biopreparatБИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечениеBiological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment2221-996X2619-1156Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products10.30895/2221-996X-2019-19-4-251-260biopreparat-255Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПрименение метода коротких тандемных повторов для аутентификации клеточных линийThe Use of Short Tandem Repeat Analysis for Cell Line Authenticationhttps://orcid.org/0000-0001-8222-0805ХорольскийМ. Д.KhorolskyM. D.

Хорольский Михаил Дмитриевич

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Mikhail D. Khorolsky

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

khorolsky@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9026-0508СеменоваИ. С.SemenovaI. S.

Семенова Ирина Семеновна, канд. биол. наук

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Irina S. Semenova, Cand. Sci. (Biol.)

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

Semenovais@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9585-3545МельниковаЕ. В.MelnikovaE. V.

Мельникова Екатерина Валерьевна, канд. биол. наук

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Ekaterina V. Melnikova, Cand. Sci. (Biol.)

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

MelnikovaEV@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7652-4642ОлефирЮ. В.OlefirYu. V.

Олефир Юрий Витальевич, д-р мед. наук, ст. науч. сотр.

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Yuri V. Olefir, Dr. Sci. (Med.), Senior Research Associate

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

olefir@expmed.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияScientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal ProductsRussian Federation201930102019194251260Copyright © Хорольский М.Д., Семенова И.С., Мельникова Е.В., Олефир Ю.В., 20192019Хорольский М.Д., Семенова И.С., Мельникова Е.В., Олефир Ю.В.Khorolsky M.D., Semenova I.S., Melnikova E.V., Olefir Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.biopreparations.ru/jour/article/view/255

На сегодняшний день метод коротких тандемных повторов (STR-анализ) является признанным международным стандартом для установления подлинности и генетической стабильности клеточных линий, поэтому развитие и внедрение метода в рутинную практику банков/коллекций является актуальной задачей. Кроме того, развитие сферы биомедицинских клеточных продуктов (БМКП), в которых клеточные линии являются основным компонентом, диктует необходимость внедрения метода STR-анализа и для оценки их подлинности в ходе экспертизы качества. В настоящее время Государственная фармакопея Российской Федерации не предусматривает обязательного применения метода STR-анализа для идентификации клеточных линий, в то время как в зарубежной практике для контроля качества клеточных линий он используется около десяти лет. Использование в медицинской практике идентифицированных клеточных линий обеспечит эффективность и безопасность применения БМКП. Цель работы: оценка возможности применения метода STR-анализа для аутентификации и определения генетической стабильности клеточных линий человека на примере U937, WISH, WIL2-S, NK-92, Jurkat Clone E6-1. Материалы и методы: клеточные линии человека — U937 (European Collection of Authenticated Cell Cultures, Европейский союз), WISH, WIL2-S, NK-92, Jurkat Clone E6-1 (American Type Culture Collection, США). Определение аллельного профиля клеточных линий осуществляли методом STR-анализа с использованием набора COrDIS Plus (Gordiz, Россия). Электрофоретическое разделение проводили на приборе Genetic Analyzer 3500 Series. Сравнение профилей клеточных линий проводили с использованием данных, представленных на сайтах коллекций European Collection of Authenticated Cell Cultures, American Type Culture Collection. Результаты: на основе сравнительных данных о наборах AuthentiFiler™ PCR Amplification Kit (Thermo Fisher Scientific, США) и GenePrint® 10 System (Promega Corporation, США), предназначенных для определения подлинности клеточных линий методом STR-анализа, с характеристиками набора COrDIS plus установлено, что набор COrDIS plus содержит в себе все локусы суммарно из зарубежных наборов, а также включает локусы, рекомендованные Международным комитетом по идентификации клеточных линий человека. Установлено полное генетическое соответствие линий U-937, WIL2S, WISH, NK-92 стандартным профилям, представленным на сайтах международных коллекций. Выявлена генетическая нестабильность клеточной линии Jurkat Clone E6-1, проявляющаяся потерей гена амелогенина. Выводы: подтверждена возможность применения метода STR-анализа для аутентификации и определения генетической стабильности с использованием набора COrDIS plus на примере клеточных линий U937, WISH, WIL2-S, NK-92, Jurkat Clone E6-1. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности применения набора COrDIS plus для анализа клеточных линий, входящих в состав БМКП, в биомедицинских исследованиях, а также в ходе проведения экспертизы качества БМКП.

