20世紀50年代早期，約翰霍普金斯大學的科學家利用癌症患者Henrietta Lacks的子宮頸上皮細胞（HeLa）建立了第一個人類細胞系，幾年之後，人們發現生命力旺盛的細胞系可能會污染生長速度較慢的培養物，並使其過度生長。儘管這是早期的觀察結果，細胞株交叉感染在六十多年後的今天，仍是生物醫學界廣泛關注的問題。HeLa 作為研究工具的實用性，加上它的不死性和活力，使它在細胞培養者不知道交叉污染是個問題的時期就已經廣泛流傳到世界各地，尤其是當 沒有遵守良好的細胞培養實踐 。
影片：觀看 HeLa 細胞入侵
要了解單個 HeLa 細胞如何足以在培養中接管另一個細胞系。
利用同工酶分析，Stanley Gartler 在 1960 年代報告了 18 個假定獨立起源的細胞株（包括 Hep-2C 和 KB 株系）與 HeLa 細胞共享一種罕見的酶同工酶。最近在 2008 年，有 40 個人類甲狀腺癌細胞系接受了基因圖譜分析。結果只得到 23 個獨特的圖譜，而且許多交叉感染的細胞株甚至不是源自甲狀腺。這些細胞株先前已在甲狀腺癌研究領域中使用了二十年。
誰需要鑑定細胞株，以及為什麼？
據估計，目前使用中的細胞株有 15-20% 可能與所記錄和報告的不符。儘管有這樣的證據，但 2004 年的一份報告指出，生命科學領域在細胞採購和細胞株鑑定測試方面普遍缺乏警覺性。在 400 多名調查對象中，超過三分之一的人從其他實驗室取得細胞株，幾乎一半的人沒有進行識別測試。慶幸的是，既有的培養品庫在細胞株鑑定問題上已變得更加主動積極，國際細胞株鑑定委員會 (ICLAC) 編製了錯誤鑑定細胞株登記冊 (Register of Misidentified Cell Lines)，這些細胞株已被鑑定為因交叉污染或其他機制（如錯誤標籤）而受到損害。
即使沒有交叉感染，細胞株也可能發生遺傳漂移，細胞培養時間越長，發生遺傳漂移的機率就越高。
驗證細胞株的測試：核型分析、STR遺傳分析和同工酶分析
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細胞遺傳學分析顯示 H7 人類胚胎幹細胞的核型正常。
通常使用短串聯重覆 (STR) 分析來確認細胞系的真偽，STR 分析量測 DNA 鏈上一排重覆核苷酸的精確數目。在此，對 16HBE14o- 人類支氣管上皮細胞株 (SCC150)進行 STR 分析，以確認細胞的身份。
核型分析、同工酶分析和 DNA 條碼都是檢測種間交叉感染的重要工具，而短串聯重覆 (STR) 分析已經成為人類細胞系種間同一性檢測的標準。
Karyotyping, 或染色染色體的檢查，是細胞株同一性的傳統檢測方法，一些細胞庫例行進行這項檢測，以判斷細胞株的基因型是否穩定。
同工酶分析 使用電泳分離蛋白質的帶型來檢測多種細胞內酵素的個別同工酶在結構和移動性上的微小物種特異性差異。
STR分析 與Alec Jeffreys爵士在1980年代開發的法醫DNA指紋分析技術原理相同。原始方案中勞力密集的 Southern 印跡技術已被更快速、更高通量的 PCR 技術所取代，此技術可同時擴增基因組中的多態 STR 位點。每個等位基因在族群中都有特定的出現頻率。藉由擴增足夠數量的不同等位基因，並乘以每種等位基因在族群中出現的頻率，即可獲得細胞株的獨特側寫。
建立細胞株特性的其他新興方法包括細胞色素c氧化酶（COI）亞單位分析和單核苷酸多態性（SNP）檢查。
若要進一步瞭解目前採用的細胞株身分鑑定方法，請參閱國際細胞株鑑定委員會 (ICLAC) 所舉辦的細胞株鑑定資訊網路研討會 。
細胞系資料庫、驗證服務和發表要求
細胞系資料庫、驗證服務和發表要求
| Root / Cause | Solution |
|---|---|
在實驗室中保持細胞系的隔離，每次只在生物安全櫃中使用一種細胞系，並在使用後清潔表面。 | 在生物安全櫃中一次只使用一種細胞，並在使用後清潔表面，以維持實驗室內細胞系的分隔。 定期清潔和消毒水浴槽。考慮使用乾式加熱設備取代水浴槽，例如 珠浴槽。 |
| 從 reputable cell bank repositories that can supply certification of authenticity. Novel human cell lines must be authenticated before incorporating into experiments. | |
| 盡可能使用預印的批次標籤，尤其是小瓶。將標籤從用過的培養容器移出，貼在實驗筆記或細胞培養記錄上。當必須使用手動標籤時，請花時間使用 耐溶劑實驗室標記 完整且清楚地標示每個瓶子和小瓶，並分開 冷凍瓶/管 在將細胞引入生物安全櫃之前，按細胞類型進行分類。 | |
| Maintain separate ‘master’ and ‘working’ cell banks to preserve genetic integrity of cell lines and minimize handling-induced exposure to contaminants. 熟悉您使用的品系和細胞的預期形態，並檢查培養中的細胞表型是否不一致。 |
細胞系從冷凍儲存中復甦後不久就發現了意想不到的形態或生長特徵，這可能表明在對小瓶進行標籤時出現了錯誤。/language-masters/zh_tw/technical-documents/technical-article/cell-culture-and-cell-culture-analysis/mammalian-cell-culture/cryopreservation-storage-cells">cryopreservation，甚至是從儲存中取出錯誤的小瓶。實驗室中每位可接觸細胞庫的成員都必須準確記錄冷凍庫中的細胞。
必須在適用於低溫儲存的標籤上，以正確的通用格式印上包括細胞系名稱的資訊。>適合低溫儲存的標籤，因為不適當黏貼的標籤會脫落，在庫存中留下無標籤的小瓶。如此一來，使用者就必須仰賴庫存記錄的準確性，以及對未貼標籤小瓶是否含有預期細胞的信心。
在細胞培養室裡，定期清潔和 消毒共用的解凍設備 將有助於確保細胞系的完整性。
要維持對細胞庫的信心，並確保與細胞系相關的資料可接受同儕審查，就必須結合定期的身分檢測與警覺的良好細胞培養實務。對這些最佳實務負責，將有助於避免浪費時間、不理想的遺產和無效的研究。
參考資料
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