在细胞系的真实性方面,为什么科学不能承担错误
任何科学家的工作要有意义和价值,他们所使用的材料,包括细胞系,都必须是可靠的,是他们应该有的。如果没有这一点,结果可能是毫无价值的,甚至更糟糕的是,如果它们误导和误导了未来的工作。它有据估计3万多篇科学论文,每篇平均被引用15次,由于使用了错误的细胞系,得出了不正确的结果。保守的数字表明,生物学中的不可复制性(错误识别的细胞系在很大程度上起了作用)相当于每年280亿美元浪费的研究经费,惊人的数据。
因此,提供一种可获得的资源,可以提供经过检查和确认与试管上所说的相同的菌株和细胞系,这是无价的,节省了无数的时间和金钱,并加强了研究成果的完整性和有效性。
我们采访了Mindy Goldsborough博士,首席科学技术官,副总裁和总经理,ATCC细胞系统,关于维护经过验证的细胞系进行科学研究的重要性和挑战。
Karen Steward (KS):你能告诉我们一些ATCC的历史,以及他们的细胞生物学收藏是如何成为世界上最大的生物资源之一的吗?
明迪·戈德斯伯勒(MG):ATCC成立于1925年,是一家非营利性组织,总部位于弗吉尼亚州马纳萨斯,在马里兰州盖瑟斯堡设有研发和服务中心。在成立后的最初几十年里,ATCC专注于微生物,因为细胞培养尚未被广泛应用。这种情况在20世纪40年代末发生了变化,当时朱利叶斯·扬格(Jonas Salk实验室的成员,在那里开发出了第一个有效的脊髓灰质炎疫苗,后来他是ATCC董事会的成员)使用细胞培养方法扩大了脊髓灰质炎病毒的生产。细胞培养基的第一个配方在同一时期发表,在接下来的十年中,细胞培养成为一种更常规的技术。
正如在微生物收集方面所做的那样,ATCC开始开发标准化的方法,用于验证、培养、冷冻保存、质量控制和科学界保存到ATCC的细胞系的分配。ATCC通过不断增加微生物和细胞系组合来继续其使命。我们已经成为最大和最多样化的收藏,成为最值得信赖的生物收藏:行业标准。在我们94年的历史中,我们通过使用最新的技术为研究界提供最高质量的生物材料,每天都赢得了这种信任:我们的客户建立他们令人难以置信的工作所依据的可靠标准。
KS:细胞系是如何验证的?如果尚未被ATCC持有,任何人都可以提交他们的细胞系进行验证吗?
MG:使用许多技术对单元进行身份验证,包括短串联重复分析(STR)。一旦建立,一个细胞系的STR配置文件就成为该细胞系的唯一“指纹”。使用STR技术,ATCC可以识别一个细胞系是否被错误识别(即,一个细胞系被错误表示为另一个细胞系)。细胞系也检查微生物污染,包括支原体,以及交叉污染(即,在培养中有多个细胞系)。研究人员可以使用ATCC的测试服务之一对不属于ATCC集合的细胞系进行验证;我们目前为人类和小鼠STR分析以及支原体检测提供服务。对于研究人员来说,在他们的实验室中定期鉴定细胞系也是一种普遍的最佳实践。
KS:鉴定细胞系的最大挑战是什么?有没有特别有问题的细胞或物种类型?
