多年来,ATCC(美国典型培养物保藏中心)提供的微生物标准品已被CLSI(美国临床和实验室标准研究所)和USP(美国药典)等国际权-威标准广泛纳入制药及医疗质量控制体系,广泛应用于产品质控、对照实验及菌种鉴定。然而,尽管使用规范已高度成熟,实验室在传代次数管理、非参考菌株传代阈值界定等实操环节仍存在显著挑战。这一问题在制药微生物领域专业论坛(如PMFList)中持续引发讨论,凸显了制定统一操作框架的迫切性。
参考菌株的命名差异加剧了实验室对微生物标准品管理的困惑。在CLSI和USP的各类文件中,这类培养物被分别称为“对照菌株"“标准培养物"“参考菌株"“测试菌株"或“质量控制菌株",其中“参考菌株"或“参考培养物"的称呼较为普遍。
尽管这些术语常被混用,但两个组织均强调,参考菌株必须来源于权-威机构,ATCC(美国典型培养物保藏中心)是主要的推荐来源,这为实验室选择参考菌株提供了明确方向。
ATCC的参考菌株通过传代培养制成“储备培养物",再通过每周或每月的定期传代培养制成日常使用的“工作培养物",工作培养物通常以斜面形式保存。然而,这种传代培养方式引发了人们对其是否源自原始参考菌株的疑问。
(一)传代计数规则的演变
核心争议在于如何界定“一次传代"的计数规则。
早期USP36-NF31<51>抗菌测试的原始定义为:“一次传代指将生物体从已建立的培养基转移到新鲜培养基的过程,所有转移操作均计入传代次数"。但未明确"已建立的培养物"的具体内涵。
现行USP<1117>《微生物最佳实验室规范》对此进行了重要修订。更新后的定义为:“传代指微生物从活体培养物转移至新鲜培养基并实现增殖的过程,任何形式的传代培养均视为一次转种/传代。"这一修订有效解决了原定义的模糊性,根据新定义,ATCC冷冻或冻干菌株的解冻或水化操作不计入传代,只有将其接种至新鲜培养基并完成生长后才计为首-次传代。
因此,将ATCC冷冻或冻干小瓶中的参考菌株复苏制备成储备培养物属于首-次传代,而将储备培养物转种为工作培养物则构成第二次传代,后续每次转种均累计增加传代次数。通过统一术语和明确定义,为抗菌效果测试提供了清晰可追溯的传代计数标准。
在微生物实验室实践中,除ATCC官-方提供的标准菌株外,商业机构常通过“ATCC衍生"方式获得培养物——即从ATCC参考菌株出发,经过一次或多次传代培养获得的菌株。
(二)“ATCC衍生"培养物的管理
在微生物实验室实践中,商业机构常通过"ATCC衍生"方式获得培养物,即从ATCC参考菌株经一次或多次传代培养所得。CLSI认可符合资质的商业菌株供应商,但要求实验室必须关注菌株传代历程,从原始ATCC参考菌株到最终工作培养物,通常会经历1-2次传代过程。
(一)种子批系统的应用
USP推荐采用种子批系统管理参考菌株,该系统与ATCC使用的系统一致。操作流程为:先将ATCC参考菌株一次性制备多个重复传代培养物,这些源自同一代原种的重复培养物作为实验室的初代种子库存储;再将初代种子培养物传代至第二代,用于制备工作菌株的多批次培养物,以此规范实验室参考菌株的保存流程。(图1)
(二)传代次数控制标准
不同标准对传代次数的要求存在显著差异。CLSI早期标准对传代频次要求模糊,后续修订版提出三级传代限制,但推算后原始菌株累计传代可能达七次。而USP标准通过<1117>章节明确规定,实验室工作培养物与ATCC参考菌株的传代差值不得超过五次,<51>条款强调“检测用活体微生物不得超出原始ATCC菌株五代传代" ,这一量化标准被制药行业广泛采用,ATCC官-方也确认五代传代限制是维持菌株遗传稳定性的最佳实践。
(三)储存温度与维护要求
菌株的储存温度对其生物学特性及存活率具有显著影响,各标准机构对此给出了详细指引。
1、CLSI标准
(1)原代培养物:
短期保存:-50℃至-70℃保存1年。
长期保存:-70℃以下。
延长储存:-20℃或更低温度(优先推荐-70℃以下)
(2)工作培养物(斜面):
短期保存:2-8℃环境,保存周期≤4周。
2、USP36-NF31<51>条款
(1)培养物:必须储存于液氮或-50℃以下的机械冷冻设备。
3、ATCC标准
(1)冷冻菌株:
长期保存:液氮气相环境或-80℃机械冷冻箱(避免直接浸入液氮)。
甘油保护剂:含50%甘油的菌株可短期保存于-20℃(≤1个月),需避免温度波动(如反复冻融)。
(2)冻干菌株:2-8℃保存。
(3)冻干菌株(斜面):2-8℃保存≤1周。
4、特殊注意事项
质控菌株(如携带耐药基因质粒):需严格遵循CLSI最新标准。