Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1053310.32607/20758251-2014-6-3-41-51ReviewsОбзорыResearch ArticleMycoplasma Contamination of Cell Cultures: Vesicular Traffic in Bacteria and Control over Infectious AgentsМикоплазменные контаминации клеточных культур: везикулярный трафик у бактерий и проблема контроля инфектогеновChernovV. M.ЧерновВ. М.
Russian Federation
ljoscha@mail.ruChernovaO. A.ЧерноваО. А.
Russian Federation
ljoscha@mail.ruSanchez-VegaJ. T.Санчес-ВегаХ. Т.
Mexico
ljoscha@mail.ruKolpakovА. I.КолпаковА. И.
Russian Federation
ljoscha@mail.ruIlinskayaО. N.ИльинскаяО. Н.
Russian Federation
ljoscha@mail.ruKazan Institute of Biochemistry and Biophysics, Kazan Scientific Center, Russian Academy of SciencesКазанский институт биохимии и биофизики Казанского научного центра РАНKazan (Volga Region) Federal UniversityКазанский (Приволжский) федеральный университетNational Autonomous University of MexicoНациональный автономный университет Мексики1509201463VOL 6, NO3 (2014)ТОМ 6, №3 (2014)415117012020Copyright ©; 2014, Chernov V.M., Chernova O.A., Sanchez-Vega J.T., Kolpakov А.I., Ilinskaya О.N.Copyright ©; 2014, Чернов В.М., Чернова О.А., Санчес-Вега Х.Т., Колпаков А.И., Ильинская О.Н.2014Chernov V.M., Chernova O.A., Sanchez-Vega J.T., Kolpakov А.I., Ilinskaya О.N.Чернов В.М., Чернова О.А., Санчес-Вега Х.Т., Колпаков А.И., Ильинская О.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10533

Cell cultures are subject to contamination either with cells of other cultures or with microorganisms, including fungi, viruses, and bacteria. Mycoplasma contamination of cell cultures is of particular importance. Since cell cultures are used for the production of vaccines and physiologically active compounds, designing a system for controlling contaminants becomes topical for fundamental science and biotechnological production. The discovery of extracellular membrane vesicles in mycoplasmas makes it necessary to take into consideration the bacterial vesicular traffic in systems designed for controlling infectious agents. The extracellular vesicles of bacteria mediate the traffic of proteins and genes, participate in cell-to-cell interactions, as well as in the pathogenesis and development of resistance to antibiotics. The present review discusses the features of mycoplasmas, their extracellular vesicles, and the interaction between contaminants and eukaryotic cells. Furthermore, it provides an analysis of the problems associated with modern methods of diagnosis and eradication of mycoplasma contamination from cell cultures and prospects for their solution.

Клеточные культуры подвержены контаминации как клетками других культур, так и микроорганизмами, включая грибы, вирусы, бактерии. Особое значение имеет контаминация клеточных культур микоплазмами. Поскольку культуры клеток используются для получения вакцин и физиологически активных соединений, разработка системы контроля контаминации актуальна как для фундаментальной науки, так и для биотехнологических производств. Обнаружение у микоплазм внеклеточных мембранных везикул диктует необходимость учета везикулярного трафика бактерий в системе контроля инфектогенов. Внеклеточные везикулы бактерий опосредуют трафик белков и генов, участвуют в межклеточных взаимодействиях, патогенезе и развитии резистентности к антибактериальным препаратам. В обзоре рассмотрены особенности микоплазм и их внеклеточных везикул, а также взаимодействие контаминантов с клетками эукариот, проанализированы проблемы современных способов диагностики, эрадикации микоплазменной контаминации клеточных культур и перспективы их решения.

