常見細胞污染類型如何辨別及預防解決方法
常見細胞污染類型如何辨別及預防解決方法:細胞培養(yǎng)中常見的生物污染類型有7種,分別是細菌污染,支原體污染,原蟲污染,黑膠蟲污染,真菌污染,病毒污染以及非細胞污染,真菌污染來源,一般是來自實驗服,并且具有氣候性,多雨······
發(fā)布時間:2024-05-28 10:09:48 細胞資源庫平臺 訪問量:1067
細胞污染是細胞培養(yǎng)中最常見、最棘手的問題,在發(fā)現細胞形態(tài)異常時,一定要及時排查污染并進行處理,否則會給我們的實驗造成極大的影響。細胞培養(yǎng)中常見的生物污染類型有7種,分別是細菌污染、支原體污染、原蟲污染、黑膠蟲污染、真菌污染、病毒污染以及非細胞污染。
污染來源:一般是來自實驗服,并且具有氣候性,多雨、氣候濕潤的季節(jié)容易出現。
污染培養(yǎng)細胞的真菌種類很多,常見的主要有:曲霉菌、黑曲霉、毛霉、白色念球菌、孢子菌、酵母菌等。
污染特征:真菌形態(tài)各異,但污染后均不難發(fā)現,真菌污染一般肉眼可見,肉眼下可觀察到培養(yǎng)液中有淡黃色或是白色的點狀漂浮物,短期內培養(yǎng)基一般不變混濁。倒置顯微鏡下可見細胞之間有絮狀交錯的菌絲或菌團,在高倍鏡下可以看見鏈狀排列的菌株。念珠菌及酵母菌菌株呈卵圓形,散在細胞上及細胞周邊生長。細胞被污染后仍可生長,長時間細胞的活力狀態(tài)會變差。
呈鏈球狀或絲狀。常形成肉眼可見的菌落,培養(yǎng)基顏色無變化或變紫,僅對局部細胞影響較大,其他地方生長正常。會形成孢子,容易污染其他細胞。
真菌污染可以嘗試使用兩性霉素B進行處理,抑制真菌生長,在PBS潤洗、換液后可加入兩性霉素B(注意兩性霉素B有細胞毒性,使用后可能會有副作用),也可加入300μg/mL氟康唑培養(yǎng),污染控制后改用150μg/mL培養(yǎng)2~3代。但真菌污染一般難以根除,若非必要,建議消殺后丟棄,對細胞房、培養(yǎng)箱、操作臺以及器皿和培養(yǎng)液等進行全面消毒。
真菌污染可以嘗試使用兩性霉素B進行處理,抑制真菌生長。
真菌污染屬于微生物污染,預防主要從空氣、器材、操作、血清入手。
a.減少空氣流動,培養(yǎng)室和操作室要注意空氣的消毒,工作時要戴口罩。
b.細胞培養(yǎng)器材消毒要徹底,盡可能的做到定期消毒,大概一周一次,若培養(yǎng)液漏出,則應立即消毒。
c. 實驗操作應有無菌觀念,動作要符合規(guī)范,不使用污染的器具,瓶蓋應封緊。
d. 血清生產和使用時可能受到污染,在使用前最好先檢查血清是否被污染,使用過程中也要保證不被污染。
污染來源:操作不規(guī)范或無菌措施不到位等。
常見菌種:常見的細菌污染有大腸埃希菌、白色葡萄球菌、假單胞菌等。細菌污染后,培養(yǎng)液在短期內會變黃色,因為有大量酸性物質產生,而且會發(fā)生渾濁。
污染特征:顯微鏡下可觀察到大小不一(0.5~5μm)的物質,比細胞小很多,低倍鏡下呈沙粒狀布滿細胞間隙或培養(yǎng)基,高倍鏡下多呈球狀或桿狀,形態(tài)規(guī)則,分布均勻,鏡下觀察有明顯的定向運動;增殖速度快,一般污染后48~72h爆發(fā)式增殖;營養(yǎng)消耗快,培養(yǎng)基pH發(fā)生變化,顏色很快變黃,變渾濁,甚至可能有明顯的異味;細胞生長緩慢,形態(tài)發(fā)生改變甚至脫落死亡。
