Info

Ein chronisches
Dilemma

(12.09.2022) Zellkulturen, die gar nicht die Zellen enthalten, die sie sollen. Auch nach Jahrzehnten der Aufklärung besteht diese Problematik noch immer. Warum?
editorial_bild

Eigentlich sollte das Problem falscher Zelllinien­modelle weitgehend bekannt sein. Auch Laborjournal und Lab Times widmeten ihm 2007, 2008, 2010 und 2013 umfang­reiche Artikel. Dennoch zeichnet auch die jüngste Analyse noch immer ein kritik­würdiges Bild: Als Editorial Assistant beim International Journal of Cancer (IJC) wertete Nicole Y. Souren gemeinsam mit Kollegen zwischen Juli 2018 und Juni 2021 die 747 zum Peer-Review angenommenen Manuskripte aus, deren Forschung auf 4.138 humanen Zelllinien beruhte. Unter ihnen fand sie 216 falsch identifizierte Zelllinien (EMBO J, 41(14): e111307).

Sowohl Forschungs­treibende als auch Wissenschafts­verlage nehmen die Konsequenzen falsch identifizierter Zelllinien für die eigene Forschung also weiterhin in Kauf. Jahrzehnte­lange Aufklärungs­arbeit hat sich als unzureichend erwiesen. Unwahrscheinlich, dass der vorliegende Laborjournal-Artikel daran etwas ändern wird. Aber vielleicht höhlt der stete Tropfen doch auch diesen Stein. Was sind die Ursachen für falsch deklarierte Zelllinien? Welchen Beitrag können Wissenschafts­verlage und Forschungs­förderer leisten?

Info

Ursache allen Übels

In den Augen von Hans Drexler, bis 2019 Leiter der Abteilung für menschliche und tierische Zelllinien der Deutschen Sammlung von Mikro­organismen und Zellkulturen (DSMZ), entspringen Zellirrtümer der Mentalität von Forschungs­treibenden: „Die meisten Forschenden erachten Zellen als Freeware oder Shareware. Sie geben sie sorglos von Labor zu Labor weiter. Dabei ist das illegal, denn jede Zelllinie gehört jemandem – meist Forschungs­instituten oder Zelllinien­banken. Für jede Zelllinie hat jemand am Anfang mal ein Material Transfer Agreement unterzeichnet – und dann gebrochen. Und genau dieses unkontrollierte Weitergeben unter der Hand bringt die ganzen Probleme mit sich. Bezögen Forscher ihre Zelllinien nur aus sicheren Quellen wie Zelllinien­banken, wäre das Problem gelöst.“

Eine weitere Ursache für Zellirrtümer hängt mit dem zusammen, was Zellkulturen wissenschaftlich so wertvoll macht – ihr unbändiges Wachstum. Unter den 576 Einträgen im Register des Internationalen Komitees zur Authenti­fizierung von Zelllinien sind 25 Prozent HeLa-Zellen. Auch in Sourens Analyse beim International Journal of Cancer handelte es sich in der Hälfte der 216 Fälle um HeLa-Zellen. „Das verwundert angesichts des aggressiven Wachstums der unsterblichen Krebszellen nicht”, sagt DKFZ-Forscher Christoph Plass, seit 2019 IJC-Editor-in-Chief und Seniorautor der EMBO-Journal-Analyse: „Eine rasch wachsende Zelllinie selektioniert schnell gegen eine langsam wachsende.” Infolge ihrer geringen Verdop­plungszeit kann eine einzige HeLa-Zelle, die als Verunreinigung eingebracht wird, eine Zellkultur je nach Wachstums­bedingungen binnen weniger Passagen überwachsen. „Meist geschieht das unbemerkt und über Labor- und Arbeits­gruppen­grenzen hinweg“, ergänzt Plass.

Info

Einfache Regeln

Dabei lassen sich Kreuzkonta­minationen durch einfache Regeln vermeiden. Hexenwerk ist keine davon: Nie arbeitet mehr als eine Person unter der Sicherheits­werkbank. Nie werden mehrere Zellkulturen gleichzeitig passagiert oder die schnell wachsende vor der sich langsam teilenden Zelllinie. Alle Mitarbeitenden verwenden eigene Medien sowie Wachstums­faktoren für jede Zelllinie, passagieren Zellkulturen regelmäßig bei nicht zu geringen Zelldichten maximal zehn- bis zwanzigmal und bewahren Aliquots der Ausgangs­kultur in flüssigem Stickstoff für Gütekontrollen auf.

