STR（Short Tandem Repeats，短串聯重復序列）分析已被國際細胞系鑒定協會（ICLAC：International Cell Line Authentication Committee )、ATCC、NIST（美國國家標準局）等權威機構作為金標準應用于細胞鑒定。目前使用錯誤細胞情況非常嚴重，據統計約30%細胞系被交叉污染或錯誤辨識，因使用了交叉污染或錯誤辨識的細胞而導致研究結論錯誤、結果不可重復，而且會造成大量人力、物力、金錢損失。Nature和Science等越來越多的雜志要求在投稿時提供細胞STR鑒定報告。

 

小希整理了以下細胞STR鑒定相關各類問題大合集，為您解決細胞鑒定中的“疑難雜癥”。

 

 

Q:什么是細胞STR鑒定？

A: STR即短串聯重復序列（short tandem repeats），也稱微衛星DNA（microsatellite DNA），通常是基因組中由1~6個堿基單元組成的一段DNA重復序列，由于核心單位重復數目在個體間呈高度變異性并且數量豐富，構成了STR基因座的遺傳多態性。細胞STR鑒定即通過STR信息建立細胞系的遺傳特性，通過STR鑒定來檢測細胞是否發生交叉污染現象。

 

STR圖譜

Q:為什么要進行細胞STR鑒定？

A: 由于細胞系發生交叉污染或身份誤認，可以導致實驗數據的無效和數據的誤導。NIH已發出公告，討論細胞系鑒定的必要性， ATCC數據庫要求研究者對細胞系進行鑒定，Nature和Science等越來越多的期刊也要求文章發表前需提供細胞鑒定材料。

Q:如何進行細胞STR鑒定？

A: 細胞STR鑒定目前主要基于多重PCR結合熒光探針檢測技術，對人源多個STR位點進行檢測。Dr.Cell實驗室對人源細胞21個基因座進行檢測，所選用的基因座不僅包含ATCC、DSMZ和JCRB細胞庫中的9個基因座，更添加12個高度多態性位點，可方便與權威數據庫進行比對，具有極高的準確性。

Q:什么時候需做細胞STR鑒定？

A:

●  當實驗室引入新的細胞系

●  細胞來源于組織——原代細胞

●  文章發表，國外期刊雜志要求

●  細胞功能不正常

●  細胞系表現不穩定或結果與預期差別較大

●  細胞已連續培養6個月時，實驗室細胞常規定期鑒定

●  當實驗室使用超過一種細胞系時，所有細胞系最好先鑒定以排除交叉污染的可能

Q:如何提供STR檢測樣本？

A:

●  提供細胞樣本：培養后的細胞進行離心，去掉上清培養液，將細胞沉淀冰袋運輸，細胞數量大于10^6。

●  提供基因組DNA: ≥20μL，濃度≥50ng/μL。

Q:細胞STR檢測流程？

A: 提取細胞基因組DNA，然后進行PCR擴增及測序，最后進行結果分析。詳細檢測流程請看下圖：

 

Q:如何判斷細胞系是否發生交叉污染？

A: 如果存在細胞系之間發生交叉污染，那么在STR圖譜上多個位點會出現兩個以上的峰。峰高值表示該等位基因的信號強度，理論上峰值與樣本的DNA濃度有直接的關系。因此，存在交叉污染的混合細胞系中，其中一個位點中某些峰會明顯高于其他的峰，其中大峰是屬于混合細胞系中那個主要細胞系，而小峰則屬于那個次要細胞系。

 

發生細胞交叉污染現象，基因組出現多等位基因

Q:如何查看細胞STR鑒定報告？

A: 查閱文章：STR鑒定報告看不懂？希爾博士來解憂 

Q:如果細胞樣本STR檢測數據與數據庫中對比結果為匹配＜100%？

A:人源細胞STR鑒定結果判定標準：

受檢細胞STR位點的基因分型數據與其對應的標準細胞系（其原始組織或衍生細胞系）STR基因分型數據進行比對：

1）若兩者的匹配度≥80%，則判定受檢細胞系為標準細胞系或為標準細胞系的衍生細胞系。

2）若兩者的匹配度在50%-79%之間，建議結合細胞系形態、細胞系特異性標記物等輔助分析進行綜合判斷。

3）若兩者的匹配度<50%，則判定受檢細胞樣本與其對應的標準細胞系不相關。

Q:有哪些細胞STR數據庫？

A: 