輕度污染或細胞比較珍貴:可用10~20×雙抗清洗處理。吸出培養(yǎng)基,以PBS清洗2~3遍,加胰酶消化至細胞形態(tài)略有變化但未脫離容器底部,加PBS輕輕潤洗1次后加入20×高濃度雙抗浸泡細胞3~5min,棄雙抗;加入含10×雙抗的無污染完全培養(yǎng)基正常培養(yǎng)12h后正常傳代,并仍以含10×雙抗的完培進行培養(yǎng),若第二代鏡下未觀察到細菌,第三代則可用正常培養(yǎng)基培養(yǎng),傳代48h后無反彈認為污染已清除。
重度污染建議直接消殺丟棄后對培養(yǎng)箱進行徹底消毒。為預防細菌感染,建議日常培養(yǎng)基中正常添加雙抗。
細菌污染后大多能改變培養(yǎng)液 pH 培養(yǎng)液變混濁,毒性大的細菌很快導致細胞崩解死亡。加用抗生素的培養(yǎng)用液一般可預防和排除個別少量細菌的污染。細菌在普通倒置顯微鏡下為黑色細沙狀,根據感染細菌的不同,可有不同的外形,培養(yǎng)液一般會渾濁變黃,對細胞生長影響明顯。
處理方法:輕度污染可用10X雙抗清洗處理,重度污染建議消殺后丟棄
支原體污染:支原體(Mycoplasma)是一種沒有細胞壁的原核生物,大小約 0.3 - 0.8 微米。目前,已發(fā)現的支原體品種有 100 多種。 由于支原體直徑較小,經??梢源┻^實驗室常規(guī)的 0.20 微米孔徑的除菌濾膜,高壓過濾時,甚至可以穿過 0.10 微米孔徑的除菌濾膜,造成細胞的支原體污染。在細胞培養(yǎng)過程中,支原體感染發(fā)生率達到 63%,因而細胞培養(yǎng)過程中被支原體污染是一個世界性的難題。當細胞(特別是傳代細胞)被支原體污染后,細胞內的 DNA、RNA 及蛋白表達發(fā)生改變,而細胞的生長率一般并未發(fā)生顯著的影響,因而細胞被支原體污染一般難以察覺。
污染來源:血清、胰酶、已污染物的氣溶膠、操作人員的口腔及皮膚等。
常見種類:口腔支原體、精氨酸支原體、豬鼻支原體、萊氏無膽甾支原體等。直徑約為 0.1~0.3 μm,具有變形能力,可通過過濾膜(0.22-0.45 μm)。
污染特征:最小的微生物,無法通過光學顯微鏡看見,但可通過電鏡觀察到。感染支原體的細胞,在某一時間點碎片突然增多,隨著傳代,細胞狀態(tài)顯著變差。細胞增殖減慢,鏡下觀察碎點變多、細胞邊界變得模糊、形態(tài)異常(拉絲、鋪展)、胞漿出現小顆?;蚩张荩瑺顟B(tài)越來越差;培養(yǎng)條件未變,培養(yǎng)基清澈;更換新的培養(yǎng)液,細胞狀態(tài)沒有恢復。支原體污染可通過氣溶膠傳播,影響同一細胞房其他細胞。
鑒定方法:分離培養(yǎng)法、PCR法、ELISA、DNA熒光染色法、電鏡等。
支原體是一類缺乏細胞壁的細胞,呈高度多形性,細胞培養(yǎng)中被支原體污染是比較常見的問題,因為污染來源太多,包括工作環(huán)境、操作者、血清、實驗器材等,鑒定的方法如下。
a. 相差顯微鏡觀察。其中可以采用直接觀察或地衣紅染色觀察,直接觀察時,位于細胞表面和細胞之間的暗色微小顆粒為支原體,但要與線粒體區(qū)分。