diagnosis and eradicationcell culturesmycoplasma contaminationДиагностика и эрадикацияклеточные культурымикоплазменная контаминацияThis work was performed within the scope of the Program for Increasing the Competiveness of the Kazan (Volga region) Federal University of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation and supported by the Russian Foundation for Basic Research (grants No 14-04-00883a, 12-04-01052a, 12-04-01226a), the Presidential grant (MK-3823.2023.4) and a grant for government support of leading scientific schools of the Russian Federation (No NSh-825.2012.4).Работа выполнена в рамках Программы повышения конкурентоспособности Казанского (Приволжского) федерального университета Министерства образования и науки РФ, а также поддержана РФФИ (гранты № 14-04-00883а, 12-04-01052а, 12-04-01226а), грантом Президента РФ (МК-3823.2023.4), грантом по государственной поддержке ведущих научных школ РФ (№ НШ-825.2012.4).[1] Borkhsenius S.N., Chernova O.A., Chernov V.M., Vonsky M.S. // Mycoplasma. St. Petersburg.: Science. 2002. 2002, P.320[2] Uphoff C., Drexler H. // Meth. Mol. Biol. 2011, V.731, P.105-114[3] Rottem S., Kosower N.S., Kornspan J.D. // Contamination of Tissue Cultures by Mycoplasmas, Biomedical Tissue Culture / Ed. Dr. Luca Ceccherini-Nelli. 2012[4] Robinson L.B., Wichelhausen R.H., Roizman B. // Science. 1956, V.124, P.1147-1148[5] Drexler H.G., Uphoff C.C. // Cytotechnology. 2002, V.39, №2, P.75-90[6] Razin Sh. // Prokaryotes. 2006, V.4, P.836-904[7] Folmsbee M., Howard G., McAlister M. // Biologicals. 2010, V.38, P.214-217[8] Nikfarjam L., Farzaneh P. // Cell J. 2012, V.13, №4, P.203-212[9] Kühner S., van Noort V., Betts M.J., Leo-Macias A., Batisse C., Rode M., Yamada T., Maier T., Bader S., Beltran-Alvarez P. // Science. 2009, V.326, №5957, P.1235-1240[10] Yus E., Maier T., Michalodimitrakis K., van Noort V., Yamada T., Chen W.H., Wodke J.A.H., Güell M., Martínez S., Bourgeois R. // Science. 2009, V.326, №5957, P.1263-1268[11] Maier T., Schmidt A., Gueell M., Kuehner S., Gavin A.C., Aebersold R., Serrano L. // Mol. Syst. Biol. 2 2011, V.7, P.511[12] Oshima K., Ishii Y., Kakizawa S., Sugawara K., Neriya Y., Himeno M., Minato N., Miura C., Shiraishi T., Yamaji Y. // PLoS One. 2011, V.6, P.e23242[13] van Noort V., Seebacher J., Bader S., Mohammed S., Vonkova I., Betts M.J., Kuhner S., Kumar R., Maier T., O’Flaherty M. // Mol. Syst. Biol. 2012, V.8, P.571[14] Lluch-Senar M., Luong K., Lloréns-Rico V., Delgado J., Fang G., Spittle K., Clark T.A., Schadt E., Turner S.W., Korlach J. // PLoS Genet. 2013, V.9, №1, P.e1003191[15] Hopfe M., Deenen R., Degrandi D., Köhrer K., Henrich B. // PLoS One. 2013, V.8, S1, P.e54219[16] Chernov V.M., Chernova O.A., Medvedeva E.S., Mouzykantov A.A., Ponomareva A.A., Shaymardanova G.F., Gorshkov O.V., Trushin M.V. // J. Proteomics. 2011, V.74, №12, P.2920-2936[17] Parraga-Nino N., Colome-Calls N., Canals F., Querol E., Ferrer-Navarro M. // J. Proteome Res. 2012, V.11, №6, P.3305-3316[18] Liu W., Fang L., Li M., Li S., Guo S., Luo R., Feng Z., Li B., Zhou Z., Shao G., Chen H., Xiao S. // PLoS One. 2012, V.7, №4, P.e35698[19] Razin S., Hayflick L. // Biological. 