一、类器官时代的质量控制盲区
患者来源类器官(Patient-derived organoid, PDO)是近年来精准肿瘤学最受瞩目的工具之一。与传统的2D细胞系相比,类器官能更好地保留原始肿瘤的组织结构、基因特征和药物反应,被广泛应用于药物筛选和个性化治疗方案评估。然而,一个容易被忽视的问题是:类器官培养同样面临支原体污染的威胁。由于类器官样本在临床处理过程中需要多次操作,污染的引入风险并不比传统细胞培养低。更棘手的是,支原体污染在类器官中同样可以长期潜伏而不引起肉眼可见的浑浊或pH变化,让研究人员浑然不知。
二、污染后果:生长抑制和药敏偏差
Dayanidhi等(2023)在这项发表于Cancer Research Communications的研究中,系统评估了支原体污染对结直肠癌类器官的影响。研究团队对比了多对支原体阳性/阴性类器官系的生长曲线,结果令人警醒:支原体阴性的类器官系的Cell Titer-Glo(CTG)发光值比阳性的高出至少5倍,说明支原体污染严重抑制了类器官的生长活力。研究团队推测,这种生长抑制可能源于支原体与类器官细胞竞争营养、物理侵袭以及改变细胞基因表达和代谢状态的综合效应。
更关键的是药物敏感性测试。研究团队用奥沙利铂、伊立替康活性代谢物SN38和5-氟尿嘧啶(5-FU)三种结直肠癌标准治疗药物,对匹配的支原体阳性/阴性类器官系进行了剂量-反应曲线测定,发现两组之间存在显著差异(P<0.05)。随后,他们用147种FDA批准的抗肿瘤药物进行高通量筛选,同样观察到支原体阳性和阴性类器官系之间对部分药物的敏感性有明显差异。这意味着,如果实验室使用的类器官存在未检出的支原体污染,获得的所有药敏数据都可能存在偏差——这直接关系到候选药物的筛选结果是否能反映真实的生物学效应。
三、清除有多难?抗生素方案并不理想
研究团队尝试了抗生素清除方案。他们用Plasmocin处理4株支原体阳性类器官系,2周后发现只有1株(PDO4)被成功清除。更令人担忧的是,即使在这株成功清除的类器官中,Plasmocin处理也明显抑制了类器官的生长——处理后的CTG信号持续下降,说明抗生素本身对类器官产生了毒性。其他3株类器官系的支原体完全未被清除。
作为替代方案,研究团队将9株支原体阳性结直肠癌类器官通过小鼠体内传代(PDOX模型),结果显示:所有在小鼠体内成功生长的类器官移植瘤,支原体均被100%清除。但这一方法的代价是实验周期延长(数周至数月)、动物伦理限制,且不是每个类器官系都能在免疫缺陷小鼠体内成功成瘤。
四、从源头预防才是最优解
上述研究清楚地表明,一旦类器官被支原体污染,无论是抗生素清除还是体内传代,都面临成本高、耗时长、效果不可控的问题。对于每一株历经数月建立、代表着珍贵患者基因特征和药物反应的类器官系而言,被污染后弃之可惜、清之不易。因此,最理智的策略是在培养过程中建立支原体定期监测制度,在污染发生早期就发现并隔离。以qPCR为基础的支原体快速检测方法,灵敏度可达10 CFU/mL,当天即可出结果,远优于传统培养法28天的检测周期,完全适合作为类器官实验室的常规质控手段。
翼和生物支原体qPCR检测试剂盒,基于多重荧光定量PCR技术,覆盖120种支原体,灵敏度可达10 CFU/mL,配备内参避免假阴性,适合类支原体污染定期监测。
参考文献:Dayanidhi DL, Watlington WK, Mantyh JB, et al. Effects and Eradication of Mycoplasma Contamination on Patient-derived Colorectal Cancer Organoid Cultures. Cancer Res Commun. 2023;3(9):1947-1956. doi:10.1158/2767-9764.CRC-23-0109. PMCID: PMC10530407.
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