冷凍(dong)保(bao)存技(ji)術(shu)的(de)應用

冷凍(dong)保(bao)存是(shi)基(ji)於某(mou)些小分(fen)子進入細(xi)胞(bao)並(bing)防止脫水(shui)和(he)形(xing)成細胞(bao)內(nei)冰(bing)晶的(de)能力(li)，在冷凍(dong)過(guo)程中會(hui)導(dao)致(zhi)細胞(bao)死(si)亡和(he)細(xi)胞(bao)器(qi)破(po)壞(huai)。兩(liang)種常見(jian)的(de)冷凍(dong)保(bao)護(hu)劑(ji)是(shi)二(er)甲基亞(ya)碸(DMSO) 和(he)甘(gan)油(you)。甘(gan)油(you)主(zhu)要用於紅(hong)細胞(bao)的(de)冷凍(dong)保(bao)護(hu)，DMSO 用(yong)於保(bao)護(hu)大(da)多(duo)數其(qi)他(ta)細胞(bao)和(he)組(zu)織。壹種叫糖海(hai)藻(zao)糖存在(zai)於能夠(gou)在極(ji)度脫水(shui)下存活(huo)的(de)生物(wu)體(ti)中(zhong)，用(yong)於冷凍(dong)幹燥(zao)的(de)冷凍(dong)保(bao)存方(fang)法。海(hai)藻(zao)糖穩定(ding)細胞(bao)膜(mo)，特別適(shi)用於保(bao)存、幹細(xi)胞(bao)和(he)血(xue)細(xi)胞(bao)。

大(da)多數細(xi)胞(bao)冷凍(dong)保(bao)存系(xi)統(tong)使用(yong)控(kong)速冷凍(dong)機。該冷凍(dong)系(xi)統將液(ye)氮(dan)輸送到放置(zhi)細胞(bao)懸(xuan)液(ye)的(de)封閉室(shi)中。仔細(xi)監(jian)測(ce)冷凍(dong)速(su)度有助(zhu)於防(fang)止細胞(bao)快速脫水(shui)和(he)冰(bing)晶形(xing)成。通常，將(jiang)細(xi)胞(bao)從(cong)室溫(wen)帶(dai)到約 -90 °C (-130 °F) 的可(ke)控(kong)速率冰(bing)箱中(zhong)。然後將冷凍(dong)的(de)細胞(bao)懸(xuan)浮(fu)液(ye)轉(zhuan)移到液(ye)氮(dan)冷凍(dong)機中，該冷凍(dong)機保(bao)持(chi)在(zai)極(ji)冷的溫(wen)度(du)下，氮氣處(chu)於氣相或液(ye)相(xiang)。基於冷凍(dong)幹燥(zao)的(de)冷凍(dong)保(bao)存不需(xu)要使用(yong)液(ye)氮(dan)冷凍(dong)機。

    冷凍(dong)保(bao)存的(de)壹(yi)個重(zhong)要應用是(shi)冷凍(dong)和(he)儲(chu)存造(zao)血(xue)幹細(xi)胞(bao)，存在(zai)於骨(gu)髓和(he)外(wai)周血(xue)中(zhong)。在(zai)自(zi)體(ti)骨髓搶救(jiu)，造血(xue)幹細(xi)胞(bao)是(shi)在高(gao)劑(ji)量(liang)化療(liao)治(zhi)療(liao)之(zhi)前(qian)從患者(zhe)的骨(gu)髓(sui)中(zhong)收集的。治(zhi)療(liao)後(hou)，患者(zhe)的冷凍(dong)保(bao)存細(xi)胞(bao)被解凍(dong)並(bing)回輸回體內。這個過程(cheng)是(shi)必要的，因(yin)為大劑(ji)量(liang)化療(liao)對骨髓(sui)有極(ji)大的毒(du)性(xing)。冷凍(dong)保(bao)存造(zao)血(xue)幹細(xi)胞(bao)的(de)能力(li)大大(da)提(ti)高(gao)了某(mou)些淋(lin)巴(ba)瘤(liu)和(he)實(shi)體瘤(liu)惡性(xing)腫(zhong)瘤(liu)的治(zhi)療(liao)效(xiao)果(guo)。在白(bai)血(xue)病患者(zhe)的情(qing)況(kuang)下，他們的血(xue)細(xi)胞(bao)是(shi)癌性(xing)的，不能用(yong)於自(zi)體骨髓搶(qiang)救(jiu)。因(yin)此(ci)，這些(xie)患者(zhe)依賴於從(cong)新(xin)生(sheng)兒(er)的(de)臍帶或從捐贈(zeng)者獲(huo)得的冷凍(dong)保(bao)存的(de)造(zao)血(xue)幹細(xi)胞(bao)上(shang)。自(zi) 1990 年代後期以來(lai)，人們已經(jing)認(ren)識到(dao)造血(xue)幹細(xi)胞(bao)和(he)間(jian)充質幹細(xi)胞(bao)（來(lai)源(yuan)於胚胎結締組(zu)織）能夠(gou)分化(hua)為骨骼和(he)心(xin)肌(ji)組織、神經(jing)組(zu)織和(he)骨(gu)骼。今(jin)天(tian)，人們對這些(xie)細胞(bao)在(zai)組織培養(yang)系統(tong)中(zhong)的生長(chang)以(yi)及(ji)將這些(xie)細胞(bao)冷凍(dong)保(bao)存以(yi)用(yong)於未(wei)來治(zhi)療(liao)各種疾(ji)病（包(bao)括神經(jing)和(he)肌(ji)肉系(xi)統疾(ji)病以及(ji)肝臟和(he)心(xin)臟(zang)疾(ji)病）的興(xing)趣濃(nong)厚(hou).

