Cryogenic Storage trong Cell Therapy và Biobank – Nền tảng bảo vệ tài sản sinh học và chất lượng điều trị

Một lô tế bào CAR-T, một dòng iPSC nuôi cấy nhiều năm, hay một mẫu máu cuống rốn chỉ thu thập được một lần — tất cả đều phụ thuộc vào một mắt xích: hệ thống Cryogenic Storage. Bài viết phân tích 8 yêu cầu kỹ thuật cốt lõi mà các Cell Bank và Biobank cần đáp ứng, từ kiểm soát nhiệt độ, truy xuất Chain of Identity/Chain of Custody, đến giám sát 24/7 và tuân thủ GMP/ISO 20387, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành.

Trong Cell Therapy và Biobank, một mẫu sinh học không chỉ là một “mẫu lưu trữ”. Đó có thể là:

• Một lô tế bào CAR-T trị giá hàng chục nghìn USD.
• Một dòng tế bào gốc iPSC được phát triển trong nhiều năm.
• Một mẫu máu cuống rốn chỉ có thể thu thập một lần trong đời.
• Một lô tế bào gốc trung mô (MSC) phục vụ thử nghiệm lâm sàng.
• Một mẫu mô hiếm dùng cho nghiên cứu bệnh học hoặc y học chính xác.

Nếu những mẫu này bị mất hoặc suy giảm chất lượng trong quá trình lưu trữ, tổn thất không chỉ là chi phí vật chất mà còn có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu, tiến độ phát triển sản phẩm hoặc cơ hội điều trị của người bệnh. Với các liệu pháp CAR-T tự thân hiện đang được FDA cấp phép, mỗi sản phẩm về bản chất là “một lô duy nhất” — nếu quy trình lưu trữ hoặc vận chuyển thất bại, không có sản phẩm thay thế, và bệnh nhân phải quay lại từ bước thu thập tế bào (Cold Chain Logistics for Cell & Gene Therapy, 2026).

Vì vậy, Cryogenic Storage trong Cell Therapy và Biobank không đơn thuần là “đặt mẫu vào bình nitơ lỏng”. Đây là một hệ thống quản lý chất lượng tích hợp, kết hợp giữa khoa học cryobiology, kỹ thuật lưu trữ, quản lý dữ liệu, kiểm soát rủi ro và vận hành theo tiêu chuẩn chất lượng.

Cryogenic Storage có vai trò gì trong Cell Therapy và Biobank?

Cryogenic Storage là nền tảng bảo quản dài hạn cho nhiều loại vật liệu sinh học, bao gồm:

• Mesenchymal Stem Cells (MSC)
• Hematopoietic Stem Cells (HSC)
• Induced Pluripotent Stem Cells (iPSC)
• CAR-T Cells
• NK Cells
• Dendritic Cells
• Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMC)
• Tế bào miễn dịch phục vụ nghiên cứu
• Máu cuống rốn
• Mô sinh học
• DNA
• RNA
• Vi sinh vật tham chiếu
• Cell banks (Master Cell Bank – MCB và Working Cell Bank – WCB)

Trong Cell Therapy, Cryogenic Storage giúp duy trì khả năng sống và chức năng của tế bào từ giai đoạn nghiên cứu đến sản xuất, vận chuyển và sử dụng lâm sàng.

Trong Biobank, Cryogenic Storage bảo vệ giá trị lâu dài của hàng nghìn hoặc hàng triệu mẫu sinh học phục vụ nghiên cứu dịch tễ học, y học chính xác và phát triển thuốc.

Xem thêm: Hệ thống bình chứa nitơ lỏng MVE đạt tiêu chuẩn quốc tế

Cell Therapy và Biobank có yêu cầu khác gì so với IVF?

Mặc dù đều sử dụng Cryogenic Storage, nhưng mục tiêu quản lý có nhiều điểm khác biệt.

Điểm chung là cả hai đều yêu cầu hệ thống lưu trữ có độ tin cậy rất cao.

