Метод электронной микроскопии в оценке качества криоконсервации клеток
- Авторы: Криштоп В.В.1, Лобанова М.И.2, Овчинников Д.В.1, Семенов А.А.1, Глушаков Р.И.1
-
Учреждения:
- Военно-медицинская академия
- Главное военно-медицинское управление МО РФ
- Выпуск: Том 43, № 3 (2024)
- Страницы: 361-371
- Раздел: Научные обзоры
- URL: https://ogarev-online.ru/RMMArep/article/view/275804
- DOI: https://doi.org/10.17816/rmmar631875
- ID: 275804
Цитировать
Полный текст
Аннотация
За время своего существования электронная микроскопия стала одним из эталонных методов оценки структурно-функционального состояния клеток, тканей и органов, также была сформирована обширная доказательная база, позволяющая использовать ее в создании и формировании биобанка. Отбор источников для литературного обзора осуществлялся по ключевым словам на основе публикаций за последние 20 лет. Публикации, представленные в обзоре, были отобраны при помощи поиска в базах данных eLIBRARY.RU, PubМed и Scopus. Опираясь на зарубежный и отечественный опыт работы биобанков, можно выделить четыре направления, определяющих эффективность применения электронно-микроскопических исследований как компонента его работы. Во-первых, это контроль микробиологической обсемененности биологического образца. Эффективность электронной микроскопии по отношению к выявлению загрязненности биообразца бактериями, грибами и вирусами сравнима с эффективностью классических микробиологических методик. Во-вторых, это инструмент диагностики, позволяющий выявить или подтвердить наличие в образце патогенетического процесса, представляющего интерес для биобанкирования: опухолевый рост, атеросклеротическое поражение сосуда и др. В-третьих, это контроль качества криоконсервации образцов. Широкий спектр морфологических характеристик ультрамикроскопической структуры клеток и микроанатомических образований позволяет охарактеризовать качество криоконсервации, количественно оценить степень повреждений, что способствует унификации и стандартизации биобанкинга. Наибольшей информативностью в этом вопросе обладает трансмиссионная электронная микроскопия. В-четвертых, это основа для цифровизации полученных результатов и формирования междисциплинарного репозитория биобанка, что позволяет использовать технологии «big date» для фундаментальных исследований. Большое значение приобретает соответствие профиля биобанка экономическим, научным и отраслевым особенностям инфраструктуры отрасли или региона. Данные электронной микроскопии удачно комбинируются с результатами молекулярных исследований, что позволяет сформировать междисциплинарные базы метаданных, подходящие для межрегиональных и межотраслевых научных интеграций. Последнее позволяет использовать данные электронной микроскопии для решения широкого круга прикладных и междисциплинарных задач. Вышеперечисленное позволяет рассматривать методы сканирующей и трансмиссионной микроскопии в качестве одних из ключевых при развитии биобанкирования в регионе.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Владимир Владимирович Криштоп
Военно-медицинская академия
Email: chrishtop@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9267-5800
SPIN-код: 3734-5479
Scopus Author ID: 57207690596
ResearcherId: J-3456-2017
канд. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургМайя Ивановна Лобанова
Главное военно-медицинское управление МО РФ
Email: nm35vmg@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-9291-3268
SPIN-код: 1229-7589
Scopus Author ID: 58307858963
ResearcherId: IAP-1352-2024
Россия, Москва
Дмитрий Валерьевич Овчинников
Военно-медицинская академия
Email: izvestiavmeda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8408-5301
SPIN-код: 5437-3457
Scopus Author ID: 36185599800
ResearcherId: AGK-7796-2022
канд. мед. наук; доцент
Россия, Санкт-ПетербургАлексей Анатольевич Семенов
Военно-медицинская академия
Автор, ответственный за переписку.
