细胞污染会改变基因表达数据吗

   在分子生物学和单细胞研究中，细胞污染是一个常见但极易被忽视的问题。它不仅可能导致细胞死亡或生长异常，更会在不被察觉的情况下扭曲基因表达谱，导致错误结论。尤其是一些难以检测的污染物（如支原体、小鼠基质细胞、血清污染物等），其自身携带的核酸或代谢物会直接干扰测序结果。

污染如何影响基因表达：分类解析

1.支原体污染：沉默的“数据扭曲者”

支原体无细胞壁，可穿透常规滤膜，显微镜下不可见。

它能改变宿主细胞中大量基因的表达，包括：

应激反应基因

转运蛋白、受体、离子通道

生长因子、氧化酶、肿瘤抑制基因和癌基因

实例：在被支原体污染的MCF7细胞中，生物芯片技术发现大量基因表达发生改变，严重影响实验可重复性。

更严重的是，支原体污染可能被误认为是真实的表观遗传信号。例如，“6mdA”这一本应在细菌中存在的DNA修饰，在人类细胞中的“检测”后来被证实源于支原体污染——使用抗生素清除后，该信号消失。

2.小鼠来源污染（PDX模型）：混入的“外来读段”

在人源肿瘤移植到小鼠的PDX模型中，测序数据常混有大量小鼠细胞的RNA/DNA读段。

影响表现：

体细胞突变数量虚高30倍（因将小鼠序列误判为突变）

基因表达水平失真，尤其影响免疫相关和基质相关通路

若不剔除小鼠读段，分析如同“建在沙滩上的城堡”。

3.血清与试剂污染：隐藏的“非目标激活源”

劣质血清可能携带支原体、病毒或PFAS（全氟烷基物质）。

PFAS可通过血清进入细胞，干扰表观遗传修饰，甚至意外激活NF-κB等炎症通路，使对照组变成“伪实验组”。

内毒素含量过高也会诱导细胞炎症反应，改变基因表达甚至导致死亡

4.红细胞与血小板残留：稀释效应与背景噪音

单细胞测序前若未去除红细胞，其富含的血红蛋白基因（HBB） 会占据大量测序深度，稀释其他细胞的表达信号。

在cfRNA分析中，血小板是表达变异的最大来源，若不通过计算方法校正，会严重干扰组织来源判断和疾病信号识别。

5.其他微生物污染（霉菌、细菌芽孢等）

霉菌和酵母会分泌毒素，抑制细胞生长并改变代谢状态，间接影响基因表达。

细菌芽孢释放内毒素，可直接触发细胞的免疫应答通路，造成系统性偏差。

检测与防控措施汇总

   总之，必须在实验设计初期就纳入污染防控流程，否则所得基因表达数据可能存在系统性偏差，即使统计显著也可能毫无生物学意义。建议采取以下行动：

l 所有细胞系定期进行支原体检测（推荐qPCR法）；

l 使用高质量、可溯源的培养基与血清；

l 在单细胞或液体活检分析中，采用专用算法去除红细胞、血小板或宿主物种的污染信号；

l PDX模型测序前务必分离或生信剔除小鼠读段。

没有干净的样本，就没有可信的数据。