細胞培養トラブルシューティング

細胞培養は、生体システムをモデル化するための最も基本的な手法の1つで、バイオテクノロジーや製薬の分野で重要性が増しているだけでなく、ライフサイエンス研究で用いられる重要なプロセスでもあります。細胞培養は簡単に利用できる手法ですが、細胞の生存率に悪影響を与える汚染やその他の条件が存在すると、ストック拡大やモデル化実験のための細胞の増殖がうまくいかない可能性があります。細胞の共有化が一般的に行われるようになるにつれて、以前は同一性認証の対象となっていなかった細胞株による相互汚染の証拠が様々な文献で公開されるようになっています。細胞の増殖を阻む一般的な理由とまれな理由の両方を特定することで、実験の効率を高め、細胞製品の収量を増やすとともに、有益で信頼性の高い下流データをin vitroモデルから得られるようになります。

細胞株の誤認

最近の研究によると、現在使用されている全細胞株の最大3分の1が誤認の影響を受けていると推定されています。このことは、細胞株モデルの結果に基づいて発表されてきた生体システム関連の論文の内容に疑問を投げかけるものです。細胞株の誤認/相互汚染につながる要因は次のとおりです。

• 攻撃的な細胞株による汚染：多くの細胞株が希少な酵素アイソフォームをHeLa細胞と共有していることがアイソザイム解析で実証されて以来、HeLaは、培養株で最も一般的な侵襲性細胞株であることが示されています。
• 文書化とラベル付けの慣行：細胞培養フラスコ、プレート、クライオバイアル、および凍結容器は明確にラベル付けする必要があり、液体窒素貯蔵マップは、細胞ストックの追加、回収、再配置を反映させて厳密に管理する必要があります。
• 細胞株の借用：隣接する実験室間で細胞を共有化することは、細胞株の同一性の問題を招くよくある慣行の1つです。細胞株は、英国公衆衛生サービスの欧州認証細胞培養コレクション（ECACC）など、信頼できる細胞リポジトリからのみ入手する必要があります。

細胞株の相互汚染の一般的な原因と、その影響から培養物を保護する方法についてご確認ください。

細胞培養の微生物汚染

細胞培養用培地とインキュベーション条件は、細胞の増殖だけでなく、細菌、真菌、ウイルス等の汚染にとっても理想的な環境となります。より厳格な無菌培養操作を可能にするため、培養物を顕微鏡で定期的に検査して、細菌や真菌が混入した証拠がないかどうかを調べる必要があります。全培養物の最大30%がマイコプラズマで汚染されていると推定され、遍在する微生物による汚染の中には視覚的に検出できないものもあります。目に見えないマイコプラズマを検出するよう設計された試薬やキットは、多くの場合、PCR増幅に基づいており、ウイルス汚染の検出にも使用できます。

生物学的汚染物質や化学的汚染物質から培養物を保護する方法をご確認ください。

不十分な細胞増殖

培養中の細胞が健康に見えるにもかかわらず、コンフルエントに到達できないことがあります。健康な細胞の倍加を阻害する、汚染以外の原因には以下のようなものがあります。

• 培養/凍結培地の状態と品質
• サプリメントの品質と用途に対する適合性
• 凍結保存または継代中の不正確な細胞測定

細胞が生存しているように見えて増殖できない場合は、液体窒素に戻る前に、培養条件を改善して増殖を最適化する方法についてご確認ください。

接着細胞表現型の剥離

接着細胞は、培養中に単独で、またはシート状に自発的に剥離することがあります。接着培養が剥離する場合のチェック項目と培養の粘着性を回復する方法についてご確認ください。

細胞凝集

懸濁液中の細胞は、単体としてin vivo環境を模倣します。細胞が凝集し始める場合は、培養物にストレスがかかったときに培地に存在する粘着性の核酸が原因として考えられます。培地には、細胞凝集を招くどのような原因が隠れているでしょうか。培地から細胞凝集を排除する方法については、こちらをご覧ください。

培養における細胞死

培養中に細胞死が起こる場合は、微生物による汚染を最初に疑うべきです。不健康な細胞や表現型と矛盾する挙動が見られる場合のその他の原因としては、次のものが考えられます。

• 凍結ストックの状態
• 細胞継代数/オーバーコンフルエント
• 環境ストレス
• 解離酵素による過剰消化

細胞培養で予期しない結果を防ぐための鍵は、適切な機器と適格な試薬を使用し、専門的なプロトコルに従うことです。

培地中の沈殿物

汚染が原因でない場合は、培養中の粒子が沈殿していることが往々にして考えられます。バランスのとれたバッファーと培地の組成と、培地組成の懸濁状態を保つ方法についてご確認ください。