b. 熒光染色法。將細胞接種于蓋玻片上,在細胞未長滿前取出玻片,用不含酚紅的Hank's液漂洗后,再用1:3醋酸甲醇固定10min,然后用生理鹽水漂洗,置于用生理鹽水配制的 Hoechst 33258(濃度為50ul/ml)中染色10min,熒光染料將支原體內的DNA著色,染色后用蒸餾水洗1~2min,滴加pH5.5磷酸緩沖液數滴,然后置熒光顯微鏡下觀察。鏡下散于細胞周圍或附于細胞膜表面的亮綠色小點為支原體。
c. 電鏡檢查。制備電鏡標本,用掃描電鏡或透射電鏡觀察。
d. DNA分子雜交檢查。按試劑盒說明進行,檢出率高,但方法較復雜。
e. PCR?,F有支原體PCR檢測試劑盒銷售,可按說明書檢測支原體污染。
支原體污染十分麻煩,若細胞已受支原體污染,最佳的處理方式是將細胞高壓滅菌后丟棄,以免污染其它潔凈的細胞株,培養(yǎng)箱的其他細胞可用支原體抑制培養(yǎng)基培養(yǎng)1~2代,以作預防,并使用支原體環(huán)境消毒試劑進行環(huán)境消毒。
對于珍稀細胞
1)采用支原體抑制試劑處理細胞,根據相關指南使用,周期結束后可以進行鑒定。
2)清洗純化法,由于支原體個體小且除發(fā)酵支原體外多為細胞外寄生,所以通過反復洗滌細胞和低速離心換液使?jié)撛谥гw數量降低至極限,并結合敏感抗生素的抑殺作用,可達到較好的效果,但極有可能無法根除;
3)支原體特異性血清:用5%的兔支原體免疫血清可抑制支原體生長,一般抗血清處理后11天即可轉為陰性。
4)巨噬細胞吞噬法:將巨噬細胞與被支原體污染細胞共培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中,為檢查支原體是否已被消除干凈,可利用支持物培養(yǎng)法驗證,取出支持物逐日染色、鏡檢觀察,至支原體被消除干凈為止。
5)使用支原體抗體培養(yǎng)基,每2~3天更換1次新鮮培養(yǎng)液,換液時用無菌PBS洗滌細胞1~2次,保持適當細胞密度;處理15天后,用支原體檢測試劑盒檢測支原體是否完全清除;
6)為避免細胞再次受到支原體污染,應每隔1月進行支原體的常規(guī)檢測,以保證沒有新的支原體污染。
處理方法:若細胞狀態(tài)尚可,添加支原體抑制劑培養(yǎng)2-3代可轉陰;若細胞狀態(tài)很差,建議消殺后丟棄。
污染來源:可以穿透濾膜,也可以通過空氣傳播,低倍下為黑色點狀,高倍下可看見黑色的小蟲游來游去,培養(yǎng)液也是不渾的,一般不會太影響,細胞還是可以用的。常常是細胞生長狀態(tài)良好,且觀測到的運動物無明顯增多,且培養(yǎng)液顏色、透明度無明顯變化,可在同一批號的血清養(yǎng)的細胞中發(fā)現類似現象。對細胞生長狀態(tài)不會有明顯影響,在細胞增殖旺盛之后會自然消失,除更換血清外無須特殊處理。
“黑膠蟲”是一種常見的細胞污染物,暫無明確定義,可存在于動物細胞,也可以生存于培養(yǎng)基中,隨細胞傳代而傳代,是一種異養(yǎng)物質,主要來源為血清。
培養(yǎng)液不渾濁,但在顯微鏡下觀察細胞時,細胞周圍和培養(yǎng)液中有很多“小黑點”,且“黑膠蟲”與細胞數量呈負相關,隨著細培養(yǎng)時間的延長“小黑點”逐漸增多,更換培養(yǎng)液或洗滌細胞不能將其去除;?
