Electron microscopy method in assessing the quality of cell cryopreservation

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

During its existence, electron microscopy has become one of the reference methods for assessing the structural and functional state of cells, tissues and organs, and an extensive evidence base has been formed that allows its use in the creation and formation of a biobank. The selection of sources for the literature review was carried out using keywords based on publications over the past 20 years. The publications presented in the review were selected by searching the eLIBRARY.RU, PubMed and Scopus databases. Based on foreign and domestic experience in the work of biobanks, we can distinguish four areas that determine the effectiveness of the use of electron microscopy studies as a component of its work. Firstly, it is control of microbiological contamination of a biological sample. The effectiveness of electron microscopy in detecting contamination of a biological sample with bacteria, fungi and viruses is comparable to the effectiveness of classical microbiological techniques. Secondly, it is a diagnostic tool that allows you to identify or confirm the presence in a sample of a pathogenetic process that is of interest for biobanking: tumor growth, atherosclerotic vessel damage, etc. Thirdly, it is quality control for cryopreservation of samples. A wide range of morphological characteristics of the ultramicroscopic structure of cells and microanatomical formations makes it possible to characterize the quality of cryopreservation and quantify the degree of damage, which contributes to the unification and standardization of biobanking. Transmission electron microscopy is the most informative in this matter. Fourthly, this is the basis for digitalization of the results obtained and the formation of an interdisciplinary biobank repository, which allows the use of “big date” technologies for fundamental research. The compliance of the biobank profile with the economic, scientific and industrial characteristics of the infrastructure of the industry or region is of great importance. Electron microscopy data are successfully combined with the results of molecular studies, which allows the formation of interdisciplinary metadata databases suitable for interregional and interdisciplinary scientific integrations. The latter makes it possible to use electron microscopy data to solve a wide range of applied and interdisciplinary problems. The above allows us to consider scanning and transmission microscopy methods as one of the key methods in the development of biobanking in the region.

Full Text

АКТУАЛЬНОСТЬ

Одной из распространенных ошибок в толковании термина «биобанк» является представление его в качестве произвольного сбора большей или меньшей коллекции биологических образцов. В то же время понятие «биобанк» включает в себя медицинскую и юридическую информацию о донорах биологического материала, а также результаты исследований доноров и биологических образцов при помощи комплекса биомедицинских технологий [1]. Однако федерального закона по биобанкированию, который мог бы на законодательном уровне собрать воедино и утвердить стандарты биобанкирования в России, пока нет [2]. Это определяет актуальность научного поиска оптимального набора технологий, способных обеспечить эффективное функционирование биобанков РФ. В настоящий момент российские биобанки находятся в процессе формирования собственных коллекций и проведения их клинического аннотирования [3].

Одной из технологий с широким спектром применения, входящей в студенческие образовательные программы, посвященные биобанкингу тканей и органов, и вместе с тем ставшей «золотым стандартом» для оценки структурно-функциональных изменений клетки и внутриклеточных структур, является электронно-микроскопическое исследование [4, 5].

Однако как в России, так и за рубежом широкого внедрения в алгоритмы биобанкирования методы электронной микроскопии не получили. Использование ее носит несистемный характер и часто связано с отдельными процессами, которые находятся в компетенции того или иного специалиста. Часто метод выполняет уточняющие функции, например при анализе опухолей и микробиологических исследованиях.

Цель — систематизировать литературные данные о роли методов электронной микроскопии в биобанкинге биологических объектов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Отбор литературных источников осуществлялся по ключевым словам на основе публикаций за последние 20 лет. Публикации, представленные в обзоре, были отобраны при помощи поиска в базах данных eLIBRARY.RU, PubMed и Scopus следующих слов в комбинации или одиночно: биобанкинг, электронная микроскопия, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), просвечивающая электронная микроскопия или трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ). Критериями включения в обзор со стороны экспериментальных работ было соответствие этическим нормам, правилу трех R, использованию методов статистического анализа с применением критериев достоверности; со стороны клинических работ — наличие рандомизированных клинических исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В нашей стране сформировался ряд биобанков, первый из которых Биобанк ФГБУ «НМИЦ ТПМ» Минздрава России — исследовательский популяционно-нозологический биобанк, который основан в 2014 г. С 2017 г. член ISBER, с 2018 г. — член российской Национальной ассоциации биобанков и специалистов по биобанкированию. На базе ФГБУ «НМИЦ ТПМ» Минздрава России регулярно проходят научные заседания ассоциации, успешно проведен полноценный курс обучения «Основы биобанкирования» для врачей и научных сотрудников [6]. Это позволяет использовать его в качестве эталона при оценке роли электронно-микроскопических исследований в сложившемся институте биобанкирования. Одним из важных объектов биобанка являются образцы цельной крови, сыворотки и плазмы крови [7]. Для характеризации функционирования ряда метаболических систем образцов сыворотки крови в биобанке ФГБУ «НМИЦ ТПМ» Минздрава России используются биохимические исследования, также применяются полимеразная цепная реакция и иммуноферментный анализ (ПЦР- и ИФА-диагностика) [8, 9]. Создано специальное «Программное обеспечение для обмена данными между медицинской информационной системой и биобанком», объединяющее базу данных медицинской информационной системы «Медиалог» с лабораторной информационной системой и биобанком. Благодаря этому в рамках сплошного биобанкирования формируется масштабная коллекция подробно аннотированных биообразцов, интегрированная с электронной историей болезни, включающая широкий набор данных о пациенте (клинических, инструментальных, лабораторных, социально-демографических) [7]. Среди них данные об основном и сопутствующих диагнозах (для 100 % пациентов), данные лабораторных анализов (100 %), инструментальных методов обследования, в частности электрокардиограммы (100 %), эхокардиографии (76,8 %), суточного мониторирования электрокардиограммы по Холтеру (59,8 %), эзофагогастродуоденоскопии (27,3 %) и др. [10]. При биобанкировании опухолевого материала, участка, вырезанного патологоанатомом, в базу данных дополнительно вносятся результаты гистологического анализа [11]. Анализ результатов литературного поиска позволил выделить четыре основных направления использования электронной микроскопии в биобанкинге, согласно которым структурирована наша работа (см. рисунок).