Email: semfeodosia82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1977-7536
SPIN-код: 1147-3072
Scopus Author ID: 58307755100
ResearcherId: IAP-1241-2023
канд. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургРуслан Иванович Глушаков
Военно-медицинская академия
Email: glushakoffruslan@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0161-5977
SPIN-код: 6860-8990
Scopus Author ID: 55263592100
ResearcherId: AGK-5791-2022
докт. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Annaratone L., De Palma G., Bonizzi G., et al. Alleanza Contro il Cancro (ACC) Pathology and Biobanking Working Group. Basic principles of biobanking: from biological samples to precision medicine for patients // Virchows Arch. 2021. Vol. 479, N 2. Р. 233–246. doi: 10.1007/s00428-021-03151-0
- Долудин Ю.В., Борисова А.Л., Покровская М.С., и др. Современные передовые практики и рекомендации по биобанкированию // Клиническая лабораторная диагностика. 2019. Т. 64, № 12. С. 769–776. EDN: UPJHRW doi: 10.18821/0869-2084-2019-64-12-769-776
- Мешков А.Н., Ярцева О.Ю., Борисова А.Л., и др. Концепция национальной информационной платформы биобанков Российской Федерации // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022. Т. 21, № 11. С. 6–12. EDN: ODHEXV doi: 10.15829/1728-8800-2022-3417
- Seidler D., Karlíková M., Topolčan O., et al. Establishing Biobanking in Medical Curricula-The Education Program «Precision Medicine International» (eduBRoTHER) // Biopreserv Biobank. 2023. Vol. 21, N 2. Р. 200–207. doi: 10.1089/bio.2022.0088
- Голышев С.А., Казаков Е.П., Киреев И.И., и др. Микроскопия мягкого рентгеновского диапазона в клеточной биологии: современное состояние, вклад и перспективы // Acta Naturae (русскоязычная версия). 2023. Т. 15, № 4. С. 32–43. EDN: YFZJPP doi: 10.32607/actanaturae.26551
- Драпкина О.М. Российская «Национальная ассоциация биобанков и специалистов по биобанкированию» — инструмент интеграции российских биобанков и повышения эффективности биомедицинских исследований // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020. Т. 19, № 6. С. 131–133. EDN: ULGKHX doi: 10.15829/1728-8800-2020-2757
- Борисова А.Л., Копылова О.В., Покровская М.С., и др. Биобанкирование в стационаре многопрофильного научного медицинского центра как потенциал для широкого спектра научных исследований. Часть I. Организационно-методические аспекты // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2023. Т. 22, № 11 С. 57–63. EDN: BGDIYT doi: 10.15829/1728-8800-2023-3749
- Козлова В.А., Метельская В.А., Покровская М.С., и др. Изучение стабильности биохимических маркеров при непрерывном длительном хранении сыворотки крови и при однократном размораживании // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020. T. 19, № 6. C. 149–157. EDN: CTRLRI doi: 10.15829/1728-88002020-2736
- Покровская М.С., Борисова А.Л., Кондрацкая В.А., и др. Подходы к автоматизации преаналитического этапа крупномасштабных научных исследований в биобанке ФГБУ «НМИЦ ТПМ» Минздрава России // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022. Т. 21, № 11 С. 71–78. EDN: NZXXFL doi: 10.15829/1728-8800-2022-3404
- Копылова О.В., Ершова А.И., Покровская М.С., и др. Биобанкирование в стационаре многопрофильного научного медицинского центра как потенциал для широкого спектра научных исследований. Часть II. Особенности и первые результаты формирования аннотированной коллекции биоматериала // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2023. Т. 22, № 11 С. 64–73. EDN: VFFYDN doi: 10.15829/1728-8800-2023-3799
