【冷冻保护剂进展】抗冻肽AVD有效抑制冰晶损伤，细胞复苏率达95.7%
发布时间：
2025-06-05
在生物样本低温保存领域，冰晶损伤是导致细胞膜破裂和功能丧失的核心问题。传统冷冻保护剂二甲基亚砜（DMSO）存在细胞毒性，而天然抗冻蛋白因成本和免疫原性限制难以规模化应用。
近日，天津大学科研团队在《Engineering》发表研究，通过模拟南极细菌抗冻蛋白的“分子乐高”，设计出新型抗冻肽AVD。实验显示，添加AVD的冷冻细胞复苏率最高达95.7%，比传统方法提升3倍。这项技术或为器官冷冻保存、细胞治疗等领域提供关键解决方案。
抗冻机制解析：来自南极细菌的启发
南极冰缘细菌为抵御极端低温进化出抗冻蛋白（IBPs），其表面周期性排列的钩状结构域可与冰晶晶格形成分子互补。研究表明，这类蛋白通过拓扑匹配机制在冰水界面构建动态屏障，有效抑制冰晶异相成核。然而天然抗冻蛋白存在成本高、免疫排斥等缺陷。研究团队从233种抗冻蛋白中筛选出51种含重复基序的样本，通过进化树分析和分子动力学模拟，锁定关键氨基酸排列规律。“这就像破译自然界的抗冻密码，找到最精简有效的分子组合。”论文通讯作者张磊解释。
AVD设计：用“分子乐高”搭建冰晶盾牌
研究团队最终设计的AVD肽链仅含20个氨基酸，其核心是Thr6和Asn8两个关键位点，两者间距7.8埃（约为头发丝直径的十万分之一），恰好匹配冰晶棱柱面的氧原子间距。分子模拟显示，AVD能嵌入冰晶生长界面，使冰晶增速降低60%。更巧妙的是，Ser18位点通过氢键形成“辅助锁”，将结合稳定性提升40%。这种设计使AVD在浓度仅为1毫克/毫升时，冰晶面积抑制效果达到天然抗冻蛋白的86%。
低温保护验证：细胞复苏率从30%提高至95%
在零下80℃冷冻实验中，AVD展现出双重防护机制：既抑制冰晶生长，又稳定细胞膜钙离子通道。使用AVD冷冻的肺癌细胞（GLC-82）复苏率达95.7%，比未添加组提升3.1倍；免疫细胞（RAW264.7）复苏率从2.4%提升至34.9%。显微镜下，经AVD保护的细胞线粒体结构完整，增殖能力与新鲜细胞无差异。“这相当于给细胞穿上纳米级防冻服，既防外部冰晶穿刺，又维持内部离子平衡。”张磊比喻道。
尽管AVD效果显著，但其工业化仍面临挑战。目前化学合成1克AVD成本约500元，而冷冻一份细胞样本需10毫克，折合单次成本5元。相比之下，常用冷冻保护剂二甲基亚砜（DMSO）成本仅为0.1元。研究团队表示，正在开发生物合成工艺，目标将成本降低80%。此外，AVD对心肌细胞等特殊细胞类型的保护效果仍需验证。
“这项研究首次实现分子尺度的精准抗冻设计，为器官长期保存提供了全新解决方案。”国际低温生物学会主席Boris Rubinsky教授评价称。
最新动态
第十届中国当代生死学研讨会在澳举行，银丰用科技传递生命教育温度
两日研讨，不仅是思想的碰撞，更是推动社会生命文化进步的种子。山东省银丰生命科学公益基金会将持续以科技为翼、以文化为根，与社会各界携手，为提升国人生命品质、构建人性化生命关怀体系贡献力量。
全球首创卵巢组织双激活技术入选2025年度“山东好成果专报”项目
据济南市科技局近日公布，11项济南好成果入选2025年度“山东好成果专报”项目，其中山东银丰生命科学研究院（济南）全球首创卵巢组织双激活技术位列其中。
聚焦《Frigid Zone Medicine》： 银丰低温医学团队发表低温保存重要综述文章
本次综述的系统发布，不仅提升了冷冻保存样本活力评估的科学性和全面性，也为后续技术研发与临床应用指明了方向，有望加速低温医学从实验室走向临床应用的进程。
【共探生命意义与科技前沿】银丰生命延续计划会员生命教育主题活动圆满举行
为深化生命教育实践，感悟生命规律与科技价值，2025年7月26日，由山东银丰生命科学研究院联合济南市第二殡仪馆、济南市幸福益工社工服务中心共同主办的“生命·重生·收获”主题生命教育实践活动成功举行。活动吸引了生命教育领域专家、生命延续计划会员、“爱·莲说”生命教育志愿服务队成员及社工代表积极参与。
近日，由山东银丰生命科学研究院与北京中医药大学深圳医院联合攻关的"人类卵巢组织超低温冻融、激活和移植新技术"荣获2025年度山东制冷空调科学技术奖。这项突破性技术为女性生育力保存开辟全新路径，标志着我国在生殖医学与低温生物医学交叉领域实现重大技术跨越。