Yêu cầu 1: Duy trì nhiệt độ Cryogenic ổn định

Trong Cell Therapy, mục tiêu không chỉ là giữ mẫu ở nhiệt độ thấp mà còn phải duy trì trạng thái đó liên tục. Ở nhiệt độ dưới điểm chuyển pha thủy tinh (glass transition, khoảng -135°C), gần như toàn bộ hoạt động chuyển hóa của tế bào dừng lại, giúp mẫu được bảo quản mà không suy giảm theo thời gian (Plan Your Cryogenic Storage Facility With Confidence, Technology Networks, 2024).

Điều cần kiểm soát bao gồm:

• Nhiệt độ vùng lưu trữ.
• Dao động nhiệt.
• Thời gian phục hồi sau mở nắp.
• Mức LN₂.
• Phân bố nhiệt trong toàn bộ bình.

Một mẫu CAR-T hoặc iPSC có thể được lưu trữ nhiều năm trước khi sử dụng. Vì vậy, điều quan trọng là hệ thống phải chứng minh được điều kiện lưu trữ luôn nằm trong giới hạn đã xác định.

Yêu cầu 2: Kiểm soát chất lượng ngay từ trước khi lưu trữ

Cryogenic Storage không thể cải thiện chất lượng của một mẫu đã bị tổn thương trước đó.

Do đó, trước khi đưa vào lưu trữ cần xác định:

• Viability.
• Cell count.
• Passage number.
• Sterility.
• Mycoplasma.
• Kiểu hình (Phenotype).
• Potency (nếu áp dụng).
• Hồ sơ lô (Batch Record).

Đây là nguyên tắc quan trọng trong các quy trình sản xuất tế bào theo GMP, phù hợp với khung cGMP tại 21 CFR Parts 210/211 và Part 1271 dành cho sản phẩm tế bào và mô người (Cell and Gene Therapy Quality Control & Assurance, Cell & Gene, 2026).

Yêu cầu 3: Quản lý Master Cell Bank và Working Cell Bank

Trong sản xuất sinh học và Cell Therapy, hệ thống Cell Bank thường được chia thành:

Master Cell Bank (MCB)

Là nguồn tế bào gốc ban đầu đã được đặc tính hóa và kiểm soát chất lượng đầy đủ. MCB được sử dụng để tạo ra Working Cell Bank và thường chỉ được truy cập trong những trường hợp cần thiết.

Working Cell Bank (WCB)

Được tạo từ MCB và sử dụng trực tiếp trong sản xuất hoặc nghiên cứu thường quy.

Việc phân tách MCB và WCB giúp:

• Giảm số lần thao tác trên nguồn gốc ban đầu.
• Hạn chế dao động nhiệt.
• Giảm rủi ro mất toàn bộ nguồn tế bào.
• Duy trì tính nhất quán giữa các lô.

Yêu cầu 4: Truy xuất và nhận dạng tuyệt đối

Một hệ thống Cryogenic Storage hiện đại cần bảo đảm:

• Mỗi mẫu có mã định danh duy nhất.
• Vị trí lưu trữ được xác định rõ.
• Có lịch sử di chuyển.
• Có hồ sơ người thao tác.
• Có khả năng truy xuất nhanh.

Đối với Cell Therapy, việc truy xuất còn liên quan đến hai khái niệm pháp lý riêng biệt:

• Chain of Identity (COI) – đảm bảo mối liên kết giữa bệnh nhân/người hiến và sản phẩm tế bào được duy trì xuyên suốt từ thu thập đến truyền lại.
• Chain of Custody (COC) – ghi nhận ai đang giữ và xử lý sản phẩm vật lý tại mỗi thời điểm.

Hai khái niệm này không đồng nhất: COC có thể hoàn chỉnh trên giấy tờ trong khi COI vẫn có “khoảng hở” tại điểm chuyển giao giữa các hệ thống. Với các liệu pháp tế bào tự thân (Autologous Cell Therapy), FDA yêu cầu tối thiểu hai định danh độc lập được kiểm tra tại từng bước xử lý và tại giường bệnh trước khi truyền, cùng nhãn “FOR AUTOLOGOUS USE ONLY” theo 21 CFR 1271.90(c)(1) (Chain of Identity in Cell Therapy: A Practical Implementation Guide, 2026). Sản phẩm cuối cùng phải được trả lại đúng bệnh nhân — sai lệch ở khâu này được xem là một trong những rủi ro nghiêm trọng nhất của Cell Therapy tự thân.

