細(xì)胞凍存&復(fù)蘇小知識(shí)

? ? ? ? ? ? ? ?

Date:2022-07-01 0:00:00 Friday

Summary: AMNGENT CONSUMABLES? 在科幻小說(shuō)三體中描寫(xiě)過(guò)一種低溫休眠技術(shù)，通過(guò)將人體冷凍在極低溫度的環(huán)境下，使人體代謝停滯或減慢，等待了數(shù)個(gè)世紀(jì)以后，再用高科技術(shù)將處在冬眠狀態(tài)下的人喚醒。在現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)雖然還難以達(dá)到科幻小說(shuō)中凍存完整個(gè)體的水平，但對(duì)于像胚胎、干細(xì)胞、精子、組織切片等生物樣本的凍存復(fù)蘇，是完全可行的。 01 細(xì)胞凍存如何減少細(xì)胞損傷由于細(xì)胞等樣本對(duì)溫度很敏感，凍起來(lái)的過(guò)程較為簡(jiǎn)單，......

AMNGENT CONSUMABLES?

在科幻小說(shuō)三體中描寫(xiě)過(guò)一種低溫休眠技術(shù)，通過(guò)將人體冷凍在極低溫度的環(huán)境下，使人體代謝停滯或減慢，等待了數(shù)個(gè)世紀(jì)以后，再用高科技術(shù)將處在冬眠狀態(tài)下的人喚醒。

在現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)雖然還難以達(dá)到科幻小說(shuō)中凍存完整個(gè)體的水平，但對(duì)于像胚胎、干細(xì)胞、精子、組織切片等生物樣本的凍存復(fù)蘇，是完全可行的。

細(xì)胞凍存如何減少細(xì)胞損傷

由于細(xì)胞等樣本對(duì)溫度很敏感，凍起來(lái)的過(guò)程較為簡(jiǎn)單，但凍好，并在使用時(shí)保持高復(fù)蘇活性卻不是一件容易的事。其中的難點(diǎn)在于，當(dāng)細(xì)胞冷到零度以下，細(xì)胞器脫水，細(xì)胞中可溶性物質(zhì)濃度升高，并在細(xì)胞內(nèi)形成冰晶，而冰晶的產(chǎn)生會(huì)大大降低細(xì)胞的活性。

那么，在冷凍過(guò)程使用什么辦法才能減少細(xì)胞損傷呢？

冰晶的形成與降溫速率密切相關(guān)，冷凍速率太快或太慢，都容易導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的水分形成大冰晶，不利于細(xì)胞存活。

因此，在細(xì)胞凍存時(shí)要盡可能均勻地減少細(xì)胞內(nèi)水分，減少細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成是減少細(xì)胞損傷的關(guān)鍵。如果緩慢冷凍，可使細(xì)胞逐步脫水，細(xì)胞內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生大的冰晶。相反，細(xì)胞在快速投入液氮罐的過(guò)程中會(huì)因降溫速率過(guò)快，細(xì)胞內(nèi)的水分來(lái)不及滲透到細(xì)胞膜外面，就形成大量的冰晶，大結(jié)晶會(huì)造成細(xì)胞膜、細(xì)胞器的損傷和破裂，致使細(xì)胞復(fù)蘇率降低。

慢凍快融的原則

慢凍快融是大家在細(xì)胞凍存和復(fù)蘇時(shí)一直遵守的原則。

慢凍可使細(xì)胞逐步脫水，且細(xì)胞內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生大量冰晶，快融則是為了使細(xì)胞外凍存時(shí)的冰晶迅速融化，避免冰晶緩慢融化時(shí)進(jìn)入細(xì)胞形成再結(jié)晶，同時(shí)防止小冰晶形成大冰晶，導(dǎo)致冰晶的重結(jié)晶，從而對(duì)細(xì)胞造成損害。

慢凍的降溫速率和快融的加熱速率

對(duì)于絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞，1℃/min的降溫速率是較合適的凍存速度，適用于細(xì)胞療法中的T/NK等免疫細(xì)胞及MSCs等干細(xì)胞的凍存。

研究發(fā)現(xiàn)，慢速降溫時(shí)（1℃/min甚至更低）冰晶的結(jié)構(gòu)較大且均衡，無(wú)論復(fù)蘇的速率多少，冰晶結(jié)構(gòu)都沒(méi)有明顯變化，但快速降溫時(shí)（10℃/min），冰結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出高度非晶形，表現(xiàn)為更細(xì)微的樹(shù)突狀結(jié)構(gòu)，在復(fù)蘇過(guò)程更容易形成再結(jié)晶，尤其接下來(lái)以較低加熱速率（6.2℃/min或更低）復(fù)蘇時(shí)，就很容易出現(xiàn)再結(jié)晶的現(xiàn)象，從而對(duì)細(xì)胞造成損害，影響細(xì)胞生物學(xué)活性。但用較高速率復(fù)蘇快速降溫（10℃/min）的細(xì)胞樣品，冰晶沒(méi)有足夠時(shí)間形成再結(jié)晶，這是快融可以避免再結(jié)晶對(duì)細(xì)胞造成損害的原因。

科研探索中常使用的程序降溫盒，采用的是梯度降溫的方法。像安進(jìn)特梯度降溫盒，在沒(méi)有酒精及任何液體的情況下，能確保在低溫冰箱中樣品的降溫速率為-1℃/min，可以運(yùn)用于各種細(xì)胞類(lèi)型，包括干細(xì)胞，原代細(xì)胞盒細(xì)胞系。使用方法便捷，只需插入冷凍管，然后在放入-80℃的環(huán)境中即可。不僅能大大提高使用者的工作效率及保存細(xì)胞的存活率，對(duì)于研究人員及樣本來(lái)說(shuō)也更為安全省心。