Sự cố nóng lên tạm thời trong bảo quản mẫu đông lạnh

Khi liệu pháp tế bào và liệu pháp gen ngày càng phát triển mạnh, ngành công nghiệp đang chú trọng nhiều hơn đến tự động hóa, chuyển đổi số và nền tảng sản xuất tiên tiến. Nhưng giữa những đổi mới này, có một thách thức thường bị bỏ qua có thể âm thầm làm ảnh hưởng đến hiệu quả bảo quản mẫu đông lạnh cũng như sự phát triển của liệu pháp tế bào: Các sự cố nóng lên tạm thời (Transient Warming Events, TWEs).

Tại hội nghị The Cell Summit ‘25, các diễn giả trong hệ sinh thái về nghiên cứu liệu pháp tế bào/gen (CGT) nhiều lần nhấn mạnh rằng TWEs là một yếu tố rủi ro quan trọng. Dù nguyên nhân là chậm trễ trong quá trình vận chuyển, xử lý lưu trữ kém, hoặc cách thức vận chuyển thiếu đồng nhất, những biến động nhiệt độ nhỏ này có thể ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sống sót (viability), tính hiệu lực/độ hiệu quả (potency) và tính nhất quán (consistency) của sản phẩm tế bào.

*Các sự cố nóng lên tạm thời (TWEs) trong bảo quản mẫu đông lạnh*

Mục lục

TWE là gì?

Một sự cố nóng lên tạm thời (TWE) xảy ra khi mẫu được bảo quản lạnh (cryopreserved) bị tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn mức thiết kế trong khoảng thời gian ngắn. Mặc dù có vẻ không đáng kể, nhưng ngay cả việc tăng nhiệt độ nhỏ cũng có thể khởi động một chuỗi phản ứng sinh học bên trong tế bào.

Các nguyên nhân phổ biến của TWEs

Di chuyển giữa thiết bị lưu trữ hoặc tủ đông
Chậm trễ hoặc sai sót trong quá trình vận chuyển và tiếp nhận
Mở nắp thiết bị lưu trữ nhiều lần để lấy mẫu, kiểm tra mẫu
Quy trình rã đông không đúng cách hoặc thiết bị gặp sự cố

Những sự kiện này thường không được phát hiện nếu không có hệ thống giám sát nhiệt độ liên tục hoặc các biện pháp quản lý chuỗi lạnh nghiêm ngặt.

Tại sao TWEs lại nguy hiểm đối với liệu pháp tế bào?

Ngay cả trong điều kiện lạnh sâu hoặc cực lạnh, tế bào không hoàn toàn “bất hoạt” về mặt sinh học. Các sự cố nhiệt độ trong quá trình vận chuyển có thể kích hoạt các quá trình gây hại bên trong mẫu, dẫn đến giảm chức năng hoặc thất bại trong điều trị.

Cơ chế tác động tiêu biểu trong TWE

Tái kết tinh thể băng (Ice Recrystallization): Các tinh thể băng có thể phát triển trong quá trình ấm lên, gây tổn hại màng và bào quan của tế bào.
Ức chế áp suất thẩm thấu (Osmotic Stress): Dòng nước vào hoặc ra khỏi tế bào mất cân bằng, dẫn đến mất ổn định cấu trúc.
Độc tính của chất bảo vệ lạnh (Cryoprotectant Toxicity): Các chất như DMSO, HES và các chất bảo vệ lạnh khác trở nên độc hơn khi nhiệt độ tăng nhẹ.
Chết tế bào muộn (Delayed Onset Cell Death – DOCD): Ngay cả khi kết quả ngay sau rã đông có vẻ tốt, những tế bào đã trải qua TWE có thể chết sau vài giờ hoặc vài ngày do tổn thương tích lũy.

Các sự cố nóng lên tạm thời (TWEs) làm thay đổi trạng thái của mẫu đông lạnh.
(Nguồn: Acker, J.P. (2025, Tháng 8). The Cell Summit ‘25)

Trong liệu pháp tế bào, nơi mỗi tế bào và mỗi liều lượng đều quan trọng, một TWE nhỏ cũng có thể tạo ra sự khác biệt giữa liệu pháp thành công và sản phẩm không sử dụng được.

