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细胞系错误鉴定:终结的开始(二)

2020.5.25

案例和影响

交叉污染和错误鉴定已有一段很长的历史,这其中有许多的案例,我们很难去判断哪一个是最重要及代价最高的。

已被描述的经典案例是Hela细胞污染(关于Hela细胞污染有好几个案例),令人惊奇的是,许多被Hela细胞污染的细胞系居然在一些备受尊敬的杂志上仍被使用,而这一使用距离它们最先发现为Hela细胞的时间长达40年之久。

T24是另外一种生长快速的细胞系,它常常污染许多经推测来源于不同膀胱癌的细胞系。EVC304最先被认为是自发转化的人类正常内皮细胞系,但后来却发现它是T24膀胱癌细胞系。令人感到意外的是,EVC304不是内皮细胞的这一论述对它作为内皮细胞模型的公开发表几乎没多大影响。

推测来源于人类的前列腺癌细胞系TSU-Pr1和JCA-1也是来源于T24膀胱癌细胞系。这些研究发表在杂志Cancer Research上,但它并不能阻止后来一篇TSU-Pr1作为前列腺癌细胞系模型的研究论文发表在Cancer Research上。

DNA指纹分析揭示NCI/ADR-RES细胞系实际上为卵巢肿瘤细胞系OVCAR-8,而不是乳癌细胞系。大约有300篇已发表的论文使用了错误鉴定的NCI/ADR-RES细胞系。NCI/ADR-RES包含在NCI60细胞,两者STR分型相同。

1篇描述食管细胞系错误鉴定的论文宣称:基于这些被污染的细胞而产生的实验结果导致继续的临床试验需招募EAC(食管腺癌)病人,以及需得到超过100多个刊物和至少三个NIH肿瘤研究所的承认,还牵涉到11个USZL。

长达50年的压制,为什么?

这里有三大群体需对细胞错误鉴定负责:科学家个人、科学期刊、资金管理部门。在过去50年大部分时间里,只有科学家个体对此问题提出了抗议。然而要想摆脱许多科学家故意公然使用错误鉴定的细胞系这一结论是很难的,再者,作者通常会很不情愿发表一项基于使用错误鉴定细胞的声明。

John Maddox,Nature杂志的编辑,在1980年针对引人注目的交叉污染问题写了一篇评论,标题为“科研工作需为诚信负责”。尽管他对此问题几乎完全缺乏洞察力,但他提出建议:没有理由怀疑众所周知的少数几个案例在任何意义上只是交叉污染问题的冰山一角。在相同的评论里,一些科学家们像Nelson-Rees遭受诽谤,因为这篇文章指出:如果这些文明行为(即科研中的诚信问题)遭到自诩为治安团成员的破坏,那么它将成为一场灾难。细胞系交叉污染的历史暗示诚信并不像许多科学家们希望相信的它适用于世界各地科学界的那样。

与此问题相关的科学杂志编辑的回应继续不断地得到启发。数百篇科学杂志文章描述了细胞错误鉴定的事例,但直到现在,科学杂志或资金管理部门还没有采取根除此问题的行动。

一个很有影响力的组织培养期刊的编辑被邀请考虑将细胞鉴定作为发表论文的必要条件,但他回应说:那将是财政自杀。其它期刊的编辑也拒绝考虑这一质控方案,他们认为一旦引进这一发表论文的障碍,那些有意愿投稿至他们杂志的作者人数将会大大减少。

在过去的两年里,态度开始发生改变,一些期刊如In Vitro Cellular and Developmental Biology、International Journal of Cancer、Cell Biochemistry 和Biophysics and the American Association for Cancer Research(AACR) journals要求细胞系在发表前需做鉴定。Nature杂志指出:首先基金组织必须要求细胞进行鉴定并提供必要的资金。一旦他们这样做了,Nature将会在文章发表之前要求细胞鉴定。与此同时,基金组织继续对此问题置之不理。

