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细胞冻存的原理及常见冻存方法

2023-05-19 10:42:02
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  1、细胞冻存的原理

  细胞冻存是细胞保存的主要方法,也是保持细胞活性和增殖能力的重要手段。细胞可以通过被暂时休眠(冻存),仿佛童话里的睡美人,留住年轻芳华,等到需要时再被轻轻唤醒(复苏)。

  低温下,活细胞中的生物和化学反应都会大大降低,为细胞长,期冻存提供了可能。冷冻对大多数活生物体都是致命的,细胞冻存是利用冷冻保护剂来降低冰点,缓慢冻结细胞的过程中,细胞内水分透出细胞,使细胞冻结中冰晶形成减少,从而避免了由于冰晶形成对细胞中生命活性物质的一系列损伤。细胞冻存时利用低温降低细胞代谢,使细胞处于停止生长的“休眠”状态,等需要使用的时候再进行复苏操作。

  细胞储存在-70℃冰箱中,可以保存一年;若储存在-196℃的液氮环境中,理论上可以实现长,期永存。

  2、细胞冻存的常见方法

  细胞冻存和复苏的关键要点是慢冻快融。细胞冻存的效果主要与降温步骤、冻存保护液的使用、冻存温度、复温速率及用于冻存的细胞生长状态有关。降温速率过快容易引起细胞内冰晶损伤,所以为防止细胞内结冰必须采用一个“慢”的降温过程,并使用冻存保护剂,即冻存液。目细胞冻存多采用甘油或二甲基亚砜(DMSO)作保护剂。

  根据降温速度区分,细胞冻存可以分为程序降温冻存与非程序降温冻存。传统的冻存方法是将冷冻管置于4℃30分钟、-20℃30分钟、-80℃过夜再转液氮。这种冻存方法步骤多,而且需要遵守几个时间点,容易被遗忘,对于繁忙的实验人员而言不那么友好。而程序降温方法,采用降温速率-1℃~-2℃/min;当温度达-25℃以下时,可增至-5℃~-10℃/min,再放至-196℃液氮保存。常规的程序降温冻存方法较为复杂、费时,需要仪器设备花费较高,所以非程序降温冻存方法便应运而生,它能大大简化冻存流程,细胞可直接置于-80°C冰箱完成冻存过程,更为简便高,效。

  3、细胞冻存和复苏的,佳时间

  细胞在体外生长,期间,通常分为三个阶段:潜伏期、指数生长,期和平台期。潜伏期通常是细胞刚刚传代,此时细胞开始贴附基质和伸展骨架,代谢活动集中在粘附蛋白和骨架蛋白的表达,细胞数量在这段时间内几乎没有增加。

  随后,细胞开始指数生长,期,转录翻译过程旺盛,胞内物质、信号传递迅速,细胞数量迅速增长。如果在这个时期冻存,实际上是强行将细胞冻结在代谢的某一时刻,势必造成对解旋的DNA、转录翻译中的RNA和蛋白的机械损伤,增加个别环节发生错误的风险。

  随着细胞数量的增长,培养容器内,细胞汇合达到90%以上。大部分细胞因为“接触抑制”而停止高速代谢和增殖,胞内活动趋于平缓。所以,建议在刚刚进入平台期时冻存细胞,既可以获得足量的细胞,也不会对细胞造成过多的机械损伤。

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