Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування
DOI:
https://doi.org/10.15407/cryo35.02.076Ключові слова:
нейральні клітини, сфероїди, агрегати, культивування, коефіцієнти фільтрації, коефіцієнти проникності, диметилсульфоксид, осмотично неактивний об’ємАнотація
У роботі з використанням фізико-математичного моделювання процесів масопереносу води і ДМСО визначено величини відносного осмотично неактивного об’єму для агрегатів і сфероїдів нейральних клітин новонароджених щурів. Досліджувані параметри для агрегатів і сфероїдів складають 0,689 і 0,644 відповідно. Також у роботі представлені теоретично розраховані зміни у часі приведеного осмотичного тиску ДМСО та концентрації іонів солей всередині агрегатів і сфероїдів. З динамічних кривих зміни відносного об’єму для агрегатів та сфероїдів визначено коефіцієнти фільтрації для води та проникності для ДМСО. Виявлено, що агрегати, які є менш щільно упакованими структурами порівняно зі сфероїдами, мають більші коефіцієнти проникності для води і ДМСО, що особливо проявляється при 5 oС. За цієї температури для 95%-го насичення кріопротектором клітин під час інкубації агрегатів у 10%-му розчині ДМСО необхідно 119 с, сфероїдів — 157 с. Тобто при температурі 5 oС тривалість еквілібрації з кріопротектором ДМСО для сфероїдів є на 25 % більшою, ніж для агрегатів. Отримані дані вказують на те, що сфероїди, які є більш цілісними структурами зі щільними зв’язками клітин з матриксом та клітин між собою, більш осмотично активні порівняно з агрегатами. Результати проведеного дослідження можуть бути використані для розробки оптимальних режимів кріоконсервування агрегатів та сфероїдів нейральних клітин.
Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(2): 78–86
Посилання
Andrews MG, Kriegstein AR. Challenges of organoid research. Annu Rev Neurosci. 2022; 45: 23-39. CrossRef
Bédard P, Gauvin S, Ferland K, et al. Innovative human three-dimensional tissue-engineered models as an alternative to animal testing. Bioengineering (Basel) [Internet]. 2020 September 17 [cited 2025 May 20]; 7(3): 115. Available from: https://www.mdpi.com/2306-5354/7/3/115 CrossRef
Cho AN, Jin Y, An Y, et al. Microfluidic device with brain extracellular matrix promotes structural and functional maturation of human brain organoids. Nat Commun [Internet]. 2021 Aug 05 [cited 2025 May 20]; 12(1): 4730. Available from: https://www.nature.com/articles/s41467-021-24775-5 CrossRef
Dingle YT, Boutin ME, Chirila AM, et al. Three-dimensional neural spheroid culture: an in vitro model for cortical studies. Tissue Eng Part C Methods. 2015; 21(12): 1274-83. CrossRef
Gordiyenko YeO, Gordiyenko OI, Maruschenko VV, Sakun OV. [Improved model for the passive mass transfer through the cell plasma membrane]. Biophysical Bulletin. 2008; 21(2); 75-80. Ukrainian
Gordiyenko OI, Kovalenko SYe, Kovalenko IF, et al. Theoretical estimation of the optimum cooling rate of a cell suspension at linear freezing modes based on a two-factor theory of cryodamage. CryoLetters. 2018; 39(6): 380-5. PubMed
Gordiyenko YeO, Pushkar NS. [Physical basis for low temperature preservation of cell suspensions]. Кyiv: Naukova dumka; 1994. 140 p. Russian
Ogurtsova VV, Kovalenko SYe, Kovalenko IF, Gordiyenko OI. Determination of osmotically inactive volume of murine enterocytes. Probl Cryobiol Cryomed. 2016; 26(1): 93-7. CrossRef
Petrenko AYu, Sukach AN. Isolation of intact mitochondria and hepatocytes using vibration. Analytical Biochem. 1991; 194(2): 326-9. CrossRef
Reynolds BA, Rietze RL. Neural stem cells and neurospheres - reevaluating the relationship. Nat Methods. 2005; 2: 333- 6. CrossRef
Sukach AN, Liashenko TD, Shevchenko M.V. Properties of isolated neural cells from newborn rat in tissue in vitro. Biotechnologia Acta. 2013; 6(3):63-8. CrossRef
Sukach OM, Vsevolodska SO, Ochenashko OV, Shevchenko MV. Obtaining and characterization of rat fetuses neural cells aggregates/spheroids. Biopolymers and Cell. 2022; 38(2): 93-102. CrossRef
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
