Применение метода коротких тандемных повторов для аутентификации клеточных линий

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.

1. Korch 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.31067

2. Rižner 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.2017.12.017

3. Lin 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.12920

4. Rojas 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.10904

5. Mrózek 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.10274

6. Maïga 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.22643

7. Corral-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/s10561-017-9617-6

8. 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.

9. 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_21

10. Alonso 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.201800030

11. Geng 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/ac403137h

12. Silva 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.201800072

13. An 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/not202

14. Мельникова 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.

15. Almeida JL, Hill CR, Cole KD. Mouse cell line authentication. Cytotechnology. 2014;66(1):133–47. https://doi.org/10.1007/s10616-013-9545-7

16. Benabid 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/10.1177/026119291504300309

17. Пинаев 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.

18. 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-2019-19-1-28-38

19. Huang 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