《PNAS》一种“冷冻”细胞的新方法有望改变常用细胞冻存操作

日期: 2019年04月26日


    

《PNAS》一种“冷冻”细胞的新方法有望改变常用细胞冻存操作

喷墨打印出来的液滴阵列被液氮冻结在薄玻璃上

 

日本的一个研究小组首次证明了在没有冷冻保护剂(CPA)的情况下保存冷冻动物细胞。为了使细胞存活,所有传统的冷冻方法都需要添加CPA,但CPA可能具有潜在毒性,并与细胞损伤和死亡有关。

 

新方法只依赖于超快速冷却——或者说真正的快速冷冻——在冷冻过程中保持细胞和重要的生命物质。没有CPA的安全冷冻不仅会彻底改变研究和医疗材料的储存方式,而且会大大推进这些领域的任何所有研究方法。

 

该研究于2019年4月1日发表在《美国国家科学院院院刊》上。

 

低温保存的目的是维护生命物质,包括组织、哺乳动物细胞、细菌、真菌、植物细胞和病毒,还包括干细胞、精子和胚胎,所有这些可能随后用于研究和/或临床目的。在正确执行并考虑到细胞和组织特异性标准的情况下,冻存是持续和长期储存的有效手段,以获得用于学术、制造业和临床研究的组织和遗传稳定的活细胞。为了保持冷冻细胞的存活,这些细胞内外的水必须被玻璃化或变成非常小的晶体结构。到目前为止,这是通过在介质中添加至少一种CPA来实现的。

 

在这项研究中,研究人员能够快速冷冻细胞,并实现类似使用CPA的玻璃化。”超快速冻比通常用于冷冻保存的冷却速度快得多。我们称之为超快闪冷冻(superflash freezing),它几乎可以在没有任何冷冻保护剂的情况下玻璃化和冻存活细胞,”Yoshitake Akiyama博士说,他是文章的通讯作者和信州大学纺织科学与技术学院机械工程和机器人学系副教授。

 

无CPA超快速冷冻所需的临界冷却速度为每秒10000摄氏度,研究人员为了实现这一点,采用了喷墨细胞打印技术。通过这种创造性的方法,他们反复试验如何将冻结对象最小化,最后发现“超快闪冷冻”是在液滴尺寸小于40皮克的情况下实现的。

 

研究人员用一种小鼠细胞来测试他们的无CPA超快冷冻,结果获得了与CPA冷冻非常相似的结果。在不同的小鼠细胞系和大鼠间充质干细胞上进一步证实了该方法的有效性和广泛适用性。

 

未来,研究人员希望将他们的方法应用于保存各种类型的细胞,包括那些对冻存过程特别敏感的细胞。”我们计划用这种方法冷冻保存包括多能干细胞在内的其他细胞,这些干细胞的特性,如干性和分化都已知易受CPA影响。此外,我们相信,我们的方法可能适用于诸如血细胞等不能用传统的冷冻保存方法保存的细胞,”Akiyama教授补充说。

 

原文检索:Cryoprotectant-free cryopreservation of mammalian cells by superflash freezing

 

转载标题:《PNAS》一种“冷冻”细胞的新方法有望改变常用细胞冻存操作

 

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