Die Kontamination von Zellkulturen kann leicht zum häufigsten Problem in Zellkulturlaboren werden und teilweise schwerwiegende Folgen haben.Zellkultur-Kontaminanten können in zwei Kategorien unterteilt werden: chemische Verunreinigungen wie Medium-, Serum- und Wasserverunreinigungen, Endotoxine, Weichmacher und Detergenzien sowie biologische Verunreinigungen wie Bakterien, Schimmelpilze, Hefen, Viren und Mykoplasmen-Kreuzinfektionen.Kontaminiert durch andere Zelllinien.Obwohl es unmöglich ist, eine Kontamination vollständig zu beseitigen, können Häufigkeit und Schwere der Kontamination verringert werden, indem die Ursache gründlich verstanden und gute aseptische Techniken befolgt werden
1. In diesem Abschnitt werden die wichtigsten Arten biologischer Kontamination beschrieben:
Bakterielle Kontamination
Schimmel- und Virenbefall
Mykoplasmen-Kontamination
Hefe-Kontamination
1.1Bakterienkontamination
Bakterien sind eine große Gruppe allgegenwärtiger einzelliger Mikroorganismen.Sie haben normalerweise einen Durchmesser von nur wenigen Mikrometern und können in verschiedenen Formen vorliegen, von Kugeln über Stäbchen bis hin zu Spiralen.Aufgrund ihrer Allgegenwärtigkeit, Größe und schnellen Wachstumsrate sind Bakterien neben Hefen und Schimmelpilzen die häufigsten biologischen Kontaminanten in Zellkulturen.
1.1.1 Nachweis einer bakteriellen Kontamination
Eine bakterielle Kontamination lässt sich leicht durch visuelle Inspektion der Kultur innerhalb weniger Tage nach der Infektion erkennen;
Infizierte Kulturen erscheinen normalerweise trüb (d. h. trüb), manchmal mit einem dünnen Film auf der Oberfläche.
Auch ein plötzlicher Abfall des pH-Wertes des Kulturmediums kommt häufig vor.
Unter einem Mikroskop mit geringer Vergrößerung erscheinen die Bakterien als winzige, sich zwischen den Zellen bewegende Körnchen, und die Beobachtung unter einem Mikroskop mit hoher Vergrößerung kann die Formen einzelner Bakterien aufklären.
1.2 Schimmel- und Viruskontamination
1.2.1 Schimmelpilzverschmutzung
Schimmelpilze sind eukaryontische Mikroorganismen aus dem Reich der Pilze, die in Form von mehrzelligen Filamenten, sogenannten Hyphen, wachsen.Die Verbindungsnetzwerke dieser vielzelligen Filamente enthalten genetisch identische Kerne, die Kolonien oder Myzel genannt werden.
Ähnlich wie bei einer Hefekontamination bleibt der pH-Wert der Kultur in der Anfangsphase der Kontamination stabil und steigt dann schnell an, wenn die Kultur stärker infiziert wird und trübe wird.Unter dem Mikroskop ist das Myzel meist fadenförmig, manchmal in Form dichter Sporenhaufen.Die Sporen vieler Schimmelpilze können während ihrer Ruhephase in extrem rauen und unwirtlichen Umgebungen überleben und werden nur aktiviert, wenn die richtigen Wachstumsbedingungen vorliegen.
1.2.2 Viruskontamination
Viren sind mikroskopisch kleine Infektionserreger, die die Reproduktionsmaschinerie der Wirtszelle übernehmen.Ihre extrem geringe Größe macht es schwierig, sie in Kulturen nachzuweisen und aus Reagenzien zu entfernen, die in Zellkulturlabors verwendet werden.Da die meisten Viren sehr strenge Anforderungen an ihre Wirte stellen, wirken sie sich in der Regel nicht negativ auf Zellkulturen anderer Arten als des Wirts aus.
Allerdings kann die Verwendung virusinfizierter Zellkulturen eine ernsthafte Gefahr für die Gesundheit des Laborpersonals darstellen, insbesondere wenn im Labor menschliche oder Primatenzellen gezüchtet werden.
