Rã đông tế bào là gì? Nguyên lý, quy trình và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tế bào

Rã đông tế bào là bước quan trọng sau quá trình bảo quản tế bào bằng phương pháp đông lạnh. Thực hiện đúng kỹ thuật giúp tế bào duy trì tỷ lệ sống, khả năng tăng sinh và chức năng sinh học. Đặc biệt với tế bào gốc, kiểm soát tốt quá trình rã đông có ý nghĩa lớn đối với chất lượng tế bào sau khi phục hồi. Vì vậy, hãy cùng Mescells tìm hiểu và hiểu rõ nguyên lý rã đông tế bào, quy trình thực hiện và cách đánh giá chất lượng tế bào sau rã đông.

1. Rã đông tế bào là gì?

Rã đông tế bào là quá trình đưa tế bào từ trạng thái đông lạnh trở lại điều kiện thích hợp để tiếp tục nuôi cấy hoặc sử dụng.

Trong quá trình đông lạnh, tế bào thường được bổ sung chất bảo vệ lạnh như DMSO nhằm hạn chế tổn thương do tinh thể đá. Sau khi rã đông, DMSO cần được pha loãng hoặc loại bỏ phù hợp vì thời gian tiếp xúc lâu có thể ảnh hưởng đến tế bào.

Lấy mẫu tế bào từ điều kiện bảo quản đông lạnh

2. Nguyên lý của quá trình rã đông tế bào

Khi được rã đông, tế bào trải qua sự thay đổi nhanh về nhiệt độ, lượng nước và áp suất thẩm thấu. Nếu quá trình này không được kiểm soát, màng tế bào và các cấu trúc bên trong có thể bị tổn thương.

Vì vậy, nguyên tắc quan trọng là:

• Làm ấm tế bào theo điều kiện đã được xác định.
• Hạn chế thời gian tế bào tiếp xúc với DMSO sau rã đông.
• Thao tác nhẹ nhàng để tránh làm tổn thương tế bào.
• Đưa tế bào nhanh chóng trở lại môi trường phục hồi phù hợp.

Không có một điều kiện rã đông phù hợp cho tất cả các loại tế bào. Thông số cần được tối ưu theo từng loại tế bào và quy trình cụ thể.

>>> Tìm hiểu thêm: Công nghệ bảo quản đông lạnh tế bào gốc

Sơ đồ nguyên lý đông lạnh tế bào, hình thành tinh thể đá và vai trò của chất bảo vệ lạnh trong bảo vệ tế bào. 

3. Quy trình rã đông tế bào

Quy trình thực tế cần được xây dựng theo SOP của từng phòng thí nghiệm hoặc cơ sở sản xuất. Tuy nhiên, về nguyên tắc, quy trình rã đông tế bào thường bao gồm các bước chính sau:

3.1. Bước 1: Chuẩn bị trước khi rã đông

Việc chuẩn bị trước giúp giảm thời gian tế bào phải ở ngoài điều kiện bảo quản và hạn chế các thao tác không cần thiết. Trước khi lấy mẫu ra khỏi điều kiện bảo quản, cần chuẩn bị đầy đủ:

• Môi trường hoặc dung dịch phục hồi phù hợp.
• Dụng cụ thao tác vô khuẩn.
• Thiết bị rã đông phù hợp với quy trình.
• Ống hoặc vật chứa tế bào.
• Dụng cụ đánh giá số lượng và khả năng sống của tế bào. Nhãn nhận diện và hồ sơ truy xuất mẫu.

3.2. Bước 2: Lấy mẫu đông lạnh ra khỏi điều kiện bảo quản

Mẫu tế bào được lấy ra khỏi hệ thống bảo quản đông lạnh theo đúng quy trình kiểm soát mẫu. Cần hạn chế thời gian mẫu tiếp xúc với nhiệt độ môi trường trước khi bắt đầu rã đông. Đặc biệt đối với các sản phẩm tế bào dùng trong nghiên cứu hoặc ứng dụng lâm sàng, việc kiểm soát thời gian và nhiệt độ là một phần quan trọng của chuỗi lạnh.

>>> Xem thêm: Kiểm soát nhiễm khuẩn phòng nuôi cấy

Đưa ống mẫu tế bào đông lạnh vào bể thủy nhiệt để tiến hành rã đông nhanh

3.3. Bước 3: Làm ấm mẫu theo điều kiện đã xác lập

Mẫu đông lạnh được làm ấm theo thông số đã được xác định cho loại tế bào và thể tích mẫu. Trong thực hành, bể nước khoảng 37°C từng được sử dụng phổ biến cho nhiều loại tế bào đông lạnh. 

Tuy nhiên, các hệ thống rã đông có kiểm soát ngày càng được quan tâm vì giúp kiểm soát tốt hơn điều kiện nhiệt và giảm sự phụ thuộc vào thao tác thủ công. Mục tiêu là làm mẫu tan đồng đều, tránh để mẫu tiếp xúc quá lâu với điều kiện nhiệt độ không phù hợp.

3.4. Bước 4: Pha loãng hoặc loại bỏ chất bảo vệ lạnh

Sau khi rã đông, tế bào thường được chuyển sang môi trường hoặc dung dịch phục hồi phù hợp để pha loãng hoặc loại bỏ DMSO. Đây là bước quan trọng vì DMSO có tác dụng bảo vệ tế bào trong quá trình đông lạnh nhưng có thể gây độc tế bào nếu tiếp xúc kéo dài ở điều kiện sau rã đông. Các phương pháp xử lý sau rã đông có thể khác nhau tùy loại tế bào và mục đích sử dụng.

