-196℃的故事,从冻存精子的历史说起或许您未曾了解,
液氮储存技术与我们的羁绊早在20世纪60年就已开始了,
甚至更早......
据报道,悉尼大学的研究者,解冻了一批羊的精液,这些精液从1968年起就一直保存在-196℃的液氮里,已有50年。他们在显微镜下观测了这些精子的活动能力、存活率及DNA完整性等特征;随后,用这批精液对56只母羊进行人工授精,最终有34只母羊成功受孕,出生率达61%。
在显微镜下观察到的来自50年前的精液 University of Sydney这批精液来自四只公羊。它们出生于1959年到1965年之间,早已不在羊世,却在几十年后又拥有了后代。
被冻存精子的四只羊之一
“这清晰地说明了长期冷冻储存精子的可行性。实验结果表明,即使精子被冷藏于液态氮中长达50年之久,精子的繁殖能力不会衰退,”研究带头人Simon de Graaf说。
一只由1968年的精子繁育而来的美利奴羊,出生于2018年
-196℃液氮为生命按下暂停键
氮气具备优秀冷却剂的特质,它无色无味,性质非常不活泼,基本不会对被冻存物体的化学性质产生影响。
低温之于细胞,可能是一把双刃剑。虽然-196℃能将其长期冻存,但想让细胞安然横跨200度的温差可不是一件简单的事。
在-196℃液氮环境中,连微生物也无法生存
所以为求一个“刚刚好”,实验室里一般都会采取梯度降温法,如按照4℃,-20℃ -80℃,-196℃(液氮)的顺序逐级给细胞降温,让细胞有足够的时间(部分实验会让细胞在-80℃维持1-2天再继续降温)去适应温度,减少冻存过程对细胞造成的损伤。
自温度降至-120℃开始,细胞内部便不会发生热依赖性代谢过程了,当温度来到-196℃,此时细胞内能极小,分子运动趋近于停止,就像细胞内的时间被按下了“暂停键”,生命活动也被冻结。所以,排除其他外部因素,在-196℃的环境里,理论上细胞是可以实现“永生”的。
细胞长期冻存复苏后的活性如何? 低温存储是个漫长的过程,细胞需扛住慢冻、速融里一波又一波的“难关”,历经千帆后,干细胞能否保持高质量就成了最大的“谜”。下面我们来看看研究者的发现吧。
案例一:
2018,国际期刊《Journal of Immunotherapy》上一篇文章比较了短期冻存(<1年)及长期冻存(1-10年)下NK细胞的功能差异,**结果发现冻存时间长短并不会影响NK细胞的扩增及抗肿瘤功能,它们在对抗乳腺癌细胞的表现上没有差异。**长期冻存的NK细胞依旧能产生促炎细胞因子、干扰素-γ 和肿瘤坏死因子-α,显示出有效的抗肿瘤功能。
案例二:
而以“冷冻生物学”为主方向的期刊《Cryobiology》于2012年刊登一则名为”Effectiveness of human mesenchymal stem cells derived from bone marrow cryopreserved for 23-25 years“的文章,其中提到低温保存长达25年的骨髓干细胞仍然能作为实验中MSC的来源,它们在体外表现出良好的功能性和分化能力。
以上研究案例说明,即使经历了漫长的冻存,细胞也依旧能保持足够的活性。在冻存5年、20年、甚至上百年,待到需要时再次提取,真正能做到让细胞“跨越时空”,为人们带去生的希望。
干细胞储存小贴士
干细胞技术的诞生堪称是生物医学发展史上重要里程碑事件,被誉为继药物和手术治疗之后的第三次医学革命。
干细胞因具有修补、还原、替换和再生体内细胞的能力,对于一些常规治疗无能为力的疾病,包括心血管系统疾病、内分泌系统疾病、神经系统疾病、呼吸系统疾病、退行性疾病等人类重大难治性疾病,干细胞疗法表现出独特优势,随着再生医学技术的大力发展,在未来干细胞疗法将应用于多种难治性疾病治疗。
预先将当下健康、年轻的细胞,通过安全采集并超低温冻存起来,需要时经过制备处理扩增,再进行应用,就成为了未雨绸缪的重要抉择。
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