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细胞系究竟可不可靠?Nature敲响了警钟!

回想起来,荷叶最初接触生命科学实验就是培养细胞,Hela细胞一传四,培养了一皿又一皿,然后再冻存起来。细胞系好养,长得又快,真是研究必备。


后来荷叶听说有细胞系交叉污染这回事:据说U87已经不是原来的U87了,Hela细胞跑到了很多细胞系中了。因此许多期刊投稿要求之一就是要给细胞系“开证明”,“证明我是我”(哈哈)。


虽然麻烦了点,但还算能解决,细胞系依然是研究僧的最爱。但是2018年8月《Nature》上关于癌细胞系进化改变癌细胞药物应答的文章再次给研究者们敲响了警钟。


原来不同实验室来源的同一细胞系也不一样!








Ben-David等选取了著名的Broad和Sanger实验室的细胞系作为研究对象,分析比较了相同的106个细胞系的全外显子测序结果。


结果发现尽管106个细胞系的种系突变的等位基因分数接近一致(95%中位数),但是体细胞突变一致性较低,两实验室细胞系中大约19%(中位数)的非沉默突变不一致,26%(中位数)的基因拷贝数不一样。


而CCLE来源的916种细胞系存在大约22%(中位数)的差异性。这些结果提示相同细胞系存在广泛的遗传变异性,存在不同的亚克隆。


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原来耐药株基因组变化这么大!








作者随即研究了27株雌激素受体ER+的MCF细胞,这27株细胞中有19株是根据来源、冻融或传代次数加以区分,7株是整合了“中性”基因,如EGFP,YFP或CAS9等,1株是在小鼠体内扩增并给予过抗雌激素治疗。


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研究发现,仅少数基因拷贝数变异(13%基因拷贝数增加,21%基因拷贝数减少)在所有27株细胞中是一样的;7%基因拷贝数增加和13%基因拷贝数减少仅见于单株细胞;其余基因拷贝数的变异常见于数量不等的细胞株,如PTEN和ESR1在27株细胞中的基因拷贝数就各不相同。


作者将MCF7接种于小鼠并以Tamoxifen进行处理,获得了耐药株M,聚类分析发现M株的基因与其他26株细胞的差异最大。


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原来冻存细胞真得很重要!








作者分别比较了细胞冻融、传代次数和转染“中性”基因EGFP、CAS9等对基因的影响,发现细胞冻融对基因的改变最小(以前听师兄师姐的话,在实验前同一批次多冻存些细胞作为备份,真是金玉良言)。


传代次数越多基因的改变越多,而对基因进行操作,无论是否是“中性的”都会造成细胞系基因组不小的改变。


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原来从单个细胞克隆扩增起来的细胞也不相同!








作者选取单个细胞来源的MCF7,克隆扩增不同时间后进行基因突变分析和核型分析,发现同一细胞扩增后其基因突变、核型已经存在差异。


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原来没怎么操作,同一细胞系对药物应答就不一样!








基因的突变将导致基因表达的改变。t-SNE图显示同一单细胞来源的MCF7,其基因表达谱也发生明显变化。而基因表达的差异可以反映在细胞倍增时间、细胞大小以及癌细胞对药物的应答上。


研究发现,27株MCF7细胞倍增时间明显不同,最长时间是最短时间的3倍;各株细胞对55种化合物的应答不尽相同,对全部27株细胞都能起杀伤的化合物仅2种,其余化合物都有多少不等的耐药株出现。


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这让荷叶不禁想到:这还只是27株,仅冻存冻存,传传代,“没怎么改造过”或“中性、无害的改造过”,那么世界上这么多实验室,培养条件千差万别,他们的MCF7结果又是怎样的呢?在这些细胞系上筛选出来的药物到底可靠吗?细极思恐!


因为买细胞贵,研究僧们经常有蹭细胞的情况,从不同实验室传代共享细胞,但是蹭来的细胞其来源、传代次数有时候就不很清楚,这些有可能影响你实验结果的可靠性。实验室细胞管理真的不能小视!


话说回来,对同一细胞系药物的不同敏感性深入研究,也是发现药物敏感、耐药分子机制的一个不错的研究模型。


参考文献:

Ben-David U,et al. Genetic and transcriptional evolution alters cancer cell line drug response.Nature. 2018 Aug;560(7718):325-330. doi: 10.1038/s41586-018-0409-3.


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