基金组织是维持科学标准最有权力的部门,但令人惊奇的是,他们拒绝考虑处理甚至不承认细胞错误鉴定问题。例如,NIH发表于2007年的通告忽视了科学家个体和审稿人未能解决细胞错误鉴定这一问题。一位Nature编辑指出:这一通告只不过让人强迫接受这一现状。

一些科学家个人尝试去解决这一问题,但却遭遇来自基金部门不予帮助的回应,他们要么趋于否认要么将问题弱化。来自Cancer Research UK的一位资深科学家最近的一项声明提出:细胞错误鉴定问题每一年都有抬头。基金部分似乎已受到这个问题的威胁并对试图解决这一问题的科学家们加以抵抗,另外基金部分对那些试图寻找解决方案的科学家予以非难以及使他们丧失名誉。

任何在美国或英国的支持生物医学研究的主要基金部门本应在过去的10年里面根除细胞系错误鉴定问题,而根除这一问题所需经费要少于科学与社会所公布的基金部门提供给每一项目的平均经费。然而,这些基金部门一次又一次地忽略,或是在某些情况下压制有关这一问题的争论,并且继续为使用错误细胞的研究项目提供资助。有关基金部门对科学进行歪曲和欺骗控制这一角色可能存在更大的牵连。

对于细胞系错误鉴定问题不管是期刊还是基金部门都应是无法容忍的。有迹象表明,Nardone的“讨伐”运动正在不断地获得影响力,并且人类细胞系鉴定的标准将会成为Nardone遗产中一个明确的证据。

细胞错误鉴定的根源

大部分的细胞系在学术环境中被建立,在学术环境下,组织培养通常被认为是一种对技能少有要求的技术,其所用到的必要设备如流动柜和孵育箱使用起来没什么限制。在这些情况下,尝试建立一种新的细胞系通常会导致交叉污染是不足为怪的。在送至德国的微生物和细胞培养收藏所的550个个白血病和淋巴瘤细胞系中,59/395(15%)被初创者送来的细胞系以及23/155(15%)的二级来源是错误的。可以推测大部分二级来源的细胞系已被交叉污染或被初创者错误鉴定。

有许多缘由可以引起细胞培养物错误鉴定,每一个实验室都存在风险。或许细胞错误鉴定最直接的原因就是在常规操作过程中对细胞培养容器进行了错误标记。造成这种问题出现的原因有:实验员的工作负荷、缺乏注意以及在细胞操作过程中的分心。

培养物的交叉污染以及随后污染细胞的过量生长是另一个引起细胞系错误鉴定的常见原因。这种情况发生的几率在以下条件会增加:试剂的共用、在再喂养操作时反复使用相同的试管、在没有充分分离每一细胞类型情况下同时对多个培养物进行操作。当交叉污染发生时,一种细胞类型迅速生长而超过另一种,在4-5次细胞传代后,一个纯的污染细胞培养物将会形成。

在使用其它物种的滋养层(例如小鼠3T3细胞)来繁殖人类干细胞或原始细胞时有意地共培养会导致交叉污染或人类细胞系过生长。正常情况下,滋养层细胞处于无增殖状态,但只要生长抑制程序不完全,它就会不断繁殖并逐步取代人类细胞。体细胞杂交虽不常见但也会发生,如人类套细胞淋巴瘤细胞系NCEB-1就携带了小鼠的七条染色体。

异种移植也会导致细胞系交叉污染和错误鉴定,来自异种移植的复苏细胞会被宿主动物细胞所替代。

一般而言,交叉污染最终的结果将会是少量适应细胞完全且快速的替代。两个细胞系不能持续共存于同一个培养环境,除非它们是共生关系,但这种情况据我们所知还未有报道。一个细胞群经过许多次传代后还能包含一个稳定的混合基因组,唯一已知的情况是接续的体细胞杂交。

简单、经济的质控措施能够阻止或至少会减少细胞错误鉴定的发生。由于缺乏重视及未采用质控措施导致细胞错误鉴定现象极其普遍。大量质控措施的实行以及相应文件的适当调整被认为是生物制药领域出现相对较低细胞错误鉴定报道的因素。


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