冻结细胞的新方法有望改变常见的细胞冷冻实践

一组日本研究人员首次展示了在没有冷冻保护剂(CPA)的情况下保存冷冻动物细胞，这种物质可以保护生物材料免受冻害。为了保持细胞存活，所有常规的冷冻方法都需要添加CPA，这可能具有潜在的毒性并与细胞损伤和死亡有关。他们的方法只依赖于超快速冷却 - 或者真正快速冷冻 - 在冷冻过程中保持细胞和重要的生物材料。没有注册会计师方法的安全冻结不仅会彻底改变研究和医疗材料的储存重要性，而且会大大推进这些领域内的所有研究方法。

该研究于2019年4月1日发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上。

低温保存 - 或在低温下储存 - 的目的是维持生物材料，包括组织，哺乳动物细胞，细菌，真菌，植物细胞和病毒。这些还包括干细胞，精子和胚胎，所有这些都可以随后用于研究和/或临床目的。当正确执行并考虑细胞和组织特定标准时，冷冻保存是连续和长期储存的有效手段，从而可用于学术，工业和临床研究的组织和遗传稳定的活细胞。为了使冷冻细胞保持活力，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，这已通过向媒体添加至少一个CPA来实现。

对于这项研究，研究人员能够快速冷冻细胞并实现与使用CPA类似的玻璃化。“Ultrarapid冷却比冷冻保存中通常使用的冷却速度快得多。我们称之为超闪冷冻，它几乎可以在没有任何冷冻保护剂的情况下玻璃化和冷冻保存活细胞，”相应作者兼副教授Yoshitake Akiyama博士说。信州大学纺织科学与技术学院机械工程与机器人系。

无CPA超快速冷冻所需的临界冷却速率为每秒10000摄氏度，为了实现这一目标，研究人员使用喷墨细胞印刷技术。利用这种创造性的方法，他们反复试验如何最小化冷冻对象，并最终发现在超过40皮升的液滴尺寸下实现了“超闪速冷冻”。

研究人员通过超快速冷却一种小鼠细胞测试了他们的无CPA程序，并获得了与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，从而证明了功效和广泛的适用性。

在未来，研究人员希望应用他们的方法来保存各种类型的细胞，包括那些对冷冻保存程序特别敏感的细胞。“我们计划使用方法冷冻保存其他细胞，包括多能干细胞，已知其干性和分化等特性对CPAs敏感。此外，我们认为我们的方法可能适用于无法储存的血细胞等细胞通过传统的冷冻保存方法，“秋山教授补充道。

这项研究部分得到了日本科学促进会(KAKENHI)的资助，以及日本药品，医疗器械，再生和细胞治疗产品，基因治疗产品和化妆品的法规协调和评估研究资助。医学研究和发展机构。