細胞營養(yǎng)消耗快,需要頻繁更換培養(yǎng)液;
細胞生長緩慢,細胞狀態(tài)差,空泡化嚴重,甚至還可能出現細胞形態(tài)的改變。
“黑膠蟲”與細胞競爭性生長,嚴重時導致細胞死亡。
對于黑膠蟲污染的細胞,最快速有效的處理方式是使用黑膠蟲清除劑,添加黑膠蟲抑制劑/支原體抑制劑培養(yǎng)2-3代可轉陰,同時確保培養(yǎng)體系中的血清必須為無黑膠蟲污染的優(yōu)質血清。非珍稀或污染嚴重細胞建議直接丟棄。
另外對培養(yǎng)箱做由里至外的清潔處理;
實驗進行前,超凈臺用紫外燈照射30-60min,然后用75%酒精擦拭超凈臺臺面,并開啟超凈臺風機運轉5-10min再開始實驗操作;
實驗用品用75%酒精擦拭后才能放入超凈臺內;實驗用品用完應移出超凈臺,以利于空氣的流通;實驗完成后用75%酒精擦拭超凈臺臺面;
每次操作只處理一種細胞,即使不同細胞使用相同的培養(yǎng)基也不要共享同一瓶培養(yǎng)基,避免細胞間的交叉污染;
操作時小心取用無菌的物品,避免污染。勿碰觸吸管尖頭,不小心碰觸后應立即更換;不要在打開的容器瓶口正上方操作,容器打開后,傾斜45°操作,操作完成后及時蓋上瓶蓋;
CO2培養(yǎng)箱的清潔是較易被忽視的地方,應1-2個月對培養(yǎng)箱定期進行清潔消毒。
先用75%酒精擦拭培養(yǎng)箱內壁、隔板、水盤2-3次,用雙蒸水清洗,再用酒精棉球擦拭一遍,最后紫外燈照射4h以上。水盤內加入無菌水(應每周更換),待培養(yǎng)箱內溫度、濕度、CO2濃度穩(wěn)定后再放入細胞;
定期清洗或更換超凈臺過濾膜、預濾網。
特征:即不同的細胞混雜在一起
污染來源:細胞培養(yǎng)操作時各細胞株所需的器材和溶液沒有嚴格分開,往往會出現細胞交叉污染。目前,已有幾十種細胞都被HeLa細胞所污染,致使許多實驗宣告無效。
鑒定方式:同種屬進行STR鑒定,多等位基因數大于3個。(需考慮本身的遺傳背景,如EA.hy 926為融合細胞,本身就包含兩套遺傳信息);不同種屬進行PCR法,對種屬特異性基因進行擴增,不同種屬產物大小不同。
處理建議:建議重新引種。
預防建議:盡量避免多細胞同時操作,如傳代等;器具和培養(yǎng)溶液避免交叉使用。
環(huán)境要求:潔凈區(qū)10000級,局部100級,定期進行沉降菌檢測
環(huán)境消毒:每周一次定期消毒滅菌
a.地面/墻面:84消毒液、新潔爾滅交叉使用
b.環(huán)境消毒:定期紫外照射,臭氧熏蒸
c.儀器設備表面:75%酒精擦拭,培養(yǎng)箱、顯微鏡托盤等高風險區(qū)域需經常清潔,培養(yǎng)箱水盤和復蘇用的水浴鍋需添加抑菌劑
d.耗材消毒:需重復使用的耗材確保按照規(guī)定清洗、高溫高壓滅菌,使用滅菌指示帶。滅菌后烘干的耗材立刻放進超凈臺,一周內使用完畢,未使用完的,需重新滅菌再使用
著裝:著連體衣,戴口罩、手套,頭發(fā)、手腕等要包好,減少皮膚外露。
行為:減少走動,出入關門,操作時不要講話。
技能:養(yǎng)成良好的無菌操作習慣。
其他:減少共用物品,公共使用區(qū)域統一使用習慣,區(qū)分潔凈區(qū)域和有風險的區(qū)域。
1)進入細胞房前穿戴實驗服、口罩、手套及鞋套等,用消毒酒精擦拭雙手;
2)實驗前準備:提前0.5~1h打開超凈臺紫外燈進行消毒,同時將足量所需試劑、耗材等放置于消毒窗口,打開紫外燈進行消毒。
3)按照個人習慣擺放試劑、耗材及儀器,切勿置于生物安全柜進出風口;