2010, V.38, №2, P.183-190[20] Chernov V.M., Chernova O.A., Gorshkov O.V., Baranova N.B., Mouzykantov A.A., Nesterova T.N., Ponomareva A.A. // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2013, №450, P.483-487[21] Chernov V.M., Chernova O.A., Mouzykantov A.A., Baranova N.B., Gorshkov O.V., Trushin M.V., Nesterova T.N., Ponomareva A.A. // Scientific World J. 2012. V. 2012. Article 315474 2012, V.2012[22] Lazarev V.N., Levitskii S.A., Basovskii Y.I., Chukin M.M., Akopian T.A., Vereshchagin V.V., Kostrjukova E.S., Kovaleva G.Y., Kazanov M.D., Malko D.B. // Journal of Bacteriology 2011, V.193, №18, P.4943-4953[23] Chernov V.M., Chernova O.A., Medvedeva E.S., Davydova M.N. // AS Rep. 2011, V.438, P.562-565[24] Chernov V.M., Chernova O.A., Mouzykantov A.A., Efimova I.R., Shaymardanova G.F., Medvedeva E.S., Trushin M.V. // Scientific World J. 2011, V.11, P.1120-1130[25] Kulp A., Kuehn M.J. // Annu. Rev. Microbiol. 2010, V.64, P.163-184[26] Lee E.Y., Choi D.S., Kim K.P., Gho Y.S. // Mass Spectrom. 2008, V.27, №6, P.535-555[27] Deatherage B.L., Cookson B.T. // Infect. Immun. 2012, V.80, №6, P.1948-1957[28] Gaudin M., Gauliard E., Schouten S., Houel-Renault L., Lenormand P., Marguet E., Forterre P. // Environmental Microbiol. Rept. 2013, V.5, P.109-116[29] Lee E.Y., Choi D.Y., Kim D.K., Kim J.W., Park J.O., Kim S., Kim S.H., Desiderio D.M., Kim Y.K., Kim K.P. // Proteomics. 2009, V.9, №24, P.5425-5436[30] Amano A., Takeuchi H., Furuta N. // Microbes Infect. 2010, V.12, P.791-798[31] Yoon H., Ansong C., Adkins J.N., Heffron F. // Infect. Immun. 2011, V.79, №6, P.2182-2192[32] Schertzer J.W., Whiteley M. // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2013, V.23, №1-2, P.118-130[33] Kluge S., Hoffmann M., Benndorf D., Rapp E., Reichl U. // Proteomics. 2012, V.12, №12, P.1893-1901[34] Pollak C.N., Delpino M.V., Fossati C., Baldi P.C. // PLoS One. 2012, V.7, №11, P.e50214[35] Pierson T., Matrakas D., Taylor Y.U., Manyam G., Morozov V.N., Zhou W., van Hoek M.L. // J. Proteome Res. 2011, V.110, №3, P.954-967[36] Medvedeva E.S., Baranova N.B., Mouzykantov A.A., Grigorieva T.Y., Davydova M.N., Trushin M.V., Chernova O.A., Chernov V.M. // Scientific World J. 2014. V. 2014. Article 150615 2014, V.2014[37] Mouzykantov A.A., Baranova N.B., Medvedeva E.S., Grigorieva T.Y., Chernova O.A., Chernov V.M. // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2014, V.455, №1, P.99-104[38] Rottem S. // Physiol. Rev. 2003, V.83, №2, P.417-432[39] Razin Sh., Herrmann R. // Molecular biology and pathogenicity of Mycoplasmas. N.Y.: Kluwer Acad. Plenum Publ. 2002, P.572[40] Zhang S., Tsai S., Lo S. // BMC Cancer. 2006, V.6, P.116-126[41] Zhang S., Wear D.J., Lo S. // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2000, V.27, №1, P.43-50[42] Lavrič M., Maughan M.N., Bliss T.W., Dohms J.E., Benčina D., Keeler Jr., Narat M. // Veterinary Microbiology. 2008, V.126, №1-3, P.111-121[43] Wang Z., Farmer K., Hill G.E., Edwards S.V. // Mol. Ecol. 2006, V.15, №5, P.1263-1273[44] Cecchini K.R., Gorton T.S., Geary S.J. // Journal of Bacteriology 2007, V.189, P.5803-5807[45] Mou H.-Q., Lu J., Zhu S.-F., Lin C.-L., Tian G.-Z., Xu X., Zhao W.-J. // PLoS One. 2013, V.8, №10, P.e77217[46] Harper D.R., Kangro H.O., Argent S., Heath R.B. // J. Virol. Methods. 1988, V.20, №1, P.65-72[47] Cole B., Mu H.H., Pennock M.D., Hasebe A., Chan F.V., Washburn L.R., Peltier M.R. // Infect. Immun. 2005, V.73, №9, P.6039-6047[48] Gerlic M., Horowitz J., Farkash S., Horowitz S. // Cell Microbiol. 2007, V.9, P.142-153[49] Quah B., O’Neill H. // J. Leukoc. Biol. 2007, V.82, №5, P.1070-1082[50] Zhang S., Lo S. // Curr. Microbiol. 2007, V.54, №5, P.3888-3895[51] Gong M., Meng L., Jiang B., Zhang J., Yang H., Wu J., Shou C. // Mol. Cancer Ther. 2008, V.7, №3, P.530-537[52] Kraft M., Adler K.B., Ingram J.L., Crews A.L., Atkinson T.P., Cairns C.B., Krause D.C., Chu H.W. // Eur. Respir. J. 2003, V.31, №1, P.43-46[53] Dusanic D., Bencina D., Oven I., Cizelj I., Bencina M., Narat M. // Veterenary Res. 2012, V.43, P.7-20[54] Elkind E., Vaisid T., Kornspan J.D., Barnoy S., Rottem S., Kosower N.S. // Cell. Microbiol. 