Trois raisons de ne pas utiliser les lignées cellulaires continues

En 1665, Robert Hooke, un scientifique britannique, a découvert et nommé les cellules.

Par la suite, les biologistes allemands Matthias Jakob Schleiden et Theodor Schwann ont proposé la théorie cellulaire, permettant à chacun de mieux comprendre la cellule, une unité relativement indépendante qui compose notre vie.

Afin de mieux comprendre l'essence de la vie et de révéler les lois des activités vitales des cellules, les scientifiques ont mené une série de recherches sur la prolifération, le mouvement, le métabolisme et la mort des cellules, entre autres activités. En fait, dès le 19e siècle, certains ont proposé le concept de séparer les cellules vivantes des tissus, mais la culture des cellules animales n'a été étudiée qu'en 1950. De la simple observation du développement cellulaire, à l'isolement de cellules primaires à partir de tissus, jusqu'à l'obtention de lignées cellulaires continues pouvant être passées en continu. La transformation des cellules, d'un concept illusoire à un matériel expérimental indispensable pour les expériences de recherche in vitro, a traversé toute l'histoire du développement biologique. Les cellules utilisées pour la recherche scientifique sont principalement divisées en deux types : les cellules primaires directement isolées des tissus et les lignées cellulaires achetées.

Habituellement, les cellules du premier au dixième passage isolées du tissu sont collectivement appelées cellules primaires, et la plupart des cellules primaires vont progressivement stagner, sénescence et mourir après cela, et un très petit nombre de cellules qui peuvent survivre à la cinquantième génération. Après cinquante générations, l'information génétique des cellules a changé, et elles sont devenues une lignée cellulaire continue. Elle possède les caractéristiques de l'immortalité, et certaines cellules ont perdu l'inhibition du contact, peuvent se développer en plusieurs couches, et peuvent même provoquer des tumeurs après inoculation allogénique

Les lignées cellulaires continues ont toujours été le premier choix pour les études cellulaires en raison de leur immortalité et de leur division rapide. En outre, elles présentent les caractéristiques suivantes : culture pratique, grande variété, taux de croissance rapide, faible coût et recherche rapide, ce qui fait que diverses lignées cellulaires continues sont largement utilisées. Par exemple, les cellules Hela, en tant que première lignée de cellules humaines pouvant être reproduites indéfiniment, aident les scientifiques à se concentrer plus efficacement sur les maladies des cellules humaines et le mécanisme d'action des médicaments actifs, et sont largement utilisées en oncologie, immunologie, virologie et autres disciplines.

Ces dernières années, des études ont révélé que, bien que les lignées cellulaires continues regorgent de trésors, leur application présente encore certaines limites.

Limite 1 : la biologie de la cellule est altérée

Au cours du processus de recherche, un grand nombre d'échantillons est souvent nécessaire, d'où la nécessité d'une propagation et d'une expansion rapides des lignées cellulaires continues. Et le processus de passage continu est sujet aux mutations, le passage sans restriction peut entraîner des changements dans le génotype et le phénotype de la lignée cellulaire, affectant ainsi les résultats expérimentaux. En même temps, les caractéristiques biologiques des lignées cellulaires immortalisées et des cellules vivantes sont assez différentes, et elles ne peuvent pas représenter complètement l'environnement réel des animaux. Les cellules primaires sont considérées comme plus représentatives de la situation tissulaire in vivo et ont été légalement reconnues dans certains pays/régions (Human Tissue Act 2004, UK), en particulier dans les tests d'évaluation précoce de la toxicité des médicaments, par rapport aux lignées cellulaires, l'utilisation de cellules primaires isolées directement du tissu du patient est plus appropriée.

Limite 2 : contamination croisée des lignées cellulaires

Lorsqu'il est question de contamination cellulaire, la première réaction de chacun est que les micro-organismes pathogènes provoquent l'échec des expériences sur cellules. Cependant, il ne s'agit pas ici de dire que la prolifération bactérienne dans le système de culture affecte l'expérience, mais de la contamination croisée entre les lignées cellulaires, c'est-à-dire que les lignées cellulaires utilisées pour l'expérience peuvent être mélangées avec d'autres types de cellules. Ce problème peut survenir lors de l'établissement de la lignée cellulaire ou être causé par des opérations inappropriées, telles que la co-culture de plusieurs cellules en même temps, la réutilisation de consommables ou des produits de culture cellulaire connexes. Chaque opération inadéquate peut conduire à l'échec de l'ensemble de l'expérience

En 2011, les États-Unis ont publié une norme nationale pour l'identification des STR cellulaires. Bien que de nombreux chercheurs ne soient pas encore conscients de la gravité du problème, les institutions concernées ont commencé à tirer la sonnette d'alarme :

