人體內(nèi)有超過一萬億個細胞。這些整潔的包裹在精致的同步劃分，差異化，變形和伸展，毆打和伸展方面進行協(xié)作。就像類似于魔幻現(xiàn)實主義的東西一樣，這些獨立生活的微小構(gòu)件疊在一起，讓位于一個難以想象的復(fù)雜機器：人體。然而，每個細胞內(nèi)部都是一個巨大的宇宙，核心太陽位于其中心。
一百多年來，科學(xué)家們一直試圖窺探這些細胞，哄騙保護良好的秘密，挖掘產(chǎn)生生命（和死亡）的機制。但是，如果細胞附著在體內(nèi)器官上，怎么能理解細胞呢？
細胞培養(yǎng)以組織培養(yǎng)開始?？茖W(xué)家們砍掉了一些動物和一些器官，并試著在盤子里養(yǎng)了幾天。**早的組織培養(yǎng)物由漂浮在溫鹽水中的雞胚組成。這項技術(shù)是由一位名叫Wilhelm Roux的胚胎學(xué)家在19世紀后期開創(chuàng)的。其他人很快效仿。20世紀帶來了一系列進步，**終使得細胞而不是組織被分離并保持在營養(yǎng)湯中。20世紀40年代帶來了**個小鼠淋巴細胞系; 20世紀50年代帶來了鷹的著名媒體配方以及現(xiàn)在備受爭議的HeLa系列的建立。
今天，基本原則保持不變，但技術(shù)以極快的速度發(fā)展。細胞現(xiàn)在無限期地存在于孵化器內(nèi)。干細胞轉(zhuǎn)化為心肌細胞，這些心肌細胞在板塊中敲打，或者是具有長而纏繞的軸突卷須的神經(jīng)元。成纖維細胞被重編程為干細胞。忘了兩個維度！癌細胞以三維（或四個，如果你加入時間成分）生長，模仿體內(nèi)的腫瘤?？茖W(xué)家越來越接近治療前沿，進展是驚人的。
Lee Ligon是倫斯勒理工學(xué)院生物科學(xué)系的副教授和副主任。她與細胞一起工作了將近25年，并記得她早年在替補席上引起的興奮細胞培養(yǎng)。“我**次看到熒光線粒體在軸突和樹突中移動 - 現(xiàn)在聽起來很溫和，但當(dāng)時，它真是令人敬畏！”
Lee Ligon實驗室的成員
如今，她的實驗室致力于制作仿生組織培養(yǎng)模型，特別是腫瘤微環(huán)境模型。“我們已經(jīng)開發(fā)出共培養(yǎng)多種細胞類型的方法，使用具有不同機械性質(zhì)的不同3D ECM（細胞外基質(zhì)）模型，以及這些特征的各種組合。我們現(xiàn)在正致力于開發(fā)一種高通量的通量方法來研究腫瘤微環(huán)境的生物力學(xué)特性。“
然而，盡管取得了無數(shù)進展，但仍有老敵人困擾著實驗并阻礙了調(diào)查結(jié)果。這些是微生物破壞者，大膽地在細胞培養(yǎng)實驗中建立了商店。這些是訓(xùn)練有素的工作人員，他們沒有完全掌握無菌技術(shù)，偷工減料或忽視協(xié)議。根據(jù)科學(xué)家和**的說法，這些是新研究人員想要獲得成功和競爭力所需要的東西。
然而，盡管取得了無數(shù)進展，但仍有老敵人困擾著實驗并阻礙了調(diào)查結(jié)果。
韋恩州立大學(xué)藥理學(xué)副教授索科爾托迪強調(diào)，正確培訓(xùn)員工**關(guān)重要：“污染始終是一個問題，永遠是一個問題。你可以擁有所有的花里胡哨，但是一旦你將人類引入等式，你就會遇到問題。自己培訓(xùn)你的員工，如果你不熟悉細胞培養(yǎng)，請確保找到有經(jīng)驗的人或在線期刊并向他們學(xué)習(xí)。“考慮閱讀Geraghty RJ等人的文章，開始學(xué)習(xí)。1
同時要注意令人驚訝的污染源。例如，熒光燈可以光活化HEPES緩沖液，核黃素和色氨酸，從而產(chǎn)生過氧化氫和自由基。血清補充劑是生物和化學(xué)污染的常見來源。出于這個原因，**好堅持使用過去成功的特定來源和大量血清。
迄今為止，有488個細胞系被交叉污染或錯誤識別。記錄這些細胞的數(shù)據(jù)庫由G際細胞系認證委員會維護。
