细胞培养污染物可分为两大类：一类是化学污染物，如培养基、血清和水中的杂质，包括内毒素、增塑剂和洗涤剂；另一类是生物污染物，如细菌、霉菌、酵母、病毒和支原体，以他细胞系的交叉污染。
虽然污染无法完全消除，但可以通过全面了解其来源，并遵循良好的无菌技术来降低污染的发生频率和严重性。
1、细菌
细菌是一大类普遍存在的单细胞微生物。细菌的直径通常只有几微米，其形状多样，如球状、杆状和螺旋状等。由于分布广泛、生长迅速和体积小等特点，细菌以及酵母和霉菌是细胞培养中最常见的生物污染物。
细菌污染在培养物感染后几天内就很容易被肉眼观察到；受感染的培养物通常会变得浑浊，有时表面会有一层薄膜。经常还会出现培养基的pH值突然下降的情况。在低倍显微镜下，细菌以细小颗粒的形式出现在细胞之间，在高倍显微镜下观察可以分辨出单个细菌的形状。下面的模拟图像显示了贴壁培养的293细胞被大肠杆菌污染。
图1.被大肠杆菌污染的贴壁293细胞的模拟相差图像。在低倍显微镜下，贴壁细胞之间有一些发亮的微小颗粒，但单个细菌不易区分（图A）。进一步放大黑色正方形框出的区域后，可以显现出单个大肠杆菌细胞，这些细胞通常呈杆状，长约2 μm，直径约0.5 μm。图A中黑色正方形的边长为100 μm
2、酵母
酵母是真菌界中的单细胞真核微生物，大小从几微米（常见）到40 µm（罕见）不等。与细菌污染一样，被酵母污染的培养物会变得混浊，尤其是在污染的后期。被酵母污染的培养物，其pH值几乎没有变化，通常直到污染严重时，pH值才会升高。
在显微镜下，酵母呈单个卵球形或球形颗粒，可能还会出芽产生更小的颗粒。下面的模拟图像显示了贴壁293细胞铺板24小时后被酵母感染的情况。
图2.被酵母污染的贴壁293细胞培养物的模拟相差图像。酵母细胞呈为卵球形颗粒，增殖时会出芽产生更小的颗粒
3、霉菌
霉菌是真菌界的真核微生物，以多细胞丝状体生长，称为菌丝。这些多细胞丝状体构成的交联网络含有遗传性相同的细胞核，被称为集落或菌丝体。与酵母污染相似，培养物的pH值在污染的初期保持稳定，然后随着培养物感染程度加剧而迅速增加，并变得浑浊。
在显微镜下，菌丝体通常呈细长的丝状体，有时呈密集的孢子团。许多种霉菌的孢子在休眠阶段能够耐受极其恶劣和不宜生长的环境，当其遇到合适的生长条件时才会被激活。
图3.被霉菌污染的SH-SY5Y细胞培养物图像
4、病毒
病毒是一种微小的感染性病原体，利用宿主细胞的结构进行繁殖。它们的体积极小，难以在培养中被检测到，也难以从细胞培养实验室使用的试剂中去除。由于大多数病毒对宿主有非常严格的要求，因此，它们通常不会对宿主以外物种的细胞培养物产生不良影响。但被病毒感染的细胞培养物会对实验室人员造成严重的健康威胁，尤其是当实验室培养的是人类或灵长类的细胞时。要检测细胞培养物是否被病毒感染，可以使用电子显微镜观察、用抗体组合进行免疫染色、ELISA检测或是使用合适的病毒引物进行PCR扩增。
5、支原体
支原体是无细胞壁的简单细菌，被认为是最小的自我复制生物。由于支原体非常小（通常小于1 µm），因此很难被检测到，除非它们达到了极高的密度，导致细胞培养物变质；在此之前，通常没有明显的感染迹象。一些生长缓慢的支原体可在培养物中持续存活，而不会导致细胞死亡，但它们可以改变培养体系中宿主细胞的行为和代谢。
慢性支原体感染的可能表现包括：细胞增殖率降低、饱和密度下降以及悬浮培养物凝集；但是，检测支原体污染的唯一可靠方法是通过使用荧光染色（例如Hoechst 33258染色）、ELISA、PCR、免疫染色、放射自显影或微生物测定法定期检测培养物。
图4.无支原体细胞和支原体感染细胞的显微照片。使用支原体检测试剂盒，按照试剂盒操作流程对培养物进行检测。（A）在固定细胞中，MycoFluor试剂可进入细胞核，细胞核着色明显，但核外无荧光物质，表明培养物未被支原体污染。（B）在被支原体感染的固定细胞中，MycoFluor试剂可对细胞核和支原体进行染色，但细胞核相对强烈的荧光会使细胞核上或细胞核周围的支原体显得模糊。然而，远离高亮度细胞核的支原体可被清晰地观察到。（C）在活细胞中，MycoFluor试剂无法进入细胞核，但容易使细胞外结合的支原体染色。试剂盒中所用对照品的发射光谱，与按照操作流程进行染色的支原体的发射光谱非常一致，且强度均匀，便于研究人员区分染色的支原体和其他背景荧光，包括病毒、细菌，以及细胞自发荧光。上述图像使用365 nm激发光、100/1.3 Plan Neouar™物镜以及450 ± 30 nm带通滤光片获得
6、交叉污染
虽然不如微生物污染普遍，但许多细胞系与HeLa以及其他快速生长细胞系之间的广泛交叉污染已经是一个明确的问题，会产生严重的后果。从值得信赖的细胞库中获取细胞系，定期检查细胞系的特性，并使用良好的无菌技术进行操作，这些做法都将帮助您避免交叉污染。DNA指纹图谱分析、核型分析和细胞亚型分析可以确定细胞培养物中是否存在交叉污染。