Yêu cầu 5: Monitoring và Alarm 24/7

Một hệ thống Cryogenic Storage không nên chỉ được kiểm tra bằng mắt.

Các thông số cần giám sát liên tục gồm:

• Nhiệt độ.
• Mức LN₂.
• Trạng thái Auto Fill.
• Alarm.
• Nồng độ oxy.
• Nguồn điện của hệ thống giám sát.

Ngoài việc phát hiện sự cố, monitoring còn giúp:

• Phân tích xu hướng.
• Đánh giá hiệu suất thiết bị.
• Chứng minh điều kiện lưu trữ trong các cuộc đánh giá chất lượng.

[ẢNH MINH HỌA] Màn hình dashboard giám sát nhiệt độ, mức LN₂ và cảnh báo alarm theo thời gian thực cho hệ thống Cryogenic Storage”

Xem thêm: Cryogenic Monitoring: Vì sao cảnh báo sớm quan trọng hơn xử lý sự cố?

Yêu cầu 6: Quản lý dao động nhiệt

Một trong những rủi ro lớn nhất là:

• Mở nắp bình quá lâu.
• Lấy nhiều rack cùng lúc.
• Không xác định vị trí mẫu trước khi thao tác.

Dao động nhiệt lặp lại có thể ảnh hưởng đến chất lượng mẫu theo thời gian.

Do đó cần:

• Thiết kế inventory hợp lý.
• Hạn chế thời gian mở nắp.
• Chỉ lấy đúng rack cần thiết.
• Đào tạo thao tác định kỳ.

Yêu cầu 7: Oxygen Monitoring và an toàn

Nitơ lỏng không độc nhưng khí nitơ có thể làm giảm nồng độ oxy trong phòng. ISBER khuyến nghị các cơ sở biobank sử dụng cảm biến/cảnh báo oxy bất cứ khi nào mẫu được lưu trữ bằng khí nén gây thiếu oxy như nitơ lỏng hoặc CO₂ lỏng, kèm hệ thống dự phòng như quạt thông gió và cửa tự động để đảm bảo an toàn nhân viên (ISBER Best Practices for Biobanks, Biobanking.com).

Do đó, khu vực Cryogenic Storage cần:

• Cảm biến O₂.
• Hệ thống thông gió.
• Cảnh báo âm thanh và ánh sáng.
• SOP ứng phó.
• Đào tạo nhân viên.

An toàn con người luôn là ưu tiên song song với bảo vệ mẫu.

Yêu cầu 8: Đáp ứng yêu cầu GMP và ISO

Đối với Cell Therapy, Cryogenic Storage thường là một phần của hệ thống chất lượng tổng thể.

Các yếu tố cần xem xét gồm:

• SOP.
• Validation.
• Calibration.
• Preventive Maintenance.
• Change Control.
• CAPA.
• Deviation.
• Audit Trail.
• Data Integrity.
• Risk Assessment.

Đối với Biobank, nhiều tổ chức tham chiếu tiêu chuẩn ISO 20387:2018 – Biotechnology: Biobanking – General requirements for biobanking, quy định các yêu cầu về năng lực, tính khách quan và vận hành nhất quán của biobank, để xây dựng hệ thống quản lý chất lượng, năng lực kỹ thuật và khả năng truy xuất (ISO 20387:2018, ISO.org). Theo phân tích của CASRAI, tiêu chuẩn này dựa trên khung năng lực của ISO/IEC 17025 và hệ thống quản lý chất lượng của ISO 9001, được điều chỉnh riêng cho hoạt động biobanking; một biobank chỉ thực sự “đạt ISO 20387” khi được một tổ chức công nhận quốc gia (ví dụ UKAS tại Anh, ANAB tại Mỹ) đánh giá và công nhận chính thức, chứ không chỉ đơn thuần áp dụng theo hướng dẫn thực hành tốt (ISO 20387 (Biobanking), CASRAI). ANAB xác nhận đây là một trong các chương trình công nhận biobanking mà tổ chức này trực tiếp vận hành (ISO 20387 Biobanking Accreditation, ANAB). Đáng chú ý, bản thân ISO 20387 không quy định nhiệt độ lưu trữ hay quy trình xử lý mẫu cụ thể, mà để mỗi biobank tự thiết kế hệ thống quản lý phù hợp với điều kiện và nhu cầu riêng (ISO 20387 biobanking standard: Analysis of requirements, PubMed).

