一般不会太影响,细胞还是可以用的。常常是细胞生长状态良好,且观测到的运动物无明显增多,且培养液颜色、透明度无明显变化,可在同一批号的血清养的细胞中发现类似现象。对细胞生长状态不会有明显影响,在细胞增殖旺盛之后会自然消失。

处理方式:

更换血清外无须特殊处理。

建议如果细胞有可能是此种污染的话,可以增加细胞的种板密度,以提高细胞的生存率。

真菌:

一般培养液清亮,不变色,镜下有丝状物,有些真菌开始很像死细胞碎片,只是它很多很多的小块很清楚,象珊瑚状,不象细胞碎片分不清,慢慢的会长出很细的黑色丝状物。真菌生长的比较慢,不象细菌那么容易被发现,但是一旦发现有它的存在细胞就被污染了,也很难救活了。

原虫:

培养液可轻微浑浊,显微镜下那些细小的点状物数量非常多,轻微活动,细胞虽然可以生长但繁殖速度却明显减慢,而且细胞状态不好,边缘不清楚,细胞不透亮。他们与细胞可共生但会与细胞争夺营养。这种共生是非常普遍的,但他们的数量小,细胞站优势所以不会影响到细胞的正常生长,只有当他们到达一定的数量时就会影响到细胞的生长,最终形成恶性循环。

预防污染的方法

1、注意事项

·进入培养间时,保持双手洁净。使用肥皂彻底清洗后,酒精干燥(不用纸巾)。

·佩戴手套(保证手套可以被消毒)。

·穿着带有松紧袖口的实验服。

·不要随便触碰无关物品(例如:电话、门把手、甚至说是整理头发等)。

·避免佩戴手表、戒指和其他首饰。

·脱去在其他地方接触过动物的衣服

·患有感冒的人员需佩戴面罩

2、操作规范

·为CO2培养箱建立一套日常的标准清洗程序

(清洁区域需要包括培养箱周围的区域,特别是培养箱的顶部)

·经常检查实验室的其他设备是否受到污染(例如:洗手池/离心机等)

·有计划放置您的培养箱,尽量减少开门时间和不必要的移动

·快速开关CO2培养箱

·限制使用同一培养箱的人数

·尽快清除溢出物,之后用酒精清洁

·舍弃水纯化系统最初得到的水

3、注重培养过程

·细胞培养需要经常性地检查是否被污染

·使用半个开放培养皿盛放组织培养基。开口放置于培养箱中1至4个小时。盖上培养皿盖,37℃培养24-72小时,观察现象。

·早期发现污染可以提高培养物存活的几率

·不要混用、共享培养皿或培养基

·不要令盛放培养基的容器开口放置过长时间

·完全被污染的培养涉及物需要用高压灭菌消毒

·尽量使用一次性预灭菌培养耗材

埃泽思推荐产品

AC-1001003/AC-1001003PRF

Xeno-Free人间充质干细胞培养基/(无酚红)

* 适用性强,可以适用于脐带、脂肪、骨髓、羊膜等不同组织来源的间充质干细

胞分离与扩增;

* 无外源动物成分,降低各类病毒、霉菌和支原体等的污染风险;

* 全程无血清生产,极大降低批次间差异;

* 可用于原代分离,且培养过程无需包被培养板;

* 扩增效率高,24h左右增值翻倍,节省培养时间;

* 低热源,内毒素水平<0.12EU/mL,适用于细胞治疗应用。

AC-1001043/AC-1001043PRF

人脐带间充质干细胞无血清培养基/(无酚红)

* 专为脐带间充质干细胞分离与扩增优化,传代稳定性高,最高可达20代;

* 全程无血清生产,极大降低批次间差异;

* 可用于原代分离,且培养过程无需包被培养板;

* 无外源动物成分,大大降低各类病毒、霉菌和支原体等的污染风险;

* 低热源,内毒素水平<0.12EU/mL,适用于细胞治疗应用。

AC-1001039 青霉素-链霉素溶液

青霉素-链霉素溶液(Penicillin-Streptomycin Solution)是埃泽思生物(Applied Cell®)推出的专门用于细胞培养的抗生素溶液。

本产品经过0.1um过滤除菌,无细菌、真菌以及支原体,可以直接添加到细胞培养液内直接使用。本产品生产过程遵循1S09001体系.并符合 GMP指导原则。青霉素-链霉素溶液主要成分:青霉素,链霉素,氯化钠。

AC-1001089 两性霉素B(100x)

两性霉素B(100x)是埃泽思生物(Applied Cell®)研发生产的一款由结节链霉菌产生的用于防止细胞培养受到酵母菌和多细胞真菌污染的抗真菌剂。该产品通过提高真菌细胞膜通透性防止真菌生长,并主动与甾醇结合并导致微孔形成。生产过程遵循ISO9001体系,严格执行cGMP操作标准。

关于埃泽思

埃泽思生物(AppliedCell)总部位于上海,专注于细胞治疗、再生医学等相关领域上游产品的研发与生产,公司产品在细胞与基因治疗、细胞样本存储,药物发现,科学研究等领域有广泛应用。经过多年发展,埃泽思现已为国家级高新技术企业,上海市专精特新企业,同时多次获得国家级与上海市级创业奖励。为符合相关药物研发及申报要求,埃泽思建有数千平GMP级生产车间。目前,公司产品已超百种,建立完善的生产质量体系,多项产品取得医疗器械认证,核心产品完成国家药品评审中心(CDE)备案,干细胞类产品完成美国FDA DMF备案,与多家药物研发企业完成IND联合申报。经过多年积累,埃泽思现已成为国内资质最为齐全的细胞培养类上游试剂供应商之一。    除提供标准化产品,公司技术团队还可为广大研发与生产型客户提供定制化开发服务,为广大渠道伙伴提供OEM代工服务。最终我们希望通过技术、工艺以及生产优势,不仅提供标准化产品,还可为广大伙伴提供研发-生产-售后一站式个性化定制服务。

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