Derivation of primary fetal epithelial organoids from cryopreserved human amniotic fluid cells.
本研究确立了两种可行的低温保存策略，并确定了一种优选的符合GMP标准的冻存液，旨在实现源自低温保存的人类羊膜液细胞的初级胎儿上皮类器官的标准生物库建设、规模化分发及更广泛的研究应用。
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在人类胎儿发育的过程中，在婴儿出生之前，有一种液体包围着胎儿，起到了缓冲和保护的作用。这种羊水不仅仅是水；它是一al丰富的“浓汤”，其中含有从发育中的器官（包括肺、肾脏和肠道）中自然脱落的微小细胞。对于研究这些器官如何形成或疾病如何发生的科学家来说，这些细胞是一座金矿。它们提供了一种方法，可以在实验室培养皿中培育出人类组织的微型三维模型，即类器官。这些模型表现得如同真实的器官，使研究人员能够测试药物或研究遗传性疾病，而无需从活体胎儿身上进行具有风险性的活检。然而，直到现在，使用这些细胞一直存在困难。它们必须在采集后立即进行处理，这需要专门的设备和专家操作，而许多医院（尤其是偏远地区或较贫困国家）并不具备这些条件。如果细胞不能被冷冻并储存以备后用，那么研究它们的机遇就会在采集到液体的那一刻便随之流失。
一个研究小组致力于通过开发一种可靠的方法来冻结这些脆弱的胎儿细胞并使其在日后“复活”，从而解决这一物流难题。他们的目标是确定这些细胞是否能在冷冻过程中存活下来，并且是否仍能生长成研究所需的复杂类组织结构。他们测试了两种不同的方法，以观察哪种效果更好。在第一种方法中，他们在冷冻之前仔细挑选出液体中仅有的活细胞。在第二种方法中，他们先冷冻整个细胞和碎屑的混合物，然后在解冻后筛选出活细胞。他们还测试了五种符合严格医疗安全标准的商业冷冻液，并将其与标准的实验室混合物进行了对比。研究人员想知道，冷冻后的细胞是否仍能形成健康的类器官，这些类器官是否看起来并表现得像由新鲜细胞培育出的类器官，以及它们是否能随着时间的推移继续生长和分裂。
研究结果表明，冷冻细胞是可行的，但方法至关重要。当研究人员在冷冻前先筛选出活细胞时，结果非常出色。细胞在冻融循环中表现良好，并且在放入营养丰富的凝胶后，其生长成类器官的效果与新鲜细胞一样有效。这些冷冻并解冻后的类器官形成了相同的形状，以相同的速度生长，并表现出与新鲜对照组相同的生物标志物。它们可以通过多个世代进行培养，保持其分裂并分化为特定组织类型（如肺或肾脏细胞）的能力。然而，当研究人员冷冻未经过滤的混合物并在之后尝试筛选活细胞时，过程的效率较低。形成的类器官较少，成功率也下降了。这表明，冷冻整个混合物的压力，加上随后进行细胞筛选时的机械压力，对于许多脆弱的细胞来说过于沉重，导致它们无法存活。
在测试的不同冷冻液中，一种商业溶液脱颖而出，表现最为出色。它能让细胞在几乎不损失形成类器官能力的情况下存活下来，其表现与团队过去使用的标准实验室混合物一样好。这是一个至关重要的发现，因为符合严格医疗安全标准的商业溶液是这些细胞未来用于临床治疗或在医院间广泛共享所必需的。研究人员还确认了冷冻后的细胞保留了其身份特征。他们培育出的类器官仍然显示出肺部和肾脏组织的特定特征，证明了冷冻过程并没有扰乱细胞的生物学指令。有趣的是，研究并未发现类似于小肠的类器官，但这是在预料之中的，因为样本来自怀孕后期，捕捉这些特定细胞的窗口期已经关闭。
这项工作的意义是务实且深远的。通过证明这些胎儿细胞可以在不丧失潜力的情况下被冷冻和储存，研究人员消除了一个使用该技术的主要障碍。这意味着，一个国家的医院可以在常规程序中采集液体，使用可靠且标准化的方法冷冻细胞，然后将其运送到另一个国家的专业实验室进行分析。这为建立中央生物库打开了大门，使得来自罕见疾病的样本可以被收集起来，并由世界各地的专家进行研究。虽然该过程仍需进一步改进以满足直接用于人类患者的所有要求，但这项研究提供了一个坚实的基石。它表明，细胞足够具有韧性，能够经受住从诊所到实验室的旅程，使得个性化产前医学和胎儿疾病建模的未来变得更加触手可及。
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