HeLa細(xì)胞已經(jīng)在世界各地的許多實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)了近70年，并且長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是無(wú)限供應(yīng)的不變的相同細(xì)胞。然而，2月18日發(fā)表在雜志上的一項(xiàng)新研究表明，細(xì)胞在不同實(shí)驗(yàn)室之間存在很大差異，這引發(fā)了對(duì)細(xì)胞系研究重復(fù)性的質(zhì)疑。
“我很高興看到這項(xiàng)研究，但在某種意義上我并不感到驚訝，”斯隆凱特琳癌癥中心的分子生物學(xué)家Prasad Jallepalli說(shuō)，他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。
這并不是HeLa細(xì)胞系自誕生以來(lái)第一次出現(xiàn)多樣化的報(bào)道：多年來(lái)，其他研究小組也證明了HeLa細(xì)胞變異體之間在基因序列和RNA表達(dá)的顯著差異。
這項(xiàng)最新研究首次全面分析了各種HeLa變異體的遺傳變異（不同批次的HeLa細(xì)胞系生活在世界各地的各個(gè)實(shí)驗(yàn)室），并且首次證明遺傳異質(zhì)性導(dǎo)致了蛋白質(zhì)表達(dá)和表型的變化。
HeLa細(xì)胞“變了”？
在這項(xiàng)研究中，研究人員從6個(gè)國(guó)家的13個(gè)實(shí)驗(yàn)室收集了14份HeLa樣本，并在相同的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行培養(yǎng)。他們首先量化了基因拷貝數(shù)變異，揭示了它們基因組之間的顯著差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HeLa變異體之間，特別是CCL2和Kyoto變異體之間存在著巨大的異質(zhì)性。
進(jìn)一步的分析表明，許多這些遺傳差異轉(zhuǎn)化為mRNA產(chǎn)生的變化，并且在較小程度上轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)豐度的變化。研究人員報(bào)告說(shuō)，HeLa CCL2和Kyoto細(xì)胞系的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組譜彼此之間的差異，就像來(lái)自兩種不同類型組織的癌細(xì)胞系之間的差異一樣。
HeLa變異體在培養(yǎng)過(guò)程中生長(zhǎng)速度也不同，一些細(xì)胞群需要17.5小時(shí)才能翻倍，而另一些細(xì)胞在相同的培養(yǎng)條件下需要話費(fèi)超過(guò)32小時(shí)。它們對(duì)沙門(mén)氏菌感染的反應(yīng)也有所不同：與其他兩種變體相比，一種變體對(duì)感染的敏感性較低，研究人員將其歸因于低水平的蛋白質(zhì)復(fù)合物，這種蛋白質(zhì)復(fù)合物在細(xì)菌進(jìn)入宿主細(xì)胞中起作用。
在一項(xiàng)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)中，研究小組通過(guò)培養(yǎng)細(xì)胞系三個(gè)月，來(lái)觀察HeLa變異體的基因表達(dá)是否會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生變化。研究人員記錄了早期細(xì)胞和晚期細(xì)胞之間基因表達(dá)差異大約6%。
蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院分子系統(tǒng)生物學(xué)研究所的Ruedi Aebersell教授是該研究的合著者，他說(shuō)，“即使在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，這些細(xì)胞的差異和變化速度也是非常驚人的。”他估計(jì)，如果一個(gè)研究生在項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)用HeLa細(xì)胞系做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，并在六個(gè)月后被要求重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們可能會(huì)得到不同的結(jié)果。
關(guān)于研究中的“可復(fù)制性危機(jī)”的討論大多數(shù)集中在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析方面的缺陷，以及作為主要驅(qū)動(dòng)因素的受污染或貼錯(cuò)標(biāo)簽的細(xì)胞系。但是Aebersell認(rèn)為，HeLa細(xì)胞系和癌細(xì)胞系的生物學(xué)差異可能是關(guān)鍵。
為什么會(huì)“變”？
斯坦福大學(xué)的細(xì)胞生物學(xué)家Tim Stearns認(rèn)為有幾個(gè)可能的原因可以解釋為什么細(xì)胞系在長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)下會(huì)發(fā)生變化。首先，HeLa細(xì)胞是已知基因組不穩(wěn)定的癌細(xì)胞，因此很可能隨時(shí)間隨機(jī)突變。此外，它們還會(huì)在實(shí)驗(yàn)室中受到各種生長(zhǎng)條件的影響，這可能會(huì)促使細(xì)胞進(jìn)化出獨(dú)特的特征。例如，他說(shuō)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)包括將其培養(yǎng)到充滿一個(gè)培養(yǎng)皿為止，從培養(yǎng)皿中抽取一部分細(xì)胞，然后將它們放在另一個(gè)培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)，這一過(guò)程稱為分裂。“每個(gè)人做這件事的方式都有點(diǎn)不同，”他說(shuō)道。
最新這些發(fā)現(xiàn)，對(duì)于人類培養(yǎng)細(xì)胞的研究結(jié)果的解釋和重現(xiàn)性有一定的意義。Aebersell和他的同事在論文中提出了幾個(gè)具體的解決方案。首先，研究人員應(yīng)該使用癌細(xì)胞系的早期傳代，并確保在同一細(xì)胞系的不同樣本中重復(fù)同一細(xì)胞系的實(shí)驗(yàn)。更重要的是，生物學(xué)家應(yīng)該清楚地報(bào)告他們?cè)诮o定的研究中使用的細(xì)胞系變異體。
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