Facebook Google Plus Twitter

Một phương pháp bảo quản đông tế bào mới mà không cần sử dụng chất chống đông

Science Daily, 24/04/2019

Lần đầu tiên một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã chứng minh được rằng các tế bào động vật có thể được bảo quản bằng phương pháp đông lạnh mà không cần sử dụng đến chất chống đông (cryoprotectant agent, viết tắt là CPA) – đây là một cơ chất có thể bảo vệ chất liệu sinh học khỏi những tổn thương trong quá trình bảo quản đông lạnh. Để giữ tế bào sống sót, tất cả các phương pháp đông lạnh thông thường đều cần được bổ sung CPA, tuy nhiên các chất này có thể gây độc cho tế bào kèm theo tổn thương và gây chết tế bào. Phương pháp mới của họ chỉ dựa trên ultrarapid cooling – hay còn gọi là công nghệ đông lạnh cực nhanh – giữ cho tế bào và vật liệu sinh học vẫn sống suốt quá trình đông lạnh. Đông lạnh an toàn không sử dụng CPA sẽ không chỉ cách mạng hóa việc các vật liệu nghiên cứu và vật liệu y khoa được bảo quản như thế nào, mà còn thúc đẩy đáng kể bất kỳ và tất cả các phương pháp nghiên cứu trong lĩnh vực này.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vào ngày 01/04/2019.

Mục tiêu của việc bảo quản đông lạnh – hay bảo quản ở nhiệt độ thấp – là để duy trì các vật liệu sinh học sống bao gồm mô, tế bào động vật có vú, vi khuẩn, nấm, tế bào thực vật, và vi rút. Ngoài ra còn bao gồm các tế bào gốc, tinh trùng và phôi… tất cả chúng về sau có thể được sử dụng trong các mục đích nghiên cứu và/ hoặc lâm sàng. Khi được thực hiện đúng và có tính đến tiêu chuẩn đặc biệt của tế bào và mô, bảo quản đông lạnh là một phương pháp hiệu quả cho việc bảo quản liên tục và lâu dài, do đó giữ được đặc tính sẵn có của mô và các tế bào sống ổn định di truyền phục vụ cho nghiên cứu học thuật, công nghiệp và nghiên cứu lâm sàng. Để giữ cho các tế bào đông lạnh vẫn sống, nước ở bên trong và bên ngoài các tế bào này phải được thủy tinh hóa hoặc trở thành các cấu trúc tinh thể rất nhỏ. Cho đến nay, điều này có thể đạt được bằng cách bổ sung vào môi trường bảo quản ít nhất là một CPA.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã có thể đông được các tế bào một cách nhanh chóng và đạt được cấu trúc tinh thể tương tự như khi sử dụng CPA. PGS. TS. Yoshitake Akiyama thuộc Bộ môn Kỹ thuật cơ khí và Rô bốt, Khoa Khoa học và Công nghệ dệt may, Đại học Shinshu; đồng thời cũng là tác giả đại diện của nghiên cứu, chia sẻ: “Ultrarapid cooling cho tỷ lệ làm lạnh nhanh hơn nhiều so với trong bảo quản đông lạnh thông thường. Chúng tôi gọi nó là làm đông siêu tốc (superflash freezing), và nó gần như có thể bảo quản đông lạnh các tế bào sống mà không cần bất cứ chất chống đông nào.”

Tốc độ làm lạnh tới hạn cần thiết cho CPA-free ultrarapid cooling là 10000oC/giây, và để đạt được điều đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ in phun tế bào (inkjet cell printing technology). Với phương pháp sáng tạo này, họ đã nhiều lần thử nghiệm làm thế nào họ có thể giảm thiểu kích thước của vật thể đông lạnh và cuối cùng họ đã tìm ra rằng “superflash freezing” thu được kích thước giọt nhỏ dưới 40 picoliter (= 40x10-12 liters).

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm quy trình đông lạnh cực nhanh không sử dụng CPA của họ trên một loại tế bào của chuột và kết quả thu nhận được tương tự như quy trình làm đông có sử dụng CPA. Phương pháp được đánh giá thêm trên một dòng tế bào chuột khác và trên các tế bào gốc trung mô từ chuột, do đó nó được chứng minh về cả hiệu quả cũng như khả năng ứng dụng rộng rãi.

Tương lai, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ áp dụng phương pháp của họ trong lưu trữ nhiều loại tế bào khác nhau, bao gồm cả những loại đặc biệt nhạy cảm với quy trình bảo quản đông lạnh. Giáo sư Akiyama cho biết thêm: "Chúng tôi dự định sử dụng phương pháp này để bảo quản đông lạnh các tế bào khác bao gồm cả tế bào gốc đa năng, có các đặc tính như tính gốc (stemness) và biệt hóa được biết là nhạy cảm đối với CPAs. Hơn nữa, chúng tôi tin rằng phương pháp của chúng tôi có thể phù hợp với các tế bào như hồng cầu (hemocytes) vì chúng khó có thể được lưu trữ bằng phương pháp bảo quản đông lạnh thông thường.”

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi một số khoản tài trợ của Hiệp hội khuyến khích khoa học Nhật Bản (KAKENHI) và tài trợ nghiên cứu về điều hòa và đánh giá dược phẩm, thiết bị y tế, sản phẩm trị liệu tái tạo và tế bào, sản phẩm trị liệu gen và mỹ phẩm từ Cơ quan nghiên cứu và phát triển y tế Nhật Bản.

Tài liệu tham khảo:

Yoshitake Akiyama, Masato Shinose, Hiroki Watanabe, Shigeru Yamada, Yasunari Kanda. Cryoprotectant-free cryopreservation of mammalian cells by superflash freezing. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 116 (16): 7738 DOI: 10.1073/pnas.1808645116

Nguồn: Đại học Shinshu




Facebook Google Plus Twitter


Trở lại trang trước
Hồ Chí Minh : 297/5 Lý Thường Kiệt, phường 15, Quận 11, Tp HCM

Điện thoại: [028] 38 686 546 - Fax: [028] 38 650 394
Hà Nội : Tầng 15 toà nhà Charmvit, số 117 Trần Duy Hưng,
quận Cầu Giấy, Hà Nội
Điện thoại: [024] 35 14 35 35 - Fax: [024] 62 75 08 02