• CLIMA 數據庫-Cell Line Integrated Molecular Authentication (CLIMA)

• ATCC數據庫-American Type Culture Collection (ATCC）

• DSMZ 數據庫-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)

• Expasy 數據庫- SIB Swiss Institute of Bioinformatics (Expasy)

• NCBI 數據庫-NCBI BioSample

• NICR 數據庫-國家實驗細胞資源共享服務平臺

 

Dr.Cell實驗室應用DSMZ數據庫進行細胞STR數據比對，DSMZ數據庫包含來自于ATCC，DSMZ，JCRB和RIKEN數據庫的2000多個細胞系STR數據。

Q:如果細胞系在數據庫中沒有STR數據？

A:若樣本為原代細胞，或者樣本在已知數據庫中沒有STR數據信息，可以用自己的細胞遺傳信息建立自己的遺傳數據，以便后期進行自己細胞庫的比對。

Q:細胞系交叉污染或錯誤鑒定對研究是否有影響？

A:答案是肯定的。使用錯誤的細胞系或者是被污染的細胞系做研究，造成時間，金錢和精力的損失，實驗結果的不一致和不可重復。因此用被污染或錯誤的細胞系做研究，在發表文章或做進一步研究時極有可能需要用正確的細胞再重復實驗。

 

2015年Science上發表的一篇文章，統計了兩株存在嚴重污染的細胞系HEp-2和INT 407（實際上都是HeLa），HEp-2發表了近6000篇SCI文章，INT 407也發表了1300 多篇SCI文章，據估算，這兩種污染對初始研究總共造成的經濟損失達到7億美元，而對后續的跟蹤研究造成的經濟損失達到35億美元。

 

Q:有哪些細胞污染源？

A:ICLAC數據庫中有列出154個不同的污染源，其中HeLa細胞是最大的污染源（129個細胞系被證實HeLa污染），依次是T-24(21個細胞系被證實T-24污染) 和 M14 (18個細胞系被證實M14污染)。

 

Dr.Cell 實驗室鑒定的細胞STR結果，其中HeLa細胞也是最大的污染源，其次是A375、COLO201(如下圖)。

 

細胞污染來源    

Q:是否可以鑒定非人源細胞？

A:除人源細胞外，可以鑒定小鼠來源細胞。

 

小鼠細胞STR鑒定--依據美國國家標準技術研究所NIST和ATCC建議，檢測小鼠細胞：4-2、5-5、6-4、6-7、9-2、12-1、15-3、18-3、X-1，9個基因位點。另外添加人源位點D4S2408，用于鑒定人鼠細胞交叉污染。

 

由于現有數據庫僅公布少量的小鼠細胞STR圖譜數據，故小鼠細胞STR鑒定僅對細胞系進行檢測，出具STR圖譜，不進行小鼠細胞品系鑒定。

 

 

對于人源、小鼠之外其他物種細胞，Dr.Cell實驗室可以提供細胞物種鑒定，檢測人(Human，學名：Homo sapiens) 、小鼠(Mouse，學名：Mus musculus，mouse)、大鼠(Rat，學名：Rattus norvegicus)、中國倉鼠(Chinese Hamster，學名：Cricetulus griseus)、獼猴(Rhesus Monkey，學名：Macaca mulatta)、豬(Pig，學名：Sus scrofa) 、牛(Bovine，學名：Bos primigenius taurus)、狗(Dog，學名：Canis lupus familiaris)、貓(Cat，學名：Felis silvestris catus)、馬(Horse，學名：Equus ferus caballus)、兔(Rabbit，學名：Oryctolagus cuniculus)、雞(Chicken，學名：Gallus gallus)、果蠅(Fruit Fly，學名：Drosophila melanogaster)、斑馬魚(Zebra Fish，學名：Danio rerio)、非洲綠猴(Green Monkey，學名：Cercopithecus aethiops )15個種屬來源的細胞，判斷樣本是否存在這15個種屬間的交叉污染。

Q:提供的STR報告是否可以用于文章發表？

A: Dr.Cell實驗室提供中英文雙語檢測報告，可以直接提交國內外雜志期刊，發表文章應用。引用文章信息可查閱：Dr.Cell 技術服務發表參考文獻。

 

報告樣式（部分）

參考文獻

• 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.