4)操作要準確、敏捷、有序,盡量減少試劑和細胞瓶的敞口時間;專管專用,避免交叉污染;
5)操作完成后,將試劑放回原位;丟棄廢物和廢液;用酒精擦拭臺面進行消毒;打開超凈臺及細胞房紫外燈,至少照射15min進行消毒。
6)定期清理建議
試劑:使用前確保無菌,自己配制的試劑需過濾除菌后再使用。
耗材:需要重復使用的耗材確保按照規(guī)定清洗、高溫高壓滅菌,使用滅菌指示帶。滅菌后烘干的耗材立刻放進超凈臺,一周內使用完畢,未使用完的,需重新滅菌再使用。
儀器設備:定期擦拭消毒,培養(yǎng)箱、顯微鏡托盤等高風險區(qū)域需經常清潔,培養(yǎng)箱水盤和復蘇用的水浴鍋需添加抑菌劑。
其他:當出現培養(yǎng)物泄漏時,應及時清理干凈;出現局部污染時,應找出污染源并對環(huán)境整體消毒。
1.如何判斷小黑點是污染還是碎片
細胞碎片或者分泌物
在細胞代謝過程中,細胞凋亡后會產生一些分泌物的沉積和碎片物質,在顯微鏡下呈黑點狀。
特征
細胞碎片大小不均一,會隨著培養(yǎng)時間少量增多,但是不會呈倍增的趨勢增多;
細胞狀態(tài)差時碎片會較多,狀態(tài)變好后黑點減少;
細胞分泌物情況根據細胞有區(qū)別,有的細胞不產生分泌物,有的細胞會有較多的分泌物,往往是不影響細胞形態(tài)和增殖速度。
外源微生物污染
當細胞被支原體、黑膠蟲或者細菌污染時,往往也會產生很多小黑點,尤其是細菌污染的情況出現時,這些小黑點甚至會導致培養(yǎng)液渾濁。
如何區(qū)分是否為污染
外源微生物污染
支原體和黑膠蟲污染一般表現為黑點增多并伴隨細胞生長速度變慢、死細胞增多等現象,通常加入對應清除試劑后細胞狀態(tài)會有顯著改善。
細胞分泌物/細胞碎片
細胞分泌物和細胞碎片則不會因為加入清除試劑后而改善,會持續(xù)存在且不影響細胞增長。
細胞污染后的處置
細胞一旦發(fā)現有污染出現,應及時對所用試劑和耗材進行清理。耗材可更換新的或者重新高壓滅菌,試劑可重新過濾除菌或者更換新批次,操作臺和細胞房需用消毒液進行全面清潔消殺后方可復蘇新的細胞,以免反復出現污染。
是細菌污染。帶鞭毛的細菌就是會游動的。
細胞碎片、血清沉淀和有些細菌污染,都會在原位顫抖。前者是原地做不規(guī)律的布朗運動,細菌是原地轉動,頻率會高很多。
血清里面有一些大分子蛋白和一些纖維析出,呈現絮狀,也有一些磷酸鈣析出呈現小黑點,這些都是很常見的。沉淀太多,可以離心去掉部分。血清沉淀的多少也跟血清的溶解方式有關,溶解過程中最好是4℃,期間不時搖晃進行溶解。根據普諾賽多年培養(yǎng)細胞經驗,血清的沉淀多與少并不決定血清質量。
這個是典型的細菌污染。如果細胞形態(tài)尚且完整,可以嘗試用10%的雙抗清洗去除,或者使用別的抗生素清除,如慶大霉素50U/mL、四環(huán)素10μg/mL等;如果細胞狀態(tài)已經很差,就沒有挽救的價值了。
正常情況下,是不需要每天換液的。培養(yǎng)基橘黃色是細胞比較喜歡的環(huán)境,正常是2~3天換一次比較好,換液多了細胞狀態(tài)反而容易受影響。如果是因為培養(yǎng)基異常消耗,才需要每天換液,那么我們要做的是找到異常消耗的原因,是細胞量過多,還是有其他細菌或者支原體污染。先找到原因才能不用每天換液。
如果凍存前就帶進去了污染,那么同一批次的復蘇出來都會有污染。這種情況下,可以在復蘇當天給予抗生素清除(不能用雙抗),如慶大霉素50U/mL、四環(huán)素10μg/mL等;如果同一批有復蘇沒有污染的情況,要考慮復蘇過程,建議換一下水浴鍋的水和其他試劑耗材再復蘇。
