我院赵刚教授课题组在细胞低温冷冻保存研究中取得新进展
近日，中国科学技术大学电子科学与技术系赵刚课题组和马里兰大学何晓明课题组合作，利用低浓度的海藻糖这一单一的低温保护剂实现了细胞的高效低温保存。
2019年12月11日，国际期刊《Nano Letters》以“Cold-Responsive Nanoparticle Enables Intracellular Delivery and Rapid Release of Trehalose for Organic-Solvent-Free Cryopreservation”为题，在线报道了该成果。(https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b04109)
传统的细胞低温冷冻保存方法通常需要使用渗透性的、有毒的有机溶剂（例如二甲基亚砜、甘油等）作为低温保护剂，复温后的细胞必须经过繁琐的洗涤过程去除细胞内外的有机溶剂才能实际应用。而海藻糖是一种天然的二糖，广泛存在自然界多种微生物中，相对于传统的低温保护剂而言，具有无毒高效的低温保护效果。已有研究表明，海藻糖必须同时存在于细胞膜内外两侧时，其保护效果才最佳。然而，哺乳动物细胞自身不能合成海藻糖，且其细胞膜上没有海藻糖转运蛋白，这就导致海藻糖无法高效、无损地进入细胞内部，严重限制了海藻糖在细胞低温冷冻保存中的应用。
面对这一挑战，中国科学技术大学赵刚课题组和马里兰大学何晓明课题组合作，创造性地设计了一种冷响应的纳米胶囊，用于海藻糖的纳米尺度封装、细胞内递送和温度控制释放。且使用该方法成功实现了两种典型细胞的低温冷冻保存，其保存效果与传统的二甲基亚砜相当，却完全避免了伴随传统低温保护剂的复温后的繁琐的、损伤性的细胞洗涤过程。
图1、冷响应纳米胶囊封装的海藻糖用于细胞低温保存
该方法为细胞、组织乃至器官的深低温冷冻保存提供了新思路。
本文第一作者为中国科学技术大学电子科学与技术系的博士生张云天和美国马里兰大学Fischell生物工程系的博士后王海。通讯作者为中国科学技术大学电子科学与技术系的赵刚教授和美国马里兰大学Fischell生物工程系何晓明教授。该研究工作得到了中国科学技术大学、美国马里兰大学和美国国家科学基金会等单位的支持。
