在顯微鏡下分析細胞培養瓶裡的細胞 |圖像來源／iStock.com/dra_schwartz
一般人也許不瞭解生物醫學上的研究要如何做？如何開始？一項研究通常要從細胞實驗開始，等到細胞實驗有初步的結果後，才會依序進入動物實驗、臨床試驗等步驟，最終才可能產出安全有效的藥品或技術。由此可見，起頭的細胞實驗的成功、正確與否，具有關鍵的重要性地位，甚至還會影響後續整體研究結果的成功與否。您說正確的「細胞實驗」重不重要？
不過，何謂「細胞實驗」？顧名思義，細胞實驗就是以細胞為對象進行的各種試驗，讓細胞接觸藥物、病毒、或輻射等，研究細胞會有什麼反應。測試細胞可透過細胞培養技術，然後培養在適宜的培養基中，使其持續生長和增殖，最後獲得的細胞株，可應用於科學研究中。根據一篇2012年的文獻估計，約有包括來自一百五十多個不同物種的三千六百多個細胞株供實驗用。
然而，近年來有多篇報告指出，目前研究人員廣為使用的細胞株，存在著交叉污染（cross-contamination）或是誤認（misidentified）的情形，也就說你關心的她不是她。當實驗室在操作過程中發生不同細胞間的交叉污染，甚至是錯誤標示（mislabeling）而產生混淆時，而研究人員往往又無法即時地發現與改正，將會誤導研究人員對於實驗結果的判斷，並影響最後研究成果的正確性。因此，如何保持每種細胞的原貌與純度極為重要，更是一項重大工程。
根據報告，有相當高比例的細胞株是在建立培養的過程中，常常受到海拉細胞（HeLa cells）的交叉污染。由於海拉細胞是一種癌細胞，具有生長快速且可長期不死、繼代增殖的能力，所以，常常細胞培養養到最後都變成海拉細胞了。海拉細胞是何許人也？她是生物醫學史上，最早經由人工培養而「長生不死」的人類細胞，是從一位非裔美國婦女—海利耶塔•拉克斯（Henrietta Lacks）的子宮頸癌組織上培養出來的，是一個存活至今快七十年的神奇人體細胞株，對醫學研究有很深遠的貢獻。此細胞的取得過程，還因為當時醫師並未獲得拉克斯的同意，而擅自取用她的細胞用於研究，她的家族也從未因海拉細胞的應用，而得到任何的經濟補償，凸顯出醫學研究倫理的問題，發人深省。
顯微鏡下的子宮頸癌海拉細胞 |圖像來源／iStock.com/HeitiPaves
爰此，若在培養過程中操作不慎，可能會經由不當的共用培養基，或藉由氣溶膠（aerosol）傳播至其他細胞的培養皿，不久後即取而代之。除了海拉細胞外，其他生長快速的細胞也可能造成細胞的交叉污染。此外，也有在人類細胞株建立的階段時，就已經被實驗室既有的小鼠細胞所取代的錯誤。經過統計，目前有超過三萬三千篇的科學論文，是使用錯誤的細胞株所發表的成果，而這些使用錯誤細胞所衍生的無效研究數據，不僅造成研究經費與資源的浪費，對於研究人員長期投注的心力，更造成莫大的損失。因此，研究人員使用細胞株時不可不慎。
研究人員要如何避免使用錯誤細胞株或是有交叉污染問題的細胞呢？可以透過下列方式達成：
- 開始進行細胞培養實驗前，即先透過公開資訊搜尋（https://iclac.org/databases/），確認欲使用的細胞株沒有交叉污染或是誤用的歷史，例如：Chang Liver細胞株已證實為海拉細胞，即使可以取得也不宜使用。
- 盡量透過大型公開、具有品質管制公信力的細胞庫取得細胞株。
- 落實實驗室細胞株品質管制措施，避免細胞株交叉污染，包括：
- 培養基不混用；
- 同一時間於生物安全櫃內只處理一種細胞株；
- 不同株細胞間的操作時間至少間隔15分鐘；
- 使用後澈底清潔生物安全櫃內的操作環境。
- 定期檢測是否有其他細胞株的污染，或是透過細胞鑑定服務，確認所使用細胞株的正確性。
落實實驗室細胞株品質管制措施與優良操作，可避免細胞株交叉污染 |圖像來源／許瓈文
細胞株的正確性是可以透過檢驗加以鑑定的，而其中的短序列重覆片段聚合酶連鎖反應技術（STR-PCR），因具有高準確性、可靠性、耐用性、低成本和快速的特性，是目前應用於人類細胞株鑑定的主要技術。國衛院與食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心合作，自2009年起開始推廣STR-PCR細胞鑑定服務，同時在許多研習活動中，積極向研究人員宣導細胞株正確性在科學研究領域的重要性，期能建立使用正確細胞株的重要觀念。
參考資料：
- 《國衛院電子報》第848期 研究發展
- 《海拉細胞的不死傳奇》史克魯特著。初版。遠流2011。
- Gurvinder Kaur & Jannette M. Dufour (2012) Cell lines, Spermatogenesis, 2:1, 1-5, DOI: 4161/spmg.19885
撰文者／劉盈秀、李岳倫
資料來源／許瓈文