- Самохина И.В., Сагакянц А.Б. Работа в условиях пандемии COVID-19 — опыт биобанка ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020. Т. 19, № 6 С. 184–190. EDN: ZFFBJX doi: 10.15829/1728-8800-2020-2741
- Михайлова А.А., Насыхова Ю.А., Муравьев А.И., и др. На пути к созданию общего глоссария биобанков Российской Федерации // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020. Т. 19, № 6. С. 134–148. EDN: JLZTWL doi: 10.15829/1728-8800-2020-2710
- Curylofo-Zotti F.A., Lorencetti-Silva F., de Almeida Coelho J., et al. Human teeth biobank: Microbiological analysis of the teeth storage solution // Microsc. Res. Tech. 2018. Т. 81, N 3. P. 332–337. doi: 10.1002/jemt.22984
- Mora E.M., Álvarez-Cubela S., Oltra E. Biobanking of Exosomes in the Era of Precision Medicine: Are We There Yet? // Int. J. Mol. Sci. 2015. Vol. 17, N 1. Р. 13. doi: 10.3390/ijms17010013
- Arantes L.G., Tonelli G.S.S.S., Martins C.F., Báo S.N. Cellular Characterization and Effects of Cryoprotectant Solutions on the Viability of Fibroblasts from Three Brazilian Wild Cats // Biopreserv Biobank. 2021. Vol. 19, N 1. Р. 11–18. doi: 10.1089/bio.2020.0059
- Sui Y., Fan Q., Wang B., et al. Ice-free cryopreservation of heart valve tissue: The effect of adding MitoQ to a VS83 formulation and its influence on mitochondrial dynamics // Cryobiology. 2018. Vol. 81. P. 153–159. doi: 10.1016/j.cryobiol.2018.01.008
- Keskin N., Erdogan C., Bucak M.N., et al. Cryopreservation Effects on Ram Sperm Ultrastructure // Biopreserv Biobank. 2020. Vol. 18, N 5. Р. 441–448. doi: 10.1089/bio.2020.0056
- Bezerra L.G.P., Souza A.L.P., Silva H.V.R., et al. Ultrastructural description of fresh and frozen/thawed sperm derived from collared peccaries (Pecari tajacu Linnaeus, 1,758) // Microsc. Res. Tech. 2018. Vol. 81, N 11. Р. 1301–1309. doi. 10.1002/jemt.23138
- Mohammed A.K., Khalil W.A., Youssef H.F., et al. Influence of adding zeolite loaded with different charges to semen extender on sperm quality in rabbits after cryopreservation // Cryobiology. 2021. Vol. 103. P. 107–115. doi: 10.1016/j.cryobiol.2021.08.005
- Keros V., Rosenlund B., Hultenby K., et al. Optimizing cryopreservation of human testicular tissue: comparison of protocols with glycerol, propanediol and dimethylsulphoxide as cryoprotectants // Hum. Reprod. 2005. Vol. 20, N 6. P. 1676–1687. doi: 10.1093/humrep/deh797
- Muchlisin Z.A., Siti Azizah M.N. Influence of cryoprotectants on abnormality and motility of baung (Mystus nemurus) spermatozoa after long-term cryopreservation // Cryobiology. 2009. Vol. 58, N 2. P. 166–169. doi: 10.1016/j.cryobiol.2008.11.010
- Ismail A.A., Abdel-Khalek A.E., Khalil W.A., El-Harairy M.A. Influence of Adding Green Synthesized Gold Nanoparticles to Tris-Extender on Sperm Characteristics of Cryopreserved Goat Semen // Journal of Animal and Poultry Production. 2020. Vol. 11, N 2. Р. 39–45. doi: 10.21608/jappmu.2020.78854
- Abdelnour S.A., Hassan M.A.E., Mohammed A.K., et al. The Effect of Adding Different Levels of Curcumin and Its Nanoparticles to Extender on Post-Thaw Quality of Cryopreserved Rabbit Sperm // Animals (Basel). 2020. Vol. 10, N 9. Р. 1508. doi: 10.3390/ani10091508
- Keros V., Rosenlund B., Hultenby K., et al. Optimizing cryopreservation of human testicular tissue: comparison of protocols with glycerol, propanediol and dimethylsulphoxide as cryoprotectants // Hum. Reprod. 2005. Vol. 20, N 6. P. 1676–1687. doi: 10.1093/humrep/deh797