Trong suốt sự kiện The Cell Summit ’25, các thảo luận về các sự cố nóng lên tạm thời (TWEs) đã nổi lên như một mối quan ngại thường trực:

Tiến sĩ Bruce Thompson (Kincell Bio) nhấn mạnh rằng TWEs là nguyên nhân chính gây ra sự biến thiên sau rã đông, thường không thể phát hiện nếu không có các thử nghiệm chức năng trì hoãn. (Thompson, 2025)
Tiến sĩ Ashley Krull (Đại học Bang Ohio) mô tả rằng các phòng thí nghiệm học thuật thường thiếu hạ tầng để giám sát và ngăn chặn các sự cố nóng lên trong môi trường lưu trữ dùng chung. (Krull, 2025)
Tiến sĩ Matt Branch (King’s College London) chia sẻ những khó khăn mà nhóm ông gặp phải khi lựa chọn ống nghiệm và trong quá trình bảo quản mẫu đông lạnh các tế bào cảm thụ ánh sáng dạng nón mỏng manh, nhấn mạnh sự cần thiết của tính nhất quán trong quy trình đông và rã đông. (Branch, 2025)
Tiến sĩ Alex Sargent (Charles River Laboratories) trình bày dữ liệu chứng minh rằng sự khác biệt trong quy trình rã đông và loại dụng cụ chứa có thể ảnh hưởng đáng kể đến khả năng phục hồi và chức năng của tế bào, ngay cả khi sử dụng thiết bị cao cấp. (Sargent, 2025)
Tiến sĩ Erik Woods (Ossium Health) kêu gọi cải thiện các quy trình lưu trữ và thử nghiệm độ ổn định, đồng thời đưa ra bằng chứng cho thấy việc chu kỳ nhiệt từ -135°C đến -60°C dẫn đến tổn thất nghiêm trọng về khả năng sống sót và chức năng của tế bào. (Woods, 2025)
Tiến sĩ Jason Acker (Đại học Alberta) chứng minh rằng ngay cả những đợt nóng lên ngắn cũng có thể dẫn đến tái kết tinh băng và gây hư hại tế bào, đồng thời nhấn mạnh vai trò bảo vệ của các chất ức chế tái kết tinh băng (IRIs) nhằm giảm thiểu tác động này. (Acker, 2025)
Tiến sĩ Olga Bukatova (Azenta Life Sciences) chia sẻ các thực hành tốt nhất trong rã đông có kiểm soát tại môi trường GMP và lâm sàng, nhấn mạnh tầm quan trọng của quá trình làm ấm nhanh, đồng đều để tránh tái kết tinh và duy trì tính nhất quán. (Bukatova, 2025)

Tổng thể, các diễn giả đều thống nhất rằng: TWEs hoàn toàn có thể ngăn ngừa được, nhưng vẫn là một trong những rủi ro gây hại nhiều nhất và ít được đánh giá đúng mức trong quy trình liệu pháp tế bào.

Cách ngăn ngừa TWEs trong quá trình bảo quản đông lạnh âm sâu cho sản phẩm tế bào

Để bảo vệ sản phẩm liệu pháp tế bào khỏi việc bị ảnh hưởng bởi biến động nhiệt độ, dưới đây là các thực hành tốt nhất:

Giám sát nhiệt độ liên tục
Dùng các thiết bị ghi dữ liệu thời gian thực và cảm biến trong tủ lạnh, thiết bị lưu trữ, dry shipper và hệ thống vận chuyển để phát hiện ngay các biến động nhiệt độ.
Sử dụng chất ức chế tái tinh thể băng (Ice Recrystallization Inhibitors – IRI)
Theo báo cáo từ Jason Acker (Đại học Alberta) đã chia sẻ tại The Cell Summit ‘25, các chất ức chế tái kết tinh băng (IRIs – Ice Recrystallization Inhibitors) có thể giảm thiểu đáng kể tổn thương do hiện tượng nóng lên tạm thời gây ra. Các phân tử lấy cảm hứng từ tự nhiên này ức chế sự phát triển của các tinh thể băng, vốn có thể giãn nở và làm vỡ màng tế bào trong những đợt ấm lên ngắn. Acker đã trình bày dữ liệu cho thấy rằng IRIs giúp duy trì hiệu lực sau rã đông (post-thaw potency) và chất lượng tế bào, ngay cả sau nhiều chu kỳ nóng lên liên tiếp.
Chuẩn hóa quy trình xử lý chuỗi lạnh (Cold Chain Handling Procedures)
Xây dựng và áp dụng quy trình thao tác tiêu chuẩn trong mọi bước: đóng gói, vận chuyển, tiếp nhận và chuyển nội bộ.
Chọn bình chứa cách nhiệt đã được xác thực
Sử dụng các container cryogenic có nhiệt dung cao, như CellSeal® CryoCase, nhằm kéo dài “thời gian an toàn” và giảm truyền nhiệt.
Đào tạo nhân sự
Đảm bảo mọi người từ kỹ thuật viên phòng thí nghiệm đến đơn vị vận chuyển hiểu rõ rủi ro biến động nhiệt độ và cách thức tránh chúng.
Kiểm tra và ghi chép
Theo dõi mọi chuyển động, giám sát mọi lô hàng và đưa đánh giá rủi ro TWE vào tiêu chí chấp nhận lô hàng.

