В исследованиях клеточной биологии, клинической клеточной терапии и биофармацевтическом производстве долгосрочное стабильное сохранение клеток является одним из основных звеньев. Технология криоконсервации клеток поддерживает долгосрочную жизнеспособность клеток за счет снижения скорости клеточного метаболизма. Являясь ключевым реагентом для этой технологии, состав и эффективность раствора для криоконсервации клеток напрямую определяют выживаемость клеток после криоконсервации, стабильность их биологических характеристик и безопасность последующего применения.
Говоря о криоконсервации клеток, нельзя не упомянуть ДМСО. С середины 20 века он является незаменимым криопротектором в растворах для криоконсервации клеток. Вы когда-нибудь задумывались, почему при криоконсервации клеток необходимо добавлять ДМСО? Каковы плюсы и минусы ДМСО в экспериментах по криоконсервации клеток? И есть ли какие-нибудь революционные прорывные технологии для криоконсервации клеток лучше, чем ДМСО?
Принцип криоконсервации ДМСО
ДМСО, полное название диметилсульфоксид (химическая формула: C₂H₆OS), представляет собой органическое соединение. Это бесцветная, без запаха, прозрачная при комнатной температуре жидкость со свойствами высокой полярности, высокой температурой кипения, апротонной природы и смешиваемости с водой. ДМСО широко используется в качестве защитного средства при криоконсервации клеток, поскольку он может быстро проникать через клеточные мембраны и соединяться с молекулами воды внутри клеток, образуя стабильный раствор.
Основной угрозой для клеток при низкотемпературной криоконсервации является замерзание внутриклеточной воды, т. е. образование кристаллов льда. При замораживании кристаллы льда могут повредить различные биологические мембраны, что, в свою очередь, приведет к гибели клеток. Физическое явление замерзания воды вызывает расширение объема; это расширение может вытеснять различные вещества внутри клеток, вызывать денатурацию или потерю функции белков и даже может вызывать разрыв клеточных мембран во время увеличения объема. Поэтому подавление образования кристаллов льда имеет решающее значение во время криоконсервации.
Основная функция ДМСО — проникать через клеточные мембраны, снижать температуру замерзания клеток и соединяться с молекулами воды, чтобы задержать образование кристаллов льда, тем самым защищая клетки от механических повреждений во время медленного процесса замораживания.
ДМСО: «палка о двух концах» в криоконсервации клеток
Хотя ДМСО является очень распространенным криопротектором, его часто ассоциируют с термином «токсичность». Его токсическое воздействие на клеточную биологию и пациентов уже давно является темой постоянных споров.
① Цитотоксичность: при комнатной температуре ДМСО проявляет значительную токсичность по отношению к различным клеткам. Во время операции криоконсервации и оттаивания необходимо точно контролировать время контакта клеток с ДМСО — любая задержка может снизить жизнеспособность клеток.
② Вмешательство в биологические функции: ДМСО может изменять проницаемость клеточных мембран и может неспецифически влиять на экспрессию клеточных генов, сигнальные пути и даже индуцировать дифференцировку. Например, он используется в качестве реагента, индуцирующего дифференцировку, в некоторых клеточных линиях. Это неконтролируемое вмешательство вносит большую неопределенность и фоновый шум в последующие экспериментальные результаты, особенно при скрининге лекарств и анализе экспрессии генов.
③ Риски при клиническом применении: когда продукты клеточной терапии (такие как CAR-T-клетки и стволовые клетки) вводятся в организм человека, остаточный ДМСО может вызывать у пациентов побочные реакции, такие как аллергия, затрудненное дыхание и гипертония, что представляет значительную угрозу безопасности.
По этим причинам исследователи и врачи искали более безопасные и мягкие альтернативы ДМСО.
Преимущества решений для криоконсервации клеток фармацевтического наполнителя
Чтобы преодолеть недостатки ДМСО и удовлетворить строгие требования к качеству и безопасности продуктов клеточной терапии, появились решения для криоконсервации клеток «фармацевтического уровня». Их основные преимущества заключаются в следующем:
① Высокая безопасность: «Фармацевтический класс вспомогательных веществ» означает, что все компоненты раствора для криоконсервации соответствуют фармацевтическим стандартам, характеризуются строгим контролем качества, отсутствием компонентов животного происхождения и низким содержанием эндотоксинов. Эти характеристики значительно снижают потенциальные риски при клиническом применении.
② Четкий состав, отсутствие сыворотки: по сравнению с традиционными растворами для криоконсервации, содержащими сыворотку, они имеют четкие и определенные компоненты, что позволяет избежать изменений в сыворотке от партии к партии и потенциальных рисков заражения вирусом или микоплазмой. Это обеспечивает консистенцию и безопасность клеточных продуктов.
③ Соответствие нормативным требованиям: их производство полностью соответствует стандартам cGMP (действующей надлежащей производственной практики), обеспечивая полную документацию по отслеживанию от сырья до готовой продукции. Это значительно облегчает процесс одобрения продуктов клеточной терапии при обращении в контролирующие органы.
В таких решениях для криоконсервации обычно используются составы, не содержащие ДМСО, с целью фундаментального решения проблем традиционных решений для криоконсервации.
YOCON Раствор для криоконсервации клеток витрификации GMP-класса
Решение для криоконсервации клеток витрификации класса GMP (артикул: NC1011), независимо разработанное YOCON, гарантирует, что клетки сохраняют высокую жизнеспособность, высокую способность к пролиферации и нормальные биологические функции после оттаивания благодаря инновационной технологии криоконсервации витрификации. Компания добилась трех прорывов: не содержит ДМСО, не содержит белков и не содержит компонентов животного происхождения. Все компоненты прозрачны и соответствуют фармацевтическим стандартам.
Основные рабочие параметры раствора для криоконсервации клеток витрификации YOCON GMP-класса следующие:
| Индикатор производительности | Результат производительности | Сравнительное преимущество |
Восстановление жизнеспособности | Стабильно выше 90%, почти до 100% | Выше, чем импортная продукция; превосходит криоконсервацию в ДМСО |
Апоптоз клеток крысы | Значительно ниже, чем в контрольной группе | Уменьшает повреждение клеток после оттаивания |
Способность к распространению | Множественность пролиферации эквивалентна контрольной группе | Поддерживает потенциал самообновления стволовых клеток |
Восстановление адгезии | Слияние достигает 90% в течение 72 часов. | Быстро восстанавливает состояние роста МСК. |
Срок хранения | 12 месяцев при комнатной температуре | Снижает затраты на хранение и транспортировку. |
Safet | Не содержит ДМСО, компонентов животного происхождения. | Снижает риск клинических побочных реакций |
От противоречивого «палка о двух концах» ДМСО до безопасных и контролируемых решений для криоконсервации «фармацевтического наполнителя» и далее до технологических инноваций, представленных раствором для витрификации GMP-класса YOCON, технология криоконсервации клеток быстро развивается в направлении большей безопасности, более высокой эффективности и лучшего соответствия клиническим требованиям. Выбор высококачественного решения для криоконсервации — это не только ответственность за ценные образцы клеток, но и ключевой шаг в обеспечении достоверности данных исследований и содействии успешному переходу продуктов клеточной терапии к клиническому применению.
