存儲細胞需要注意的事：如何有效地保存那些最優(yōu)狀態(tài)的細胞？
小楊 / 2024-12-02 09:23:22
百歐博偉生物：自新冠疫情以來，公眾對免疫力的重視程度達到了前所未有的高度，這也促使“細胞存儲”這一概念逐漸進入大眾視野。
簡而言之，細胞存儲即“在個體健康狀況最佳時，將其細胞保存下來，為未來可能的醫(yī)療需求做好準備”。聽起來似乎有點玄乎，因此，今天我們將深入探討如何“有效地保存那些最優(yōu)狀態(tài)的細胞”。
免疫力
“免疫”（immunity）這一術(shù)語，其根源可追溯至拉丁文“immunitas”，在古羅馬時期，它原本蘊含著“豁免”的意涵，被用來特指免除兵役或賦稅的特權(quán)。隨著時間的推移，這一詞匯的語義逐漸演化，最終定格于“免除瘟疫”的涵義之上。
回溯至兩千余年前的《黃帝內(nèi)經(jīng)》，這部醫(yī)學(xué)瑰寶已對瘟疫的特性及其防控理念進行了深刻闡述。及至明代萬歷年間，醫(yī)學(xué)大家馬蒔在深入研讀《黃帝內(nèi)經(jīng)》的基礎(chǔ)上，傾注心血撰寫了《黃帝內(nèi)經(jīng)素問注證發(fā)微》，并在其中首次將“免疫”二字并用，賦予了它們新的生命。
馬蒔所創(chuàng)的“免疫”一詞，意指人體能夠抵御疫毒之侵襲，保持健康無恙。
在千年之前的宋代，智慧的醫(yī)師們發(fā)明了“人痘”接種術(shù)，以應(yīng)對肆虐的天花疫情。這一創(chuàng)舉不僅為中華民族帶來了福祉，更隨著絲綢之路的延伸，跨越國界，惠及全球。
時至1910年末，年僅31歲的伍連德（被譽為中國防疫事業(yè)的奠基者），通過細致的尸檢工作，成功發(fā)現(xiàn)了鼠疫桿菌，由此成為中國首位諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎候選人。他所推行的一系列防疫措施，為現(xiàn)代防疫體系與公共衛(wèi)生框架的構(gòu)建奠定了堅實基礎(chǔ)。
縱觀人類歷史長河，我們不難發(fā)現(xiàn)，尋求免除瘟疫之道始終是人類的共同追求。正是在這一過程中，免疫學(xué)得以誕生并不斷發(fā)展壯大。時至今日，我們對“免疫”的定義已更加精準：它是指身體能夠準確識別并區(qū)分“自我”與“非我”物質(zhì)，從而維持機體內(nèi)部平衡與穩(wěn)定的一種重要防御機制。
而免疫，與細胞息息相關(guān)。
細胞儲存有意義嗎？
有研究指出，年齡實為疾病發(fā)生的首要風(fēng)險因素。
衰老的本質(zhì)，在于人體自我修復(fù)機制的衰退，致使老齡個體難以修復(fù)基因損傷，亦無法有效恢復(fù)免疫細胞的活力，進而面臨疾病侵擾的風(fēng)險顯著增大。
步入40歲之后，人體患病風(fēng)險急劇攀升，免疫力漸趨減弱。一旦免疫監(jiān)視功能削弱，體內(nèi)潛藏的衰老細胞便得以趁機滋生，進一步抑制免疫系統(tǒng)效能，疾病發(fā)生的概率亦隨之攀升。
基于這個理念，細胞存儲應(yīng)運而生。其本質(zhì)即為冷凍保存，再復(fù)蘇。
細胞冷凍保存與復(fù)蘇是細胞培養(yǎng)技術(shù)中不可或缺且至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
這個過程類似于農(nóng)民精選并儲存優(yōu)質(zhì)種子，以確保未來作物種植的種子源充足且質(zhì)量上乘。
