H eLa细胞现已在世界各地的许多实验室中培养了近70年，并且长期以来被认为是无限供应的不变的相同细胞。然而，上周(2月18日)发表在“ 自然”杂志上的一项新研究表明，细胞在不同实验室之间存在很大差异，这引发了对细胞系研究重现性的质疑。

“我很高兴看到这项研究，但从某种意义上说，我并不感到惊讶，” 来自Memorial Sloan Kettering癌症中心的分子生物学家Prasad Jallepalli说，他没有参与这项研究。这并不是HeLa细胞系自创建以来多样化的第一份报告：多年来，其他研究小组已经证明了变异体之间基因序列和RNA表达的显着差异。

这项最新研究首次全面分析了各种HeLa变异体的遗传变异 - 不同批次的HeLa细胞生活在世界各地的各个实验室 - 并且首次证明遗传异质性导致蛋白质表达和表型的变化。

Jallepalli说，结果表明，HeLa细胞在每个实验室中都演变成略有不同的东西。“我们看到的是遗传漂移。随着时间的推移，起始人口正逐渐形成不同的利基。“

在这项研究中，研究人员从6个国家的13个实验室收集了14份HeLa样本，并在相同的实验室条件下进行培养。他们首先量化了基因拷贝数变异 - 给定基因的重复数 - 揭示了它们基因组之间的明显差异。这在两种最广泛使用的HeLa细胞株之间尤其值得注意，HeLa细胞被称为HeLa CCL2-被认为是细胞系的“原始”变体 - 和HeLa Kyoto，它是具有使其有用的特性的细胞系的分支。用于特定应用，如成像。

进一步的分析表明，许多这些遗传差异转化为mRNA产生的变化，并且在较小程度上转化为蛋白质丰度的变化。研究人员报告说，HeLa CCL2和京都谱系的转录组学和蛋白质组谱与两种不同类型组织的癌细胞系不同。

HeLa变体在培养中的生长速度也有所不同，一些细胞群需要17.5小时才能翻倍，而其他细胞群在相同的培养条件下需要花费超过32小时。他们对沙门氏菌感染的反应也不同：与其他两种变体相比，一种变体对感染的敏感性较低，研究人员将其归因于低水平的蛋白质复合物，这种蛋白质复合物在细菌进入宿主细胞中起作用。

在另一项实验中，研究小组通过培养细胞系三个月来研究个体HeLa变异体中基因表达是否随时间而变化。研究人员记录了早期和晚期细胞之间基因表达差异的大约6%。

“这些细胞的差异确实非常显着，甚至在同一个实验室中它们的变化速度也很快，”共同作者，苏黎世联邦理工学院分子系统生物学研究所教授Ruedi Aebersold说。他估计，如果一名研究生在他或她的项目开始时进行了HeLa细胞系的实验，并被要求在六个月后重复，“他们可能会得到不同的结果。”

关于研究中“再现性危机”的大部分讨论集中在实验设计，数据分析以及污染或错误标记的细胞系作为主要驱动因素的缺陷。但Aebersold认为HeLa细胞和癌细胞系的生物学差异更普遍 - 可能发挥重要作用。他指出，在会议上，他经常观察到研究人员对从同一实验中获得不同结果的问题进行激烈争论。“这意味着一个人犯了一个错误”，但另一个解释是“细胞可能不是同一个细胞，”他解释道。

参见“ 伟大的大清理 ”

斯坦福大学的细胞生物学家蒂姆斯特恩斯(Tim Stearns)看到了长期培养下细胞系变化的几个可能原因。例如，HeLa细胞是具有已知基因组不稳定性的癌细胞，因此可能随时间随机突变。此外，它们在实验室中受到各种条件的影响，可能会促使细胞发展出独特的特征。例如，他说，培养哺乳动物细胞需要培养它们，直到它们填满一个培养皿，吸走一小部分细胞，并将它们放入另一个培养皿中重新生长 - 一个叫做分裂的过程。“每个人都有点不同，”他说。这“以适合我们不完全理解的方式对细胞进行选择”。

胎牛血清 - 用于培养哺乳动物细胞的生长因子鸡尾酒的主要成分 - 也可以在实验室之间变化。“不难想象，根据这种材料的来源，我们会创造出不同的转录谱和不同的选择压力，”Jallepalli解释道。“即使简单，谦逊的东西，比如塑料餐具，也可能比我们意识到的要多。”

Jallepalli指出，HeLa分离株之间的差异可能比其他人更担心一些生命科学家。使用HeLa细胞研究DNA复制或囊泡运输等通用细胞过程的分子生物学家和生物化学家不太可能担心其结果可能无法再现，因为这些过程在面对这种选择性压力时不太可能发生变化。研究沙门氏菌感染等更复杂性状的发育和细胞生物学家可能更有理由担心。

Aebersold和他的同事在他们的论文中提出了几个具体的解决方案。首先，研究人员应该使用癌细胞系的早期传代，并确保从相同细胞系的不同样品中的一个细胞系重复实验。重要的是，生物学家应该清楚地报告他们在给定研究中使用的细胞系变体。“许多人甚至不确定他们拥有什么样的HeLa细胞，”Stearns指出，他同意更多的透明度将是一个积极的变化。

Aebersold希望在今年晚些时候与欧洲分子生物学组织合作的研讨会上找到更多的解决方案。这将包括来自各个领域的25位专家，如科学政策，出版和科学，以便就如何解决细胞系研究中的可重复性问题提出建议。

最后，他希望他的工作能够帮助启发科学研究中关于不可复制结果的原因。他说，科学家无法复制彼此工作的想法是危险的。“简单的结论是要么我们不知道我们正在做什么作为生命科学家，要么更糟糕的是，事情已经弥补。”这将使科学厌恶政策制定者更容易争辩说浪费在研究上的钱。“我认为重要的是提供证据表明它不是那么简单，人们不仅仅是作弊，人们不是无能，而是更复杂。”