Short tandem repeat analysis (STR) is a well-established international method of authentication and genetic stability testing of cell lines (CLs). Therefore, the development and introduction of this method into routine practice of cell banks and cell culture collections is a pressing concern. In addition, the expansion of the field of cell-line based biomedical cell products (BСPs) necessitates the implementation of STR as a tool of identification testing during quality control. The State Pharmacopoeia of the Russian Federation does not require mandatory use of STR for cell line identification, while other countries have been using this method for cell line quality control for about a decade. The use of identified CLs in medical practice will ensure the efficacy and safety of BCPs. The aim of the study was to assess the possibility of using STR analysis for authentication and genetic stability testing of CLs using U937, WISH, WIL2-S, NK-92, and Jurkat Clone E6-1 CLs as examples. Materials and me­thods: the following human CLs were used in the study: U937 (ECACC), WISH (ATCC), WIL2S (ATCC), NK-92 (ATCC), and Jurkat Clone E6-1 (ATCC). The CL allelic profiles were determined by STR using the COrDIS Plus kit (Gordiz, Russia). The electrophoretic separation was performed using a Genetic Analyzer 3500 Series instrument. The data provided on the websites of the European Collection of Authenticated Cell Cultures and American Type Culture Collection were used to compare the CL profiles. Results: the AuthentiFiler PCR Amplification Kit (Thermo Fisher Scientific, USA) and the GenePrint 10 System (Promega Corporation, USA) intended for CL authentication by STR were compared with the characteristics of the COrDIS plus kit (Gordiz, Russia). The results of the comparison demonstrated that the COrDIS plus kit includes all the loci found in the foreign kits, as well as the loci recommended by the International Cell Line Authentication Committee. The U-937, WIL2S, and NK-92 CLs demonstrated genetic identity with the reference profiles available on the websites of the international collections. The Jurkat Clone E6-1 CL was found to be genetically instable due to the loss of the amelogenin gene. Conclusions: it was demonstrated by the examples of U937, WISH, WIL2-S, NK-92, and Jurkat Clone E6-1 CLs that STR and the COrDIS plus kit could be used for authentication and genetic stability testing. The obtained results suggest the feasibility of using the COrDIS plus kit for the analysis of CLs used in BCPs, for BCP quality control, and biomedical research.

