Natures frostvæske inspirerer til revolutionerende kryokonserveringsteknik for bakterier

Polarfiskenes overlevelsesmekanismer har fået forskere ved University of Warwick til at udvikle en revolutionær tilgang til at 'fryse' bakterier. Den nye teknik kan radikalt forbedre arbejdet med at opbevare og transportere menneskeligt væv.

Forskere fra Department of Chemistry og Warwick Medical School har etableret en måde at kryopreservere (eller 'fryse') en bred vifte af bakterier ved hjælp af syntetiske reproduktioner af de naturlige frostvæskeproteiner, der findes i polære organismer. De fandt ud af, at tilsætning af proteinefterligninger bremser iskrystalvæksten og forhindrer dem i at ødelægge bakteriecellerne.

Den revolutionerende metode har potentielle anvendelsesmuligheder inden for fødevareindustrien, organtransport og medicin - såvel som i laboratorieforskning. Bakterier bruges i en lang række processer, herunder fødevareteknologi (f.eks. i yoghurt og probiotika), farmaceutisk fremstilling (f.eks. insulin) og enzymproduktion (f.eks. til vaskepulver), og de bruges rutinemæssigt i forskningslaboratorier til at studere infektion og det grundlæggende i levende processer.

Den traditionelle tilgang til konservering af bakterier, der bruges i næsten alle laboratorier verden over, er at tilføje glycerol til bakterierne for at reducere kulde-inducerede skader under frysning. Imidlertid, ikke alle bakterier kommer sig efter optøning, og glycerol skal fjernes fra bakterierne for at muliggøre deres vækst og anvendelighed.

Warwick-holdet, ledet af professor Matthew I. Gibson, har udviklet en ny metode til kryokonservering, inspireret af den proces, hvorved organismer kendt som ekstremofiler, overleve i nogle af de koldeste områder på Jorden.

Gruppen har en særlig interesse i polare fiskearter, som producerer frostvæskeproteiner. Forskerholdet har vist, at syntetiske polymerer, der efterligner proteinet fra disse fisk, er effektive til at udføre det samme arbejde. Ved at kombinere to polymerer for at bremse isvækst under kryokonservering, forskerne var i stand til at genvinde flere bakterier efter frysning end ved brug af konventionelle metoder.

De brugte også mindre samlede tilsætningsstoffer, i nogle tilfælde kun ved at bruge 1 procent af vægten (sammenlignet med 20 procent, der typisk bruges i traditionelle metoder). Holdet mener, at dette vil transformere, hvordan mikroorganismer kryokonserveres og vil bygge videre på deres tidligere forskning i lagring af menneskelige celler. Professor Matthew Gibson, fra Warwick's Department of Chemistry og Warwick Medical School, sagde:"Bakterier understøtter en stor mængde grundlæggende biovidenskab og sundhedsforskning, men deres opbevaring og transport er baseret på en gammel metode.

"Vores bio-inspirerede løsninger, som vi også har brugt til lagring af pattedyrceller, give en ny platform til forhåbentlig at forbedre tilgængeligheden og kvaliteten af ​​bakterier, men med en letanvendelig tilgang, som ikke involverer forskere eller industrier, der i væsentlig grad justerer deres laboratorieprocedurer."

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Biomakromolekyler .