냉동 보존

냉동 보존, 냉동 세포와 조직의 보존.

이안 윌 무트 경: 교육 및 냉동 보존 연구

윌 무트 (Wilmut)는 워릭 셔 (Warwickshire)의 유서 깊은 영어 카운티 코번 트리 (Coventry)에서 자랐으며 대학의 농업 대학에 다녔습니다.

냉동 보존은 특정 소분자가 세포로 들어가서 세포 내 얼음 결정의 탈수 및 형성을 방지하는 능력에 기초하며, 이는 동결 과정 동안 세포 사멸 및 세포 소기관의 파괴를 유발할 수있다. 두 가지 일반적인 동결 방지제는 디메틸 설폭 사이드 (DMSO)와 글리세롤입니다. 글리세롤은 주로 적혈구의 동결 보호에 사용되며 DMSO는 대부분의 다른 세포와 조직의 보호에 사용됩니다. 극도의 탈수를 견뎌 낼 수있는 유기체에서 발생하는 트레할로스라고 불리는 설탕은 동결 건조의 동결 건조 방법에 사용됩니다. 트레할로스는 세포막을 안정화 시키며, 정자, 줄기 세포 및 혈액 세포의 보존에 특히 유용합니다.

대부분의 세포 냉동 보존 시스템은 통제 된 냉동고를 사용합니다. 이 냉동 시스템은 액체 현탁액을 세포 현탁액이 배치되는 밀폐 된 챔버로 전달합니다. 동결 속도를주의 깊게 모니터링하면 빠른 세포 탈수 및 얼음 결정 형성을 방지 할 수 있습니다. 일반적으로, 세포는 제어 속도 냉동고에서 실온에서 약 -90 ° C (-130 ° F)까지 취합니다. 그 후 동결 된 세포 현탁액을 증기 또는 액체상에서 질소를 사용하여 극한의 저온에서 유지되는 액체 질소 냉동고로 옮긴다. 동결 건조에 기초한 동결 보존은 액체 질소 냉동고를 사용할 필요가 없습니다.

냉동 보존의 중요한 적용은 골수 및 말초 혈액에서 발견되는 조혈 줄기 세포의 동결 및 저장에있다. 자가 골수 구조에서, 고용량 화학 요법으로 치료하기 전에 환자의 골수로부터 조혈 줄기 세포를 수집한다. 치료 후, 환자의 동결 보존 된 세포는 해동되고 다시 체내로 주입된다. 고용량 화학 요법은 골수에 매우 유독하기 때문에이 절차가 필요합니다. 조혈 줄기 세포를 동결 보존하는 능력은 특정 림프종 및 고형 종양 악성 종양의 치료 결과를 크게 향상시켰다. 백혈병 환자의 경우 혈액 세포는 암성이며자가 골수 구조에는 사용할 수 없습니다. 결과적으로,이 환자들은 신생아의 제대에서 채집 된 냉동 보존 된 혈액 또는 공여자로부터 얻은 냉동 보존 된 조혈 줄기 세포에 의존합니다. 1990 년대 후반 이후, 조혈 줄기 세포 및 중간 엽 줄기 세포 (배아 결합 조직으로부터 유래)가 골격 및 심장 근육 조직, 신경 조직 및 뼈로 분화 될 수있는 것으로 인식되었다. 오늘날 조직 배양 시스템에서 이러한 세포의 성장과 신경 및 근육 시스템의 장애 및 간과 심장의 질병을 포함한 다양한 장애에 대한 향후 치료를 위해 이들 세포의 동결 보존에 대한 관심이 높아지고 있습니다..

냉동 보존은 또한 인간 배아와 정자를 동결하고 저장하는데 사용됩니다. 체외 수정 (IVF)에 의해 생성되는 여분의 배아를 동결시키는 데 특히 중요합니다. 부부는 나중의 임신 또는 IVF가 신선한 배아로 실패하는 경우 cyropreserved 배아를 사용하도록 선택할 수 있습니다. 냉동 배아 이동 과정에서 배아가 해동되어 여성의 자궁에 이식됩니다. 냉동 배아 전이는 그러한 배아에서 태어난 어린이들 사이에서 소아암의 위험이 작지만 크게 증가하는 것과 관련이 있습니다.

인간 환자에서 사용되는 경증 냉동 보존의 한 형태 인 심오한 저체온증은 상당한 적용을 갖는다. 중증 저체온증의 유도의 일반적인 사용은 복잡한 심혈관 수술 절차입니다. 환자가 심폐 기계를 사용하여 완전한 심폐 바이 패스에 배치 된 후 혈액은 냉각 챔버를 통과합니다. 환자의 제어 냉각은 약 10–14 ° C (50–57 ° F)의 매우 낮은 온도에 도달 할 수 있습니다. 이 정도의 냉각은 모든 대뇌 활동을 효과적으로 중지시키고 모든 중요한 기관을 보호합니다. 이 극한의 냉각이 이루어지면 심장 마비 기계를 멈출 수 있으며 외과 의사는 순환 정지시 매우 복잡한 대동맥 및 심장 결함을 교정 할 수 있습니다. 이 시간 동안 환자 내에서 혈액이 순환되지 않습니다. 수술이 완료된 후 혈액은 냉각에 사용 된 것과 동일한 열교환 기에서 점차 따뜻해집니다. 점차 체온이 정상 체온으로 돌아 오면 정상적인 뇌와 장기 기능이 재개됩니다. 그러나이 심오한 저체온증은 냉동 및 장기 냉동 보존에서 멀리 떨어져 있습니다.

세포가 제대로 얼면 10 년 이상 살 수 있습니다. 또한, 부갑상선, 정맥, 심장 판막 및 대동맥 조직과 같은 특정 조직은 냉동 보존 될 수 있습니다. 냉동은 또한 초기 인간 배아, 난자 (난자) 및 정자의 장기 생존력을 저장하고 유지하는 데 사용됩니다. 이들 조직에 사용되는 동결 절차는 잘 확립되어 있으며, 동결 보호제의 존재 하에서, 조직은 -14 ° C (6.8 ° F)의 온도에서 장기간에 걸쳐 저장 될 수있다.

연구에 따르면 동결 보호 제가없는 상태에서 냉동 된 모든 동물은 해동시 온전한 DNA를 포함하는 생존 세포를 생성 할 수 있습니다. 예를 들어, -20 ° C (-4 ° F)에서 15 년 이상 저장된 전체 생쥐에서 뇌 세포의 핵은 배아 줄기 세포의 라인을 생성하는 데 사용되었습니다. 이들 세포는이어서 마우스 클론을 생성하는데 사용되었다.