STR（Short Tandem Repeats，短串聯(lián)重復(fù)序列）分析已被國(guó)際細(xì)胞系鑒定協(xié)會(huì)（ICLAC：International Cell Line Authentication Committee )、ATCC、NIST（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局）等權(quán)威機(jī)構(gòu)作為金標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于細(xì)胞鑒定。目前使用錯(cuò)誤細(xì)胞情況非常嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)約30%細(xì)胞系被交叉污染或錯(cuò)誤辨識(shí)，因使用了交叉污染或錯(cuò)誤辨識(shí)的細(xì)胞而導(dǎo)致研究結(jié)論錯(cuò)誤、結(jié)果不可重復(fù)，而且會(huì)造成大量人力、物力、金錢損失。Nature和Science等越來(lái)越多的雜志要求在投稿時(shí)提供細(xì)胞STR鑒定報(bào)告。

 

小希整理了以下細(xì)胞STR鑒定相關(guān)各類問(wèn)題大合集，為您解決細(xì)胞鑒定中的“疑難雜癥”。

 

 

Q:什么是細(xì)胞STR鑒定？

A: STR即短串聯(lián)重復(fù)序列（short tandem repeats），也稱微衛(wèi)星DNA（microsatellite DNA），通常是基因組中由1~6個(gè)堿基單元組成的一段DNA重復(fù)序列，由于核心單位重復(fù)數(shù)目在個(gè)體間呈高度變異性并且數(shù)量豐富，構(gòu)成了STR基因座的遺傳多態(tài)性。細(xì)胞STR鑒定即通過(guò)STR信息建立細(xì)胞系的遺傳特性，通過(guò)STR鑒定來(lái)檢測(cè)細(xì)胞是否發(fā)生交叉污染現(xiàn)象。

 

STR圖譜

Q:為什么要進(jìn)行細(xì)胞STR鑒定？

A: 由于細(xì)胞系發(fā)生交叉污染或身份誤認(rèn)，可以導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的無(wú)效和數(shù)據(jù)的誤導(dǎo)。NIH已發(fā)出公告，討論細(xì)胞系鑒定的必要性， ATCC數(shù)據(jù)庫(kù)要求研究者對(duì)細(xì)胞系進(jìn)行鑒定，Nature和Science等越來(lái)越多的期刊也要求文章發(fā)表前需提供細(xì)胞鑒定材料。

Q:如何進(jìn)行細(xì)胞STR鑒定？

A: 細(xì)胞STR鑒定目前主要基于多重PCR結(jié)合熒光探針檢測(cè)技術(shù)，對(duì)人源多個(gè)STR位點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。Dr.Cell實(shí)驗(yàn)室對(duì)人源細(xì)胞21個(gè)基因座進(jìn)行檢測(cè)，所選用的基因座不僅包含ATCC、DSMZ和JCRB細(xì)胞庫(kù)中的9個(gè)基因座，更添加12個(gè)高度多態(tài)性位點(diǎn)，可方便與權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，具有極高的準(zhǔn)確性。

Q:什么時(shí)候需做細(xì)胞STR鑒定？

A:

●  當(dāng)實(shí)驗(yàn)室引入新的細(xì)胞系

●  細(xì)胞來(lái)源于組織——原代細(xì)胞

●  文章發(fā)表，國(guó)外期刊雜志要求

●  細(xì)胞功能不正常

●  細(xì)胞系表現(xiàn)不穩(wěn)定或結(jié)果與預(yù)期差別較大

●  細(xì)胞已連續(xù)培養(yǎng)6個(gè)月時(shí)，實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞常規(guī)定期鑒定

●  當(dāng)實(shí)驗(yàn)室使用超過(guò)一種細(xì)胞系時(shí)，所有細(xì)胞系最好先鑒定以排除交叉污染的可能

Q:如何提供STR檢測(cè)樣本？

A:

●  提供細(xì)胞樣本：培養(yǎng)后的細(xì)胞進(jìn)行離心，去掉上清培養(yǎng)液，將細(xì)胞沉淀冰袋運(yùn)輸，細(xì)胞數(shù)量大于10^6。