其中**臭名昭著的是MDA-435（或MDA-MB-435）系列。這些細胞于1975年在實驗室研究中出現(xiàn)。從那時起，這些細胞出現(xiàn)在超過一千篇科學(xué)論文中，如乳腺癌細胞。然而，事實證明這是一個大問題。當(dāng)科學(xué)家檢查這些細胞的DNA時，他們驚呆了，發(fā)現(xiàn)MDA-435是黑素瘤系，而不是乳腺癌系。
期刊現(xiàn)在要求或強烈鼓勵科學(xué)家驗證他們的細胞系。2015年的自然評論呼吁科學(xué)家在這方面更積極主動，但承認共同的障礙：“如果我們排除無知和漠不關(guān)心，那么分析的成本和簡單性似乎是普遍使用細胞鑒定的**大障礙。” 2
STR（短串聯(lián)重復(fù)）和SNP（單核苷酸多態(tài)性）分析代表了驗證細胞系同一性的可行方法。STR涉及分析遍布基因組的重復(fù)序列元素，長度為3-7個堿基對。SNP是同一物種成員之間的遺傳變異，在特定基因座內(nèi)是保守的，可用于確認同一性?？梢垣@得用于SNP評估的商業(yè)試劑盒，而科學(xué)家可以將細胞發(fā)送到Promega或ATCC等公司進行STR分析。
非營利組織ATCC聲稱所有細胞系都在其網(wǎng)站上經(jīng)過STR驗證。此外，ATCC還推出了一個數(shù)據(jù)庫，科學(xué)家可以使用該數(shù)據(jù)庫將其結(jié)果與記錄的人類細胞系的概況進行比較。
分析也有局限性。雖然這些方法可用于建立同一性，但它們不評估細胞純度，即不存在種間交叉污染或污染物，例如病毒和微生物，表型，形態(tài)或細胞倍性。
康寧科學(xué)培訓(xùn)和教育經(jīng)理Mark Rothenberg博士警告說，應(yīng)該建立強有力的支原體檢測計劃。“支原體可以在引擎蓋中的一滴液體中保持活6-8天，并且很容易污染整個設(shè)施，”他解釋道。此外，雖然它與大多數(shù)實驗室建立的協(xié)議背道而馳，但他表示，除非建立原始培養(yǎng)物，否則應(yīng)考慮在培養(yǎng)基中不使用抗生素。“抗生素可以隱藏細菌的存在并增加污染其他培養(yǎng)物的風(fēng)險。”他強烈推薦康寧撰寫的關(guān)于如何管理污染的參考文章。3
無論空間或技術(shù)的復(fù)雜程度如何，良好的老常識都可以走很長的路。**銷售代表Brian Langenderfer與DAI Scientific合作了22年。他說，他看到的**大錯誤之一就是在人流量高的交通區(qū)域建立了細胞培養(yǎng)空間。
Natalie Swartz是位于底特律的SmithGroupJJR的實驗室設(shè)計師，他與大學(xué)和科學(xué)家合作設(shè)計符合他們需求的空間：“我們試圖設(shè)計靈活性; 這是我們**終看到的**大創(chuàng)新。“靈活性意味著高度可調(diào)的輪子上的長凳。人體工程學(xué)內(nèi)置于這些模塊化組件中，因此科學(xué)家可以根據(jù)任務(wù)站立或坐著。
在可能的情況下，她建議研究人員專注于“三角形設(shè)計”，這意味著生物安全柜，冰箱和培養(yǎng)箱在戰(zhàn)略上和附近安裝，同時采取一定的預(yù)防措施。例如，“流動罩不應(yīng)相互設(shè)置，因為氣流會污染樣品，”她說。“同樣，您需要距離生物安全柜三到四英尺的設(shè)備，這樣您就可以安全地取出樣品。”
羅滕伯格補充說，“孵化器應(yīng)放置在重型設(shè)備和電梯振動可能性**小的地方。”
所有**都提到，在建立細胞培養(yǎng)空間時，您應(yīng)該考慮在生物安全柜中使用哪些用品。您應(yīng)該能夠在不離開座位的情況下到達大部分物品。你打擾細胞周圍空氣的次數(shù)越少越好。
根據(jù)Swartz的說法，大多數(shù)實驗室都是在20世紀70年代設(shè)計的，然后在21世紀初進行了改造。通常，較舊的實驗室的設(shè)備與冰箱，培養(yǎng)箱和不同房間的引擎蓋分開。但是所有這些運輸都不好，并提供了無數(shù)的機會來妥協(xié)無菌空間。
如果您是在較老的空間中使用有限資源的眾多科學(xué)家之一，您可以采取許多步驟來設(shè)計成功的細胞培養(yǎng)空間。
