Kriyobiyolojide hücrelerin dondurma ve soğutma prosedürleri organizmadan organizmaya hatta hücreden hücreye değişmekte, kriyoprotektan maddelerin değişik hücre dizileri için kriyoprezervatif özellikleri de farklılıklar göstermektedir. Kriyoprotektan maddeler, hücreleri ve membranlarını dondurma prosesleri sırasında meydana gelebilecek hasarlardan korumaktadırlar. Bu maddeler hücrelerin ölümüne sebep olan veya hücrelerde hasar meydana getiren hücre içi buz kristallerinin oluşmasını hücre içerisindeki suyu alarak (hücrelerin su kaybetmesini sağlayarak) önlemektedirler. Kriyoprotektan maddeler hücre içine hızlı bir şekilde diffüze olup su dengesini sağlayarak hücreleri osmotik şoktan korumaktadırlar. Ayrıca bu ajanların, dondurma ve çözme sırasında suyu bağlayarak hücre içinde elektrolit miktarını ve aynı zamanda mevcut suyun buz kristallerine dönüşmesini azalttığı da bilinmektedir. 

Hücrelerin kriyoprezervasyonunun yavaş veya hızlı dondurma metodlarıyla yapılması hücreler için öldürücü olabilmektedir. Çünkü ekstra ve intraselüller solüsyonda önemli değişiklikler dondurma sırasında suyun uzaklaşmasına sebep olduğundan, bu sırada meydana gelen ısı transferleri hücrelerin canlılığını önemli ölçüde etkilemektedir. Son yıllarda hücrelerin kriyoprezervasyonunu optimize etmek amacıyla sukroz, trehaloz ve bovin serum albumini (BSA) gibi, hücre hasarını ve hücre kaybını azaltan çeşitli şekerler ve proteinler, dondurma solüsyonlarına, membran stabilizatörü olarak katılmaktadır. Yapılan bazı araştırmalarda özellikle BSA’nın çeşitli hücre dizilerinin kriyoprezervasyonundaki rolü araştırılmış ve hücre türüne bağlı olarak farklı sonuçlar elde edilmiştir.

Günümüzde hücre ve dokuların kriyoprezervasyonunun yapılması için çeşitli dondurma metodları ve farklı kriyoprotektan maddeler kullanılmaktadır. Bu kriyoprotektanlar içinde DMSO, Rowe karışımı ve gliserol en sık kullanılanlar arasındadır. DMSO ve gliserol intraselüller kriyoprotektan maddeler sınıfında yer almaktadır. Gliserol hücreler için DMSO’dan daha az toksik olmasına rağmen çalışmalarda daha çok DMSO tercih edilmektedir. Çünkü DMSO, gliserole göre hücre içine daha hızlı diffüze olabildiğinden daha yüksek kriyoprezervatif özelliğe sahiptir.

Laboratuvarlarda kullanılan etkili ve önemli kriyoprezervasyon yöntemleri hücrelerin sıvı azotta (-196°C’de) dondurulup saklanması esasına dayanır. Hücrelerin dondurulmaları ve çözülmeleri sırasında hücre içerisinde oluşan buz kristallerinin ve osmotik dengenin hücreler üzerinde öldürücü etkisinin olduğu bilinmektedir. Hücreler üzerindeki bu öldürücü etkiyi ortadan kaldırabilmek veya azaltabilmek amacıyla DMSO, gliserol, etilen glikol ve sorbitol gibi kriyoprotektan maddelerin kullanılmasının yanısıra uygun bir dondurma ve çözme metodunun da izlenmesi gerekmektedir. Kriyoprezervasyon sonrası hücrelerin çözülmesinde ise mümkün olduğunca hızlı bir çözme hücre canlılığı açısından son derece önemlidir.

Günümüzde kriyobiyolojide kullanılan kriyoprotektan maddelerin pek çok çeşidi bulunmasına rağmen hücre ve dokuların kriyoprezervasyonunda özellikle dondurma ve çözme sırasında oluşan problemler tam olarak giderilememiştir. Bu sebeple kriyoprotektanların yanında dondurma solüsyonlarına hücre ölümlerini ve hasarları ortadan kaldırabilmek veya minimuma indirebilmek amacıyla sükroz, trehaloz, BSA gibi çeşitli membran stabilizatörleri de katılmaktadır. Bugüne kadar yapılan çeşitli çalışmalarda bu maddelerin bazı hücre dizilerinin kriyoprezervasyonunda olumlu etkilerinin olduğu görülürken bazılarının da hücre canlılığında önemli bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir.

Kaynaklar:

• Kriyoprezervasyon-Foto