●  提供基因組DNA: ≥20μL，濃度≥50ng/μL。

Q:細(xì)胞STR檢測(cè)流程？

A: 提取細(xì)胞基因組DNA，然后進(jìn)行PCR擴(kuò)增及測(cè)序，最后進(jìn)行結(jié)果分析。詳細(xì)檢測(cè)流程請(qǐng)看下圖：

 

Q:如何判斷細(xì)胞系是否發(fā)生交叉污染？

A: 如果存在細(xì)胞系之間發(fā)生交叉污染，那么在STR圖譜上多個(gè)位點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)以上的峰。峰高值表示該等位基因的信號(hào)強(qiáng)度，理論上峰值與樣本的DNA濃度有直接的關(guān)系。因此，存在交叉污染的混合細(xì)胞系中，其中一個(gè)位點(diǎn)中某些峰會(huì)明顯高于其他的峰，其中大峰是屬于混合細(xì)胞系中那個(gè)主要細(xì)胞系，而小峰則屬于那個(gè)次要細(xì)胞系。

 

發(fā)生細(xì)胞交叉污染現(xiàn)象，基因組出現(xiàn)多等位基因

Q:如何查看細(xì)胞STR鑒定報(bào)告？

A: 查閱文章：STR鑒定報(bào)告看不懂？希爾博士來(lái)解憂 

Q:如果細(xì)胞樣本STR檢測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)比結(jié)果為匹配＜100%？

A:人源細(xì)胞STR鑒定結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)：

受檢細(xì)胞STR位點(diǎn)的基因分型數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞系（其原始組織或衍生細(xì)胞系）STR基因分型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)：

1）若兩者的匹配度≥80%，則判定受檢細(xì)胞系為標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞系或?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)細(xì)胞系的衍生細(xì)胞系。

2）若兩者的匹配度在50%-79%之間，建議結(jié)合細(xì)胞系形態(tài)、細(xì)胞系特異性標(biāo)記物等輔助分析進(jìn)行綜合判斷。

3）若兩者的匹配度<50%，則判定受檢細(xì)胞樣本與其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞系不相關(guān)。

Q:有哪些細(xì)胞STR數(shù)據(jù)庫(kù)？

A: 

• CLIMA 數(shù)據(jù)庫(kù)-Cell Line Integrated Molecular Authentication (CLIMA)

• ATCC數(shù)據(jù)庫(kù)-American Type Culture Collection (ATCC）

• DSMZ 數(shù)據(jù)庫(kù)-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)

• Expasy 數(shù)據(jù)庫(kù)- SIB Swiss Institute of Bioinformatics (Expasy)

• NCBI 數(shù)據(jù)庫(kù)-NCBI BioSample

• NICR 數(shù)據(jù)庫(kù)-國(guó)家實(shí)驗(yàn)細(xì)胞資源共享服務(wù)平臺(tái)

 

Dr.Cell實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用DSMZ數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行細(xì)胞STR數(shù)據(jù)比對(duì)，DSMZ數(shù)據(jù)庫(kù)包含來(lái)自于ATCC，DSMZ，JCRB和RIKEN數(shù)據(jù)庫(kù)的2000多個(gè)細(xì)胞系STR數(shù)據(jù)。

Q:如果細(xì)胞系在數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有STR數(shù)據(jù)？

A:若樣本為原代細(xì)胞，或者樣本在已知數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有STR數(shù)據(jù)信息，可以用自己的細(xì)胞遺傳信息建立自己的遺傳數(shù)據(jù)，以便后期進(jìn)行自己細(xì)胞庫(kù)的比對(duì)。

Q:細(xì)胞系交叉污染或錯(cuò)誤鑒定對(duì)研究是否有影響？

A:答案是肯定的。使用錯(cuò)誤的細(xì)胞系或者是被污染的細(xì)胞系做研究，造成時(shí)間，金錢和精力的損失，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不一致和不可重復(fù)。因此用被污染或錯(cuò)誤的細(xì)胞系做研究，在發(fā)表文章或做進(jìn)一步研究時(shí)極有可能需要用正確的細(xì)胞再重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

 

