细胞主要污染的源头以及分辨细胞是否污染和防治方法
中乔新舟
做细胞培养的时候，对于刚开始接触细胞培养的同学来说，最怕的就是细胞受污染。以下是细胞主要污染的八个源头以及分辨细胞是否污染和防治一些细胞污染的方法，仅供参考。
细胞污染认定：凡混入细胞培养环境中对细胞生存有害的成分和造成细胞不纯的异物都应视为污染，细胞污染不能完全被消除，但能减少其发生的频率和后果的严重性。细胞污染根据污染源主要可以分为物理性，化学性和生物性污染。
01细胞物理性污染预防措施
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。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。
02化学性污染防治手法
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，在培养中应严格控制。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。水是唯一一种在凝固时膨胀的化合物。因此在选择冻存细胞的容器时应考虑到这个因素。容器因水的膨胀而发生破裂是引起试剂污染的重要原因。为了避免金属离子、有机分子、细胞内毒素等物质对水的污染，在配制液体，清洗容器时必须使用不含杂质的超纯水。需要注意的是，超纯水放置过久其纯度会下降。在高压蒸气灭菌及蒸馏水时水经常被污染，因为高压蒸气锅及纯水机的常规维护后可能有少量的化学物质残留。为了保证水的纯度，我们应采取措施尽量避免化学物质的残留。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。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。培养液、培养附加成分、试剂 培养液、培养附加成分、试剂都可能成为化学性污染的来源。细胞培养使用的所有物质都应是高纯度的，并经过权威机构的鉴定，实验者本人也应对上述成分进行纯度鉴定。同时，正确配置和储存培养液及试剂也是非常重要的，应该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。培养器皿及容器 细胞培养过程中会使用到各种不同的培养器皿及容器。培养器皿的大小，构形设计可能会影响到培养中气体交换、湿度、培养液的pH值和细胞生长密度。培养器皿的工艺及灭菌过程中的差异可能对培养体系产生影响。塑料制品在生产过程中可能残留一些有毒成形剂，生产工艺的不同可能引起器皿表面附着能力的不同。储存不同物质时应选用合适的塑料或玻璃容器，因为酒精、强酸、强碱能够溶解塑料或玻璃的某些成分。
03不可不预防的微生物污染
由于体外培养的细胞自身没有抵抗污染的能力，而在培养基中加抗生素的抗污染能力也是有限的，因而细胞微生物污染一旦发生往往是无法挽救的。一般在细胞受到污染早期或污染较轻时，能及时处理并除去污染物，部分细胞还有可能得到挽救。但当细胞持续在污染环境中生长时，轻者细胞生长缓慢，分裂相减少，细胞变得粗糙，轮廓增强，胞浆中出现较多的颗粒物质；较重的细胞增殖停止，分裂相消失，细胞质中出现大量堆积物，细胞变圆或崩解，从瓶壁脱落。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。
04霉菌污染的防治秘诀
此种污染表现：真菌的种类很多，污染的多是曲霉菌，白色念珠菌，酵母菌，黑霉菌，孢子菌等。霉菌污染后多数在培养液中形成淡黄色或是白色的漂浮物，一般肉眼可见，较易被发现，短期内培养液多不变混浊。倒置显微镜下可以看见细胞之间有纵横交错穿行的丝状，树枝状或管状菌丝，并漂浮在培养液中。很多菌丝在高倍镜下可以看见链状排列的菌株。念珠菌及酵母菌菌株呈卵圆形，散在细胞上及细胞周边生长。有时通过显微镜可能会发现在培养瓶外壁生长的菌丝，较易误认为污染。发现瓶外的菌丝后应及时用酒精擦拭干净。
处理：首先，需确定污染物是细菌、真菌、支原体，还是酵母。现在你确认是霉菌污染。因此，尽快把污染细胞与其它细胞系隔离开，同时需要对实验过程中所用的器材和试剂做处理。
一般来说，高浓度的抗生素和抗霉菌素都可能对细胞或细胞系有毒性作用，因而，做剂量反应实验确定抗生素和抗霉菌素产生毒性的剂量水平。这点在使用抗生素如两性霉素B和抗霉菌素如泰乐菌素时尤其重要。
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下面是推荐的确定毒性水平和消除培养污染的实验步骤。
1)在无抗生素的培养基中消化、计数和稀释细胞，稀释到常规细胞传代的浓度。
2)分散细胞悬液到多孔培养板中，或几个小培养瓶中。在一个浓度梯度范围内，把选择抗生素加入到每一个孔中。例如，两性霉素B推荐下列浓度，0.25，0.50，1.0，2.0，4.0,8.0 mg/ml。
3)每天观测细胞毒性指标，如脱落，出现空泡，汇合度下降和变圆。
4)确定抗生素毒性水平后，使用低于毒性浓度2－3倍浓度的抗生素的培养液培养细胞2－3代。
5)在无抗生素的培养基中培养细胞一代。
6)重复步骤4。
7)在无抗生素的培养基中培养4－6代，确定污染
05预防细菌污染有妙招
