Blog

细胞STR鉴定：科研中的“基因身份证”

一串微卫星DNA的重复次数，决定了你的细胞是否还是“它自己”。

在生命科学研究中，一个触目惊心的数据常被忽略：全球超过600种细胞系被确认存在命名错误或交叉污染，其中约30%的细胞实验因污染或身份错误导致数据失真，甚至引发论文撤稿。2015年，因误用被HeLa细胞污染的细胞系，一位科学家被迫撤销了发表在《Nature》的论文。细胞身份危机不仅造成数十亿美元的经济损失，更侵蚀着科研的根基。近年来，美国国立卫生研究院（NIH）、美国典型培养物保藏中心（ATCC）、《Nature》和《Science》等权威机构和顶级学术期刊纷纷发出呼吁，要求研究者对细胞进行严格的鉴定。目前，越来越多的学术期刊在投稿时明确要求提供细胞的STR分型图谱。

那么，什么是STR呢？

STR（短串联重复序列）是一类广泛存在于真核生物基因组中的特殊DNA序列。由长度为3～7个碱基对的短串连重复序列组成，不同个体在同一STR位点的重复次数存在显著差异。这些重复序列广泛存在于人类基因组中， 可作为高度多态性标记。

STR鉴定一般步骤

STR鉴定的本质是通过PCR（聚合酶链式反应）扩增检测特定位点的重复拷贝数，构建细胞的基因身份图谱。其流程标准化程度高，需经历五个关键步骤：

1）DNA提取

取≥10⁶个细胞（活细胞/冻存细胞/细胞沉淀），提取高纯度DNA（OD260/280=1.8~2.0）

2）STR位点选择

常用人源细胞STR检测包含21个核心位点，大多数检测平台会选用10~21个位点进行联合检测，以下是典型人类STR位点：

3）PCR扩增

使用多重荧光PCR技术（FAM、HEX、TAMRA等荧光通道）扩增特定长度的STR序列

4）毛细管电泳

采用ABI 3500/3730xl等系统通过分子大小分离STR片段，激光激发荧光信号，生成电泳峰图

5）数据分析

软件（GeneMapper）读取峰值，对应等位基因编号，与ATCC、DSMZ、Cellosaurus数据库比对，生成完整STR图谱与相似度报告

如何进行STR报告解读

一般检测出具报告如下：

该报告展示了EnkiLife的A549细胞株（货号CXH00001）人源细胞系的STR鉴定的部分结果，摘取报告解读结果如下：

提交的细胞STR分型图谱在DSMZ数据库中与人类细胞系在9个位点上完全匹配：A549

1. 异常信号预警：

三峰现象：≥3个峰 → 提示细胞交叉污染

AMEL-Y缺失：仅106bp峰 → 女性细胞源

多峰化：多细胞混杂

2. 相似度匹配

理论上一个基因位点只会出现1个或2个峰，即纯合和杂合

与数据库匹配，相似度>90% , 判定为同一细胞系

与数据库匹配，相似度80-90%之间，待测细胞系与标准细胞系具有相关性，建议复核

与数据库匹配，相似度在50%-80%之间，需验证来源，结合细胞系形态、细胞系特异性标记物等做辅助分析并进行综合判断

与数据库匹配，相似度＜50% ，与对应细胞株不相关，弃用并溯源

注：小鼠细胞因近交系特性，匹配度80–85%仍可能同源，需结合遗传背景研判

当前，STR技术存在着明显边界，如STR仅适用于人源和小鼠细胞的鉴定；存在着数据库盲区，未收录STR数据的原代细胞只能做排他性鉴定；近交系误判，小鼠近交系相似度阈值需下调等问题。但是随着NIH、ATCC及顶级期刊的联合推动，STR鉴定已成为细胞实验不可绕过的质量闸门。2025年全球STR鉴定市场预计达数亿美元规模，中国增速领跑全球。

这项技术背后承载的不仅是实验数据的可靠性，更是科学精神的底线——让每一株细胞都能被追溯，每一个结果都经得起重复验证。正如国际细胞系认证委员会（ICLAC）所呼吁：“没有STR认证的细胞实验，如同没有地基的摩天大楼‘’

参考文献

1. Reid, Y.A., Characterization and authentication of cancer cell lines: an overview. Methods. Mol Biol, 2011. 731: p. 35-43.

2. Capes-Davis, A., et al., Check your cultures! A list of cross-contaminated or misidentified cell lines. Int J Cancer, 2010. 127(1): p. 1-8.

3. Chatterjee, R., Cell biology. Cases of mistaken identity. Science, 2007. 315(5814): p. 928-31.

4. Neimark, J., Line of attack. Science, 2015. 347(6225): p. 938-40.

5. Masters, J.R., et al., Short tandem repeat profiling provides an international reference standard for human cell lines. Proc Natl Acad Sci U S A, 2001. 98(14): p. 8012-7.

6. American Type Culture Collection Standards Development Organization Workgroup, A.S.N., Cell line misidentification: the beginning of the end. Nat Rev Cancer, 2010. 10(6): p. 441-8.

7. American Type Culture Collection Standards Development Organization Workgroup,A.S.N., Authentication of Human Cell Lines: Standardization of STR Profiling. 2011,ANSI/ATCC ASN-0002-2011.

8. Edwards, A., et al., DNA typing and genetic mapping with trimeric and tetrameric tandem repeats. Am J Hum Genet, 1991. 49(4): p. 746-56.

Dylan Z  Dylan Z是EnkiLife的蛋白抗体研发专家，精通蛋白表达系统和抗体制备技术，在技术上精益求精，致力于为用户开发稳定好用的产品。