纽约(基因组网)-一个国际研究人员联盟发现证据表明，常用的HeLa癌细胞系可能比以前认为的更加异质。
在上个月发表的BioRxiv研究中预印，研究人员发现，各个实验室的HeLa细胞种群在基因组、转录组、蛋白质组和表型水平上存在显著差异。这种变异不仅发生在已知不同的细胞系品种之间，也发生在假定为同质的种群之间，甚至在实验过程中继代培养的单个特定种群中。
瑞士苏黎世联邦理工学院教授、该研究的高级作者Ruedi Aebersold说，由于HeLa细胞是生物学研究中最常见的模型系统之一，在PubMed存储库的近10万篇出版物中使用或引用，这些发现对研究界具有重大意义。vwin德赢ac米兰合作
Aebersold说，他和他的同事决定研究HeLa细胞的异质性，作为围绕生命科学研究的可重复性问题的更大兴趣的一部分。正如作者所指出的，可重复性已经成为生物研究中的一个严重问题，2011年和2012年的两项研究突显了这一点，制药研究人员发现他们无法复制80%到90%的主要生命科学研究论文的结果。
“基本上，我们想要提出一个论点，[帮助]解释为什么事情的结果不一样，”Aebersold说。“也许潜在的原因不一定是因为它们不称职或便宜，而是因为生物学要复杂得多(比假设的)。”
欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory)多组学和统计计算小组负责人沃尔夫冈·胡贝尔(Wolfgang Huber)说，HeLa细胞群体的异质性是一个真正的问题。BioRxiv预印本“可能是迄今为止对这一现象最好的定量研究，”他说。
Huber没有参与这项研究，他已经发表了研究HeLa细胞基因组和转录组景观的工作。
Aebersold说，自从研究人员在20世纪50年代开始使用HeLa细胞以来，人们就知道这个细胞系已经分化成至少两个不同的种群，CCL2和京都品种。
“很明显(从这种分歧中)，这些细胞最终会分离，”他说，并补充说，尽管有了这些知识，研究人员在发表结果时通常不会报告他们使用的是哪种HeLa。
这种观察到的差异表明，在HeLa细胞内可能存在比通常假设的更广泛的异质性。为了验证这一观点，研究人员从世界各地的13个实验室收集了14个等份的海拉细胞。然后，他们在统一的条件下培养它们，并测量它们的全基因组拷贝数、转录组、蛋白质组和蛋白质周转率。他们使用阵列cgh测量基因拷贝数变化，mRNA测序用于转录组分析，并在Sciex 5600+ TripleTOF仪器上使用Swath质谱进行蛋白质组分析。此外，他们使用脉冲跟踪SILAC (pSILAC)标记，测量同位素标记的氨基酸并入蛋白质的速率，以评估蛋白质周转率。
研究人员还调查了每种菌株对沙门氏菌观察感染的表型效应的分子异质性。
作者观察到他们所描述的“在不同实验室培养的HeLa细胞之间有相当大程度的大规模[拷贝数变化]”，甚至，他们指出，“在具有相同注释的菌株之间”。他们写道，这些基因组差异转化为转录组和蛋白质组的可变性，“与不同组织来源的细胞之间观察到的可变性相当”。这些分子差异进一步转化为表型，包括不同的生长速度和抗性沙门氏菌感染。
这种差异在CCL2和京都品种之间最为明显，这使得作者“强烈建议所有未来与hela相关的研究至少应该清楚地报告所使用细胞的CCL2或京都的身份。”
然而，即使在相同的细胞群中，研究人员也会随着时间的推移观察到变化。以CCL2细胞为例，在培养三个月后，他们发现“一些完整染色体的拷贝缺失或增加，6%至7%的基因差异表达，以及通路的定量变化。”
他们指出，这意味着即使在一个中等长时间的实验过程中，研究人员也可以看到他们正在研究的细胞群发生了重大的分子变化，这可能会影响他们的结果。
“结果表明，这些细胞不仅在不同的实验室中是不同的，即使在同一个实验室中，它们也会发生变化，”Aebersold说。“几个月后，它们就不再是原来的细胞了。”
他说，这些发现不仅与HeLa细胞有关，而且可能推广到其他用作研究模型系统的癌细胞系。
Aebersold说，他不认为这些发现意味着研究人员应该停止在他们的工作中使用细胞系，但他建议需要某种基准测试和质量控制。
“我认为一个很好的中间立场，或者一个实际上可以实现的立场是，如果有人发表了一篇关于一些细胞系的论文，他们应该包括某种形式的分子描述(这些细胞)，”他说，例如，研究人员可以包括他们在工作中使用的细胞系的转录组学或蛋白质组学分析。
如果两个人得出了不同的结论，你可以利用这些数据“很容易地回过头来说，你基本上是在研究不同的细胞，”Aebersold说。“它们都被称为海拉，但它们不是同一个细胞。”
他指出，转录组学和蛋白质组学分析的相对速度和便捷性使得这种方法比过去更加可行。他说，虽然不是所有的研究人员都有这种专业知识，但大多数人都有一个能够进行这种分析的核心实验室。
虽然这些发现在某种意义上是令人沮丧的，但Aebersold认为它们指出了一个潜在的生命科学可重复性危机的可解决问题。
他说:“如果你能在一些细节上发现问题，那么你就能解决它。”所以在这方面，我认为这实际上是一个积极的结果，尽管它让许多人的问题变得复杂。”
此外，他说，如果研究人员开始在他们的出版物中提供他们细胞系的分子特征，这些数据将是一种非常有价值的资源。
“让我们想象一下，对于所有大约10万篇(使用HeLa细胞发表的)论文，如果每一篇论文都记录了这些细胞的转录组或蛋白质组，并且这是可访问的(以及)人们从这些细胞中提取的相应的表型或功能信息，”Aebersold说。“这将是一种极好的资源。”
“当然，这在过去几十年里是不可能的，但从现在开始，我们能够做到这一点，”他说。“如果有人真的捕捉到了(这些细胞的)分子构成，并将其与正在生成的有时极其复杂的生物学见解联系起来，我认为这对生物学知识来说将是一件伟大的事情。”
Huber也认为，提供实验中使用的细胞系的更广泛的基因组或蛋白质组学数据可能对“调试和确定给定研究中的错误”很有用。
然而，他说，担心细胞系异质性影响实验发现的可重复性可能是错误的。
Huber建议，研究人员不应该担心细胞系内的异质性会导致可重复性问题，而是应该担心受这种异质性影响的结果不够可靠，没有意义。
他说:“我认为真正的解决方案是扩大所使用的细胞系的数量——不是在一种、两种或三种细胞系上做实验，而是在许多细胞系上做实验。”“患者来源的组织也是如此。理想情况下，你不只是研究两三个样本，而是几十个，数百个样本。”
Huber说，高通量组学技术使得这比过去更加合理。
他说:“我们现在有能力进行更高通量的实验，我们正在朝着使用许多不同细胞系的实验设计迈进，所以你可以看到，你观察到的效果在许多不同的克隆中都是强有力的。”“重要的是不要集中在一个超级具体和高度定义的模型系统上，而是要确保我们基于这些模型系统所做的陈述是稳健的，并且在很大程度上独立于这种变化。”