真菌污染對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響具體體現(xiàn)在哪些方面？
小楊 / 2025-07-22 10:23:43
百歐博偉生物：真菌污染是細(xì)胞培養(yǎng)中最常見(jiàn)的污染源之一（尤其在濕度較高、操作不規(guī)范時(shí)易發(fā)生），其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響具有直接破壞性、累積性和隱蔽性，輕則導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)異常，重則使整個(gè)培養(yǎng)體系崩潰，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全失效。具體影響可從以下幾個(gè)層面展開(kāi)：
一、直接破壞細(xì)胞存活與生長(zhǎng)狀態(tài)：從“生長(zhǎng)抑制”到“徹底死亡”
真菌（如
白念珠菌、
毛霉、
曲霉、
酵母菌等）對(duì)細(xì)胞的生存環(huán)境具有強(qiáng)烈干擾，且不同真菌的破壞方式略有差異，但最終都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞無(wú)法正常生長(zhǎng)。
1、營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)與空間侵占
真菌繁殖速度極快（尤其在富營(yíng)養(yǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)基中），會(huì)優(yōu)先消耗葡萄糖、氨基酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)通過(guò)菌絲（絲狀真菌）或細(xì)胞團(tuán)（
酵母菌）占據(jù)培養(yǎng)空間：
輕度污染時(shí)（如早期酵母菌污染），細(xì)胞增殖速率明顯下降（如原本 24 小時(shí)翻倍，污染后 48 小時(shí)仍未翻倍），貼壁細(xì)胞出現(xiàn)局部稀疏、形態(tài)皺縮；
重度污染時(shí)（如毛霉菌絲蔓延），菌絲會(huì)纏繞細(xì)胞或覆蓋培養(yǎng)皿表面，導(dǎo)致細(xì)胞因“缺氧 + 缺營(yíng)養(yǎng)”快速死亡（通常 1-2 天內(nèi)貼壁細(xì)胞完全脫落，懸浮細(xì)胞成團(tuán)裂解）。
2、分泌毒性物質(zhì)直接損傷細(xì)胞
多數(shù)真菌會(huì)分泌代謝產(chǎn)物（如蛋白酶、酯酶、有機(jī)酸、真菌毒素），直接破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)或功能：
蛋白酶可分解細(xì)胞間連接蛋白（如鈣粘蛋白），導(dǎo)致貼壁細(xì)胞脫落；
有機(jī)酸（如曲霉分泌的檸檬酸）會(huì)降低培養(yǎng)基 pH（從 7.2 降至 5.0-6.0），破壞細(xì)胞內(nèi)酶活性和離子平衡；
部分真菌（如
黃曲霉）分泌的毒素可穿透細(xì)胞膜，損傷 DNA，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或壞死。
二、誘導(dǎo)細(xì)胞表型與功能異常：數(shù)據(jù)偏離真實(shí)狀態(tài)
即使細(xì)胞未完全死亡，真菌污染也會(huì)通過(guò)“應(yīng)激反應(yīng)”或“間接干擾”導(dǎo)致細(xì)胞表型改變，使實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果失真（這種影響在污染早期最隱蔽，易被忽視）。
1、細(xì)胞形態(tài)與生理特征改變
貼壁細(xì)胞：形態(tài)從多邊形變?yōu)閳A形，邊緣模糊，胞質(zhì)出現(xiàn)空泡（應(yīng)激性損傷），部分細(xì)胞提前進(jìn)入衰老狀態(tài)（如出現(xiàn)多核、體積增大）；
懸浮細(xì)胞：聚集成團(tuán)（正常應(yīng)為單個(gè)或小簇），活力下降（臺(tái)盼藍(lán)染色陽(yáng)性率升高）；
功能細(xì)胞：如免疫細(xì)胞（
巨噬細(xì)胞）會(huì)因真菌刺激過(guò)度分泌細(xì)胞因子，若實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是檢測(cè) “藥物對(duì)細(xì)胞因子的調(diào)控”，污染會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)值偏高，無(wú)法區(qū)分是藥物作用還是污染應(yīng)激。
2、基因表達(dá)與代謝通路紊亂
真菌及其代謝物會(huì)激活細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)激信號(hào)通路，導(dǎo)致大量“非目標(biāo)基因”異常表達(dá)：
例：若實(shí)驗(yàn)需檢測(cè) “某基因的沉默效率”，污染可能使該基因表達(dá)量因應(yīng)激而被動(dòng)上調(diào)/下調(diào)，掩蓋真實(shí)的沉默效果；
代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)中，真菌的代謝產(chǎn)物（如甘露醇、海藻糖）會(huì)混入細(xì)胞樣本，干擾目標(biāo)代謝物（如氨基酸、脂質(zhì)）的檢測(cè)（如 HPLC 峰重疊、質(zhì)譜信號(hào)干擾）。
