真菌污染对细胞培养实验结果的影响具体体现在哪些方面？

 

百欧博伟生物：真菌污染是细胞培养中最常见的污染源之一（尤其在湿度较高、操作不规范时易发生），其对实验结果的影响具有直接破坏性、累积性和隐蔽性，轻则导致细胞生长异常，重则使整个培养体系崩溃，实验数据完全失效。具体影响可从以下几个层面展开：

 

一、直接破坏细胞存活与生长状态：从“生长抑制”到“彻底死亡”

 

真菌（如白念珠菌、毛霉、曲霉、酵母菌等）对细胞的生存环境具有强烈干扰，且不同真菌的破坏方式略有差异，但最终都会导致细胞无法正常生长。

 

1、营养竞争与空间侵占

 

真菌繁殖速度极快（尤其在富营养的细胞培养基中），会优先消耗葡萄糖、氨基酸、维生素等营养物质，同时通过菌丝（丝状真菌）或细胞团（酵母菌）占据培养空间：

 

轻度污染时（如早期酵母菌污染），细胞增殖速率明显下降（如原本 24 小时翻倍，污染后 48 小时仍未翻倍），贴壁细胞出现局部稀疏、形态皱缩；

 

重度污染时（如毛霉菌丝蔓延），菌丝会缠绕细胞或覆盖培养皿表面，导致细胞因“缺氧 + 缺营养”快速死亡（通常 1-2 天内贴壁细胞完全脱落，悬浮细胞成团裂解）。

 

2、分泌毒性物质直接损伤细胞

 

多数真菌会分泌代谢产物（如蛋白酶、酯酶、有机酸、真菌毒素），直接破坏细胞结构或功能：

 

蛋白酶可分解细胞间连接蛋白（如钙粘蛋白），导致贴壁细胞脱落；

 

有机酸（如曲霉分泌的柠檬酸）会降低培养基 pH（从 7.2 降至 5.0-6.0），破坏细胞内酶活性和离子平衡；

 

部分真菌（如黄曲霉）分泌的毒素可穿透细胞膜，损伤 DNA，导致细胞凋亡或坏死。

 

二、诱导细胞表型与功能异常：数据偏离真实状态

 

即使细胞未完全死亡，真菌污染也会通过“应激反应”或“间接干扰”导致细胞表型改变，使实验检测结果失真（这种影响在污染早期最隐蔽，易被忽视）。

 

1、细胞形态与生理特征改变

 

贴壁细胞：形态从多边形变为圆形，边缘模糊，胞质出现空泡（应激性损伤），部分细胞提前进入衰老状态（如出现多核、体积增大）；

 

悬浮细胞：聚集成团（正常应为单个或小簇），活力下降（台盼蓝染色阳性率升高）；

 

功能细胞：如免疫细胞（巨噬细胞）会因真菌刺激过度分泌细胞因子，若实验目标是检测 “药物对细胞因子的调控”，污染会导致检测值偏高，无法区分是药物作用还是污染应激。

 

2、基因表达与代谢通路紊乱

 

真菌及其代谢物会激活细胞内的应激信号通路，导致大量“非目标基因”异常表达：

 

例：若实验需检测 “某基因的沉默效率”，污染可能使该基因表达量因应激而被动上调/下调，掩盖真实的沉默效果；

 

代谢组学实验中，真菌的代谢产物（如甘露醇、海藻糖）会混入细胞样本，干扰目标代谢物（如氨基酸、脂质）的检测（如 HPLC 峰重叠、质谱信号干扰）。

 

三、干扰后续实验操作：样本污染导致连锁错误

 

若污染未被及时发现，携带真菌的细胞样本进入后续实验（如核酸/蛋白提取、染色、共培养等），会引发更复杂的干扰：

 

1、核酸提取与检测偏差

 

真菌 DNA/RNA 会混入细胞核酸样本，导致 PCR/qPCR 出现非特异性扩增（若引物与真菌序列有同源性）；

 

真菌核酸酶会降解目标 RNA，导致逆转录失败或 qPCR 结果偏低；

 

测序实验中，真菌基因组片段可能被误读为“细胞突变”，导致结果分析错误。

 

2、蛋白检测与分析干扰

 

真菌分泌的蛋白酶会降解细胞蛋白（如目标检测蛋白），导致 Western blot 条带变浅或消失；

 

真菌自身蛋白（如几丁质酶、热休克蛋白）会在电泳中形成杂带，干扰目标蛋白的定量（如灰度分析误差）；

 

免疫荧光染色时，真菌菌丝可能非特异性结合抗体，形成假阳性荧光信号，误导细胞定位判断。

 

3、共培养或功能实验失效

 

若实验涉及“细胞与其他生物（如细菌、病毒）的互作”，真菌污染会成为“第三方干扰因素”：

 

例：研究“肿瘤细胞与免疫细胞的共培养”时，真菌会同时刺激两种细胞，破坏原本的互作平衡，导致实验结论完全错误。

 

四、影响程度的核心判断因素

 

真菌污染对细胞培养的干扰是否“可接受”，需结合以下 3 点判断：

 

影响因素   轻度干扰（可谨慎评估）   重度干扰（必须废弃）

 

污染发现时间 接种后 12 小时内，仅少数真菌孢子，无明显菌丝 培养 24 小时后，菌丝蔓延或培养基浑浊

 

细胞状态  细胞形态基本正常，增殖未受明显抑制  细胞大量死亡或脱落，形态完全异常

 

实验目的 初步观察（如细胞形态学预实验） 定量检测（如蛋白浓度、基因表达量）、长期培养

 

结论：

 

对“定性观察类”初步实验（如细胞传代稳定性预实验），若早期发现轻度污染，可尝试丢弃污染样本、重新接种，对整体方案影响较小；

 

对“定量分析类”核心实验，即使轻度污染也会导致数据不可靠，必须终止实验并重做。

 

关键提醒：真菌污染的“隐蔽性风险”

 

部分真菌（如酵母菌、隐球菌）污染初期无明显菌丝，仅表现为培养基轻微浑浊或细胞生长变慢，易被误判为 “细胞状态不佳” 而非污染。此时若继续实验，会导致：

 

浪费后续试剂（如 PCR 试剂盒、抗体）和时间；

 

若污染样本与其他样本交叉接触（如共用移液枪），可能引发大规模污染，扩大损失。

 

因此，细胞培养中需每日观察细胞状态（包括培养基颜色、澄清度、细胞形态），一旦发现疑似污染（如出现絮状沉淀、不明颗粒），立即通过“镜检”确认（真菌在显微镜下可见菌丝或孢子，与细菌的点状污染有明显区别），并及时处理污染样本（高压灭菌后丢弃），避免扩散。

 

总之，真菌污染对细胞培养的核心危害是破坏“细胞 - 环境”的稳定平衡，导致实验失去“单一变量”基础，最终使结果失去参考价值。预防（严格无菌操作、定期消毒培养箱）比处理更重要。

 

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