Банк ячеек

Банк клеток — это учреждение, которое хранит клетки определенного генома с целью будущего использования в продукте или медицинских целях, но также может описывать сущность самих хранимых клеток. Банки клеток часто содержат обширные объемы базового клеточного материала , который может быть использован для различных проектов. Банки клеток могут использоваться для создания подробных характеристик клеточных линий, а также могут помочь смягчить перекрестное загрязнение клеточной линии . [1] Использование банков клеток также снижает стоимость процессов культивирования клеток, предоставляя экономически эффективную альтернативу постоянному хранению клеток в культуре. Банки клеток обычно используются в таких областях, как исследования стволовых клеток и фармацевтика, при этом криоконсервация является традиционным методом сохранения клеточного материала в целости. [2] Банки клеток также эффективно снижают частоту диверсификации образца клеток от естественных делений клеток с течением времени. [3]

Типы банков клеток

Говоря о банках клеток как о ресурсе в таких областях, как биофармацевтическое производство, можно выделить четыре различных типа:

  • Исследования и разработки банков клеток
  • Главный банк клеток
  • Рабочий банк клеток
  • Банк клеток, снятых с производства

Хотя исследовательские и опытно-конструкторские банки клеток (R&D CB), как следует из названия, используются для исследовательских целей, они также функционируют как платформы для так называемых мастер-банков клеток (MCB). При наличии достаточного количества проверенных клеток они являются отправной точкой в ​​биофармацевтическом процессе производства клеточных продуктов. Само производство осуществляется в рабочих банках клеток (WCB), и после завершения производственного процесса создается конечный банк клеток (EoPCB) в качестве эталона, а также для контроля качества. [4]

Хранилище

Перед тем, как поместить пожертвованные клеточные линии на хранение, их сначала размножают и размножают в большое количество идентичных клеток, прежде чем хранить в нескольких криопробирках . Вместе с клетками во флаконы также добавляют криопротекторы, чтобы защитить клетки от разрыва кристаллами льда во время процесса замораживания. 10% раствор ДМСО является распространенным криопротектором. [5] Затем эти криопробирки помещают в поддон, маркируют генетическими данными клеточной линии и помещают в криогенные морозильники. Морозильники содержат азот в жидкой или паровой форме, и клетки замораживают со скоростью от -1 до -3 градусов Цельсия в минуту, пока не будет достигнута температура -196 градусов Цельсия. [2] [6] При температуре -196 градусов Цельсия метаболические процессы внутри клеток значительно замедляются, чтобы остановить весь рост клеток, тем самым сохраняя клеточную линию, что особенно полезно, когда клеточная линия имеет ограниченное количество клеточных делений. [7] В таком состоянии клетки могут храниться длительное время, что снижает скорость деградации клеточного материала. [2]

Замораживание

Общий процесс замораживания клеток млекопитающих включает в себя суспендирование небольшой плотности интересующих клеток в растворе криоконсервирующих агентов в криопробирке и замораживание клеток до температуры -196 градусов по Цельсию. Медленная скорость замораживания важна для поддержания здоровья клеточной культуры. Замораживание клеток со скоростью от -1 до -3 градусов по Цельсию в минуту обычно приемлемо для поддержания здоровья клеточной культуры. [8] Слишком быстрое замораживание рискует повредить клетки. [9] При скорости замораживания -5 градусов по Цельсию в минуту наблюдается значительное снижение здоровья размороженной клеточной культуры. Еще более выраженное снижение здоровья клеточной культуры наблюдается при более высоких скоростях замораживания, вплоть до того, что клеточная культура не может поддерживать плотность клеток. [10] Использование криоконсервирующих агентов также является ключевым фактором процесса замораживания. Распространенным криозащитным агентом является 10% раствор ДМСО, который защищает клетки от разрыва, вызванного кристаллами льда во время замораживания и оттаивания. Было отмечено, что ДМСО токсичен для клеток и требует разбавления после размораживания клеток. [8]

Оттаивание

Быстрое оттаивание рекомендуется для вывода клеток из криоконсервации и запуска их нормальных метаболических процессов. Важно минимизировать воздействие комнатной или окружающей температуры на криопробирку и ее содержимое. Быстрое оттаивание важно для предотвращения быстрого таяния и повторного замерзания содержимого пробирки, что может привести к образованию кристаллов льда и разрыву клеток во пробирке. Оттаивание можно выполнить за несколько минут в водяной бане при температуре около 37 °C. [8] Эксперименты показали, что более медленное оттаивание в контролируемой среде, такой как инкубатор, также может использоваться для безопасного оттаивания криозамороженных клеток. Оттаивание в инкубаторе позволяет избежать риска заражения, связанного с оттаиванием в водяной бане, однако требует значительно больше времени и ресурсов. [10] После оттаивания клетки необходимо перенести из криопробирки в другой сосуд и ресуспендировать в среде. Разбавляя концентрацию присутствующего криозащитного агента, можно смягчить негативные эффекты, такие как токсичность криозащитных агентов для метаболически активных клеток. [2]