Vapor Phase hay Liquid Phase?

Cả hai phương pháp đều được sử dụng trong Cell Therapy và Biobank.

Liquid Phase

Ưu điểm: nhiệt độ rất thấp và ổn định (khoảng -196°C), độ đồng đều nhiệt cao, phù hợp với mẫu rất nhạy cảm với dao động nhiệt độ.

Cần lưu ý: nếu cryovial không được niêm phong đúng cách, nitơ lỏng có thể thẩm thấu vào bên trong, làm tăng nguy cơ nhiễm chéo giữa các mẫu và nguy cơ vỡ/nổ vial trong quá trình rã đông (Liquid Nitrogen in Cryopreservation: An Overview, Laboratory Notes, 2025).

Vapor Phase

Ưu điểm: mẫu không tiếp xúc trực tiếp với nitơ lỏng, giúp loại trừ nguy cơ nhiễm chéo qua đường thẩm thấu này, nên được nhiều cơ sở GMP lựa chọn như một phần trong chiến lược quản lý rủi ro (Liquid nitrogen tank & storage room, Biogroup Vietnam). Các nghiên cứu tổng quan cũng ghi nhận rằng bản thân nitơ lỏng hiếm khi là nguồn gây nhiễm chính, nhưng nguy cơ vẫn tồn tại và cần được kiểm soát bằng thiết kế hệ thống phù hợp (Microbial occurrence in liquid nitrogen storage tanks, PMC).

Lựa chọn cuối cùng nên dựa trên:

• Đánh giá rủi ro.
• Loại mẫu.
• Thiết kế thiết bị.
• Quy trình của cơ sở.
• Hướng dẫn của nhà sản xuất vật tư và thiết bị.

Xem thêm: Lưu trữ pha hơi hay pha lỏng? So sánh toàn diện hai phương pháp Cryogenic Storage

Những sai lầm phổ biến

Chỉ quan tâm nhiệt độ: Nhiệt độ thấp không đủ nếu: Inventory kém, alarm không hoạt động, không có SOP, không có bảo trì.

Chỉ dùng Excel: Đối với Cell Therapy và Biobank quy mô lớn, quản lý thủ công dễ dẫn đến: sai vị trí, trùng mã, mất dữ liệu, không truy xuất được lịch sử.

Không theo dõi xu hướng tiêu hao LN₂: Đây có thể là tín hiệu đầu tiên của: suy giảm chân không, rò rỉ, hiệu suất thiết bị giảm.

Không có kế hoạch dự phòng: Nếu bình hỏng, hết LN₂, mất điện, alarm lỗi, ai sẽ quyết định chuyển mẫu?

Xem thêm: Phương án ứng phó khi mất điện hoặc thiếu LN₂ trong phòng lưu trữ

Xu hướng Cryogenic Storage hiện đại

Các Cell Bank và Biobank tiên tiến đang chuyển sang mô hình Digital Biobank, bao gồm:

• Barcode hoặc RFID.
• Inventory điện tử.
• LIMS tích hợp.
• Monitoring 24/7.
• Cloud Dashboard.
• Cảnh báo từ xa.
• Predictive Maintenance.
• Quản lý vòng đời mẫu.
• Phân tích dữ liệu vận hành.
• Audit Trail điện tử.

Mục tiêu là giảm phụ thuộc vào thao tác thủ công, tăng khả năng truy xuất và hỗ trợ các yêu cầu của hệ thống chất lượng.

Những tiêu chí khi đầu tư hệ thống Cryogenic Storage

[ẢNH MINH HỌA]  Kỹ sư kiểm tra hệ thống Auto Fill và cảm biến oxy trên bình lưu trữ nitơ lỏng MVE

Kết luận

Cryogenic Storage trong Cell Therapy và Biobank không chỉ là một hệ thống lưu trữ lạnh sâu mà là một hạ tầng chiến lược để bảo vệ tài sản sinh học có giá trị cao. Mỗi mẫu được lưu trữ có thể đại diện cho nhiều năm nghiên cứu, một lô sản xuất tế bào hoặc cơ hội điều trị của bệnh nhân.

