Nanobacteria-like particles: a threat to cell cultures

ABSTRACT

The main goal of this study is to alert researchers who work with cell cultures for the risk of contamination by structures called nanobacteria (NB). NB are tiny structures with size varying from 80 to 500 nm, commonly occurring in clusters and producing a biofilm which contains carbonate or hydroxyl apatite. The most likely source of cell culture contamination by such organisms is serum used as supplement in culture media. The presence of NB leads to a progressive culture deterioration with accumulation of granules (probably phagocytized NB) in cytoplasmic vacuoles, an increasing number of dead cells in the supernatant and degeneration of cells that remained attached to the bottom of the vessel. NB can also be found in culture supernatants where they are found in clusters with variable size and displaying brownian movement. In this study, 19 cell lineages, 8 batches of sera and 1 batch of growth supplement from different sources were analyzed. Samples from sera were cultured in Eagle's Minimum Essential Medium (E-MEM) or incubated directly at 37°C. Tests carried out to detect the presence of extracellular bacteria, Mycoplasma sp and viruses were all negative. Analysis by scanning electron microscopy (SEM) revealed tiny oval structures less than 500 nm in size, isolated or in small groups, in all material analyzed except in one fetal bovine serum batch.

RESUMO

O principal objetivo deste estudo é alertar aos pesquisadores que trabalham com cultivos celulares sobre o risco de contaminação por estruturas denominadas nanobactérias (NB). NB são estruturas muito pequenas cujo tamanho varia de 80 a 500 nm e que comumente ocorrem em agrupamentos, produzindo biofilme de carbonato ou hidroxiapatita. A fonte mais provável de contaminação dos cultivos celulares por tais organismos é o soro utilizado como suplemento nos meios de cultura. A presença de NB leva a uma progressiva deterioração do cultivo com acúmulo de grânulos (provavelmente NB fagocitadas) em vacúolos citoplasmáticos, um número cada vez maior de células mortas no sobrenadante e degeneração das células que permaneceram aderidas à superfície do frasco de cultura. NB podem ser encontradas também em sobrenadantes de cultivos onde são observadas em agrupamentos de tamanho variável com movimento browniano. Neste estudo, 19 linhagens celulares, 8 lotes de soro e 1 lote de suplemento de diferentes procedências foram analisados. Amostras de soros foram cultivadas em Meio Essencial Mínimo de Eagle (E-MEM) ou incubados diretamente a 37°C. Testes efetuados para detectar a presença de bactérias extracelulares, Mycoplasma sp e vírus foram todos negativos. Análise por microscopia eletrônica de varredura (SEM) revelou minúsculas estruturas ovóides com tamanho inferior a 500 nm, isoladas ou em pequenos agrupamentos, em todos os materiais analisados exceto em um lote de soro fetal bovino.