Cytiva「新世代細胞冷凍解決方案工作坊」之一

英日專家解析細胞凍存 控制式降溫新技術

撰文記者 巫芝岳
日期2023-04-18
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英日專家解析細胞凍存 控制式降溫新技術 (攝影/劉馨香)

隨著國內「再生醫療二法」緊鑼密鼓將通過下,業者對細胞製備相關設備的需求正持續增加。今(18)日,Cytiva於台北舉辦「新世代細胞冷凍解決方案工作坊」,上半場除了由英國Cytiva的低溫生物學(cyrobiology)專家,介紹細胞冷凍保存的發展外,可提供相應凍存液的極東製藥工業株式會社(Kyokuto),也介紹了其代表性的高規格細胞凍存液(cryoprotectants)。

工作坊中,Cytiva首先介紹了其細胞程式降溫系統「VIA Freezer」,該系統不需使用液態氮(Liquid nitrogen-free),可自行調整降溫曲線,具有電子控溫、傳導式冷卻機制,能提供cGMP合規的細胞冷凍處理。

英國Cytiva Peter Kilbride:「控制式」降溫不可省 細胞冷凍、運送、解凍眉角多!

Cytiva英國資深科學家(senior scientist) Peter Kilbride,首先介紹了細胞冷凍、冷鏈運送及解凍的基礎知識。

Kilbride表示,「低溫生物學」最早在1949年被發展而出,隨著1954年時,應用極性溶劑二甲基亞碸(DMSO)的冷凍技術出現,才真正讓哺乳動物細胞得以冷凍保存;而隨著近年再生醫療、細胞治療的發展,其角色愈加舉足輕重。

在降溫步驟中,他強調了降溫速率的重要性,對多數哺乳動物體細胞而言,初始降溫應以每分鐘降1°C 的速度進行;隨著環境溫度降溫,細胞周圍的糖類等物質濃度會逐漸升高,使細胞漸漸脫水。

而降溫至-30°C時,若速度過慢,細胞會嚴重脫水,使細胞質濃度過高、對細胞產生毒性;速度若過快,將妨礙水分離開細胞、導致細胞內產生結晶而受損。

而後續直到降溫至-120°C的過程中,控制式(controlled)的降低溫度相當重要。Kilbride指出,目前已有包括能讓細胞保存於-80度的被動式降溫(passive cooling)系統,以及可降低到-120°C的控制速率降溫的液態氮降溫,或是不需液態氮的降溫系統可供選擇。

接著,在保存與運送方面,需以特殊容器讓溫度控制於-120度以下,且在極低溫下,須避免取用一樣本時,影響到鄰樣本的溫度。

最後,細胞解凍(thaw)時,為了避免發生再結晶(re-crystallization)作用,細胞回溫速度不可過慢;而使用乾式回溫系統,則較能減少水浴方式的污染風險,且讓該過程較易標準化、數據也方便紀錄。

極東製藥Asako Matsumoto:高規格凍存液市佔破9 解凍細胞恢復佳

工作坊也邀請到日本細胞培養大廠極東製藥的業務推廣Asako Matsumoto,以連線方式介紹極東製藥代表性的高規格細胞凍存液。

Matsumoto介紹,極東製藥2019年推出的「CP-1 High Grade」,已列入日本醫藥品醫療機器綜合機構(PMDA)生物原料(Biological raw material)主檔案(master file)、並確認其符合再生醫學產品的生物原料標準。

其主要成分為DMSO和羥乙基澱粉(hydroxyethyl starch, HES),且不含有動物成分、血清和蛋白質。

Matsumoto表示,多項研究證實,CP-1 High Grade具有安全性,且證實外周血單核細胞(PBMC)、間質幹細胞(MSC)、人類多能幹細胞(hPSC)、T細胞等細胞,使用CP-1 High Grade冷凍後,解凍仍能恢復良好。不過,此保存液不是即用型(ready-to use),在使用前仍需要準備工作,且限研究使用(RUO)。

Matsumoto補充,CP-1 High Grade的前身為1992年上市的CP-1,根據一項2018年的調查,其在日本周邊血幹細胞的市佔率高達93.3%。此外,CP-1已用於周邊血液幹細胞移植(PBSCT)超過30年,皆沒有發生嚴重的臨床副作用。

Matsumoto分享,極東製藥近年亦與日本理化學研究所(RIKEN)合作,針對人類誘導性多能幹細胞(iPSC)/胚胎幹細胞(ESC),開發出即用型的細胞凍存液CP-5E,可適用於慢速冷凍,並可適用於CHO細胞株等生物製藥產業產品;不過,該凍存液仍為限研究使用。

(報導/巫芝岳、劉馨香)