细菌污染较常见的有大肠杆菌，白色葡萄球菌，假单孢菌等。加用抗菌素的培养液可预防和排除个别一般少量细菌的污染。一旦发生细菌污染很容易发现，多数情况下培养液短时间内变黄，表明有大量酸性物质产生，出现明显浑浊现象；有时静置的培养液起初不混，但稍加震荡，就有许多混浊物漂起。倒置显微镜下观察，可见培养液中有大量圆球状颗粒物漂浮，有时在细胞表面及周围有大量细菌存在，细胞停止生长并有中毒表现。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，亦可向肉汤培养基内滴入少量培养液，37度培养以检测。处理：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，有时在早期污染时此法有效。细胞培养中用抗生素多为预防细菌污染，一半多联合应用。一旦发生污染后再使用抗生素常常难以根除，有的抗生素只有抑菌作用而无杀菌效应。
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06预防有道，支原体也会被打倒
支原体是一种大小介于细菌和病毒之间(最小直径0．2um)并独立生活的微生物．约有1%可通过滤菌器。支原体无细胞壁形态呈高度多形性．可为圆形、丝状或梨形。 支原体形态多变，在光境下不易看清内部结构。电镜下观察支原体膜为三层结构．其中央有电干密度大的密集颗粒群或丝状的中心束。支原体多吸附或散在于细胞表面和细胞之间。横断面与细胞微绒毛相似，但微绒毛电子密度比支原体小，且中央无颗粒群或中央束。 支原体代谢需固醇类物质、部分种类需要精氨酸、O 2或葡萄糖，每一种支原体都有自身持点。多数支原体适合于偏碱条件下生存(PH7．6—8．0)，对酸耐受性差。对热比较敏感，对一般抗生素不敏感。 支原体污染细胞后．培养液可不发生混浊．多数情况下细胞病理变化轻微或不显著，细微变化也可由于传代、换液而缓解．因此易被忽视。但个别严重者，可致细胞增殖缓慢．甚至从培养器皿脱落。
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为确定有无支原体污染可做如下检酗：
①相差显微境检测：将细胞按种于事先放置于培养瓶内的盖玻片上，24h后取出，用相差油镜观察．支原体呈暗色微小颗粒位于细胞表面和细胞之间。② 荧光染色法：荧光染色用能与DNA特异性结合的荧光染料Hoechst 33258，可使支原体内含有的DNA着色，染色后用荧光显微镜观察。具体方法如下：首先将细胞接种盖玻片上，在细胞未长满前取出玻片，用不合酚红的 Hanks液漂洗一下，用l： 3醋酸甲酵固定10Min，然后用生理盐水漂洗．置于用生理盐水配浓度为50pg／ml的Hoechst 33258中染色10min。染色后用蒸溜水洗1—2min．向细胞面滴加pH5．5磷酸缓冲液数滴，然后置荧光显微镜下观察。镜下支原体为散在于细胞同围或附于细胞膜表面的亮绿色小点。③电镜检查；用扫描电镜方法简便快速．也可以利用透射电镜。④DNA分子条文检查或支原体培养等方法：检出率高．但方法较为复杂
处理
（1） 加温：根据支原体对热敏感的特点，将受支原体污染的细胞放在41度作用4~5小时，最长不超过18小时，以杀灭支原体。但如此高的温度对细胞生长本身也有影响，因而在实验前先用少量细胞膜所最适合的温度和时间，以尽可能保证杀灭支原体而细胞本身又不受损伤。（2） 动物体内接种：将受支原体污染的细胞接种在同种动物的皮下或腹腔，借体内的免疫系统杀灭支原体。待一定时间后，取出做原代培养再繁殖。
07怎样杀灭黑胶虫-细胞的灾星
“黑胶虫”在细胞培养中是一个令人头痛的问题，尽管刚开始做细胞培养，但在自己培养的细胞中也出现过“小黑点”，在高倍镜下似乎能看见其有不规则的运动，并且其生长与细胞的生长有此消彼长的关系，即当细胞状态好时小黑点会相应的减少；反之则增加，似乎有细胞竞争生长的关系，但总的来说它的出现并不影响细胞的生长。细胞经过每天换液，PBS冲洗，细胞中的小黑点逐渐减少，最终消失（在之后的换液传代中，偶尔会在镜下看见个别的小黑点）。在此过程中我们也看了一些关于“黑胶虫”的资料，发现其实它是实验室中普遍存在的一个问题，国内外对“黑胶虫”并没有一个明确的定义。其实更加偏向于不存在所谓的“黑胶虫”问题。首先小黑点并不影响细胞的贴壁生长，这是与大部分微生物污染不同。其次，培养过程中出现的小黑点只是状态差的细胞发生死亡后形成的，可能是一个凋亡小体，也肯能是细胞碎片。当细胞状态好时，这些小黑点就会减少。第三，当颗粒的直径足够小，在液体中作不规则布朗运动也是正常的。
08预防细胞的交叉污染守则
细胞污染和细菌污染不同，细胞污染是由于在培养过程中各种细胞同时进行，而所用器具或液体混杂使用所致。这种污染没有微生物存在，但使培养细胞不同种类之间发生混乱，细胞生长特性，形态发生变化。有些变化轻微，不易察觉，有些则可能由于污染的细胞具有生长优势而最终压过原来细胞而导致细胞生长的抑制，最终死亡。污染过的细胞由于种类不纯，无法进行实验研究。 防治及处理：（1）在进行多个种类细胞培养操作时，所有器具要严格区分，最好作上标记以区分。对每一种细胞按顺序进行操作，避免一起操作时造成的混乱。（2）进行换液或传代操作时，注射器或滴管不要接触培养瓶瓶口，避免把细胞带到培养液瓶中。在进行其他细胞操作时导致细胞污染。（3）所有从别处转来的或是自己所建的细胞系都要早期留有的充足的冻存储备，一旦怀疑发生交叉污染，可做细胞遗传学方面的鉴定，如发现原有的细胞遗传物发生改变，可以复苏早期冻存的细胞使用。