MG:用于鉴定人类细胞系的STR分析是一项非常成熟的技术,因为它已经在法医工作中使用了几十年。对于单元系身份验证,在一些情况下可能需要STR分析之外的其他测试。已知一些癌细胞系会发生染色体变化,例如具有微卫星不稳定性的细胞系,这些变化会影响STR谱。如果从单个供体生成多个细胞系,则所有生成的细胞系将具有相同的STR配置文件。在这种情况下,如果一个细胞系来自“正常”样本,另一个来自肿瘤样本,则可以使用额外的测试(例如,肿瘤特异性生物标志物)来独立地验证每个样本。对于已引入所需基因突变的等基因细胞系,通常也是如此。根据改变的基因组位点,这可能会或可能不会导致STR等位基因的变化。在等基因细胞系中,遗传变化是已知的,因此可以开发一种基于pcr的测试来区分等基因与亲本细胞系。
目前,可靠的STR分析仅适用于人类和小鼠细胞系,但这涵盖了科学研究中常规使用的很大一部分细胞系。开发小鼠细胞系的STR测试具有独特的挑战,因为许多建立细胞系的小鼠品系都是近交系。对于目前没有STR的常见细胞系物种,ATCC使用物种特异性细胞色素氧化酶1 (CO1)基因来识别到物种水平的细胞系。根据需要,可以进行额外的验证测试,如PCR或免疫细胞化学。
为什么拥有经过验证的细胞系如此重要?
MG:“垃圾进,垃圾出”这句老话完美地概括了这一点。如果你不确定你从什么开始,你怎么能做令人难以置信的研究呢?在世界各地的每个细胞培养实验室里,都有液氮冰箱,里面装满了过去实验和工作人员的冷冻瓶。瓶子上有个标签写着它是什么,或者说是冷冻它的人认为它是什么。如果你即将开始一个实验,这个实验将持续几天、一周、一个月或一年,如果你发现你从冰箱里拿出来的细胞株不是原来的样子,或者它被支原体污染了,你愿意浪费所有的时间吗?此外,使用有问题的材料使科学研究的一个基本原则,即让别人在自己的工作基础上进行研究,处于危险之中。ATCC提供了标准(每个人都可以使用的细胞系),以便可以比较结果,并且可以扩展和扩展工作。如果没有标准,就不可能重复地做到这一点。
克斯:你能告诉我们由于使用未经验证的细胞系而出现的一些问题吗?
MG:将基础研究转化为临床结果的可重复性问题部分源于使用未经验证的细胞系。可重复性问题估计每年要花费数百亿美元;即使只是解决这个问题的一小部分,也会带来巨大的经济和科学效益。然而,这些只是社会问题和利益。使用未经验证的细胞系可能是非常个人化的,从无法发表论文的科学家(或更糟的是,必须撤回论文)到无法移动药物靶标的科学家,因为他们认为的细胞系是某种东西,结果却不是。
例如,在我们的认证服务业务中,我们听到不少研究人员感到震惊;他们把细胞系送去测试,不是因为他们认为这是一个好的做法,而是因为杂志在发表前建议或要求这样做,然后他们发现这不是正确的细胞系,他们的工作可能会被浪费。
与不这样做的成本相比,用经过认证的材料开始实验的成本是微不足道的。此外,重要的是要记住,认证不应该只在实验开始时执行;研究人员需要持续监测培养下的细胞,特别是长时间培养的细胞系。但因果关系往往被低估,因此,实践和浪费仍在继续。
你如何看待未来细胞系真实性问题的变化,无论是短期还是长期?
MG:我相信总会有访问高度认证的细胞的需求,我知道ATCC打算在未来94年或更长的时间里提供这种访问。但不仅仅是经过验证的细胞,伴随这些生物材料而来的生物信息也很重要,无论是表征数据、基因组数据还是其他信息——所有这些都需要最高质量。建模和其他在网上方法意味着研究的起始材料可能并不总是生物材料,因此生物信息的质量也是ATCC非常重视的事情。认证方面的其他变化将随着技术的发展而发生。随着新方法的发展,可以实现更精确的身份验证,将根据需要对这些方法进行测试和合并。当ATCC大约70年前开始加入细胞系时,细胞系形态学是验证细胞系最常见的方法之一;今天我们使用STR分析、PCR、测序和免疫细胞化学等方法。再过70年,这些方法可能看起来同样简单。
Mindy Goldsborough博士接受了技术网络科学作家Karen Steward博士的采访。188金宝搏备用