避免污染是所有细胞培养工艺中面临的严峻而持续的挑战。在本文中，我们将探讨一种重要的有害微生物污染物 - 支原体，并研究可用于防止其形成和减轻其影响的工具。

哺乳动物细胞培养的微生物污染不仅威胁到培养本身的生存能力，还会对工艺的完整性和所得数据或产品的有效性产生疑问。细胞培养环境的性质意味着它恰好满足了许多不同微生物的营养和生长需求，这些微生物都可能构成潜在风险。因此，必须采用严格的无菌技术，同时实施一系列措施，以帮助防止或快速检测和消除任何污染。

在众多潜在污染物中，支原体物种带来了特殊的挑战。这主要是因为它们的尺寸非常小，很难从细胞培养环境中排除，也很难检测到。了解所涉及的风险有助于指导缓解策略，包括严格的无菌操作、试剂的强力过滤和定期使用最有效的检测方法。

支原体的问题

支原体是已知的最小的自由生活生物。它们长期以来被认为是哺乳动物细胞培养的常见污染物，并且仍然是当今实验室和生物制药生产设施面临的重大挑战。与其他细菌的区别在于其极小的物理尺寸（0.15 - 0.3 µm）、小基因组（580 至 2,200 kb）和缺乏细胞壁。它们的大小和多形性的结合使这些生物能够通过标准的 0.2 µm 除菌级过滤器。由于它们可以达到高浓度而不会产生明显的浑浊，因此污染的影响通常在造成损害之前肉眼无法察觉。没有细胞壁意味着它们不易受常用的细胞培养抗生素的影响，这使得根除变得困难。使问题进一步复杂化的是，有效的抗生素可能对细胞培养本身有毒性。

支原体的污染可以有几种不同的来源。实验室人员被视为重要来源，因为细胞培养中超过一半的支原体感染是由通常在人类口咽道中发现的生物引起的。动物源性细胞培养添加剂，尤其是植物源性材料，都可能产生其他类型的支原体。现有的受污染的细胞系和设备也构成严重威胁。

支原体污染可能在细胞培养中潜伏多年而不被发现。虽然它并不总是导致细胞死亡，但它可以改变宿主细胞的行为。这可能导致细胞代谢和形态的变化、染色体损伤和畸变，以及细胞凋亡的趋势增加。悬浮培养中细胞增殖率可能会降低、密度降低和凝集。

因此，不可能相信受污染培养物的实验数据，因此必须重新进行。一旦实验室确认存在支原体污染，还需要对所有实验室器具、设备和表面进行深度消毒。通常，必须丢弃大量可能因接触而受到污染的材料。因此，细胞培养物的支原体污染对实验室和生产设施具有巨大的财务和生产力影响。

预防策略

管理支原体污染风险依赖于维持最高水平的无菌技术和良好的卫生习惯。还建议采取以下一项或多项措施：将所有细胞培养材料过滤至 0.1 µm 以下，而不是更传统的 0.2 µm，因为 0.2 µm 会漏掉支原体；只购买 0.1 µm 预过滤材料；定期使用支原体检测技术进行检测，以便在发生污染时尽早采取行动。

从历史上看，细胞培养基和成分的过滤一直使用孔径为 0.2 µm 的过滤器，但现在已转向 0.1 µm。这些更严格规范背后的一个关键驱动因素是越来越多地转向使用植物源性细胞培养材料，事实上，与源自例如牛血清蛋白 (BSA) 的材料相比，植物源性细胞培养材料更容易受到支原体污染。对于典型的真空过滤器装置，其现代设计可确保高过滤效率、快速流速和高吞吐量，这些对于维持细胞培养实验室的生产力至关重要，同时在降低污染风险方面发挥着关键作用。

如今，越来越多的培养基和细胞培养成分以预过滤产品形式提供。购买这些产品时，务必确保所有材料都已过滤至 0.1 µm。但此类产品价格较高。那些使用不太常见的细胞培养基、定制培养基或带有附加成分的培养基的设施无法总是获得预过滤产品，因此必须在现场进行过滤。许多人选择多种方法相结合。

定期检测的重要性

采取预防措施避免支原体污染是管理细胞培养的最佳实践，定期检测这些措施的有效性至关重要。检测支原体污染的唯一可靠方法是直接检测细胞培养。

所有检测本质上都是被动的；一旦发现支原体污染，培养物就已经被破坏，任何结果都必须丢弃。使用传统的支原体微生物检测方法的挑战加剧了这个问题。这些方法耗时很长，可能需要长达 28 天才能得到结果。然而，最新的快速方法支持更快地确认污染，因此研究人员可以立即知道丢弃一批细胞培养物，采取必要的补救消毒步骤并重新开始。

这种限制损害的策略意味着随后需要重复的工作更少。基于 PCR 的 DNA 检测现在是一种检测细胞培养物中支原体的公认方法，只需几个小时即可提供全面的结果。早期检测不仅可以最大限度地减少所需的返工，还可以快速采取行动，防止支原体扩散到下游设备、工艺和培养基中。

总结

支原体污染是哺乳动物细胞培养中一个隐患。降低风险需要采用严格的无菌操作，并通过应用严格的培养基过滤标准和常规使用基于 PCR 的快速检测来支持。

毫无疑问，预防胜于补救。更有效地过滤培养基和成分，直至膜孔径 0.1 µm 正成为常态，避免使用标准 0.2 µm 除菌级过滤器所产生的问题，这些过滤器无法阻止支原体的通过。高过滤率和高通量过滤系统使实验室更容易实施预防策略。

与此同时，预过滤材料的商业可用性也在不断提高。这些经过验证和认证的材料无需进一步过滤。然而，对于许多人来说，预过滤的细胞培养基可能不是一种选择。例如，对于定制培养基和专业材料，或为了满足当地规范，仍然需要现场过滤。

最后，支原体快速检测的出现和接受意味着实验室可以轻松地对细胞培养物进行定期检测，并几乎立即知道是否存在污染问题。然后他们可以迅速采取行动，清除受影响的培养物并防止进一步传播。快速检测 - 尤其是与传统的 28 天才能得到结果的标准微生物检测相比 - 最大限度地减少了工作损失和返工的需要。