- Magalhães R., Nugraha B., Pervaiz S., et al. Influence of cell culture configuration on the post-cryopreservation viability of primary rat hepatocytes // Biomaterials. 2012. Vol. 33, N 3. Р. 829–836. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.10.015
- Shiloh H., Iancu T.C., Sheinfeld M., Kraiem Z. The influence of cryopreservation on the ultrastructural morphology of human thyroid cells // Cryobiology. 1987. Vol. 24, N 4. Р. 303–310. doi: 10.1016/0011-2240(87)90034-4
- Snijders M.L.H., Zajec M., Walter L.A.J., et al. Cryo-Gel embedding compound for renal biopsy biobanking // Sci. Rep. 2019. Vol. 9, N 1. Р. 15250. doi: 10.1038/s41598-019-51962-8
- Pogozhykh D., Eicke D., Gryshkov O., et al. Towards Reduction or Substitution of Cytotoxic DMSO in Biobanking of Functional Bioengineered Megakaryocytes // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, N 20. Р. 7654. doi: 10.3390/ijms21207654
- Babel M., Mamilos A., Seitz S., et al. Compared DNA and RNA quality of breast cancer biobanking samples after long-term storage protocols in –80 °C and liquid nitrogen // Sci. Rep. 2020. Vol. 10, N 1. Р. 14404. doi: 10.1038/s41598-020-71441-9
- Skogseth H., Eikvik T.M., Tvedt K.E., et al. Can Drying Be an Alternative Tissue Preservation Method in Cancer Research Biobanking? // Drying Technology 2014. Vol. 32, N 6. Р. 713–719. doi: 10.1080/07373937.2013.858262
- Burkert J., Krs O., Vojácek J., et al. Cryopreserved semilunar heart valve allografts: leaflet surface damage in scanning electron microscopy // Zentralbl. Chir. 2008. Vol. 133, N 4. Р. 367–373. doi: 10.1055/s-2008-1076872
- Pfitzner R., Barecka D., Pawlikowski M., et al. Influence of Cryopreservation on Structural, Chemical, and Immunoenzymatic Properties of Aortic Valve Allografts // Transplant. Proc. 2018. Vol. 50, N 7. Р. 2195–2198. doi: 10.1016/j.transproceed.2018.04.025
- Smit F.E., Bester D., van den Heever J.J., et al. Does prolonged post-mortem cold ischemic harvesting time influence cryopreserved pulmonary homograft tissue integrity? // Cell Tissue Bank. 2015. Vol. 16, N 4. Р. 531–544. doi: 10.1007/s10561-015-9500-2
- Yefimova M., Bere E., Neyroud A.S., et al. Myelinosome-like vesicles in human seminal plasma: A cryo-electron microscopy study // Cryobiology. 2020. Vol. 92. P. 15–20. doi: 10.1016/j.cryobiol.2019.09.009
- Albero-González R., Munné-Collado J., Pijuan L., et al. Complementary value of electron microscopy and immunohistochemistry in the diagnosis of non-small cell lung cancer: A potential role for electron microscopy in the era of targeted therapy // Ultrastruct. Pathol. 2019. Vol. 43, N 6. Р. 237–247. doi: 10.1080/01913123.2019.1692118
- Zheng J.J., Hong B.V., Agus J., et al. Alzheimer’s Disease Patients, Especially ApoE4 Carriers, Have Significantly Reduced High-density Lipoprotein Particle Size Revealed by Negative-stained Transmission Electron Microscopy // Alzheimer’s Dement. 2022. Vol. 18. Art. e063375. doi: 10.1002/alz.063375
- Amstislavsky S., Mokrousova V., Brusentsev E., et al. Influence of Cellular Lipids on Cryopreservation of Mammalian Oocytes and Preimplantation Embryos: A Review // Biopreserv. Biobank. 2019. Vol. 17, N 1. Р. 76–83. doi: 10.1089/bio.2018.0039
- Blutke A., Wanke R. Sampling Strategies and Processing of Biobank Tissue Samples from Porcine Biomedical Models // J. Vis. Exp. 2018. N 133. Art. e57276. doi: 10.3791/57276