TWEs không nhìn thấy nhưng ảnh hưởng rõ rệt

Các sự cố nóng lên tạm thời có thể không xuất hiện ngay sau rã đông trong các xét nghiệm thường (ví dụ: xem màng tế bào còn nguyên vẹn), nhưng ảnh hưởng của chúng lên chất lượng tế bào, kiểu hình (phenotype) và hiệu lực (potency) là rất lớn. Nếu bạn không kiểm soát TWEs, bạn đang đưa vào quy trình liệu pháp của mình những tổn thương tế bào có thể tránh được – và trong liệu pháp tế bào, sự biến thiên có thể mang tính thảm họa.

Tin vui là các TWEs hoàn toàn có thể ngăn ngừa được. Với công cụ, quy trình và sự giám sát phù hợp, bạn có thể xây dựng chương trình bảo quản sinh học (biopreservation program) giúp bảo vệ từng tế bào và đảm bảo hiệu quả liệu pháp.

MVE Biological Solutions – công ty Hoa Kỳ chuyên phát triển giải pháp bảo quản mẫu đông lạnh đã ra mắt MVE Condition Monitoring Solutions. Giải pháp được tích hợp giám sát trực tiếp trên nắp bình cho các model SC 4/2 V và SC 4/3 V, giảm phụ thuộc vào thiết bị rời và thao tác thủ công. Hệ thống hiển thị tình trạng tại nguồn, ghi dữ liệu tự động, tạo bản ghi số an toàn và cảnh báo đa kênh. Tại Việt Nam, MVE Biological Solutions đang làm việc cùng Biogroup Vietnam để đưa giải pháp Condition Monitoring vào thị trường châu Á trong giai đoạn 2026, hướng đến chuẩn quản lý và vận hành phòng lưu trữ mẫu tiên tiến, chuyên nghiệp và đạt chuẩn quốc tế.

Lời kết

Liệu pháp tế bào và gen đang mang lại bước đột phá trong điều trị. Nhưng để thực sự hiện thực hóa hứa hẹn đó, chúng ta phải bảo vệ không chỉ tế bào mà còn điều kiện giữ tế bào ổn định. Điều này đồng nghĩa với việc nhận diện, loại bỏ và cung cấp biện pháp bảo quản mẫu chống TWEs, quản lý biến động nhiệt độ khi vận chuyển, và xây dựng chuỗi lạnh mạnh mẽ.

Tài liệu tham khảo

Acker, J.P. (2025, August). Frozen doesn’t mean stable: Controlling ice recrystallization is critical to quality. Presented at The Cell Summit ’25, Indianapolis, IN.
Branch, M. (2025, August). Standardizing cryopreservation for fragile photoreceptor cells. Presented at The Cell Summit ’25, Indianapolis, IN.
Bukatova, O., & Musall, K. (2025, August). Best practices in thawing to maximize cell recovery and function. Presented at The Cell Summit ’25, Indianapolis, IN.
Krull, A. (2025, August). Navigating infrastructure gaps in academic cryostorage. Presented at The Cell Summit ’25, Indianapolis, IN.
Sargent, A. (2025, August). Cryocontainer variables in thaw recovery: Implications for reproducibility. Presented at The Cell Summit ’25, Indianapolis, IN.
Thompson, B. (2025, August). Sources of post-thaw variability: A delayed functional assay perspective. Presented at The Cell Summit ’25, Indianapolis, IN.
Woods, E.J. (2025, August). Process optimization considerations: Storage and controls in cryopreserved cell therapies. Presented at The Cell Summit ’25, Indianapolis, IN.