TỔNG QUAN VỀ CHẤT BẢO VỆ ĐÔNG LẠNH TRONG QUÁ TRÌNH LƯU TRỮ TẾ BÀO GỐC
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Mục tiêu: Nghiên cứu tổng quan nhằm phân tích cơ chế tổn thương tế bào do bảo quản lạnh, đánh giá vai trò của các chất bảo vệ đông lạnh và hệ thống hóa các chiến lược giảm thiểu độc tính nhằm tối ưu hóa quy trình lưu trữ tế bào gốc.
Phương pháp: Tổng hợp và hệ thống hóa y văn về động học kết tinh, cơ chế hoạt động của các chất bảo vệ đông lạnh thẩm thấu và không thẩm thấu, cùng các phác đồ tối ưu hóa quy trình bảo quản hiện hành.
Kết quả: Quá trình đông lạnh gây tổn thương tế bào chủ yếu qua sự hình thành tinh thể đá và sốc thẩm thấu. Mặc dù dimethyl sulfoxide có hiệu quả bảo vệ cao nhưng độc tính hóa học đáng kể vẫn là rào cản lớn. Các chiến lược hiện nay tập trung vào 2 hướng: (1) Tối ưu hóa động học thẩm thấu thông qua hỗn hợp chất bảo vệ đông lạnh nồng độ thấp, bổ sung bộ đệm đường và kiểm soát nhiệt độ tiếp xúc; (2) Ứng dụng vật liệu sinh học thế hệ mới như protein chống đông, chất chẹn tinh thể tổng hợp và các chất hòa tan tương thích sinh học.
Kết luận: Tối ưu hóa chất bảo vệ đông lạnh là yếu tố then chốt để duy trì tính toàn vẹn của tế bào gốc. Xu hướng nghiên cứu đang dịch chuyển từ các hóa chất đơn lẻ độc tính cao sang phối hợp đa thành phần và vật liệu mô phỏng sinh học, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các liệu pháp tế bào lâm sàng.
Chi tiết bài viết
Từ khóa
Tế bào gốc, bảo quản lạnh, chất bảo vệ đông lạnh (CPA), độc tính tế bào, vật liệu sinh học.
Tài liệu tham khảo
[2] Spees J.L et al. Mechanisms of mesenchymal stem/stromal cell function. Stem Cell Res Ther, 2016, 7 (1): 125. doi: 10.1186/s13287-016-0363-7.
[3] Crow D. Could iPSCs enable “off-the-shelf” cell therapy? Cell, 2019, 177 (7): 1667-1669. doi: 10.1016/j.cell.2019.05.043.
[4] Mazur P. Kinetics of water loss from cells at subzero temperatures and the likelihood of intracellular freezing. The Journal of General Physiology, 1963, 47 (2): 347-369. doi: 10.1085/jgp.47.2.347.
[5] Talsma H et al. The cryopreservation of liposomes: A differential scanning calorimetry study of the thermal behavior of a liposome dispersion containing mannitol during freezing/thawing. Pharmaceutical Research, 1991, 8 (8): 1021-6. doi: 10.1023/a:1015857008057.
[6] Best B.P. Cryoprotectant toxicity: facts, issues, and questions. Rejuvenation Research, 2015, 18 (5): 422-436. doi: 10.1089/rej.2014.1656.
[7] Gao D et al. Mechanisms of cryoinjury in living cells. ILAR Journal, 2000, 41 (4): 187-196. doi: 10.1093/ilar.41.4.187.
[8] Levin R.L et al. An optimum method for the introduction or removal of permeable cryoprotectants: isolated cells. Cryobiology, 1981, 18 (1): 32-48. doi: 10.1016/0011-2240(81)90004-3.
[9] Fahy G.M et al. Cryopreservation of organs by vitrification: perspectives and recent advances. Cryobiology, 2004, 48 (2): 157-78. doi: 10.1016/j.cryobiol.2004.02.002.
[10] Nickell P.K et al. Antifreeze proteins in the primary urine of larvae of the beetle Dendroides canadensis. The Journal of Experimental Biology, 2013, 216 (9): 1695-1703. doi: 10.1242/jeb.082461.