神户大学研究生院工学研究科的森田健太助教、丸山达生教授、八代朋子研究员等人与该校研究生院医学研究科的青井贵之教授等人的研究团队,成功开发出了可冷冻保存整片片状人iPS细胞的保存液。今后有望应用于再生医疗和诊断系统。相关成果已发表在《Biochemical Engineering Journal》上。
图1 研究成果概要图。本次研究开发出了无需剥离,将在培养容器内形成的片状iPS细胞,连同容器一起冷冻保存的技术。研究确认冷冻保存后的iPS细胞依然健康。(供图:神户大学)
iPS细胞是再生医疗和药物研发中不可或缺的细胞,但其处理需要高度的技术和高昂的成本。此前,iPS细胞的冷冻保存需要①将细胞从培养容器上剥离并分散成单个细胞;②使用离心力收集细胞;③再次分散到保存液中进行冷冻等多个步骤,存在不适合自动化和大量生产的问题。特别是附着在培养容器上(平面培养)直接进行冷冻保存的技术此前一直未能确立。
此次开发的冷冻保存液由二甲基亚砜(传统的冷冻保存剂)、细胞培养用培养基、水、D-脯氨酸、合成聚合物(PDEGMA-b-PMPC-b-PDEGMA)和氯化钠制成。
D-脯氨酸是一种具有酶稳定作用的氨基酸,可提高iPS细胞的耐冻性。合成聚合物具有防止细胞内冰晶长大的作用。通过这些成分的组合,对平面培养的iPS细胞发挥了很高的冷冻保存效果。
在冷冻前通过短时间处理减弱细胞粘附的酶,成功在不破坏细胞片的情况下减弱了细胞间的结合。用显微镜观察细胞发现,即使细胞间的结合减弱,细胞片也能维持原状。由此,保存液更容易进入细胞内部,大幅减轻了冷冻损伤。另一方面,即使使用市售的iPS细胞用细胞冷冻保存液尝试同样的方法,也无法冷冻保存平面培养的iPS细胞。据称,只有将酶预处理与研究团队开发的细胞冷冻保存液相结合,才能发挥效果。
如果通过此次的技术能将iPS细胞片直接冷冻保存,iPS细胞的维持和管理将比现在变得更加容易。由于iPS细胞的冷冻保存和解冻可以通过机器人实现自动化,且解冻后能立即用于研究或治疗,因此有望加速对患者制定个性化制治疗方案的实施及药物研发的进程。
原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊:Biochemical Engineering Journal
论文:Ready-to-use cryopreservation of undifferentiated induced pluripotent stem cells (iPSCs) without detachment from culture plates using D-proline and a synthetic polymer”
DOI:10.1016/j.bej.2025.110041