- Albl B., Haesner S., Braun-Reichhart C., et al. Tissue Sampling Guides for Porcine Biomedical Models // Toxicol. Pathol. 2016. Vol. 44, N 3. Р. 414–420. doi: 10.1177/0192623316631023
- Gundersen H.J.G., Mirabile R., Brown D., Boyce R.W. Stereological principles and sampling procedures for toxicologic pathologists. In: Haschek W.M., Rousseaux C.G., Wallig M.A., Bolon B., Ochoa R., eds. Haschek and Rousseaux´s Handbook of Toxicologic Pathology. London: Academic Press, 2013. Р. 215–286. ISBN: 9780124157590 doi: 10.1016/B978-0-12-415759-0.00008-X
- Духова Н.Н., Самборский С.М., Гривцова Л.Ю., и др. Онкологический биобанк НМИЦ радиологии // Евразийское Научное Объединение. 2020. № 8–3(66). С. 143–144. EDN: FTDARW
- Епифанова Е.В. Публично-правовое регулирование системы медицинских биобанков: постановка проблемы // Юридический вестник Кубанского государственного университета. 2022. № 2. С. 87–92. EDN: UJLWKS doi: 10.31429/20785836-14-2-87-92
- Muruve D.A., Mann M.C., Chapman K., et al. The biobank for the molecular classification of kidney disease: research translation and precision medicine in nephrology // BMC Nephrol. 2017. Vol. 18, N 1. P. 252. doi: 10.1186/s12882-017-0669-4
- Ивченко Е.В., Овчинников Д.В. Организация научной работы как залог успешного развития военной медицины. В сб.: 3-й Азиатско-Тихоокеанский конгресс по военной медицине: материалы конгресса. Санкт-Петербург: Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, 2016. С. 24–25. EDN: YGCAGL
- Stienen G.J.M. Early adjustments in mitochondrial structure and function in skeletal muscle to high altitude: design and rationale of the first study from the Kilimanjaro Biobank // Biophys. Rev. 2020. Vol. 12, N 4. Р. 793–798. doi: 10.1007/s12551-020-00710-8
- Копылова О.В., Ершова А.И., Покровская М.С., и др. Популяционно-нозологический исследовательский биобанк «НМИЦ ТПМ»: анализ коллекций биообразцов, принципы сбора и хранения информации // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021. Т. 20, № 8. С. 176–190. EDN: ULBPDV doi: 10.15829/1728-8800-2021-3119
- Blutke A., Renner S., Flenkenthaler F., et al. The Munich MIDY Pig Biobank — A unique resource for studying organ crosstalk in diabetes // Mol. Metab. 2017. Vol. 6, N 8. Р. 931–940. doi: 10.1016/j.molmet.2017.06.004
- Александров В.Н., Болехан В.Н., Бунтовская А.С., и др. Развитие клеточных технологий, молекулярно-генетических исследований и тканевой инженерии в Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова и Военном инновационном технополисе «ЭРА» // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2019. Т. 3, № 67. С. 243–248. EDN: XXCZGO
- de Boer P., Giepmans B.N. State-of-the-art microscopy to understand islets of Langerhans: what to expect next? // Immunol. Cell Biol. 2021. Vol. 99, N 5. Р. 509–520. doi: 10.1111/imcb.12450
- Bonnet-Serrano F., Diedisheim M., Mallone R., Larger E. Decreased a-cell mass and early structural alterations of the exocrine pancreas in patients with type 1 diabetes: An analysis based on the nPOD repository // PLoS One. 2018. Vol. 13, N 1. Art. e0191528. doi: 10.1371/journal.pone.0191528
- Tang X., Kusmartseva I., Kulkarni S., et al. Image-Based Machine Learning Algorithms for Disease Characterization in the Human Type 1 Diabetes Pancreas // Am. J. Pathol. 2021. Vol. 191, N 3. Р. 454–462. doi: 10.1016/j.ajpath.2020.11.010
- de Boer P., Pirozzi N.M., Wolters A.H.G., et al. Large-scale electron microscopy database for human type 1 diabetes // Nat. Commun. 2020. Vol. 11, N 1. Р. 2475. doi: 10.1038/s41467-020-16287-5
Дополнительные файлы
