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細胞培養的品質控制注意事項

ECACC Laboratory Handbook 4th Edition

質量在組織培養的各個方面都很重要。所用材料(細胞系、 培養基 和其他 試劑)的質量將影響培養物的質量以及隨後從中得到的科學數據和產品。組織培養的質量控制主要關注以下幾個方面:

  • 試劑和材料的質量
  • 細胞系的完整性和鑒定
  • 避免微生物污染

試劑和材料

污染的潛在來源是試劑和材料,特別是牛 血清 ,它已被確定為牛病毒性腹瀉病毒 (BVDV) 的來源。豬胰蛋白酶也是支原體的潛在來源。許多組織培養基和補充劑製造商都提供品質良好的試劑和材料。此外,聲譽良好的製造商會進行一系列品質控制測試,包括支原體和 BVDV 篩檢,並隨產品提供分析證書。這些證書列明了產品和批號,是保存記錄和追蹤用於生產細胞儲備的試劑的重要部分。

用於組織培養的無菌塑料器皿(燒瓶、離心管、移液管)的製造商也會提供每批產品的分析證書,這些證書應保留以備日後參考。

細胞株的完整性與鑑定

細胞株的來源對品質有重要影響;新進細胞株是主要的污染來源。從認可的來源(例如 ECACC 培養品集等)獲得細胞系的優勢在於培養品將是:

  • 不含污染物
  • 對人類細胞系使用短串列重複分析進行鑒定,對其他物種使用 DNA 條碼確定原產物種
  • 提供詳細資料表

一旦從有信譽的來源取得細胞株,就必須執行主細胞庫和工作細胞庫程序,以及相關的品質控制步驟,例如微生物污染物的例行檢測和確認培養物的身分。

避免微生物污染

潛在的污染 來源 包括其他細胞系、實驗室條件以及在核心領域(如無菌技術和良好實驗室實踐)受訓不足的工作人員。因此,僅使用已知來源和品質的細胞和試劑不足以保證產品(細胞庫存或培養產品)的品質;必須證明整個生產過程和最終產品的品質。例行篩檢有助於及早發現污染,因為所有操作都是潛在的污染源。

組織培養中的微生物污染物主要有三種:

  • 細菌和真菌
  • 支原體
  • 病毒       

細菌和真菌污染

細菌污染通常肉眼可見,並可透過培養基的渾濁度突然增加和因 pH 值改變而變色來檢測。細胞培養物可能會存活一段短時間,但細胞最終會死亡。每日以顯微鏡觀察培養物將可確保能及早發現污染,並能在污染跡象初現時立即採取適當的措施。

支原體污染

支原體是最小的自由生活的自我複製原核生物。它們缺乏細胞壁和合成細胞壁的能力。它們的直徑為 0.3μm,可以觀察到絲狀或球狀。有 6 種主要的支原體是組織培養物的污染物,分別是 M. hyorhinis、M. arginini、M. orale、M. fermentans、M.hominis 和 Acholeplasma laidlawii。

支原體感染的影響比細菌和真菌更為隱蔽,會在細胞培養物中誘發幾種長期的影響。這些影響可能包括

  • 生長速率改變
  • 形態改變
  • 染色體畸變
  • 胺基酸和核酸代謝改變
  • 然而,儘管有這些詳細記錄的影響,支原體的存在通常不會被檢測,結果在這些實驗室中,大多數細胞系的支原體含量都呈陽性。支原体污染很难检测,需要使用专业技术。過去只有專業的實驗室(如培養中心)才會進行這些測試。不過,現在已有多種商用支原體檢測試劑盒可供使用,不過這些試劑盒的性能特性可能差異極大。這些檢測試劑的組合應當作例行和定期品質控制篩檢程序的一部分。

