服务设施的故事--("奠定未来细胞生物学发现的基石"）

Nature Cell Biology

奠定未来细胞生物学发现的基石

Ruth R. Cheng & Rebecca L. Bradford

ATCC, Manassas, VA, USA.

一个世纪以来，美国培养细胞收藏中心（American Type Culture Collection，ATCC）始终是生物学家不可或缺的核心资源，为癌症、传染病等诸多领域的科学发现提供了关键支撑。在这篇评论中，我们将阐述ATCC在制定全球标准、推动生物研究创新与质量保障方面的核心作用。

在全球众多实验室中，ATCC细胞冻存管的送达，往往标志着重大科学发现的开端——无论是揭示疾病致病通路的新机制，还是构建表达新型蛋白的工程细胞系，皆始于此。ATCC保藏与共享的海量生物资源，助力了多项里程碑式研究成果的诞生，涵盖聚合酶链式反应（PCR）等开创性技术、乳腺癌突变基因的鉴定、治疗性蛋白与单克隆抗体的生物制造，以及传染病监测与防控技术的研发¹。但ATCC的作用远不止于递送细胞冻存管。自1925年成立以来，ATCC始终致力于保障科学研究的可重复性，确保全球各地的研究者都能获取经过严格鉴定的标准化模型、参考物质与质控标准，从而实现各自的科研突破¹。

ATCC与全球学界、政府及产业界顶尖生物学家携手，制定并共享了细胞系鉴定、冻存、培养与应用的共识性最佳实践方案²⁻⁴。这种研究体系的一致性，对科学进步、成果传承以及科研发现向现实应用转化至关重要。据美国国家科学、工程与医学研究院统计，ATCC是全球使用与引用频次最高的生物资源保藏中心（图1）。1976年以来，已有超过99000项美国专利引用了ATCC资源⁵。当研究者在研究中使用经过严格鉴定、高质量的共享细胞系时，其发表成果的引用频次会显著更高，这充分体现了标准化资源对提升研究可重复性的叠加效应⁶。生命科学领域几乎每一项重大突破的核心，都离不开一个至关重要却常被忽视的要素：使用经过严格鉴定的生物材料，这是科学研究可信度的基石。迄今为止，绝大多数重要发现主要依托ATCC总资源中的一小部分开展，其中包括NIH/3T3、CHO、HEK293、Vero等经典工具细胞系——这些细胞系长期以来在生物制造与生物医学研究中发挥着核心作用。随着生物研究工具不断拓展，人工智能（AI）、合成生物学与计算生物学逐步融入研究体系，这些新型技术将推动对ATCC经鉴定生物参考资源库的更快速、更深入的多组学探索，让ATCC始终如成立之初那般，成为支撑可信、可重复科学研究的核心与必备资源。近期，ATCC推出了ATCC基因组门户（https://genomes.atcc.org/）——全球首个可完全溯源至原始生物材料的经鉴定基因组参考数据库⁷，并研发了用于癌症及其他疾病研究的先进细胞模型⁸，这些成果将为未来百年的科学发现新纪元奠定基础。

数据来源于谷歌学术对“American Type Culture Collection”的检索结果，按年份范围筛选，2025年9月访问。

起源

ATCC推动科学进步的历史，始于其作为私营非营利科研机构的创立初心——由科学家为科研共同体打造的共享平台。ATCC的前身是“美国标准生物品收藏中心”，正如其创始名称所示，该机构由美国顶尖微生物学家倾力筹建，他们投入大量时间、精力与专业知识，完成细菌培养物的收集与整理工作⁹。这些先驱者深刻认识到这类资源对微生物学发展的巨大潜力，致力于搭建支撑未来科学发现的核心平台⁹。这种对细菌资源的精细化收集与编目，为细胞系等其他生物材料的保藏树立了标杆。

ATCC的细胞生物学资源保藏工作始于1959年，美国国家癌症研究所（NCI）指定ATCC作为国家级标准化动物细胞系的保藏与分发中心，为全球提供参考标准⁹。ATCC建立国家级细胞系保藏库的初衷，是应对当时普遍存在的细胞污染问题——该问题已引发学界对体外培养细胞研究有效性的严重担忧⁹。一项专项资助支持成立了细胞培养物保藏协调委员会，该专家团队负责指导与支撑细胞系保藏体系的建设⁹。委员会的职责包括制定政策、操作流程与质控标准；依据既定规范完成细胞系认证；推动参与实验室与研究者间的合作；以及聚焦细胞系鉴定与保藏技术的相关研究⁹。如今，对标准化与可重复研究结果的需求，已从生物材料本身延伸至其配套的生物组学数据领域。

数十年来，ATCC从早期仅负责生物材料的制备、鉴定与保藏，逐步发展为支撑科研体系的核心“幕后基础设施”，助力科研模式从纯湿实验向“湿实验+计算模拟”的混合模式转型（表1）——即在湿实验验证前，先通过虚拟平台完成实验设计与测试。ATCC拥有全球最完备的细胞生物学资源库，提供超4000种经鉴定的细胞生物学资源，涵盖70余个物种、100种细胞类型、100种组织及400种疾病相关模型。这些资源包括人与动物细胞系、器官与组织来源的原代细胞、干细胞（含诱导多能干细胞）、经人端粒酶逆转录酶（hTERT）永生化的细胞系以及肿瘤类器官。从基础研究到临床试验支持，这些资源推动了癌症、免疫学、毒理学、神经生物学与生物制造等领域的研究进展。ATCC的细胞生物学资源还得到了超70000种微生物资源的补充，涵盖1226个细菌属、1864个真菌属与200个病毒属。自成立以来，ATCC已向全球超3万家科研机构提供了逾1200万支生物材料冻存管（2025年内部未公开数据）。