Swartz建議您在設(shè)置工作空間時考慮三個主要方面：組織，合并和上述三角形配置。“shou先，組織空間。嘗試通過任務(wù)合并您將要使用的所有內(nèi)容。您可以創(chuàng)建任務(wù)區(qū)域，其中您需要的所有材料都在一個位置。使用輪子將物品移到生物安全柜，“她解釋道。此外，只要有可能，您應(yīng)遵循NIH指南。4
..在設(shè)置工作空間時考慮三個主要方面：組織，合并和......三角形配置。
Rothenberg回應(yīng)Swartz，并解釋說您可以在設(shè)施的范圍內(nèi)工作。有些事情無法避免。例如，如果有窗戶，請確保它們已密封。
使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備也可以預(yù)防一些細胞培養(yǎng)事故。Langenderfer認為，如果使用得當(dāng)，具有某些功能的技術(shù)可以防止很多麻煩?？紤]超純凈去離子水的情況; 僅僅因為它非常干凈并不意味著它應(yīng)該用于每一項任務(wù)。“多年來，實驗室一直在孵化器中使用去離子水，這是不推薦的，因為水會從金屬中吸收離子，并且隨著時間的推移會在內(nèi)部產(chǎn)生銹斑，”他警告說。
“在引擎蓋上[事情的一面]，如果實驗室人員使用紫外線燈替代良好的無菌技術(shù)，那么我們作為[銷售]代表，無法控制這一點。然而，有一些功能，如紫外線計時器和一體式不銹鋼內(nèi)飾，有助于使清潔過程更快更容易，“Langenderfer說。
他繼續(xù)說道，“有些孵化器沒有好的控制器，因此如果實驗室技術(shù)人員打開門或忘記更換濕度盤中的水，可能不會發(fā)出警報。實驗室中發(fā)生的大多數(shù)事故都與研究人員對細胞培養(yǎng)過程的實驗技術(shù)培訓(xùn)有關(guān)。我們對所有設(shè)備進行所有免費在職培訓(xùn)。我們還介紹了所有控制器的正確使用和設(shè)置。在大多數(shù)情況下，是的，如果實驗室人員正確使用和維護設(shè)備，設(shè)備就很棒。“
較新的設(shè)備考慮到了科學(xué)家們的艱辛和艱苦的**。功能包括警報，可調(diào)節(jié)的高度和椅子，引擎蓋和長凳的輪子，以及改進的抗菌表面。雖然整篇文章都可以寫在上面，但Swartz和Langenderfer都強調(diào)了盡可能利用節(jié)能設(shè)備的重要性。如果您的部分補助金專門用于運營成本，那么這**是您需要考慮的事項。從長遠來看，你免費繼承的舊孵化器或引擎蓋可能不值得。做你的腿部工作; “不要只購買顧問所擁有的同樣的老式孵化器，”Ligon說。
Swartz警告說，一個通風(fēng)櫥消耗的能量與每天3.5個家庭一樣多，這是一個巨大的數(shù)額。盡可能在恒定容積罩上選擇可變風(fēng)罩。此外，“盡可能降低窗扇，”她建議道。“如果你使用較低的窗扇或低流速罩，你可以節(jié)省高達40％的運營預(yù)算。”
Langenderfer提供了一些分離建議：“在建立細胞培養(yǎng)實驗室或任何研究實驗室時，不要只購買目錄中的主要設(shè)備; 聯(lián)系設(shè)備**。**終，這將節(jié)省您的時間和寶貴的研究資金，并為您提供與您的研究應(yīng)用相匹配的精確設(shè)備。“
1.Geraghty，RJ等人，“生物醫(yī)學(xué)研究中使用細胞系的指南”，英G癌癥雜志，111（6），1021-1046,2014。[PMID：25117809 ]
2. Freedman，LP等人，“再現(xiàn)性：改變細胞系認證的政策和文化”，Nat Methods，12（6）：493-7,2015。[PMID：26020501 ]
3. Ryan，J， 理解和管理細胞培養(yǎng)污染，技術(shù)公報，康寧生命科學(xué)。
4. NIH設(shè)計政策和指南，研究設(shè)施辦公室。
圖片：Shutterstock Images和Lee Ligon的實驗室