Một hệ thống đáng tin cậy cần được xây dựng trên nhiều lớp kiểm soát:

• Thiết bị có hiệu suất cao.
• Nhiệt độ ổn định.
• Monitoring và Alarm liên tục.
• Inventory và truy xuất chính xác.
• SOP và đào tạo nhân viên.
• Bảo trì dự phòng.
• Quản lý rủi ro.
• Tích hợp với hệ thống chất lượng.

Khi Cryogenic Storage được xem như một phần của Quality Management System, thay vì chỉ là một thiết bị, tổ chức sẽ có nền tảng vững chắc để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của Cell Therapy, Biobank và y học chính xác.

Một hệ thống lưu trữ đáng tin cậy cần kết hợp đồng bộ: thiết bị Cryogenic hiệu suất cao, nhiệt độ ổn định, monitoring và alarm liên tục, inventory và truy xuất chính xác, quy trình chuẩn hóa, đào tạo nhân viên, kế hoạch dự phòng và ứng phó sự cố, cùng chương trình bảo trì định kỳ.

Bạn đang xây dựng Cell Bank hoặc Biobank theo định hướng GMP?

Biogroup Vietnam cung cấp giải pháp Cryogenic Storage toàn diện cho Cell Therapy, Biobank và Regenerative Medicine, bao gồm:

• Tư vấn thiết kế Cell Bank và Biobank.
• Hệ thống bình lưu trữ MVE cho Vapor Phase và Liquid Phase.
• Hệ thống cấp LN₂ và Auto Fill.
• Monitoring nhiệt độ, mức LN₂ và nồng độ oxy 24/7.
• Thiết kế inventory và truy xuất mẫu.
• Hỗ trợ xây dựng SOP, đánh giá rủi ro và quy trình
• Dịch vụ lắp đặt, đào tạo và bảo trì dự phòng — xem thêm về tiêu chuẩn FDA Registered áp dụng cho thiết bị MVE.

Với kinh nghiệm trong các dự án Cell Therapy và Biobank, Biogroup Vietnam đồng hành cùng các đơn vị nghiên cứu, bệnh viện và cơ sở sản xuất trong việc xây dựng hệ thống Cryogenic Storage an toàn, có khả năng mở rộng và đáp ứng các yêu cầu quản lý chất lượng trong dài hạn.

📩 Liên hệ Biogroup Vietnam:
• Website: https://biogroupvietnam.com/vi/lien-he/
• Hotline: +84 963 621 421
• Email: info@biogroupvietnam.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. ISO. ISO 20387:2018 — Biotechnology: Biobanking — General requirements for biobanking. iso.org/standard/67888.html
2. ANAB (ANSI National Accreditation Board). ISO 20387 Biobanking Accreditation. anab.ansi.org/standard/iso20387 2b. CASRAI Editorial Board. ISO 20387 (Biobanking). casrai.org/dictionary/term/iso-20387
3. Malsagova et al. ISO 20387 biobanking standard: Analysis of requirements and experience of implementation. PubMed. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33245646
4. Biobanking.com. ISBER Best Practices for Biobanks. biobanking.com/isber-best-practices-for-biobanks
5. Technology Networks. Plan Your Cryogenic Storage Facility With Confidence (Azenta Life Sciences, 2024). technologynetworks.com
6. Laboratory Notes. Liquid Nitrogen in Cryopreservation: An Overview (2025). laboratorynotes.com
7. PMC – National Library of Medicine. Microbial occurrence in liquid nitrogen storage tanks: a challenge for cryobanking? ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8460408
8. Blue Squared. Chain of Identity in Cell Therapy: A Practical Implementation Guide (2026). blue-squared.com
9. Cell & Gene. Cell and Gene Therapy Quality Control & Assurance: Testing, Compliance, and Future Trends (2026). cellandgene.com
10. LJT Supply Chain Insights. Cold Chain Logistics for Cell & Gene Therapy: Key Considerations (2026). ljtsi.com