Eine Virusinfektion in Zellkulturen kann durch Elektronenmikroskopie, Immunfärbung mit einer Reihe von Antikörpern, ELISA oder PCR mit geeigneten Virusprimern nachgewiesen werden.
1.3Mykoplasmen-Kontamination
Mykoplasmen sind einfache Bakterien ohne Zellwände und gelten als die kleinsten sich selbst vermehrenden Organismen.Aufgrund ihrer extrem geringen Größe (normalerweise weniger als 1 Mikrometer) ist es schwierig, Mykoplasmen zu erkennen, bis sie eine extrem hohe Dichte erreichen und zum Verfall von Zellkulturen führen.Bis dahin gibt es in der Regel keine offensichtlichen Anzeichen einer Infektion.
1.3.1 Nachweis einer Mykoplasmenkontamination
Einige langsam wachsende Mykoplasmen können in Kulturen bestehen bleiben, ohne zum Zelltod zu führen, sie verändern jedoch das Verhalten und den Stoffwechsel von Wirtszellen in Kulturen.
Eine chronische Mykoplasmeninfektion kann durch eine verringerte Zellproliferationsrate, eine verringerte Sättigungsdichte und eine Agglutination in der Suspensionskultur gekennzeichnet sein.
Der einzige zuverlässige Weg, eine Kontamination mit Mykoplasmen nachzuweisen, besteht jedoch darin, die Kultur regelmäßig mittels Fluoreszenzfärbung (z. B. Hoechst 33258), ELISA, PCR, Immunfärbung, Autoradiographie oder Mikrobentests zu testen.
1.4Hefekontamination
Hefen sind einzellige Eukaryoten aus dem Reich der Pilze, deren Größe zwischen einigen Mikrometern (normalerweise) und 40 Mikrometern (selten) liegt.
1.4.1Nachweis von Hefekontaminationen
Wie bei einer bakteriellen Kontamination können auch mit Hefe kontaminierte Kulturen trübe werden, insbesondere wenn die Kontamination bereits fortgeschritten ist.Der pH-Wert von mit Hefe kontaminierten Kulturen ändert sich nur sehr wenig, bis die Kontamination schwerwiegender wird. In diesem Stadium steigt der pH-Wert normalerweise an.Unter dem Mikroskop erscheint Hefe als einzelne eiförmige oder kugelförmige Partikel und kann kleinere Partikel produzieren.
2. Kreuzinfektion
Obwohl sie nicht so häufig vorkommt wie eine mikrobielle Kontamination, ist eine umfassende Kreuzkontamination vieler Zelllinien mit HeLa und anderen schnell wachsenden Zelllinien ein klar definiertes Problem mit schwerwiegenden Folgen.Beziehen Sie Zelllinien von seriösen Zellbanken, überprüfen Sie regelmäßig die Eigenschaften der Zelllinien und wenden Sie gute aseptische Techniken an.Diese Vorgehensweisen helfen Ihnen, Kreuzkontaminationen zu vermeiden.DNA-Fingerprinting, Karyotypisierung und Isotypisierung können bestätigen, ob in Ihrer Zellkultur eine Kreuzkontamination vorliegt.
Obwohl sie nicht so häufig vorkommt wie eine mikrobielle Kontamination, ist eine umfassende Kreuzkontamination vieler Zelllinien mit HeLa und anderen schnell wachsenden Zelllinien ein klar definiertes Problem mit schwerwiegenden Folgen.Beziehen Sie Zelllinien von seriösen Zellbanken, überprüfen Sie regelmäßig die Eigenschaften der Zelllinien und wenden Sie gute aseptische Techniken an.Diese Vorgehensweisen helfen Ihnen, Kreuzkontaminationen zu vermeiden.DNA-Fingerprinting, Karyotypisierung und Isotypisierung können bestätigen, ob in Ihrer Zellkultur eine Kreuzkontamination vorliegt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.02.2023