биомедицинский клеточный продуктидентичность (подлинность)аллельный профиль клеточных линийSTR-анализклеточная линияbiomedical cell productauthenticity (identification)cell line allelic profileSTRcell lineРабота выполнена в рамках государственного задания ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России № 056-00154-19-00 на проведение прикладных научных исследований (номер государственного учета НИР AAAAA18-118021590045-2).The study reported in this publication was carried out as part of a publicly funded research project No. 056-00154-19-00 and was supported by the FSBI «SCEEMP» of the Ministry of Health of Russia (R&D public accounting No. AAAA-A18-118021590045-2).ReferencesKorch C, Hall EM, Dirks WG, Ewing M, Faries M, Varella-Garcia M, et al. Authentication of M14 melanoma cell line proves misidentification of MDA-MB-435 breast cancer cell line. Int J Cancer. 2018;142(3):561–72. https://doi.org/10.1002/ijc.31067Korch C, Hall EM, Dirks WG, Ewing M, Faries M, Varella-Garcia M, et al. Authentication of M14 melanoma cell line proves misidentification of MDA-MB-435 breast cancer cell line. Int J Cancer. 2018;142(3):561–72. https://doi.org/10.1002/ijc.31067Rižner TL, Adamski J. It is high time to discontinue use of misidentified and contaminated cells: guidelines for description and authentication of cell lines. J Steroid Biochem Mol Biol. 2018;182:1–3. https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2017.12.017Rižner TL, Adamski J. It is high time to discontinue use of misidentified and contaminated cells: guidelines for description and authentication of cell lines. J Steroid Biochem Mol Biol. 2018;182:1–3. https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2017.12.017Lin LC, Elkashty O, Ramamoorthi M, Trinh N, Liu Y, Sunavala-Dossabhoy, et al. Cross-contamination of the human salivary gland HSG cell line with HeLa cells: a STR analysis study. Oral Dis. 2018;24(8):1477–83. https://doi.org/10.1111/odi.12920Lin LC, Elkashty O, Ramamoorthi M, Trinh N, Liu Y, Sunavala-Dossabhoy, et al. Cross-contamination of the human salivary gland HSG cell line with HeLa cells: a STR analysis study. Oral Dis. 2018;24(8):1477–83. https://doi.org/10.1111/odi.12920Rojas A, Gonzalez I. Cell line cross-contamination: a detrimental issue in current biomedical research. Cell Biol Int. 2018;42(3):272. https://doi.org/10.1002/cbin.10904Rojas A, Gonzalez I. Cell line cross-contamination: a detrimental issue in current biomedical research. Cell Biol Int. 2018;42(3):272. https://doi.org/10.1002/cbin.10904Mrózek K, Tanner SM, Heinonen K, Bloomfield CD. Molecular cytogenetic characterization of the KG-1 and KG-1a acute myeloid leukemia cell lines by use of spectral karyotyping and fluorescence in situ hybridization. Genes, Chromosomes Cancer. 2003;38(3):249–52. https://doi.org/10.1002/gcc.10274Mrózek K, Tanner SM, Heinonen K, Bloomfield CD. Molecular cytogenetic characterization of the KG-1 and KG-1a acute myeloid leukemia cell lines by use of spectral karyotyping and fluorescence in situ hybridization. Genes, Chromosomes Cancer. 2003;38(3):249–52. https://doi.org/10.1002/gcc.10274Maïga S, Brosseau C, Descamps G, Dousset C, Gomez-Bougie P, Chiron D, et al. A simple flow cytometry-based barcode for routine authentication of multiple myeloma and mantle cell lymphoma cell lines. Cytometry A. 2015;87A(4):285–8. https://doi.org/10.1002/cyto.a.22643Maïga S, Brosseau C, Descamps G, Dousset C, Gomez-Bougie P, Chiron D, et al. A simple flow cytometry-based barcode for routine authentication of multiple myeloma and mantle cell lymphoma cell lines. Cytometry A. 2015;87A(4):285–8. https://doi.org/10.1002/cyto.a.22643Corral-Vázquez C, Aguilar-Quesada R, Catalina P, Lucena-Aguilar G, Ligero G, Miranda B, Carrillo-Ávila JA. Cell lines authentication and mycoplasma detection as minimun quality control of cell lines in biobanking. Cell Tissue Bank. 2017;18(2):271–80. https://doi.org/10.1007/s10561-017-9617-6Corral-Vázquez C, Aguilar-Quesada R, Catalina P, Lucena-Aguilar G, Ligero G, Miranda B, Carrillo-Ávila JA. Cell lines authentication and mycoplasma detection as minimun quality control of cell lines in biobanking. Cell Tissue Bank. 2017;18(2):271–80. https://doi.org/10.1007/s10561-017-9617-6Roseti L, Serra M, Canella F, Munno C, Tosi A, Zuntini M, et al. In vitro gene and chromosome characterization of expanded bone marrow mesenchymal stem cells for musculo-skeletal applications. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2014;18(23):3702–11.Roseti L, Serra M, Canella F, Munno C, Tosi A, Zuntini M, et al. In vitro gene and chromosome characterization of expanded bone marrow mesenchymal stem cells for musculo-skeletal applications. