細胞の凍結保存法（緩慢凍結法）

質問

細胞を凍結保護剤を添加し、プログラムフリーザーで緩慢凍結し、
その後液体窒素で保管した場合、
最終的に細胞内はどのような状態になっているのでしょうか？
小さな氷晶が出来て凍結している？
細胞保護液で満たされていて液状のまま？
ガラス化されている？
脱水されていて水分がない？

緩慢凍結法の利点は細胞外に水を細かい氷晶を形成させることで細胞内を痛めないと、
と聞きますが、結局細胞内はどうなっているのか疑問です。

回答No.1

taronbe

結論から言ってしまうと理屈上はガラス化されているはずです。

プログラムフリーザーで緩慢凍結する際、その前に過冷却を避けるために氷晶を作るはずです。これによって細胞外に形成された氷晶は、緩慢凍結によって徐々に成長していきます。
この氷晶は主に水分子で形成されるため、氷晶以外の部分では細胞保護液濃度が上昇していき、最終的に氷晶を形成しない濃度に達します。その後も温度が低下して最終的にガラス化した状態となり、液体窒素内で保存可能となります。
凍結が早すぎたり、過冷却が発生したりした場合は、細胞内を含めて細かい氷晶が大量に発生して細胞を傷害するとされています。何でもそうですが、急に温度を冷やすと小さい結晶がたくさんでき、ゆっくり冷やすと大きな結晶が出来る理屈です。
最初からガラス化するような濃度の凍結保護剤を入れて一気に凍結してしまうのが一般的にガラス化法といわれる方法で、常温での凍結保護剤の害が出やすいのでスピードが命です。

ちなみに緩慢法でどうして最初に細胞内に氷晶が発生しないのかは、細胞内の方がいろいろな物質が入っていて微妙に凍結しにくいんではないかとか聞いた事がありますが、こちらは勉強不足でよくわかりません。すいません。

お礼

ありがとうございます。やはりガラス化しているのですね。参考になりました。
大きい氷晶、小さい氷晶のくだりは逆だと思います。
大きい氷晶は細胞膜を破壊するので、なるべく小さい氷晶にとどめておくために保護液を使うのだと思います。