3.5. Bước 5: Thu hồi và phục hồi tế bào

Sau khi xử lý chất bảo vệ lạnh, tế bào được thu hồi bằng phương pháp phù hợp và đưa vào môi trường nuôi cấy hoặc hệ thống sử dụng tương ứng. Cần hạn chế các thao tác cơ học quá mạnh vì tế bào sau rã đông có thể nhạy cảm hơn so với tế bào đang ở trạng thái nuôi cấy ổn định.

>>> Xem thêm: Nuôi cấy tế bào là gì? Phương pháp và điều kiện nuôi cấy

Quy trình rã đông và đánh giá khả năng sống của tế bào sau bảo quản lạnh 

3.6. Bước 6: Đánh giá chất lượng sau rã đông

Cuối cùng, tế bào được kiểm tra các chỉ tiêu phù hợp như:

• Số lượng tế bào thu hồi.
• Tỉ lệ tế bào sống.
• Hình thái tế bào.
• Khả năng bám dính hoặc tăng sinh.
• Đặc điểm kiểu hình.
• Chức năng chuyên biệt.
• Khả năng biệt hóa đối với một số loại tế bào gốc.

4. Những yếu tố ảnh hưởng đến kết quả rã đông tế bào

Chất lượng tế bào sau rã đông có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là:

• Loại tế bào: mỗi loại tế bào có khả năng chịu đông lạnh khác nhau.
• Chất bảo vệ lạnh: loại và nồng độ DMSO có thể ảnh hưởng đến khả năng sống của tế bào.
• Tốc độ đông lạnh và rã đông: ảnh hưởng đến sự hình thành và tái kết tinh của tinh thể đá.
• Thời gian tiếp xúc với DMSO: tiếp xúc quá lâu sau rã đông có thể gây độc cho tế bào.
• Thao tác kỹ thuật: hút, trộn hoặc ly tâm quá mạnh có thể làm tổn thương tế bào.
• Điều kiện vô khuẩn: nhiễm khuẩn có thể làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết quả nuôi cấy.

Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả sau rã đông tế bào  

5. Đánh giá chất lượng tế bào sau rã đông

Không nên chỉ dựa vào một chỉ số để kết luận tế bào sau rã đông có đạt chất lượng hay không. Một đánh giá toàn diện cần xem xét cả số lượng, khả năng sống và chức năng của tế bào. 

• Tỷ lệ tế bào sống.
• Số lượng tế bào thu hồi.
• Hình thái tế bào.
• Khả năng bám dính và tăng sinh.
• Đặc điểm kiểu hình và chức năng, nếu cần.

Tỷ lệ sống cao là dấu hiệu tích cực nhưng chưa đủ để khẳng định tế bào có chất lượng tốt. Với các tế bào chuyên biệt hoặc tế bào gốc, cần đánh giá thêm khả năng hoạt động và chức năng sinh học. (Thông tin được trích dẫn từ báo PubMed – Best practices for cryopreserving, thawing, recovering, and assessing cells)

Đánh giá tỷ lệ sống và chất lượng tế bào sau rã đông 

6. Ảnh hưởng của rã đông đến chất lượng tế bào gốc

Tế bào gốc là nhóm tế bào đặc biệt nhạy cảm với quá trình đông lạnh – rã đông. Vì vậy, khi đánh giá chất lượng tế bào gốc sau rã đông, không nên chỉ quan tâm đến việc tế bào “còn sống” mà cần xem xét liệu các đặc tính quan trọng của tế bào có được duy trì hay không.

• Giảm tỷ lệ tế bào sống.
• Tăng tổn thương màng tế bào.
• Tăng quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis).
• Giảm khả năng bám dính hoặc tăng sinh trong giai đoạn đầu sau rã đông.
• Có thể ảnh hưởng đến một số chức năng sinh học của tế bào.

Do đó, đối với tế bào gốc, không nên chỉ đánh giá “tế bào còn sống hay không”, mà cần xem xét cả khả năng phục hồi và chức năng của tế bào. (Tham khảo thêm thông tin từ báo PubMed – Role of the apoptosis pathway in cryopreservation-induced cell death in mesenchymal stem cells)

Quy trình nuôi cấy và đánh giá tế bào gốc trung mô sau đông lạnh

Rã đông tế bào là một bước quan trọng quyết định khả năng phục hồi của tế bào sau bảo quản đông lạnh. Rã đông đúng điều kiện, giảm thời gian tiếp xúc với DMSO và thao tác nhẹ nhàng sẽ giúp hạn chế tổn thương tế bào. Đối với tế bào gốc, việc đánh giá sau rã đông cần xem xét cả tỷ lệ sống, khả năng tăng sinh và chức năng sinh học để đảm bảo chất lượng tế bào.

HỆ THỐNG Y TẾ CHUYÊN SÂU Y HỌC TÁI TẠO VÀ TRỊ LIỆU TẾ BÀO MESCELLS | MSC

• Hotline: 0866 022 097
• Địa chỉ: TT21, số 204 Nguyễn Tuân, phường Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam.
• Fanpage: Viện Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Tế Bào Mescells

NGUỒN THAM KHẢO:

• Baust JM, Campbell LH, Harbell JW. Best practices for cryopreserving, thawing, recovering,andassessingcells2017;53(10):855-871: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29098516/ 
• Whaley D, Damyar K, Witek RP, Mendoza A, Alexander M, Lakey JRT. Cryopreservation: An Overview of Principles and Cell-Specific Considerations.2021.PubMed:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33757335/
• Heng BC, Ye CP, Liu H, et al. Loss of viability during freeze-thaw of intact and adherent human embryonic stem cells with conventional slow-cooling protocols is predominantly due to apoptosis rather than cellular necrosis. 2006;13(3):433-445. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16374523/ 
• Pegg DE. Cryopreservation and thawing of cells 2012. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23129152/