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2014;18(23):3702–11.McLaren RS, Reid Y, Storts DR. Human cell line authentication: the critical first step in any project using human cell lines. In: Heizmann CW, eds. Calcium-binding proteins and RAGE: from structural basics to clinical applications. Methods in Molecular Biology, vol 963. Totowa, NJ: Humana Press; 2013. P. 341–53. https://doi.org/10.1007/978-1-62703-230-8_21McLaren RS, Reid Y, Storts DR. Human cell line authentication: the critical first step in any project using human cell lines. In: Heizmann CW, eds. Calcium-binding proteins and RAGE: from structural basics to clinical applications. Methods in Molecular Biology, vol 963. Totowa, NJ: Humana Press; 2013. P. 341–53. https://doi.org/10.1007/978-1-62703-230-8_21Alonso A, Barrio PA, Müller P, Köcher S, Berger B, Martin P, et al. Current state-of-art of STR sequencing in forensic genetics. Electrophoresis. 2018;39(21):2655–68. https://doi.org/10.1002/elps.201800030Alonso A, Barrio PA, Müller P, Köcher S, Berger B, Martin P, et al. Current state-of-art of STR sequencing in forensic genetics. Electrophoresis. 2018;39(21):2655–68. https://doi.org/10.1002/elps.201800030Geng T, Novak R, Mathies RA. Single-cell forensic short tandem repeat typing within microfluidic droplets. Anal Chem. 2014;86(1):703–12. https://doi.org/10.1021/ac403137hGeng T, Novak R, Mathies RA. Single-cell forensic short tandem repeat typing within microfluidic droplets. Anal Chem. 2014;86(1):703–12. https://doi.org/10.1021/ac403137hSilva SBSD, Sawitzki FR, Scheible MKR, Bailey SF, Alho CS, Faith SA. Paternity testing using massively parallel sequencing and the PowerSeq™ AUTO/Y system for short tandem repeat sequencing. Electrophoresis. 2018;39(21):2669–73. https://doi.org/10.1002/elps.201800072Silva SBSD, Sawitzki FR, Scheible MKR, Bailey SF, Alho CS, Faith SA. Paternity testing using massively parallel sequencing and the PowerSeq™ AUTO/Y system for short tandem repeat sequencing. Electrophoresis. 2018;39(21):2669–73. https://doi.org/10.1002/elps.201800072An Q, Fillmore HL, Vouri M, Pilkington GJ. Brain tumor cell line authentication, an efficient alternative to capillary electrophoresis by using a microfluidics-based system. Neuro Oncol. 2014;16(2):265–73. https://doi.org/10.1093/neuonc/not202An Q, Fillmore HL, Vouri M, Pilkington GJ. Brain tumor cell line authentication, an efficient alternative to capillary electrophoresis by using a microfluidics-based system. Neuro Oncol. 2014;16(2):265–73. https://doi.org/10.1093/neuonc/not202Мельникова ЕВ, Меркулова ОВ, Меркулов ВА, Олефир ЮВ, Ручко СВ, Бокованов ВЕ. Идентификация клеточных линий человека с использованием метода генотипирования короткими тандемными повторами: мировая практика. Биофармацевтический журнал. 2015;7(6):3–10.Melnikova EV, Merkulova OV, Merkulov VA, Olefir YuV, Ruchko SV, Bokovanov VE. Human cell line identification by typing of short tandem repeats: world practice. Biofarmatsevticheskii zhurnal = Russian Journal of Biopharmaceuticals. 2015;7(6):3–10 (In Russ.)Almeida JL, Hill CR, Cole KD. Mouse cell line authentication. Cytotechnology. 2014;66(1):133–47. https://doi.org/10.1007/s10616-013-9545-7Almeida JL, Hill CR, Cole KD. Mouse cell line authentication. Cytotechnology. 2014;66(1):133–47. https://doi.org/10.1007/s10616-013-9545-7Benabid AL, Delong M, Hariz M. Monkey-based research on human disease: the implications of genetic differences. Altern Lab Anim. 2015;43(3):205–6. https://doi.org/10.1177/026119291504300309Benabid AL, Delong M, Hariz M. Monkey-based research on human disease: the implications of genetic differences. Altern Lab Anim. 2015;43(3):205–6. https://doi.org/10.1177/026119291504300309Пинаев ГП, Полянская ГГ. Создание и развитие Российской коллекции клеточных культур человека, животных и растений. В кн.: Клеточные культуры. Информационный бюллетень. Выпуск 26. СПб.: Изд-во Политехн. унта; 2010. С. 3–61.Pinaev GP, Polyanskaya GG. Establishment and development of the Russian collection of human, animals and plants cell cultures. In: Cell Cultures. Information Bulletin. Issue 26. St. Petersburg: Izd-vo Politekhn. unta; 2010. P. 3–61 (In Russ.)Мельникова ЕВ, Рачинская ОА, Трусов ГА, Хорольский МД, Семенова ИС, Терешкина НВ, Меркулов ВА. Обоснование методических подходов к экспертной оценке подлинности биомедицинских клеточных продуктов. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2019;19(1):28–38. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2019-19-1-28-38Melnikova EV, Rachinskaya OA, Trusov GA, Khorolsky MD, Semenova IS, Tereshkina NV, Merkulov VA. Justification of methodological approaches to identification testing of biomedical cell products. BIOpreparaty. Profilaktika, diagnostika, lechenie = BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2019;19(1):28–38 (In Russ.) https://doi.org/10.30895/2221-996X-2019-19-1-28-38Huang Y, Liu Y, Zheng C, Shen C. Investigation of crosscontamination and misidentification of 278 widely used tumor cell lines. PLoS One. 2017;12(1):e0170384. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0170384Huang Y, Liu Y, Zheng C, Shen C. Investigation of crosscontamination and misidentification of 278 widely used tumor cell lines. PLoS One. 2017;12(1):e0170384. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0170384

The authors declare that there are no conflicts of interest present.