Theo dòng sự kiện

Ngăn ngừa ô nhiễm nuôi cấy tế bào

13/04/2020, 14:17

TNNN - Mycoplasma là vi khuẩn gây bệnh trên người, động vật, thực vật và côn trùng. Nhiễm mycoplasma tế bào nuôi cấy không chỉ ảnh hưởng đến sự thuần khiết, chất lượng của dòng tế bào mà còn ảnh hưởng tới kết quả nghiên cứu. Phát hiện mycoplasma trong tế bào nuôi cấy là cần thiết cho các phép thử thành công.

Xuất hiện khái niệm nuôi cấy tế bào lần đầu tiên cách đây hơn một thế kỷ, khởi đầu bằng thử nghiệm của Wilhelm Roux, nuôi cấy phôi gà trong dung dịch muối, nỗ lực của Ross Harrison nhằm phát triển các sợi thần kinh trong ống nghiệm. Kể từ đó, nuôi cấy tế bào đã trở thành một kỹ thuật cơ bản để kiểm tra sự phát triển, phân biệt và đáp ứng với các kích thích từ thuốc mới đến các độc tố, ứng dụng trong nghiên cứu vắc-xin, liệu pháp protein, nghiên cứu ung thư và trong vô số các nghiên cứu khác.

Kỹ thuật cơ bản là phát triển và duy trì các tế bào trong ống nghiệm, trong điều kiện được kiểm soát, sử dụng các tế bào chính (hữu hạn), điều chế trực tiếp từ các mô hoặc các tế bào bất tử có thể được nuôi cấy vô thời hạn. Thông thường đối với tất cả các thử nghiệm nuôi cấy tế bào là mối đe dọa ô nhiễm sinh học và hóa học, cũng như ô nhiễm chéo dòng tế bào, mỗi loại có khả năng gây ra hậu quả tai hại. Tuân thủ các thực hành tốt nhất và thiết kế các công cụ làm việc chuyên dụng để ngăn ngừa ô nhiễm là rất quan trọng cho các thử nghiệm nuôi cấy tế bào thành công.

Vô số các chất gây ô nhiễm tiềm ẩn

“Có hai nguồn ô nhiễm nuôi cấy tế bào chính” - Mary Kay Bates, nhà khoa học nuôi cấy tế bào cao cấp toàn cầu, thiết bị phòng thử nghiệm, Thermo Fisher Scientific cho biết. Các nguồn ô nhiễm phổ biến nhất là hệ thực vật có trên các nhân viên phòng thử nghiệm, có thể đến từ tóc, hơi thở hoặc da của họ.

Nguồn quan trọng thứ hai chính là môi trường phòng thử nghiệm. Tỷ lệ ô nhiễm tăng lên khi phòng thử nghiệm không được làm sạch thường xuyên. Theo Jaleel Shujath, phó tổng giám đốc Markting của Hệ thống hấp thụ, ô nhiễm sinh học thường xảy ra do những người không mang thiết bị bảo vệ thích hợp (ví dụ: găng tay, áo bảo hộ phòng thử nghiệm, kính bảo hộ) hoặc sử dụng các kỹ thuật không phù hợp (ví dụ: không lau sạch tủ hút nuôi cấy tế bào, ngăn chặn dòng chảy tầng và sử dụng cùng một ống hút trong các đĩa nuôi cấy của các loại tế bào khác nhau).

Một ví dụ về ô nhiễm nuôi cấy tế bào: Jaleel Shujath, Hệ thống hấp thụ Các chất gây ô nhiễm sinh học bao gồm vi khuẩn, nấm, vi-rút, mycoplasma và thậm chí các tế bào động vật có vú khác. Ô nhiễm vi khuẩn, nấm và nấm men nói chung dễ dàng phát hiện, thông qua tăng độ đục của môi trường, hoặc hình ảnh qua kính hiển vi.

Tuy nhiên, Mycoplasma là mối đe dọa nghiêm trọng đối với nuôi cấy tế bào và có những đặc điểm đặc biệt khiến chúng khó bị phát hiện. Chúng nhỏ hơn vi khuẩn và thiếu thành tế bào, nghĩa là sẽ vô ích nếu điều trị bằng kháng sinh. Thật không may, sử dụng kháng sinh thường quy có thể gây ô nhiễm bởi mycoplasma, Bates nói. Không chỉ kháng sinh không có tác dụng chống lại mycoplasma, mà chúng còn tiêu diệt các sinh vật khác như Staphylococcus aureus, những sinh vật có thể chỉ ra sự ô nhiễm sớm, để loại bỏ nuôi cấy bị ô nhiễm. Hậu quả là, mycoplasma không bị phát hiện nên phát triển mạnh, cô giải thích.