使用類似的理念，我們可以在年輕或免疫力較強時，將優(yōu)質(zhì)的免疫細胞——這些健康的“生命種子”——妥善保存，待年老、生病或免疫力下降時，再將這些充滿活力的細胞取出使用，以助力健康恢復(fù)。
那么什么是“最好的細胞”呢？
活力四射、長相端正的細胞即為狀態(tài)最好的細胞。因此我們可以通過顯微鏡觀察細胞并計數(shù)來判斷細胞的狀態(tài)，以便在最合適的時候進行冷凍和保存。
細胞存儲的兩大關(guān)鍵因素
請注意，細胞冷凍并非簡單地將細胞置于低溫環(huán)境中即可。
水在零度以下會結(jié)冰，這個常識性的過程對細胞而言是致命的。
當(dāng)細胞懸浮于溶液中并逐漸降溫時，細胞外的水分首先結(jié)冰，形成的冰晶會破壞細胞膜及內(nèi)部細胞器，導(dǎo)致細胞死亡。同時，未結(jié)冰溶液中電解質(zhì)濃度的上升也會對細胞膜造成損害，引起細胞滲漏，最終在復(fù)溫時因水分大量涌入細胞內(nèi)而導(dǎo)致細胞死亡。為解決這兩大難題，我們引入了冷凍保護劑。
冷凍保護劑能夠與溶液中的水分子結(jié)合，有效降低水的冰點，減少冰晶的形成，并通過調(diào)整未結(jié)冰溶液中電解質(zhì)的濃度，降低其對細胞的滲透壓傷害。但僅憑保護劑并不足夠，冷凍速率的精確控制同樣至關(guān)重要。
冷凍速率，即降溫速度，對細胞冷凍效果有著直接影響。在-5℃至-15℃的降溫過程中，細胞外溶液先結(jié)冰，而細胞內(nèi)仍保持液態(tài)。此時，細胞內(nèi)水分子為平衡內(nèi)外化學(xué)勢能，會向細胞外流動。降溫速率過快或過慢均可能導(dǎo)致細胞損傷，因此，我們需尋求一個優(yōu)化的“較快”降溫速率，通常建議控制在每分鐘下降1~3℃。
實現(xiàn)這一目標的方法有多種。在早期，由于實驗條件有限，人們常采用逐步降溫的方式，如將細胞包裹于棉花或紗布中，依次放入4℃、-20℃、-80℃冰箱中冷凍。但這種方法難以精確控制降溫速率，現(xiàn)已逐漸被淘汰。
現(xiàn)代化的程序降溫盒通過內(nèi)置100%異丙醇實現(xiàn)精確控溫，能夠以每分鐘約1℃的速度緩慢降溫，適用于小規(guī)模細胞冷凍。而對于大規(guī)模細胞冷凍需求，則需采用更為先進的細胞程序降溫設(shè)備，該設(shè)備可根據(jù)需要設(shè)定降溫區(qū)間、時間及速率，滿足藥物生產(chǎn)和生物樣本保存的高標準要求。
除了冷凍過程外，長期保存細胞的另一關(guān)鍵因素是保存溫度。
理想的保存溫度應(yīng)能使細胞生化反應(yīng)幾乎停止，從而在復(fù)蘇后仍能保持其原有結(jié)構(gòu)和功能。雖然不同細胞和生物體以及采用不同的冷凍保存方法所需的保存溫度可能有所不同，但從實用性和經(jīng)濟性考慮，液態(tài)氮提供的-196℃超低溫環(huán)境是目前公認的最佳選擇。在此溫度下，細胞的生命活動幾乎完全停滯，但復(fù)蘇后其結(jié)構(gòu)和功能仍能保持良好。若冷凍過程得當(dāng)，細胞在-196℃下可穩(wěn)定保存十年以上，取出時仍然能夠發(fā)揮作用。
細胞冷凍保存與復(fù)蘇是確保細胞后續(xù)應(yīng)用成功的關(guān)鍵步驟。因此，建立標準化、大規(guī)模且技術(shù)先進的細胞冷凍存儲平臺顯得尤為重要。
如果你已決定進行細胞存儲，請務(wù)必選擇那些技術(shù)實力雄厚、硬件設(shè)施完善的企業(yè)進行合作，以確保你的細胞得到最專業(yè)的保存。
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