支原体污染细胞的危害有多大

细胞培养中的支原体污染常为人所忽视，原因在于它不易被发现。支原体污染凭肉眼和光学显微镜观察，没有明显的特征。那么，是不是支原体对细胞的影响就不大呢？

恰恰不是！支原体对细胞的危害比人们想象的要大得多。并进而对实验结果产生影响，实在不能令人忽视。事实上，在培养基中支原体的数量很容易超过细胞，以1000:1的比例甚至更高³。支原体影响到培养细胞的几乎每一个方面。细胞不再像以往它们所应该表现的那样。例如，支原体会和宿主细胞竞争营养，改变细胞DNA、RNA和蛋白质合成状态，降低培养液中氨基酸和ATP水平，诱导细胞染色体改变，改变细胞膜抗原结构等。其结果是细胞增殖受到抑制，细胞死亡增加，DNA发生片段化，产生类似凋亡的形态特征⁵。

有人列表总结出支原体对细胞产生的一系列影响（见表1）^1,7。

表1：支原体导致的细胞改变

虽然到目前为止，这些效应并不同时发生，但单就个别效应看，其影响也是惊人的。例如，支原体的过度生长可导致细胞培养液营养的损失和真核细胞不可逆的损伤。很早就有人指出，支原体存在的精氨酸脱亚胺酶以及对生长培养基的摄取和耗竭，能抑制细胞增殖，并诱导细胞系凋亡¹。精氨酸是一些支原体（包括人型支原体、发酵支原体、精氨酸支原体等）的主要能量来源。支原体的精氨酸脱亚胺酶能代谢精氨酸并产生能量²。其结果使培养基中的精氨酸减少，导致真核细胞生长速率异常，细胞活力下降，贴壁细胞从培养容器表面脱离，以及细胞出现颗粒物。另外，染色体畸变也会发生，这源于作为组蛋白主要成分的精氨酸的缺乏。染色体断裂，多重易位和染色体数目的变化是支原体污染造成的其他几种效应。支原体产生的核酸外切酶和核酸内切酶还能降解真核细胞的DNA和RNA¹。 另发现，发酵支原体可引发单核细胞系DNA的片段化和染色体DNA的丢失，这种杀细胞效应进一步导致了蛋白碎片的产生。⁶

图：电镜下的支原体

有人用生物芯片检测到了支原体给细胞带来的几百种基因表达的改变,包括编码受体、离子通道、生长因子的基因和癌基因等方面⁴。

另有人发现，支原体包含有高度富含免疫原性的脂蛋白。这些脂蛋白锚定在胞膜的外表面，并可被TLR2等免疫细胞的受体识别。TLR与抗原结合后，可激活NF-kB途径，进一步导致细胞活化，并偏离最终的实验结果。

支原体造成的细胞污染，其副作用除了带来个人的尴尬和生物安全的风险外，还包括损失时间、金钱、宝贵的细胞和发表被误导的论文，使研究的数据受到质疑。它对疫苗、单克隆抗体、重组蛋白等生物制品的质量和数量也产生了负面影响。因此，各国FDA都制定了关于支原体检测的指南和条令。

从上面可以看出，支原体带来的负面结果实在不容忽视。因此，建立正确的支原体防治和检测对于生物医学领域的科研和生产工作者来说，是非常重要的。

参考文献：

（1）Bionique® Testing Laboratories网站 http://www.bionique.com/mycoplasma-resources/faq/consequences-of-mycoplasma-contamination.html

（2）Fenske JD, Kenny GE.Role of arginine deiminase in growth of Mycoplasma hominis. J Bacteriol. 1976 Apr;126(1):501-10.

（3）Shlomo Rottem, Michael F.Barile. Beware of mycoplasmas.Trends in Biotechnology. 1993,11(4) :143–151

(4) Miller CJ. et al., 2003. Mycoplasma infection significantly alters microarray gene expression profiles. Biotechniques. 35(4):812-4

(5) MF Barile.MYCOPLASMA CONTAMINATION OF CELL CULTURES: A STATUS REPORT.Cell Culture & Its Application, 1977 :291-334

(6) CK Lincoln，MG Gabridge.Chapter 4 Cell Culture Contamination: Sources, Consequences, Prevention, and Elimination.Methods in Cell Biology,1998,57(57):49-65

(7) HG Drexler，CC Uphoff. Mycoplasma contamination of cell cultures: Incidence, sources, effects, detection, elimination, prevention.Cytotechnology, 2002,39(2):75-90