2021年8 月 17 日——根据8 月 13 日发表在《自然生物医学工程》上的评论，迫切需要改进用于生物医学研究的哺乳动物细胞培养实验的环境条件报告。

人类细胞系以悬浮方式或作为标准培养基中的细胞贴壁单层分批培养，用于高级组学研究和可视化技术。在过去的三年中，它们一直是生物医学研究的主要方法。

细胞培养基提供关键的营养物质、信号分子(即生长因子)和适当的渗透条件，使细胞能够茁壮成长。通常，气体交换和温度由培养箱控制。随着细胞的生长，它们的新陈代谢涉及气体的交换。

理论上，培养箱可用于可靠地模拟体内发生的气体交换，但传统的细胞培养方法没有考虑与大气的活跃气体交换，活的哺乳动物使用大气交换来维持体内平衡。

这种缺乏活跃的环境气体交换可能会导致细胞微环境发生变化，例如酸化或脱氧。重要的是，这些偏差可能会损害细胞功能。

沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 和美国索尔克生物研究所基因表达实验室的研究人员呼吁加强监测、报告和干预，以控制培养参数并确保实验密切模仿生物生理学。这组作者说，这些努力将提高细胞培养在生物医学研究中的可解释性、实用性和可重复性。

KAUST 红海研究中心的研究科学家 Shannon Klein 博士说：“我们的研究强调了科学家忽视监测和控制细胞环境的程度，以及忽视报告使他们能够得出科学结论的具体方法的程度。” ，在一份声明中。

再现性

研究人员无法复制涉及体外细胞培养的实验是生物医学研究中存在不可重复性问题的主要原因。许多出版物没有报告测量细胞培养的环境条件。

该团队评估了 2014 年至 2019 年间发表的涉及哺乳动物细胞培养研究的实验实践。总共从 29,000 多篇论文中评估了 810 篇随机选择的论文。近 700 篇论文使用了 1,749 个单独的细胞培养实验。

研究人员呼吁科学家报告、测量和控制细胞培养基中的环境条件。

该研究表明，迫切需要报告、测量和控制培养细胞的培养基的环境条件，这将提高科学家重现实验结果的能力。图片由 KAUST 提供。

分析显示哺乳动物细胞培养过程中使用的环境条件报告不一致和不充分。超过三分之一的实验没有报告所使用的培养系统，64% 使用分批培养系统，只有 1% 使用可以准确测量和控制环境条件的生物反应器或恒化器。

不到一半的实验报告了孵化温度和二氧化碳百分比，而不到 10% 的实验列出了大气氧含量，而不到 0.001% 的实验报告了培养基的 pH 值。

研究人员使用 PubMed 和 Google Scholar 进行了不受限制的文献搜索，发现只有六项研究测量了标准分批培养过程中的 pH、氧气和二氧化碳条件。这六篇论文指出了环境条件可以改变文化结果的可能性。

“我们非常惊讶的是，研究人员在很大程度上忽视了在细胞培养的整个过程中维持与生理体相关的水平的环境因素，如培养酸度，尽管众所周知这对细胞功能很重要，”说Samhan Alsolami，KAUST 博士生。

最佳实践

作者建议可以使用市售系统监测环境参数，包括带有集成和可高压灭菌传感器的即用型细胞培养瓶。该团队表示，恒化器或灌注系统和先进的生物反应器系统虽然成本高昂，但可以提供最佳的环境控制能力，是维持长期培养和应用的理想选择。

“更好地报告、测量和控制细胞培养的环境条件应该可以提高科学家重复和再现实验结果的能力，”Alsolami 说。“更仔细的关注可以推动新的发现，并增加临床前研究与人体的相关性。”

研究人员进一步假设，改进现有协议有助于将环境漂移限制在可接受的范围或生理范围内。为实现这一目标，研究人员必须使用市售仪器开发标准报告、控制和测量程序，这些仪器专门用于控制各种细胞类型和应用的培养环境。

研究小组提议，资助机构应该调查环境因素对模型细胞系中普遍研究的生物反应的影响。此外，期刊应发布报告摘要(报告实践的标准化声明)，其中包含细胞培养环境控制的实践标准。