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银丰生命延续计划科研体系蓝图发布
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银丰低温医学专家委员会主任委员赵刚教授团队与其合作者发文报道【基于协同抑冰效应的小鼠卵泡低温保存方法】

发布时间:

2022-12-27

近年来,年轻女性中恶性疾病(如乳腺癌和血液病)的发病率越来越高,虽然积极的放化疗或骨髓移植可以治愈90%的年轻女性,但这些治疗仍然会损害她们的性腺,甚至导致卵巢早衰。此外,由于工作或经济原因,许多推迟生育的妇女也会受到不孕不育的影响。因此,女性对生育力保存的需求正在急剧增加。目前,女性生育力保存的方法主要包括胚胎、未受精卵母细胞和卵巢组织的冷冻保存。其中,胚胎冷冻保存要求女性有男性伴侣或使用捐赠的精子,这可能涉及宗教、道德、伦理等问题,卵母细胞冷冻保存主要用于已到青春期且能承受多轮卵巢刺激的女性,对于未成年女性和未婚女性肿瘤患者来说,卵泡低温保存几乎是她们唯一的选择。

 

 

在生育研究中,小鼠窦前卵泡(PAFs)常被用作优化低温保存、体外培养条件和生育保存的模型。常见的卵泡低温保存方法有慢速冷冻法和玻璃化冷冻法两大类。前者不可避免地会形成大量冰晶,继而对卵泡造成不可逆的损伤;后者为了实现样品的玻璃化转变,避免冰晶损伤,需要引入浓度极高的低温保护剂(通常为6M),会带来较大的化学毒性损伤。此外,复温融解过程还可能出现再结晶和/或反玻璃化,这对样品造成的损伤往往是致命的。综上,卵泡的保存给低温生物学家提出了极大的挑战,如何实现低浓度、低毒乃至无毒低温保护剂的安全高效玻璃化保存?

 

 

银丰低温医学专家委员会主任委员赵刚及合作团队开发了基于协同抑冰效应的小鼠卵泡低浓度低温保护剂玻璃化保存方法。他们将磁热和光热空间复温与水凝胶微胶囊化结合,实现协同抑冰,将渗透性保护剂的浓度降低了75%(仅为1.5M)。其中空间复温技术利用磁热和光热双重热效应,有效提升了复温速率和温度分布均匀性,解决了升温过程可能出现的反玻璃化/重结晶问题,避免过大的细胞损伤。水凝胶微胶囊化既可为细胞提供保护性屏障,减少细胞外冰损伤,防止胞内冰核生长;又可通过减少冷却升温过程中冰晶的生长,有效减少玻璃化过程中对毒副性保护剂的需求;还可以为体外PAFs培养提供类似于细胞外基质的三维微环境,有力支撑复温后小鼠卵泡的3D培养体外发育。低温保存后,PAFs存活率高达90%;且其经体外3D培养13天后可成功排出成熟的卵母细胞,这些成熟的卵母细胞在体外受精后发育到囊胚期,受精卵在2-细胞期移植到代孕小鼠体内可产下健康的小鼠幼崽。

综上所述,该研究成功建立了一个集成微胶囊化、冷冻、复温和3D培养于一体的技术体系,为PAFs的冷冻保存和充分利用开辟了一条全新的路径,可能有助于提高治疗后患者恢复生育能力的机会。此外,该方法还可能被用于保存高危动物物种的雌性生殖细胞,促进世界各地医疗中心冷冻银行的创建与发展。

低温医学作为具有前瞻性的人类医学研究领域,离不开各方科研团队力量的共同努力。由银丰低温医学团队组织并牵头成立的国际低温生物医学研究体系将为全球低温生物医学研究团队搭建学术交流和成果共享平台,整合国际国内多领域科研学术力量,构建系统化低温医学科研体系,共同推动低温医学研究发展,让全球低温医学研究者汇聚成有机协同的强大力量。

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