Криоконсервация: обзор принципов и особенностей для разных типов клеток

Исследования хранения тканей при низких температурах начались в конце XIX века. Более чем через полвека было установлено, что осмотический стресс — одна из основных причин гибели клеток при криоконсервации. Поэтому добавление криопротекторов, таких как диметилсульфоксид (ДМСО), глицерин, этиленгликоль или пропиленгликоль, несмотря на их токсичность для клеток в высоких концентрациях, признали необходимым для защиты от массовой гибели клеток при криоконсервации. Помимо осмотического стресса, на выживаемость клеток при хранении при низких температурах существенно влияют скорости охлаждения и оттаивания. Как правило, успешная криоконсервация клеток предполагает добавление криопротектора (обычно 10% ДМСО) отдельно или в сочетании с другими проникающими либо непроникающими веществами, охлаждение со скоростью около 1 °C/мин и хранение в жидком азоте или его паровой фазе. Для максимального выхода жизнеспособных клеток необходимо учитывать рекомендации, специфичные для гепатоцитов, островков поджелудочной железы, сперматозоидов, ооцитов и стволовых клеток. Например, быстрое охлаждение связано с более высокими показателями криоконсервации ооцитов, островков поджелудочной железы и эмбриональных стволовых клеток, тогда как для гепатоцитов, гемопоэтических и мезенхимальных стволовых клеток рекомендуется медленное охлаждение. Выход клеток можно дополнительно повысить за счёт подготовки перед криоконсервацией: предварительной инкубации с глюкозой и антиоксидантами, инкапсуляции в альгинат, а также отбора клеток оптимального возраста и с достаточной функциональной активностью. Наконец, оценка жизнеспособности и функции клеток после оттаивания необходима для определения их качества и повышения эффективности существующих методов криоконсервации.