История

Первоначально ученые хранили коллекции клеточного материала для собственного использования, но не для научного сообщества в целом. Первым человеком, аккредитованным для создания банка клеток для широкого использования, был Крал, чехословацкий ученый, который создал свою коллекцию банка клеток в конце 1890-х годов. [11]

В настоящее время существует большое количество «коллекций культур и биоресурсных центров», которые обслуживают отдельную часть процесса биоинженерии . Некоторые примеры включают Всемирную федерацию коллекций культур и Международное общество биологических и экологических репозиториев. [11] В январе 2003 года был создан Банк стволовых клеток Великобритании, который будет служить центральным подразделением для сбора образцов и тестирования на людях. [12] Национальный банк стволовых клеток был создан в октябре 2005 года в Мэдисоне, штат Висконсин, чтобы служить хранилищем специально для линий стволовых клеток. В настоящее время он размещает 13 из 21 линий стволовых клеток, которые существуют в мире и перечислены в Реестре стволовых клеток, размещенном Национальными институтами здравоохранения . [13]

В 1987 году Всемирная организация здравоохранения создала референтный банк клеток, чтобы обеспечить ресурс для разработки вакцин и других биологических лекарств. Еще один референтный банк клеток был создан Всемирной организацией здравоохранения в 2007 году в связи с проблемами стабильности клеток MRC-5 . [14]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Кауфманн, Стефан Х. Э. (2004). Новые стратегии вакцинации. Wiley-VCH . стр. 283. ISBN 9783527606092. Получено 12 августа 2011 г. .
  2. ^ abcd Харел, Адриан (2013-02-13). "Криоконсервация и создание банков клеток для аутологичной терапии на основе мезенхимальных стволовых клеток". Трансплантация клеток и тканей и терапия . 2013 (5): 1. doi :10.4137/CTTT.S11249.
  3. ^ «Криогенное хранение клеток животных». 2010. Получено 12 марта 2017 г.
  4. ^ Эдер, Майкл (01.08.2023). «Клеточное банкирование: определение, процесс и производство».
  5. ^ Де Роза, Альфредо; Де Франческо, Франческо; Тирино, Вирджиния; Ферраро, Джузеппе А.; Дезидерио, Винченцо; Пайно, Франческа; Пироцци, Джузеппе; Д'Андреа, Франческо; Папаччо, Джанпаоло (2 марта 2009 г.). «Новый метод криоконсервации стволовых клеток, полученных из жировой ткани: привлекательная и подходящая технология крупномасштабного и долгосрочного банковского хранения клеток». Тканевая инженерия. Часть C: Методы . 15 (4): 659–667 . doi :10.1089/ten.tec.2008.0674. ISSN  1937-3384. ПМИД  19254116.
  6. ^ Беме, Стефан (2009). Производство фармацевтических белков: от технологии к экономике. John Wiley and Sons . С.  46–47 . ISBN 9783527627684. Получено 12 августа 2011 г. .
  7. ^ Фанелли, Алекс. "Cell Banking (MCB, WCB, Cryopresservation)" . Получено 30 ноября 2017 г. .
  8. ^ abc 7.1-7.4." Fundamental Techniques in Cell Culture Laboratory Handbook – 2nd Edition. Np: Health Protection Agency, nd 20-23 . Public Health England. Web. 24 января 2017 г.
  9. ^ Купман, К (2013). Криоконсервация: технологии, применение и риски/результаты (PDF) . Nova Science Publishers. стр.  91–108 .
  10. ^ ab Thirumala, Sreedhar; Goebel, W. Scott; Woods, Erik J. (2013-05-01). «Производство и банкирование мезенхимальных стволовых клеток». Экспертное мнение о биологической терапии . 13 (5): 673– 691. doi :10.1517/14712598.2013.763925. ISSN  1471-2598. PMID  23339745. S2CID  11118546.
  11. ^ ab Hug, Kristina (2010). Трансляционные исследования стволовых клеток: вопросы, выходящие за рамки дебатов о моральном статусе человеческого эмбриона. Springer . С.  225–237 . ISBN 9781607619598. Получено 16 августа 2011 г. .
  12. ^ Герольд, Ив; Дейли, Джордж (2007). Войны стволовых клеток: Истории изнутри с передовой . Palgrave Macmillan . стр. 205. ISBN 9781403984999. Получено 16 августа 2011 г. . банк стволовых клеток.
  13. ^ Свендсен, Клайв; Эберт, Эллисон Д. (2008). Энциклопедия исследований стволовых клеток, том 2. SAGE Publications . стр.  369–370 . ISBN 9781412959087. Получено 16 августа 2011 г. .
  14. ^ "ВОЗ | Референтные банки клеток ВОЗ (RCBs)". www.who.int . Архивировано из оригинала 25 декабря 2013 г. Получено 2017-04-04 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cell_bank&oldid=1189693963"