2012, V.14, №6, P.840-851[55] Ilinskaya O.N., Sokurenko Yu.V., Ulyanova V.V., Vershinina V.I., Zelenikhin P.V., Kolpakov A.I., Medvedeva E.S., Baranova N.B., Davidova M.N., Mouzykantov A.A. // Mikrobiologiya (Microbiology). 2014, V.83, №3, P.320-327[56] Chernov V.M., Chernova O.A., Margulis A.B., Mouzykantov A.A., Baranova N.B., Medvedeva E.S., Kolpakov A.I., Ilinskaya O.N. // American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci. 2009, V.6, №1, P.104-107[57] Ilinskaya O.N., Ivanchenko O.B., Karamova N.S. // Mutagenesis. 1995, V.10, №3, P.165-170[58] Ilinskaya O.N., Ivanchenko O.B., Karamova N.S., Kipenskaya L.V. // Mut. Res. 1996, V.354, №2, P.203-209[59] Makarov A.A., Ilinskaya O.N. // FEBS Lett. 2003, V.540, P.15-20[60] Makarov A.A., Kolchinsky A., Ilinskaya O.N. // BioEssays. 2008, V.30, №8, P.781-790[61] Ulyanova V., Vershinina V., Ilinskaya O. // FEBS J. 2011, V.278, №19, P.3633-3643[62] Uphoff C.C., Drexler H.G. // Meth. Mol. Biol. 2013, V.946, P.1-13[63] Chen T.R. // Exp. Cell Res. 1977, V.104, №2, P.255-262[64] Spierenburg G.T., Polak-Vogelzang A.A., Bast B.J. // J. Immunol. Meth. 1988, V.114, №1-2, P.115-119[65] Harasawa R., Mizusawa H., Fujii M., Yamamoto J., Mukai H., Uemori T., Asada K., Kato I. // Microbiol. Immunol. 2005, V.49, №9, P.859-863[66] Sung H., Kang S.H., Bae Y.J., Hong J.T., Chung Y.B., Lee C.K., Song S. // J. Microbiol. 2006, V.44, №1, P.42-49[67] Mariotti E., D’Alessio F., Mirabelli P., Di Noto R., Fortunato G., Del Vecchio L. // Biologicals. 2012, V.40, №1, P.88-91[68] Degeling M.H., Maguire C.A., Bovenberg M.S., Tannous B.A. // Anal. Chem. 2012, V.84, №9, P.4227-4232[69] Uphoff C.C., Drexler H.G. // Meth. Mol. Biol. 2013, V.946, P.15-26[70] Nir-Paz R., Prévost M.C., Nicolas P., Blanchard A., Wróblewski H. // Antimicrob. Agents Chemother. 2002, V.46, №5, P.1218-1225[71] McGarrity G.J., Kotani H., Butler H. // Mycoplasmas: molecular biology and pathogenesis / Eds Maniloff J., McElhaney R.N., Finch L., Baseman J.B. Washington: ACM, 1992. 1992, P.906[72] Bébéar C., Pereyre S., Peuchant O. // Future Microbiol. 2011, №4, P.423-431[73] Singh S., Puri S.K., Srivastava K. // Parasitol. Res. 2008, V.104, №1, P.181-184[74] Couldwell D.L., Tagg K.A., Jeoffreys N.J., Gilbert G.L. // Int. J. STD AIDS. 2013, V.24, №10, P.822-828[75] Raherison S., Gonzalez P., Renaudin H., Charron A., Bébéar C., Bébéar C.M. // Antimicrob. Agents Chemother. 2005, V.49, №1, P.421-424[76] Ruiz J., Pons M.J., Gomes C. // Int. J. Antimicrob. Agents. 2012, V.40, №3, P.196-203[77] Yamaguchi Y., Takei M., Kishii R., Yasuda M., Deguchi T. // Agents Chemother. 2013, V.57, №4, P.1772-1776[78] Ciofu O., Beveridge T.J., Kadurugamuwa J., Walther-Rasmussen J., Hoiby N. // J. Antimicrob Chemother. 2000, V.45, №1, P.9-13[79] Lee J., Lee E.Y., Kim SH., Kim D.K., Park K.S., Kim K.P., Kim Y.K., Roh T.Y., Gho Y.S. // Antimicrob. Agents Chemother. 2013, V.57, №6, P.2589-2595[80] Stanhope M.J., Walsh S.L., Becker J.A., Italia M.J., Ingraham K.A., Gwynn M.N., Mathie T., Poupard J.A., Miller L.A., Brown J.R. // Antimicrob. Agents Chemother. 2005, V.49, №10, P.4315-4326[81] Manning A.J., Kuehn M.J. // BMC Microbiol. 2011. V. 11. P. 258. 2011, V.11, P.258[82] Maredia R., Devineni N., Lentz P., Dallo S.F., Yu J., Guentzel N., Chambers J., Arulanandam B., Haskins W.E., Weitao T. // Scientific World J. 2012. V. 2012. Article 402919 2012, V.2012[83] David S.A., Volokhov D.V., Ye Z., Chizhikov V. // Appl. Environ. Microbiol. 2010, V.76, №9, P.2718-2728[84] Windsor H.M., Windsor G.D., Noordergraaf J.H. // Biologicals. 2010, V.38, №2, P.204-210