海藻糖如何冷冻保存人类多能干细胞

之前，我们分享了海藻糖用于人源少突胶质前体细胞（OPC）、脂肪来源干细胞、小鼠睾丸生精细胞等细胞类型冷冻保护的相关研究，发现向冻存液中添加一定量海藻糖或使用海藻糖+甘油复合型冻存保护剂，可以提升细胞长期冻存后的复苏活率。

本期，我们分享一篇来自意大利米兰的研究者们2018年发表在《Stem Cell Research》上的文献，看一下海藻糖海藻糖如何冷冻保存人类多能干细胞？

1. 介绍

包括干细胞在内的细胞**产品具有很高的临床潜力，全球干细胞市场包括上中游的干细胞存储制备以及下游的临床应用。根据全球透明市场研究机构（Transparency Market Research）的报告，到2025年底，全球干细胞市场规模预计达到2705亿美元，近8年全球干细胞市场的复合年增长率有望达到13.8%。

为了使细胞**产品成功应用，细胞的长期低温存储是必须攻克的技术难点，因为低温保存是长期保存细胞活力和生化功能的**可用方法。

为了避免细胞内结冰对细胞结构的损害，一些冷冻保护剂已经上市。*常用的细胞冷冻保护剂是二甲基亚砜（DMSO）与胎牛血清或血清替代品联合使用。

然而，胎牛血清含有异种动物源蛋白，可能会引起未知病原体的人畜共患**。此外，DMSO具有细胞毒性。据报道，DMSO对组织和细胞的毒性取决于暴露时间、温度和浓度。毒性程度因细胞类型而异，在未去除DMSO的情况下再次注入解冻细胞的患者中有不良反应的报道。此外，已知DMSO会通过调节三种DNA甲基转移酶（Dnmts）的转录水平和改变全基因组甲基化谱来影响小鼠胚状体的表观基因组，进而导致小鼠干细胞的不受控分化。因此二甲基亚砜+胎牛血清并不适合临床使用，急需开发高效无毒的细胞冷冻保护剂。

 海藻糖是一种非还原性双糖，存在于多种能够在脱水状态下存活的生物中，如细菌、酵母、缓步动物和线虫。哺乳动物不产生海藻糖，但海藻糖确实是一种有效的冷冻保护剂，可以减少冰晶形成造成的细胞损伤。其保护作用既与渗透效应有关，也与细胞膜磷脂和不稳定蛋白的特异性相互作用有关，可防止其因干燥和氧化应激而损伤和变性。

海藻糖不具有细胞毒性，已被有效地用于小鼠精细胞、成人造血干细胞，间质干细胞，脂肪来源干细胞，人类胚胎干细胞（hESCs） 和人类诱导多能干细胞（hiPSCs） 等不同细胞类型的冷冻储存。此外，海藻糖还用于脐带血、骨髓、人类移植表肝细胞和人类胰岛的冷冻储存。

阻止海藻糖在细胞保存中广泛应用的主要障碍是其难以进入细胞内部。以前已经应用了几种方法，如渗透休克、脂质体递送、热穿孔、电穿孔、微量注射和基因工程等方式来帮助海藻糖进入细胞内部。然而，上述方法需要非常繁琐的操作，费力耗时，且可能导致**的细胞损伤。

该研究探究了在没有二甲基亚砜及胎牛血清的情况下，使用海藻糖单独或与乙二醇(乙二醇)或甘油(甘油)联合，配制了4种不同的海藻糖复合型冷冻保护剂，低温保存3种不同类型的多能干细胞系并复苏，对几个关键参数进行了**研究，包括细胞形态、解冻后生存能力、多能性标记物表达水平、基因组稳定性、内质网(ER)稳态、DNA损伤反应等，以衡量不同海藻糖复合型冷冻保护剂对多能干细胞的低温保护能力。

海藻糖（供注射用）（无菌）

1、产品名：海藻糖（供注射用）（无菌）

2、中文名称：D(+)-海藻糖二水合物

3、英文名称：D（+）-海藻糖二水合物（注射用）

4、化学名称：α-D-吡喃葡萄糖基-α-D-吡喃葡糖苷二水合物

5、型号：Hipo-S

6、含量测定：99.3%

7、CAS号：6138-23-4

8、EINECS登录号：202-739-6

9、备案登记号：F20190000452

10、DMF号：034401

11、质量标准：符合各国药典标准（Chp，USP，JP，EP）

12、分子式：C12H22O11·2H2O

13、分子量：378.33

14、性状：白色结晶性粉末

15、比旋度：+198.8°

16、酸度:6.0

17、氯化物:符合规定

18、硫酸盐:符合规定

19、可溶性淀粉:符合规定

20、炽灼残渣:0.04%

21、重金属:符合规定

22、水分:9.5%

23、有关物质:总杂0.06%，葡萄糖未检出，麦芽三糖0.06%，**未知单杂未检出

24、无菌：符合规定

25、微生物限度：无菌

26、细菌内：<0.1IU/g

27、氮：符合规定

28、含量测定：99.3%

29、溶解性：易溶于水，溶于热乙醇，微溶于甲醇，不溶于**、**

30、保存：密封、凉暗干燥处保存，常温条件下运输。

31、货号：008001

32、结构式：