Die entscheidende Stellschraube bringt der ehemalige Zelllinienbank-Leiter Drexler auf den Punkt: „Sämtliche Mitarbeiter werden in guter Zellkultur­praxis geschult, und zwar nicht in Online-Kursen oder indem sie irgendwem für eine halbe Stunde über die Schulter schauen, sondern in regelmäßigen Fortbildungs­veranstaltungen, in denen sie sich bestimmte Verhaltens­muster aneignen. Schließlich sind es die oft als selbst­verständlich erachteten Alltags­fähigkeiten im Labor, wie etwa die Handhabung von Pipetten, die über Zellkonta­minationen entscheiden.“ Schulungs­material für eigene Präsenzkurse in Zellhygiene bietet die ICLAC-Website kostenlos an. „Ebenso wichtig ist es, die Identität von Zellen im Laufe eines Projekts immer wieder zu überprüfen”, ergänzt IJC-Chefredakteur Christoph Plass.

Info

Keine Gewinner

Obwohl genau das heutzutage so einfach ist wie nie, riskieren Forschende noch immer lieber Monate ihrer Arbeitsleistung. Warum? „Weil sie Zellauthen­tifizierung eher als administrative Bürde und nicht als Hilfestellung in ihrem ureigenen Forscher­interesse begreifen”, meint Drexler. „Bewusstsein für diese Problematik zu wecken“, ist deshalb auch Plass‘ Hauptanliegen. „Stellt sich ein Projekt im Nachhinein als wertlos heraus, gewinnt schließlich niemand.”

Manche Forschungs­förderer haben das erkannt und fordern eine Zellauthen­tifizierung ein. Wissenschafts­verlage verhalten sich dagegen zögerlicher. So schlugen Plass‘ Vorgänger auf dem IJC-Chefredak­teurs-Posten bereits vor 15 Jahren anderen Zellbiologie- und Krebsjournalen eine gemeinsame Initiative vor, die Authenti­fizierung von Zelllinien als obligatorische Qualitäts­kontrolle einzuführen. Auf Interesse stieß der Vorschlag nur selten – vermutlich aufgrund des Mehraufwands. Die meisten Journale sahen die Verantwortung bei den Forschenden und ihren Gutachtern (PLoS Biol, 15(4):e2001438). Neben dem IJC verlangen heutzutage nur wenige Fachzeit­schriften wie Nature- sowie BioMed-Central-Journale Authentifi­zierungs­dokumente.

Entsprechend skeptisch bleibt Plass: „Appelle und guter Glaube daran, dass Autoren ihre Zelllinien authentifizieren, reichen in der Erfahrung des IJC nicht aus. Nur Einschränkungen kurieren die Wissenschafts­gemeinde von der stillen Gefährdung durch Kreuzkonta­minationen.” Davon ist auch Drexler überzeugt: „In meiner Erfahrung haben weder Autoren noch Journale jemals eine Publikation zurückgezogen – selbst wenn sie zugaben, dass ihre Zelllinien falsch waren. Ein Retraktions­zwang wäre ein geeigneter Ansatzpunkt, eine Änderung in der Forscher­mentalität einzuläuten.” Begeisterungs­stürme lösen diese Vorschläge sicher nicht aus.

Henrik Müller

Bild: ATCC

Dieser hier gekürzte Artikel erschien zuerst in ausführlicher Form in Laborjournal 9/2022. Darin beschreibt Henrik Müller unter anderem, wie genau Sie Zelllinien authentifizieren können.


Weitere Artikel zum Thema Zellkultur


- Automat für die Zellkultur

Ein mit günstigen Bauteilen leicht herzustellendes 3D-Zellkultursystem übernimmt Medienwechsel und die Zugabe stimulierender Substanzen.

- Lebendes Lego im All

Biotinte, 3D-Zellkultur und schwerelose Haut – das ist die Expertise des Berliner MedTechs Cellbricks. Wir sprachen mit Geschäftsführer Lutz Kloke.

- Zukunftsfähiges Zellkulturmedium - Zellkultur mit Plättchenlysat

Ergebnisse aus der Grundlagenforschung in die Therapie zu übertragen, ist angesichts der rasanten Entwicklung in der regenerativen Medizin nicht immer einfach. Zellkulturlabore sollten deshalb bei der Etablierung von Protokollen heute schon an morgen denken und Nährmedien für die Zellkultur mit Bedacht wählen.

 




Letzte Änderungen: 12.09.2022