低温保存技术在生物样本库中的应用(4)
在保护剂方面,研发高效且低细胞毒性的保护剂配方是研究的重点。同时,新型低温保护剂的筛选也受到关注[19]。抗冻蛋白(AFP)和抗冻糖蛋白(AFGP)是生物抗冻剂,存在于许多适应极端温度条件的物种中,例如极地鱼类以及一些昆虫和植物。这些抗冻剂通过降低凝固点,抑制冰晶形成以及稳定细胞膜的磷脂和不饱和脂肪酸而发挥作用[19,47]。AFP 和AFGP 可在精子冷冻过程中帮助保持细胞膜的完整性[48],并提高冻融后公羊、黑猩猩、小鼠、和鲷鱼的精子活力[47]。添加抗氧化剂可以在精子降温过程中抵消氧化应激产生的氧化损伤[49],包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、维生素E 和维生素C等。纳米粒子可以通过提高溶液的导热系数,改变流变学特性,增大溶液黏度,降低过冷度以及改变玻璃化性质[50-51],改善低温保存效果。但是关于低温保护剂中添加剂的加入对低温保存的优化效果还需大量研究验证。
5 结论
本文综述了低温保存技术在生物样本库中的应用现状和低温保存中存在的问题,分析了低温保存损伤生物样本的机制并对未来低温保存技术的发展趋势进行了展望,得出如下结论:
1)低温保存技术可以长期稳定地保存生物样本的遗传信息且保证样本质量,是生物样本库应用于精准治疗的基础;
2)低温保存的问题在于长期处在低温环境中不可避免会对生物样本产生损伤;
3)低温保存损伤生物样本的机制包括添加保护剂会给细胞带来一定程度的损伤、生物样本在降复温过程会受到机械损伤和低温保存对生物大分子的影响;
4)为了满足未来生物样本库的建设,为精准治疗提供高质量、可靠的生物样本,优化降复温过程、开发高效无毒的低温保护剂将是低温保存技术改进的关键。
[1] 郭健.生物样本库的规范化建设[J].中华临床实验室管理电子杂志, 2014, 2(4): 198-201.
[2] ALLEN N, SUDLOWAC C, DOWNEY P, et al.UK Biobank: current status and what it means for epidemiology[J].Health Policy and Technology, 2012, 1(3): 123-126.
[3] VAUGHT comes of age: the transition to biospecimen science[J].Annual Review of Pharmacology and Toxicology, 2016, 56(1): 211-228.
[4] 邢杰, 余科科, 张叶, 等.精准医学时代下胸部肿瘤生物样本库规范化建设[J].转化医学杂志, 2018, 7(4): 204-206.
[5] HARVEY N C, MATTHEWS P, COLLINS R, et epidemiology in UK Biobank: a unique opportunity for international researchers[J].Osteoporosis International, 2013, 24(12): 2903-2905.
[6] 华泽钊.人体细胞的低温保存与冷冻干燥[J].制冷技术, 2007, 27(2): 16-19.
[7] FRANCIS C, HAROLD V.A new initiative on precision medicine[J].New England Journal of Medicine, 2015, 372(9): 793-795.
[8] 王青青, 熊佳.恶性肿瘤免疫生物治疗的现状及展望[J].浙江医学, 2019, 41(17): 1803-1807.
[9] 梁玮, 王美霞, 刘宝林.低温保存对生物样本及其生物大分子的影响[J].中国生物医学工程学报, 2017, 36(5): 615-621.
[10] 李洸, 张文元, 单勤, 等.超低温对生物活力的影响[J].制冷技术, 1991, 11(4): 19-22.
[11] 胡颖, 张连海, 宋丽洁, 等.生物样本质量的影响因素与评估[J].中国医药生物技术, 2013, 8(1): 69-72.
[12] SPRUESSEL A, STEIMANN G, JUNG M, et ischemia time affects gene and protein expression patterns within minutes following surgical tumor excision[J].BioTechniques, 2004, 36(6): 1030-1037.
[13] LIU Y, MI Y, MULLER T, et measurements of heterogeneity in HeLa cells across laboratories[J].Nature Biotechnology, 2019, 37(3): 314-322.
[14] 倪雅楠, 胡颖, 王易雪, 等.生物样本库冷冻组织样本质量评估[J].山东医药, 2019, 59(27): 5-8.
[15] MARTíNEZ A G, MATKOVIC M, PESSI H D, et of ovine embryos: slow freezing and vitrification[J].Theriogenology, 1996, 45(1): 161.
[16] MAZUR P, LEIBO S P, CHU E H Y.A two-factor hypothesis of freezing injury: evidence from Chinese hamster tissue-culture cells[J].Experimental Cell Research, 1972, 71(2): 345-355.
[17] POLGE C, SMITH A U, PARKES A of spermatozoa after vitrification on and dehydration at low temperatures[J].Nature, 1949, 164: 666.
[18] LOVELOCK J E, BISHOP M of freezing damage to living cells by dimethyl sulphoxide[J].Nature, 1959, 183: 1394-1395.
[19] 李夏, 臧传宝.低温保护剂相关研究进展及其应用[J].现代医药卫生, 2019, 35(20): 3201-3205.
[20] MAKINO S, HARADA M, AKASHI K, et al.A simplified method for cryopreservation of peripheral blood stem cells at -80 °C without rate-controlled freezing[J].Bone Marrow Transplantation, 1991, 8(4): 239-244.
[21] 滕芸, 周新丽, 张宵敏.基于蚕丝蛋白的低温保护剂用于梅山猪耳成纤维细胞的低温保存研究[J].制冷学报, 2018, 39(6): 122-128.
文章来源:《中国肿瘤生物治疗杂志》 网址: http://www.zgzlswzlzz.cn/qikandaodu/2020/1227/470.html
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