2015年Science上發(fā)表的一篇文章，統(tǒng)計(jì)了兩株存在嚴(yán)重污染的細(xì)胞系HEp-2和INT 407（實(shí)際上都是HeLa），HEp-2發(fā)表了近6000篇SCI文章，INT 407也發(fā)表了1300 多篇SCI文章，據(jù)估算，這兩種污染對(duì)初始研究總共造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到7億美元，而對(duì)后續(xù)的跟蹤研究造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到35億美元。

 

Q:有哪些細(xì)胞污染源？

A:ICLAC數(shù)據(jù)庫(kù)中有列出154個(gè)不同的污染源，其中HeLa細(xì)胞是最大的污染源（129個(gè)細(xì)胞系被證實(shí)HeLa污染），依次是T-24(21個(gè)細(xì)胞系被證實(shí)T-24污染) 和 M14 (18個(gè)細(xì)胞系被證實(shí)M14污染)。

 

Dr.Cell 實(shí)驗(yàn)室鑒定的細(xì)胞STR結(jié)果，其中HeLa細(xì)胞也是最大的污染源，其次是A375、COLO201(如下圖)。

 

細(xì)胞污染來(lái)源    

Q:是否可以鑒定非人源細(xì)胞？

A:除人源細(xì)胞外，可以鑒定小鼠來(lái)源細(xì)胞。

 

小鼠細(xì)胞STR鑒定--依據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所NIST和ATCC建議，檢測(cè)小鼠細(xì)胞：4-2、5-5、6-4、6-7、9-2、12-1、15-3、18-3、X-1，9個(gè)基因位點(diǎn)。另外添加人源位點(diǎn)D4S2408，用于鑒定人鼠細(xì)胞交叉污染。

 

由于現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)僅公布少量的小鼠細(xì)胞STR圖譜數(shù)據(jù)，故小鼠細(xì)胞STR鑒定僅對(duì)細(xì)胞系進(jìn)行檢測(cè)，出具STR圖譜，不進(jìn)行小鼠細(xì)胞品系鑒定。

 

 

對(duì)于人源、小鼠之外其他物種細(xì)胞，Dr.Cell實(shí)驗(yàn)室可以提供細(xì)胞物種鑒定，檢測(cè)人(Human，學(xué)名：Homo sapiens) 、小鼠(Mouse，學(xué)名：Mus musculus，mouse)、大鼠(Rat，學(xué)名：Rattus norvegicus)、中國(guó)倉(cāng)鼠(Chinese Hamster，學(xué)名：Cricetulus griseus)、獼猴(Rhesus Monkey，學(xué)名：Macaca mulatta)、豬(Pig，學(xué)名：Sus scrofa) 、牛(Bovine，學(xué)名：Bos primigenius taurus)、狗(Dog，學(xué)名：Canis lupus familiaris)、貓(Cat，學(xué)名：Felis silvestris catus)、馬(Horse，學(xué)名：Equus ferus caballus)、兔(Rabbit，學(xué)名：Oryctolagus cuniculus)、雞(Chicken，學(xué)名：Gallus gallus)、果蠅(Fruit Fly，學(xué)名：Drosophila melanogaster)、斑馬魚(Zebra Fish，學(xué)名：Danio rerio)、非洲綠猴(Green Monkey，學(xué)名：Cercopithecus aethiops )15個(gè)種屬來(lái)源的細(xì)胞，判斷樣本是否存在這15個(gè)種屬間的交叉污染。

Q:提供的STR報(bào)告是否可以用于文章發(fā)表？

A: Dr.Cell實(shí)驗(yàn)室提供中英文雙語(yǔ)檢測(cè)報(bào)告，可以直接提交國(guó)內(nèi)外雜志期刊，發(fā)表文章應(yīng)用。引用文章信息可查閱：Dr.Cell 技術(shù)服務(wù)發(fā)表參考文獻(xiàn)。

 

報(bào)告樣式（部分）

參考文獻(xiàn)

• Capes-Davis A , et al. Match criteria for human cell line authentication: where do we draw the line. Int J Cancer. 2013;132(11):2510-2519.

• Neimark J. Line of attack. Science. 2015;347(6225):938-940.