Nuôi cấy tế bào cũng dễ bị ô nhiễm hóa học, xảy ra “khi mà khói từ các hóa chất được sử dụng lưu thông trong không khí và hòa tan vào môi trường nuôi cấy”, Bates nói. Làm sạch chất khử trùng và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác bao gồm phenol-chloroform,-mercaptoethanol và rượu isoamyl là tất cả các nguồn gây ô nhiễm. Nói chung, kỹ thuật kém cũng góp phần gây ô nhiễm hóa học, Shujath nói.

Dimethyl sulfoxide (DMSO) là một chất bảo vệ lạnh gây độc cho tế bào và nên giới hạn tiếp xúc ở nhiệt độ phòng, không quá lâu hơn mức cần thiết. “Khi loại bỏ ni tơ lỏng khỏi các tế bào để đặt vào đĩa, chúng phải nhanh chóng được làm tan băng trong một bồn nước ấm và nhanh chóng loại bỏ DMSO”, ông giải thích.

Hậu quả của ô nhiễm có thể nghiêm trọng. “Kết quả thử nghiệm không mong đợi và tế bào bị chết sớm là hậu quả chính của sự ô nhiễm” Shujath cho biết. “Ví dụ, nếu tiến hành thử nghiệm dựa trên tế bào tiêu chuẩn và ô nhiễm bởi các tế bào khác xảy ra, kết quả xét nghiệm có thể vượt quá thời gian. Trong khi điều này cũng có thể là do số lượng tế bào cao, người ta không thể giảm ô nhiễm tế bào” ông nói.

“Vi khuẩn và nấm gây ra những ảnh hưởng bất lợi này bằng cách thay đổi độ pH của môi trường nuôi cấy. Vi khuẩn và nấm thường tạo ra axit lactic như một sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất, làm cho môi trường nuôi cấy có tính axit cao hơn, dẫn đến độc tính và chết tế bào” Bates giải thích.

Ô nhiễm Mycoplasma không gây chết người, nhưng “đã được chứng minh là gây ra hiện tượng quang sai nhiễm sắc thể và thay đổi hình thái cũng như làm giảm hiệu quả truyền máu”, cô nói. Ngay sau khi được phát hiện, quá trình khắc phục ô nhiễm nuôi cấy tế bào rất mất thời gian và tốn kém. Shujath nhớ lại một trường hợp ô nhiễm mycoplasma: Mua lại và phát triển các tế bào mới và làm lại tất cả các thử nghiệm dẫn đến chương trình nghiên cứu kéo dài trong nhiều tháng, tiêu tốn hàng trăm ngàn đô la cho chi phí vật tư và chi phí nhân công.

Có các tế bào ung thư vú thực tế là các tế bào bàng quang không?

Thông thường, tiến hành thử nghiệm với nhiều loại tế bào, nhưng các biện pháp phòng ngừa trước đây có thể dẫn đến sự lây nhiễm chéo dòng tế bào. Trong khi cố gắng tiết kiệm thời gian bằng cách làm việc với nhiều dòng tế bào khác nhau cùng một lúc trong tủ an toàn sinh học (BSC), điều này có thể dẫn đến việc thay đổi các tế bào, ví dụ, từ nuôi cấy tế bào ung thư vú sang nuôi cấy tế bào ung thư buồng trứng, Bates nói. “Nếu các tế bào phát triển nhanh hơn, có thể sẽ sớm không còn nuôi cấy tế bào gốc”.

Thật đáng báo động, có bằng chứng cho thấy, có đến một phần ba dòng tế bào khối u đang được sử dụng trong nghiên cứu khoa học bị ảnh hưởng bởi sự lây nhiễm chéo giữa các tế bào. “Đây là một vấn đề lớn bởi vì các thử nghiệm không còn có thể tái sản xuất và hầu hết các trường hợp thậm chí không còn có giá trị”, Shujath giải thích.

Bates nói “việc rút lại hoặc rút các ấn phẩm, có thể gây ảnh hưởng đến danh tiếng của các nhà khoa học, làm mất thời gian và các nguồn”. May mắn thay, có nhiều cách để giảm nguy cơ lây nhiễm chéo. “Cách phòng ngừa dễ dàng nhất mà người ta có thể thực hiện, bên cạnh kỹ thuật thích hợp, là lấy các tế bào từ một nguồn đáng tin cậy (ví dụ: sinh học), mở rộng và làm lạnh một cách thích hợp, thường xuyên hai tuần hoặc hàng tháng làm tan một lọ thuốc để sử dụng trong các cuộc thử nghiệm. Nói cách khác, tiếp tục sử dụng cùng một đợt trong nhiều tháng”, Shujath nói.