表1ATCC细胞生物学资源发展历程（数十年里程碑）

注：由ATCC生物资源支撑的里程碑事件，及标准化最佳实践建设工作。ATCC细胞生物学资源库提供超4000种经鉴定的细胞生物学资源，涵盖70余个物种、100种细胞类型、100种组织及400种疾病相关模型。

全球标准与最佳实践

通过保障跨实验室、最终走向临床应用的研究质量与可重复性，同时支撑多行业的研发与产品应用，ATCC始终是科研领域不可或缺的核心资源。过去一个世纪，细胞生物学领域的质控标准持续迭代，而ATCC在制定全球现代生物实验室与生物制造领域通用的标准及最佳实践方案中，发挥了关键作用。其中尤为重要的是，建立了细胞系鉴定的短串联重复序列（STR）检测技术，以及针对污染物的支原体检测方法，这两项技术为构建CHO、HEK293、NIH3T3、Jurkat及干细胞系等高质量连续传代细胞系提供了保障。例如，2010年由ATCC牵头的工作组建立了基于STR分型的人源细胞系鉴定标准²,¹⁰⁻¹¹，该标准于2012年由美国国家标准学会（ANSI）正式发布。这份全面性标准（ANSI/ATCC ASN‐0002‐2021）于2021年完成修订，涵盖从DNA提取到数据分析与质控的完整实验流程¹²。STR检测技术的应用具有深远影响，研究中使用误鉴定细胞系造成的经济损失极为惨重。例如，针对HEp-2与Intestine 407两种污染细胞系的分析显示，近9900篇相关研究论文耗费了约9.9亿美元科研经费¹³。鉴于国际细胞系鉴定委员会（ICLAC）登记在册的误鉴定细胞系达531种，数以十亿计的科研经费被浪费在存在缺陷的研究中，若计入基于这些论文的后续研究，损失将更为惨重¹³。此外，随着研究越来越多地融合实体实验与数字模拟，对高质量、经鉴定的数据集及标准化研究流程的需求日益迫切。当前核心问题在于，基因组组装结果与其原始生物材料、实验流程、生物信息学分析流程之间缺乏可追溯性，这些缺口严重制约了研究的可重复性，拖慢了科学进步的步伐¹⁴。

物理标准与数字标准的衔接

实验室研究与数据科学的融合，推动了新型研究工具的研发，助力对细胞系统与相互作用的大规模解析。支撑高质量数据集的需求，也成为ATCC近期的核心工作方向。CRISPR与干细胞技术在细胞治疗与再生医学中的应用，重新定义了“生物资源”的范畴，以及支撑其发展的质控标准。生物资源库与ATCC正被重新定位为数据密集型科研生态系统，提供整合基因组、转录组、蛋白质组与表观遗传学数据的细胞生物学资源，使其成为合成生物学工程化研究的核心平台。随着生物研究工具日趋复杂并融入机器学习技术，变量的增加以及对参考/对照数据的需求，进一步加剧了研究可重复性的挑战。为保障人工智能驱动研究结论的可重复性与可信度，研究者必须以高质量生物材料为基础，结合经过验证的数据集，完成结果的验证与场景化解读。这种从传统湿实验向“数字实验室设计+实体实验验证”混合模式的转型，凸显了ATCC细胞系及其配套参考数据在基因靶点筛选、细胞行为模拟与研究结果预测中的核心价值。ATCC对元数据与数字工具的整合，以其长期坚守的细胞系鉴定与质量管控体系为根基，最终回归至实体细胞系这一真正的核心研究模型。尽管计算生物学与虚拟细胞模型具有重要价值，但仍无法替代在实体细胞中验证新发现的必要性，这也凸显了细胞系及其配套多组学数据的可追溯性与鉴定认证的重要性。

细胞生物学领域引入人工智能驱动的研究方法后，建立新型标准的需求愈发迫切。为此，ATCC正投入资源推进下一代鉴定认证体系建设，依托统一的元数据、专业术语与实验方法标准，开放基于细胞系的大规模高质量数据集。如前文所述，用于生成数字数据的细胞系来源与真实性至关重要——研究中使用误鉴定、污染或记录不完善的细胞系，会导致结果不可靠，引发预测偏差、资源浪费，甚至可能产生具有潜在风险的临床转化成果。鉴于ATCC在构建可信科学研究体系与全球标准中的开创性地位，细胞系来源与可追溯性的重要性不言而喻。实现这一目标需要学界、产业界与政策制定者协同合作，建立保障研究质量、安全性与全球竞争力的管控体系¹⁵。此外，这些标准必须具备可及性与可扩展性，确保所有科研参与者都能为可信、可互通的生物数据体系贡献力量并从中获益。随着科研领域持续发展，ATCC将推动并支撑生物系统相关数字数据标准的建设，确保其达到与实体生物材料同等的鉴定质控标准，同时让实体资源与数字数据同步向科研共同体开放共享。

结语

一个多世纪以来，ATCC始终服务并携手全球科学家，通过提供经鉴定的生物材料、建立新型标准，支撑细胞生物学研究的发展。在下一个百年，科学发现的起点或许不再是一支细胞冻存管，而是数字基础模型——依托参考数据库挖掘或生成全新的生物学认知。细胞生物学研究正快速从“解析与理解生命”向“工程化操控生物系统以实现目标功能”转型。通过与全球科研共同体协同合作，我们能够搭建并守护保障科学发现可信、可重复且具有变革性的核心体系。这场转型离不开ATCC这类经专业整理、严格鉴定的非营利性资源平台，为全球研究者与企业提供公平获取高质量基础生物资源的渠道。