     高(gao)劑(ji)量(liang)的化學(xue)療(liao)法或放射(she)線不僅(jin)會(hui)破(po)壞(huai)癌細(xi)胞(bao)，還(hai)會破(po)壞(huai)富(fu)含造血(xue)幹細(xi)胞(bao)的(de)骨髓。為了替(ti)換受損(sun)的骨(gu)髓，在(zai)治(zhi)療(liao)前(qian)從癌癥患者(zhe)的血(xue)液(ye)或骨髓中采集幹細(xi)胞(bao)；細(xi)胞(bao)也可以(yi)取自(zi)遺(yi)傳(chuan)相(xiang)容的(de)供體。為了從(cong)樣品中去除(chu)不需(xu)要的細(xi)胞(bao)，例如(ru)腫(zhong)瘤(liu)細胞(bao)，將(jiang)其與(yu)僅(jin)與(yu)幹細(xi)胞(bao)結合的抗(kang)體(ti)壹起孵育(yu)。包(bao)含選定(ding)細胞(bao)的(de)液(ye)體(ti)體積(ji)減少並(bing)冷凍(dong)直(zhi)至(zhi)需(xu)要。然後將液(ye)體(ti)解凍(dong)、稀(xi)釋(shi)並(bing)重(zhong)新(xin)註入患者(zhe)體內(nei)。壹(yi)旦(dan)進入血(xue)液(ye)，幹細(xi)胞(bao)就(jiu)會進入骨(gu)髓(sui)，在那裏(li)它(ta)們植入自(zi)己(ji)並開(kai)始(shi)產生健康細胞(bao)。

    冷凍(dong)保(bao)存也用於冷凍(dong)和(he)儲(chu)存人類胚胎。在(zai)冷凍(dong)胚胎移(yi)植的過(guo)程中(zhong)，胚胎被解凍(dong)並(bing)移植。冷凍(dong)胚胎移(yi)植與(yu)從(cong)此(ci)類胚胎出(chu)生的兒(er)童(tong)中兒(er)童(tong)患癌(ai)癥風(feng)險的小幅(fu)但(dan)顯(xian)著(zhe)增(zeng)加有關。

深(shen)低(di)溫(wen)，壹(yi)種用(yong)於人類患者(zhe)的溫(wen)和(he)冷凍(dong)保(bao)存形(xing)式，具(ju)有重(zhong)要的應用。深(shen)度(du)低溫(wen)誘(you)導的(de)常見(jian)用(yong)途是復(fu)雜的心(xin)血(xue)管(guan)外(wai)科手術(shu)。在(zai)使用(yong)心(xin)肺機對患者(zhe)進行(xing)*體(ti)外(wai)循(xun)環(huan)後，血(xue)液(ye)會(hui)通過冷卻室(shi)。患者(zhe)的受(shou)控(kong)冷卻可(ke)能會(hui)達到(dao)約 10–14 °C (50–57 °F) 的極(ji)低溫(wen)度(du)。這種(zhong)冷卻量(liang)有效地(di)阻止了所有大腦活動(dong)並為所有重(zhong)要器(qi)官提(ti)供保(bao)護(hu)。當(dang)達到(dao)這種(zhong)冷卻時(shi)，心(xin)肺機可以停止，外科醫生(sheng)可以在(zai)循(xun)環(huan)停止期間糾正(zheng)非(fei)常復(fu)雜的主(zhu)動(dong)脈和(he)心(xin)臟(zang)缺陷。在此(ci)期間，患者(zhe)體內(nei)沒(mei)有血(xue)液(ye)循(xun)環(huan)。手術(shu)完(wan)成後，血(xue)液(ye)在(zai)用於冷卻的(de)同(tong)壹(yi)熱(re)交換器(qi)中逐(zhu)漸升(sheng)溫(wen)。逐(zhu)漸升(sheng)溫(wen)至(zhi)正(zheng)常體(ti)溫(wen)會(hui)導致(zhi)大腦和(he)器(qi)官功(gong)能恢復(fu)正(zheng)常。然而(er)，這種(zhong)深度(du)低(di)溫(wen)與(yu)冷凍(dong)和(he)長(chang)期低溫(wen)保(bao)存相(xiang)去甚(shen)遠。

如(ru)果(guo)適(shi)當(dang)冷凍(dong)，細(xi)胞(bao)可(ke)以存活(huo)十(shi)多(duo)年(nian)。此(ci)外(wai)，某些組織，如(ru)甲狀旁腺(xian)、靜脈、心(xin)臟(zang)瓣膜(mo)和(he)主(zhu)動(dong)脈組織，可以成功冷凍(dong)保(bao)存。冷凍(dong)還(hai)用於儲(chu)存和(he)維(wei)持早期人類胚胎的(de)長(chang)期活力(li)。用於這些(xie)組織的冷凍(dong)程(cheng)序(xu)已經(jing)確(que)立(li)，並且(qie)在存在(zai)冷凍(dong)保(bao)護(hu)劑(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下，組織可以在 -14 °C (6.8 °F) 的溫(wen)度(du)下長(chang)期儲存。

研究(jiu)表明(ming)，在沒(mei)有冷凍(dong)保(bao)護(hu)劑(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下冷凍(dong)的(de)整(zheng)個動(dong)物(wu)在(zai)解凍(dong)後(hou)可以產生含有完整(zheng) DNA 的(de)活(huo)細胞(bao)。例如(ru)，在(zai) -20 °C (-4 °F) 下儲存超(chao)過(guo) 15 年(nian)的(de)整(zheng)個小鼠(shu)的(de)腦細胞(bao)核已被用於生(sheng)成胚胎幹細(xi)胞(bao)。這些(xie)細胞(bao)隨(sui)後用(yong)於產生小鼠(shu)克(ke)隆。