支原體污染肉眼是很難區(qū)分的,支原體污染會導致細胞狀態(tài)變差,但是細胞狀態(tài)變差并不是都是支原體造成的,所以我們還是要用支原體檢測加以區(qū)分。
不建議繼續(xù)使用。培養(yǎng)基里面可能會有殘留的細菌分泌物,比如內毒素等,可能會影響細胞生長。
傳統方法用硫酸銅,但是硫酸銅屬于重金屬,還是有一定的毒性的。建議使用水浴鍋安全衛(wèi)士,安全無毒,可以持續(xù)一周無菌狀態(tài)。
如果試劑盒耗材全部更換了,還需要排除下凍存前是否有污染。再就是是否存在操作問題,可考慮換其他人養(yǎng)一下試試。
懸浮細胞碎片形成的黃團可以通過低速離心去除,前提是細胞量一定要夠多,轉速一般可以降低到800rpm左右。離心完上清別急著丟,先看下細胞是否已經離心下來,也可以根據細胞大小調節(jié)離心轉速。
小方塊一般是結晶類的。可以先用培養(yǎng)基或者PBS稀釋溶解后換液,看有沒有改善。
不建議繼續(xù)使用。絮狀物首先要排除霉菌類的污染;即使排除了霉菌,完培產生絮狀物析出了,也會對成分有一定的影響,影響后期培養(yǎng)細胞。
觀察污染的話400倍鏡就夠了,10X目鏡加40X物鏡。
有白膜和惡臭應該是有污染無疑了,還很嚴重,具體是細菌還是真菌,要結合顯微鏡下的菌體形態(tài)來進一步區(qū)分。
細菌不再生長,恢復正常1%抗生素后一周內沒有再長起來,就是清除干凈了,可以凍存。
把細胞全部轉移走,再用消毒液把培養(yǎng)箱全部擦拭一遍;培養(yǎng)箱水一定要清理干凈;培養(yǎng)箱角落和表面都噴上細胞房衛(wèi)士,關閉培養(yǎng)箱保持30分鐘,再打開散氣30分鐘,換上干凈的無菌水就行了。
水浴鍋的滅菌水不加抑菌劑的話,建議是每次復蘇前都更換新的;加了水浴鍋安全衛(wèi)士,可以一周換一次,水是121℃滅菌20分鐘。
理論上液氮這種極端的環(huán)境里,是不會有生物存活的,細菌凍存也是需要保護劑的。
可能是有細菌污染了,還是要結合顯微鏡下的黑團形態(tài)來進一步確診。
為了防止發(fā)生污染,預防是第一位的,而且要注意實驗規(guī)范,盡量做到定期消毒,實驗人員也要有防止污染發(fā)生的意識,遇到發(fā)生污染情況可運用上述的鑒定和去除方法,不過一切的去除方法都不如一個眾所周知的習慣——保存無污染的細胞株,這才是最明智的做法。
規(guī)范操作是避免污染的最有效方式。細胞培養(yǎng)間配備槍式移液器、手術器械、離心機、冰箱等專用儀器設備以及專用的實驗服和拖鞋,并定期消毒。專用物品只在培養(yǎng)間內使用,不得帶出細胞房。無菌操作工作區(qū)域應保持清潔及寬敞。必要物品可暫時放置,其他實驗用品用完即應移出,以利于氣流的通暢。培養(yǎng)細胞過程中使用的所有實驗用具,如移液管、一次性槍頭、一次性塑料離心管、凍存管等需121°C高壓滅菌20分鐘后烤干備用,一些玻璃器皿如細胞培養(yǎng)瓶等須先泡酸、洗凈、晾干后再高壓滅菌。
常見細胞污染類型如何辨別及預防解決方法:細胞培養(yǎng)中常見的生物污染類型有7種,分別是細菌污染,支原體污染,原蟲污染,黑膠蟲污染,真菌污染,病毒污染以及非細胞污染,真菌污染來源,一般是來自實驗服,并且具有氣候性,多雨······
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