Nhiều tạp chí cũng đang thực hiện các biện pháp để đảm bảo tính hợp lệ và “các tạp chí uy tín nhất hiện nay yêu cầu xác thực dòng tế bào trước khi đăng bài”, Bates nói. “Sẽ xác thực các dòng tế bào có nguồn gốc từ các ngân hàng tế bào, như ATCC và Ngân hàng tế bào châu Âu. Đối với các dòng tế bào khác, phân tích sẵn DNA  để xác nhận an toàn.

Phương pháp phòng ngừa

Giữa vô số loại chất gây ô nhiễm và nguồn gây ô nhiễm, dường như ô nhiễm nuôi cấy tế bào là không thể tránh khỏi. May mắn thay, sự kết hợp của kỹ thuật tốt và thiết bị phù hợp có thể ngăn ngừa hầu hết ô nhiễm.

Sử dụng kỹ thuật vô trùng thích hợp là một cách đơn giản để giảm nguy cơ ô nhiễm. Theo ông Shujath, “Mang thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) thích hợp và làm sạch găng tay bằng ethanol trước khi vào BSC, đảm bảo dòng chảy của máy hút mùi vẫn còn nguyên vẹn bằng cách chỉ đặt các vật liệu cần thiết trong tủ hút và sử dụng các chuyển động chậm và chủ động điều chỉnh dòng chảy tầng. "Không sử dụng cùng một ống hút giữa các loại tế bào khác nhau để ngăn ngừa ô nhiễm chéo dòng tế bào và ngay cả trong cùng một dòng tế bào, nên thay đổi ống hút thường xuyên để ngăn ngừa ô nhiễm sinh học khác", ông nói thêm. "Hãy cân nhắc, tiến hành với một loại tế bào tại một thời điểm, làm sạch phòng thử nghiệm, không trả lời các cuộc gọi hoặc nhắn tin trong khi xử lý các tế bào”, Bates nói.

Sử dụng các thiết bị chuyên dụng cũng sẽ giúp ngăn ngừa ô nhiễm. “Thiết kế đặc biệt các dụng cụ và thiết bị nhằm ngăn ngừa ô nhiễm là rất cần thiết, chẳng hạn như sử dụng nắp bảo vệ sinh học trong máy ly tâm, hoặc sử dụng máy ấp CO2 với nội thất bằng đồng rắn 100% và trong buồng lọc HEPA cung cấp 5 điều kiện phòng sạch tiêu chuẩn ISO”, Bates giải thích.

Kết luận

Ô nhiễm là mối quan tâm đặc biệt đối với ngành công nghiệp dược phẩm sinh học. Mycoplasma đặc biệt liên quan, vì chúng có thể góp phần gây bệnh cho con người. Vì nhiễm mycoplasma có thể được phát hiện bằng phương pháp kính hiển vi, nên cần có các kỹ thuật chuyên dụng.

Bộ luật Quy định Liên bang Hoa Kỳ xem xét các quan điểm của FDA, Hội nghị Quốc tế về Hài hòa hóa và Dược điển Hoa Kỳ cung cấp tài liệu kỹ thuật để phát hiện mycoplasma. Không may, phương pháp nuôi cấy trước đây đòi hỏi thời gian ủ bệnh dài và một số nuôi cấy phụ, mất đến 28 ngày để hoàn thành và do đó không có lợi cho việc sàng lọc nhanh đối với các sản phẩm có thời gian bán thải ngắn. Điều này cũng trì hoãn các biện pháp khắc phục bước đầu, có khả năng dẫn đến việc mất sản phẩm cuối cùng.

Kết quả là, các phương pháp vi sinh nhanh hơn nhiều đã được phát triển và công nhận, một số công ty cung cấp thử nghiệm sản phẩm dược phẩm sinh học nhanh chóng. Với ảnh hưởng bất lợi của ô nhiễm sinh học hoặc hóa học, thậm chí bằng các phương pháp thử nghiệm nhanh hơn, phương pháp tốt nhất là thực hiện các biện pháp phòng ngừa bao gồm sử dụng kỹ thuật vô trùng tốt và thiết bị được thiết kế để giảm thiểu ô nhiễm.

Tiến sĩ Michelle Dotzert

Trương Tố Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager – Hoa Kỳ

Ảnh bìa: VinaCert

 

Bình luận