Nature子刊：研究不能重複？可能是HeLa細胞系「變」了

HeLa細胞已經在世界各地的許多實驗室培養了近70年，並且長期以來被認為是無限供應的不變的相同細胞。然而，2月18日發表在《Nature Biotechnology》雜誌上的一項新研究表明，細胞在不同實驗室之間存在很大差異，這引發了對細胞系研究重複性的質疑。

「我很高興看到這項研究，但在某種意義上我並不感到驚訝，」斯隆凱特琳癌症中心的分子生物學家Prasad Jallepalli說，他沒有參與這項研究。

這並不是HeLa細胞系自誕生以來第一次出現多樣化的報道：多年來，其他研究小組也證明了HeLa細胞變異體之間在基因序列和RNA表達的顯著差異。

這項最新研究首次全面分析了各種HeLa變異體的遺傳變異（不同批次的HeLa細胞系生活在世界各地的各個實驗室），並且首次證明遺傳異質性導致了蛋白質表達和表型的變化。

HeLa細胞「變了」？

在這項研究中，研究人員從6個國家的13個實驗室收集了14份HeLa樣本，並在相同的實驗室條件下進行培養。他們首先量化了基因拷貝數變異，揭示了它們基因組之間的顯著差異。結果發現，HeLa變異體之間，特別是CCL2和Kyoto變異體之間存在著巨大的異質性。

進一步的分析表明，許多這些遺傳差異轉化為mRNA產生的變化，並且在較小程度上轉化為蛋白質丰度的變化。研究人員報告說，HeLa CCL2和Kyoto細胞系的轉錄組和蛋白質組譜彼此之間的差異，就像來自兩種不同類型組織的癌細胞系之間的差異一樣。

HeLa變異體在培養過程中生長速度也不同，一些細胞群需要17.5小時才能翻倍，而另一些細胞在相同的培養條件下需要話費超過32小時。它們對沙門氏菌感染的反應也有所不同：與其他兩種變體相比，一種變體對感染的敏感性較低，研究人員將其歸因於低水平的蛋白質複合物，這種蛋白質複合物在細菌進入宿主細胞中起作用。

在一項單獨的實驗中，研究小組通過培養細胞系三個月，來觀察HeLa變異體的基因表達是否會隨著時間發生變化。研究人員記錄了早期細胞和晚期細胞之間基因表達差異大約6%。

蘇黎世聯邦理工學院分子系統生物學研究所的Ruedi Aebersell教授是該研究的合著者，他說，「即使在同一個實驗室里，這些細胞的差異和變化速度也是非常驚人的。」他估計，如果一個研究生在項目開始時用HeLa細胞系做了一個實驗，並在六個月後被要求重複這個實驗，他們可能會得到不同的結果。

關於研究中的「可複製性危機」的討論大多數集中在實驗設計、數據分析方面的缺陷，以及作為主要驅動因素的受污染或貼錯標籤的細胞系。但是Aebersell認為，HeLa細胞系和癌細胞系的生物學差異可能是關鍵。

為什麼會「變」？

斯坦福大學的細胞生物學家Tim Stearns認為有幾個可能的原因可以解釋為什麼細胞系在長時間培養下會發生變化。首先，HeLa細胞是已知基因組不穩定的癌細胞，因此很可能隨時間隨機突變。此外，它們還會在實驗室中受到各種生長條件的影響，這可能會促使細胞進化出獨特的特徵。例如，他說，哺乳動物細胞的培養包括將其培養到充滿一個培養皿為止，從培養皿中抽取一部分細胞，然後將它們放在另一個培養皿中生長，這一過程稱為分裂。「每個人做這件事的方式都有點不同，」他說道。

最新這些發現，對於人類培養細胞的研究結果的解釋和重現性有一定的意義。Aebersell和他的同事在論文中提出了幾個具體的解決方案。首先，研究人員應該使用癌細胞系的早期傳代，並確保在同一細胞系的不同樣本中重複同一細胞系的實驗。更重要的是，生物學家應該清楚地報告他們在給定的研究中使用的細胞系變異體。

責編：探索君

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參考資料：

1）HeLa Cells from Different Labs Vary in Genetics, Phenotype

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