Dans les numéros de décembre 2014 et de février 2015 de la revue Science, des articles ont été publiés expliquant la gravité de la contamination croisée et de l'identification erronée des cellules, et soulignant les conséquences de la contamination. Non seulement cela fait perdre du temps et de l'énergie, mais en plus les résultats de la recherche ne peuvent pas être reproduits, et son impact est très grave. C'est pourquoi des institutions faisant autorité, comme les NIH et l'ATCC, ont lancé à plusieurs reprises des appels aux chercheurs pour qu'ils identifient les cellules. En avril 2015, Nature a annoncé que toutes ses revues exigeraient des auteurs qu'ils identifient les lignées cellulaires utilisées dans leurs articles. Puis, en juin, il a été signalé qu'un scientifique avait retiré l'article de Nature en raison de problèmes liés aux lignées cellulaires. En octobre 2017, un article publié dans la revue PLoS ONE a déclaré qu'il y avait une contamination croisée des lignées cellulaires HeLa utilisées dans plus de 30 000 articles, rendant les résultats de la recherche invalides[1]. Une autre étude réalisée en 2019 a montré qu'au moins 24 % des lignées cellulaires humaines étaient contaminées par HeLa[2].

Limite 3 : application des cellules

De nombreuses cellules ne parviennent pas à proliférer in vitro, et chaque expérience nécessite l'isolement de cellules primaires à partir de tissus frais. Comme les neurones, les cellules musculaires squelettiques, les cardiomyocytes, les péricytes et les hépatocytes différenciés en phase terminale, etc.

En outre, l'état des cellules primaires est le plus proche de l'environnement physiologique de l'organisme et peut maintenir certaines caractéristiques biologiques des tissus. Par conséquent, c'est le meilleur choix pour évaluer l'efficacité et la virulence des médicaments, et en même temps, la probabilité de contamination croisée est considérablement réduite. En outre, pour les études liées à l'oncologie et à l'immunologie, si des modèles animaux vivants sont impliqués, l'isolement de cellules primaires est également nécessaire. Cependant, la difficulté de cultiver des cellules primaires est beaucoup plus élevée que celle des lignées cellulaires ordinaires. En attendant, l'isolement et la préparation des cellules primaires ont toujours été un problème urgent à résoudre. En partant du principe que la reproductibilité doit être assurée, comment préparer efficacement une suspension unicellulaire à haute activité ?

Le dissociateur de suspension unicellulaire RWD résout facilement ce problème. Le tube de traitement de tissu auto-développé, le kit de digestion enzymatique et les programmes d'optimisation intégrés permettent de préparer une suspension unicellulaire à haute activité et un homogénat de tissu.

L'instrument permet de préparer rapidement une suspension unicellulaire de haute activité et de bonne uniformité, ce qui augmente la répétabilité des expériences. Il dispose de quatre canaux indépendants, et l'enveloppe chauffante peut améliorer l'efficacité du traitement des tissus. Il est largement utilisé en immunologie, oncologie, neurobiologie et autres domaines de recherche.

Après avoir obtenu la suspension cellulaire unique, les cellules doivent être comptées et leur viabilité analysée, puis placées dans un système de culture ou un système tampon correspondant. Le compteur automatique de cellules C100 de RWD peut compter avec précision les cellules primaires. Grâce à ses multiples canaux de fluorescence, il peut rapidement analyser quantitativement les cellules en suspension, et afficher simultanément des images en champ clair et en fluorescence, montrant clairement les résultats du comptage et la morphologie des cellules. Il convient parfaitement à l'immunologie, au développement de vaccins, à la thérapie cellulaire, à la recherche sur les tumeurs, aux cellules souches, à la recherche sur le métabolisme et à d'autres domaines.

La culture cellulaire est la dernière étape du processus de séparation des cellules primaires. L'incubateur CO2 RWD peut contrôler précisément la température et la concentration de dioxyde de carbone, et peut maintenir un environnement à haute humidité. Le filtre HEPA à haute efficacité peut éliminer efficacement la pollution particulaire dans l'air, et la stérilisation par chaleur sèche à 140°C peut réaliser une stérilisation et un entretien réguliers de l'incubateur, fournissant un environnement de culture stable et propre pour les échantillons de cellules primaires.

【References】

1. Serge P. J. M. Horbach， Willem Halffman. The ghosts of HeLa：How cell line misidentification contaminates the scientific literature. PLoS ONE， Published：October 12， 2017， doi：10.1371/journal.pone.0186281

2. Lin J, Chen L,Jiang W, Zhang H, Shi Y, Cai W. Détection rapide de la contamination de faible niveau des cellules HeLa dans la culture cellulaire en utilisant la PCR nichée. J Cell Mol Med.2019;23(1):227-236. doi:10.1111/jcmm.13923