三、干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作：樣本污染導(dǎo)致連鎖錯(cuò)誤
若污染未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，攜帶真菌的細(xì)胞樣本進(jìn)入后續(xù)實(shí)驗(yàn)（如核酸/蛋白提取、染色、共培養(yǎng)等），會(huì)引發(fā)更復(fù)雜的干擾：
1、核酸提取與檢測(cè)偏差
真菌 DNA/RNA 會(huì)混入細(xì)胞核酸樣本，導(dǎo)致 PCR/qPCR 出現(xiàn)非特異性擴(kuò)增（若引物與真菌序列有同源性）；
真菌核酸酶會(huì)降解目標(biāo) RNA，導(dǎo)致逆轉(zhuǎn)錄失敗或 qPCR 結(jié)果偏低；
測(cè)序?qū)嶒?yàn)中，真菌基因組片段可能被誤讀為“細(xì)胞突變”，導(dǎo)致結(jié)果分析錯(cuò)誤。
2、蛋白檢測(cè)與分析干擾
真菌分泌的蛋白酶會(huì)降解細(xì)胞蛋白（如目標(biāo)檢測(cè)蛋白），導(dǎo)致 Western blot 條帶變淺或消失；
真菌自身蛋白（如幾丁質(zhì)酶、熱休克蛋白）會(huì)在電泳中形成雜帶，干擾目標(biāo)蛋白的定量（如灰度分析誤差）；
免疫熒光染色時(shí)，真菌菌絲可能非特異性結(jié)合抗體，形成假陽(yáng)性熒光信號(hào)，誤導(dǎo)細(xì)胞定位判斷。
3、共培養(yǎng)或功能實(shí)驗(yàn)失效
若實(shí)驗(yàn)涉及“細(xì)胞與其他生物（如細(xì)菌、病毒）的互作”，真菌污染會(huì)成為“第三方干擾因素”：
例：研究“腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞的共培養(yǎng)”時(shí)，真菌會(huì)同時(shí)刺激兩種細(xì)胞，破壞原本的互作平衡，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論完全錯(cuò)誤。
四、影響程度的核心判斷因素
真菌污染對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)的干擾是否“可接受”，需結(jié)合以下 3 點(diǎn)判斷：
影響因素 輕度干擾（可謹(jǐn)慎評(píng)估） 重度干擾（必須廢棄）
污染發(fā)現(xiàn)時(shí)間 接種后 12 小時(shí)內(nèi)，僅少數(shù)真菌孢子，無(wú)明顯菌絲 培養(yǎng) 24 小時(shí)后，菌絲蔓延或培養(yǎng)基渾濁
細(xì)胞狀態(tài) 細(xì)胞形態(tài)基本正常，增殖未受明顯抑制 細(xì)胞大量死亡或脫落，形態(tài)完全異常
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?初步觀察（如細(xì)胞形態(tài)學(xué)預(yù)實(shí)驗(yàn)） 定量檢測(cè)（如蛋白濃度、基因表達(dá)量）、長(zhǎng)期培養(yǎng)
結(jié)論：
對(duì)“定性觀察類(lèi)”初步實(shí)驗(yàn)（如細(xì)胞傳代穩(wěn)定性預(yù)實(shí)驗(yàn)），若早期發(fā)現(xiàn)輕度污染，可嘗試丟棄污染樣本、重新接種，對(duì)整體方案影響較??；
對(duì)“定量分析類(lèi)”核心實(shí)驗(yàn)，即使輕度污染也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可靠，必須終止實(shí)驗(yàn)并重做。
關(guān)鍵提醒：真菌污染的“隱蔽性風(fēng)險(xiǎn)”
部分真菌（如
酵母菌、
隱球菌）污染初期無(wú)明顯菌絲，僅表現(xiàn)為培養(yǎng)基輕微渾濁或細(xì)胞生長(zhǎng)變慢，易被誤判為 “細(xì)胞狀態(tài)不佳” 而非污染。此時(shí)若繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，會(huì)導(dǎo)致：
浪費(fèi)后續(xù)試劑（如 PCR 試劑盒、抗體）和時(shí)間；
若污染樣本與其他樣本交叉接觸（如共用移液槍?zhuān)赡芤l(fā)大規(guī)模污染，擴(kuò)大損失。
因此，細(xì)胞培養(yǎng)中需每日觀察細(xì)胞狀態(tài)（包括培養(yǎng)基顏色、澄清度、細(xì)胞形態(tài)），一旦發(fā)現(xiàn)疑似污染（如出現(xiàn)絮狀沉淀、不明顆粒），立即通過(guò)“鏡檢”確認(rèn)（真菌在顯微鏡下可見(jiàn)菌絲或孢子，與細(xì)菌的點(diǎn)狀污染有明顯區(qū)別），并及時(shí)處理污染樣本（高壓滅菌后丟棄），避免擴(kuò)散。
總之，真菌污染對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)的核心危害是破壞“細(xì)胞 - 環(huán)境”的穩(wěn)定平衡，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失去“單一變量”基礎(chǔ)，最終使結(jié)果失去參考價(jià)值。預(yù)防（嚴(yán)格無(wú)菌操作、定期消毒培養(yǎng)箱）比處理更重要。
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