Команда японских исследователей из Университета Синсю впервые продемонстрировала сохранение замороженных клеток животных без криопротекторного агента (КПА), вещества, способного защитить биологический материал от повреждения при замерзании.
Целью криоконсервации — или хранения при низких температурах — является поддержание биологических материалов, включая ткани и клетки млекопитающих, бактерии, грибы, клетки растений и вирусы [1]. Возможно также хранить в заморозке стволовые клетки, сперму и эмбрионы, которые впоследствии могут быть использованы для исследовательских и/или клинических целей.
При правильном выполнении и с учетом критериев, специфичных для клеток и тканей, криоконсервация является эффективным средством для длительного хранения, а, следовательно, постоянного доступа к генетически стабильным живым клеткам с целью научных, промышленных и клинических исследований.
Чтобы сохранить замороженные клетки живыми, вода внутри и снаружи этих клеток должна быть остеклована, т. е. превращена в маленькие кристаллические структуры. До сих пор это достигалось путем добавления в среду хотя бы одного криопротекторного агента (КПА).
Проблема в том, что КПА может быть потенциально токсичен и связан с повреждением и гибелью клеток: например, к криоконсервации с использованием КПА очень чувствительны плюрипотентные стволовые клетки.
Новый же метод основан исключительно на сверхбыстром охлаждении, которое безопасно сохраняет любые клетки и жизненно важный биологический материал. При ультрабыстром замораживании можно стекловать воду без какого-либо криопротекторного агента.
Скорость охлаждения, необходимая для ультрабыстрого замораживания без КПА, составляет 10000 °C в секунду. Для того, чтобы достичь ее, ученые использовали технологию струйной сотовой печати. Исследователи неоднократно экспериментировали с минимальным размером объекта замораживания, и в конце концов обнаружили, что оно может быть реализовано с размерами капель менее 40 пиколитров.
Безопасное замораживание без КПА не только произведет революцию в хранении важных научных и медицинских материалов, но и обещает значительно улучшить методы исследования в сопутствующих областях.