    病毒污染

    有些細胞株含有內源病毒,並會分泌病毒粒子或在其表面表達病毒抗原,例如 Epstein-Barr Virus (EBV) 轉化的細胞株。這些細胞株不被視為受污染。然而,牛血清是牛病毒性腹瀉病毒 (BVDV) 的潛在污染源,使用受感染的血清會導致細胞株受到病毒污染。BVDV 對細胞株的污染可能會導致生長率發生輕微變化,但由於此病毒不具細胞病理特性,因此不會偵測到培養物的宏觀及微觀變化。牛血清供應商知道這一點,並會對血清進行相應的篩選;一般而言,出售的血清都經過 BVDV 測試。儘管如此,您還是應該仔細檢查,以確保您瞭解對血清進行的任何檢測的結果。血清是否標示為已檢測 BVDV 但未檢出?檢測的敏感度如何?經 BVDV 測試的血清不一定不含 BVDV。

    細胞培養污染時該如何處理

    組織培養中一個被嚴重低估的問題是抗生素的例行使用。持續使用抗生素是不必要的,而且可能會導致抗藥性菌株的產生,而這些菌株是很難根除的,而且可能需要使用對細胞培養物可能有毒的更特殊的抗生素。

    一旦發現污染,無論是由細菌、真菌或支原體引起,建議的做法是丟棄培養物,使用已知沒有污染物的早期培養物繼續工作,或從認可來源取得新鮮培養物。

    病毒感染幾乎不可能從培養物中去除,因為它們對抗生素治療沒有反應。此外,由於病毒是細胞內寄生蟲,因此無法透過離心或其他分離技術去除。

    環境監控

    監控製備細胞培養物及其產品的實驗室環境是良好的慣例。配備 HEPA 過濾器的第 2 級微生物安全櫃應每 6 個月測試一次,以確保其有效運作,也就是應測試過濾器的氣流水平。不過,最好也能定期將開放式沉降板 (Tryptone Soya Bean Agar 細菌培養板) 放在櫃子的工作表面,以監控污染物進入櫃子的程度。此外,應使用沉降板來評估實驗室周圍選定點的空氣微生物負荷。平板應放置 4 小時。之後,應將平板蓋上,放入密封箱中,並在 32 °C 和 22 °C 下培養 7 天。在此期間結束時,應檢查平板是否有微生物生長。

    可接受的限值應以「警戒」等級和「行動」等級來定義,實際數值取決於工作區域的密閉分類、工作的關鍵性,以及在正常作業條件下可達到的潔淨等級。

    無菌技術和污染控制

    個人衛生

    進入實驗室時,務必洗手,因為這樣可以去除可能污染細胞培養物的乾燥皮膚和鬆散附著的微生物。必須穿著工作服和戴一次性手套。手套應經常以 70% (v/v) 無菌酒精擦拭。其他個人防護裝備包括頭帽和口罩,但並非一定需要,尤其是在使用 2 級微生物安全櫃時。

    在微生物安全櫃內工作

    在安全櫃內工作時,操作人員應記住,氣流不會使環境無菌,但會保持環境清潔。在進行任何實際程序之前,櫃內應存放實驗所需的所有材料。這樣,操作者就可以限制其手/臂從櫃子中取出進入非清潔環境的次數。在擺放實驗櫃時,必須保持無雜物的狀態。櫃內各物品的位置應盡量減少在進行細胞培養操作區域的移動和交通。櫃子的後方和前方都應該清空,以達到最大的空氣流動。燒瓶和皿應是最後進入櫃內的物品。所有進入櫃內的物品都必須噴上 70% (v/v) 無菌酒精,以防止灰塵和微粒進入櫃內。

    移液器和防止氣溶膠

    用完即棄的塑膠移液器 (1mL、2mL、5mL、10mL 和 25mL)是最容易用於細胞培養的形式。移液錯誤(如材料溢出)可能導致微生物和細胞污染。遵守以下指導方針可將與移液相關的污染和安全風險降至最低:

    • 切勿用嘴移液
    • 使用自動移液輔助器,每個櫃子指定一個移液輔助器。確保移液管與移液輔助器配合無間。為避免污染,請定期消毒移液管助吸器,並確保定期更換過濾器
    • 轉移培養基時,請使用塞住的移液管
    • 避免將液體吸入移液管塞中。每支移液管只能使用一次
    • 為避免產生氣溶膠,請勿在培養基或移液管中產生氣泡。氣溶膠可擴散污染微生物,將細胞帶入空氣中會增加交叉感染的潛在風險
    • 出現溢出時,立即用 70% (v/v) 無菌酒精清洗
產品
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