製品紹介

細胞凍結保存の歴史

細胞凍結保存の歴史

凍結保存：自己流から最先端へ

医学的な進歩を追求する中で、重要なニーズを満たそうとする際に技術が生まれることはよくあります。これは、凍結保存の分野で特に顕著です。この分野では、技術を集約し、ヒトや動物の治療など様々なアプリケーションのための治療用細胞保存が試みられています。生物を凍結し、生き返らせるという技術は、科学者だけでなく、哲学者や夢想家などの想像をかき立ててきました。この記事では、細胞凍結の発展、マイルストーン、課題、技術革新についてご紹介します。

生命の脆弱性と凍結保存の誕生

凍結保存の始まりは、仮死や生命の保存の話が神話として溶け込んでいる古代文明にまで遡ります。しかし、凍結により生命物質を保存するという実際のアプリケーションが形作られたのは20世紀初頭でした。生体内の保護環境下から取り出された細胞は信じられないほど脆弱です。ただ、生きた状態を保つことができれば、宿主の組織を修復できる大きな可能性を秘めています。体外で長期間細胞を保存することの必要性が、凍結保存の科学や技術の進歩に大きな発展をもたらしました。

偶然の発見：1948年のブレークスルー

1948年、科学者のPolge、Parks、Smithが偶然に、グリセロール、アルブミン、水を混合したものを使用して、鶏の精子を保存できるという画期的な発見をしました1。この偶然の発見が凍結保存の基礎となり、各人が個人で行う細胞凍結の可能性を示しました。

彼らのチームは、精子の凍結保存において、レブロース液の有効性を探ろうとしました。ある科学者は、その溶液の正確な組成を同定するため、詳細な分析を行い、またグリセロールが有効な成分として機能することを確認するためのさらなる研究が行われました2。

グリセロールとその後：1950年代から1960年代へ

1950年までに、Smithはグリセロールを使用してヒト赤血球の凍結保存を行う方法を発表しました。
1954年の、Lovelockによる様々な候補物質を評価するという研究が、1959年のジメチルスルフォキシド（DMSO）の認知に繋がりました。DMSOは凍結保護剤としてのゴールドスタンダードとなり、様々な細胞株の凍結保存に革新をもたらしました。

1990年代から現在：限界に直面

目覚ましい進歩を遂げているものの、凍結保存には様々な課題があります。凍結時の氷晶の形成は細胞にダメージを与える可能性があり、また回復プロセスは複雑なままです。培地とDMSOから作られる自家製の凍結保存液はいわゆるローテクなアプリケーションにおいては便利な方法ではあるものの、臨床や商業的な分野においてはさらなる課題があるかも知れません。

自家製品のデメリット

  • 不適切な凍結保存：自家製の凍結保存液は、細胞によっては凍結保存に最適ではないことがあり、細胞の生存率や機能性が低くなるおそれがある。
  • cGMPに遵守してない：自家製の凍結保存液は、cGMPに従って製造されていない。
  • 品質のばらつき：自家製の凍結保存液は品質にばらつきがあり、一貫性や最終的な細胞の品質に影響を与えるおそれがある。
  • 免疫原性の懸念：自家製の凍結保存液に含まれる血清が、細胞治療を受けた患者の免疫反応を引き起こすおそれがある。

21世紀：現代の凍結保存

凍結保護剤やナノテクノロジー、そして幹細胞研究の進歩が、凍結保存をさらに推進してきました。凍結生物学者は、生存率を最適化するための潜在的なブレークスルーを求め、新しい技術に着目しています。

CryoStor：凍結保存における躍進

BioLife Solutions社は、近年の科学的な進歩をCryoStorに応用しています。この最新の製品は、自家製の保存液に比べ、次のように様々なメリットを提供します。

  • 最適化された配合：CryoStorはアポトーシスや虚血/再灌流障害を最小化し、融解後生存率を最大化するために、細胞内に類似した液となっています。
  • cGMP製造：CryoStorは高品質な原料を使用し、cGMP環境下で製造されています。一貫した品質と、有効性が保証されています。
  • すぐに使用可能：DMSO濃度が2%、5%、10%のものをご用意しています。ユーザーは最適な生存率と機能のため、細胞濃度を調製することができます。
  • 血清フリー：CryoStorには免疫原性の心配はありません。

最先端の凍結保存が切り拓く未来

凍結保存の科学は複雑ですが、BioLife Solutions社は革新の先頭に立っています。保存液の成分や凍結融解プロセス、そして規制に係る専門知識まで、BioLife Solutions社は治療に使用する全ての細胞が最大限のポテンシャルを発揮することを保証します。自家製の溶液では不十分な一方で、BioLife Solutions社は品質と革新に対する取り組みを通し、細胞療法の概念化から商業化までの信頼できる橋渡しを行っています。

参考文献：

  1. Polge C, Smith AU, Parkes AS. Revival of spermatozoa after vitrification and dehydration at low temperatures. Nature. 1949;164:666.
  2. Pegg DE. The history and principles of cryopreservation. Seminars in Reproductive Medicine. 2002 Feb; 20(1):5-13
  3. Smith AU. Prevention of haemolysis during freezing and thawing of red blood cells. The Lancet. 1950;2:910–911.
  4. E. LOVELOCK. The Protective Action of Neutral Solutes Against Haemolysis by Freezing and Thawing. The Biochemical Journal. 1954; 56(2): 265-270
  5. E. LOVELOCK & M. W. H. BISHOP. Prevention of Freezing Damage to Living Cells by Dimethyl Sulphoxide. Nature. 1959; 183: 1394-1395.
  6. Mary C. Phelan. Unit 1.1 Basic Techniques for Mammalian Cell Tissue Culture: Freezing Human Cells Grown in Monolayer Cultures. Current Protocols in Cell Biology (1998) 1.1.1-1.1.10. Copyright © 1998 by John Wiley & Sons, Inc.
  7. (2018). Biopreservation Today. Retrieved January 4, 2024, from https://www.biolifesolutions.com/wp-content/uploads/2022/11/BPT-Spring-2018-WEB.pdf.
  8. Baust JG, Gao D, Baust JM. Cryopreservation: An emerging paradigm change. Organogenesis. 2009 Jul;5(3):90-6. doi: 10.4161/org.5.3.10021. PMID: 20046670; PMCID: PMC2781087.

    9. 原文のWEBぺージはこちら

    CryoStor製品ページ