 

Рисунок. Основные направления применения электронной микроскопии в биобанкинге

Figure. Main areas of application of electron microscopy in biobanking

 

Первое направление — это исключение микробиологической обсемененности биологического образца патогенными микроорганизмами. Загрязнение или контаминация образца — это процесс попадания (иногда случайный) в среды, ткани или материалы биологических, физических или химических загрязнителей или рост вредоносных инфекционных агентов, таких как бактерии, грибы, вирусы, прионы, простейшие [12]. Также часть биопроб, структур, в норме контактирующих с внешней средой (с поверхностью тела, полостей, каналов и отверстий организма), может содержать сапрофитную микрофлору.

В сравнительном исследовании эмбрионов кроликов, где загрязненность биологических образцов микроорганизмами и нитчатыми грибами определялась, с одной стороны, стандартными методами культивирования в селективных средах в комплексе с API-тестом, а с другой — с помощью сканирующей электронной микроскопии различий в чувствительности выявлено не было. Среди загрязнителей присутствовали Salmonella enterica Typhimurium, Staphylococcus aureus, Enterobacter aerogenes, Aspergillus brasiliensis. В исследовании бактериальной обсемененности донорских зубов методами СЭМ удалось выявить разные варианты биопленки: единичные кокки; биопленку, состоящую из спирохет; плотную и однородную биопленку, состоящую преимущественно из бацилл; биопленку, содержащую спирохеты и бациллы вместе, что позволяет предположить присутствие Treponema spp. и Lactobacillus spp, встроенных в матрицу внеклеточных полимерных веществ биопленки; биопленку, организованную в виде сотовых структур. Данные, полученные с помощью СЭМ, совпали с результатами микробиологического анализа [13].

Риск вирусного заражения представляет опасность для всех видов биоматериалов, поступающих в биобанк, как человеческого, так и животного происхождения. Источники заражения могут быть либо эндогенными, либо экзогенными. Вирусы могут попасть в биообразцы при процедурах биобанкирования. Учитывая роль биобанкинга в фундаментальных исследованиях и практической медицине, это может представлять опасность как для пациентов, так и для результатов фундаментальных исследований, поэтому набор тестов для обнаружения вирусов должен включать в себя электронно-микроскопическое исследование.

Второе направление рассматривает электронную микроскопию в качестве инструментария, позволяющего получить интересующий нас биообразец. Это становится востребованным при заборе образцов при онкологических заболеваниях, атеросклеротическом поражении сосудов и сердца и биобанкинге экзосом и др., когда патоморфологический субстрат распределен по ткани неравномерно и визуально подтвердить его наличие не всегда представляется возможным [14].

Третье направление применения электронной микроскопии. При использовании методов электронной микроскопии с целью контроля качества криоконсервации оптимально использовать незамороженные биообразцы, которые будут выступать в качестве эталона для исключения влияния пробоподготовки на выявленные качественные морфологические характеристики или на данные количественной морфометрии (см таблицу).

 

Таблица. Критерии структурно-функционального повреждения биологического материала после разморозки

Table. Criteria for structural and functional damage to biological material after defrosting

Клетка

Структура и ее изменения при повреждении

Фибробласты

Изменение формы тела клетки, повреждение клеточной оболочки при СЭМ [15]

Частичные разрывы мембран и выраженная вакуолизация митохондрий [16]

Значительное снижение количества вакуолей и гранул секрета при ТЭМ [15]

Сперматозоиды

«Набухание», деформация клеточной оболочки в форме бугорчатых выпячиваний, потеря аксонемных дублетов при ТЭМ [17]

Разрывы, сколы клеточной оболочки, сколы жгутика, изогнутость или свернутые жгутики [18]

Маргинальная конденсация хроматина. Апоптотическое ядро [19]

Митохондрии с электронно-просветленным матриксом и отсутствием крист при ТЭМ [20]

Разрывы и отслоение акросомальной части клеточной оболочки при СЭМ [21]

Утрата части клеточной оболочки или полная утрата акросомы [22]

Разрушение мембран акросом при ТЭМ [23]

Сперматогонии

Потеря межклеточных контактов, гиперконденсация ядерного хроматина, фрагментация хроматина, сморщивание ядер. Расширение крист, разрушение наружной мембраны митохондрий, неоднородность электронной плотности матрикса, наличие более темных и более светлых участков. Вакуолизация цитоплазмы при ТЭМ [24]

Гепатоциты

Шероховатая, бугристая поверхность при СЭМ указывает на гибель или старение клетки [25]

Тироциты

Снижение числа митохондрий и фрагментация их крист. Просветление митохондриального матрикса [26]

Эндотелиоциты

Разрушение липидных структур фенестр при ТЭМ [27]

Мегакариоциты

Изменение формы тела клетки, количества и длины отростков при СЭМ [28]

Опухолевые клетки

Низкий контраст десмосом с цитоплазмой, размытость их границ, частичное или полное размытие межклеточных границ свидетельствуют о повреждении клеточных мембран при ТЭМ [29]

Примечание. Вышеописанные характеристики могут быть выражены только в центральных или только в периферических зонах биологического образца, поэтому их следует исследовать отдельно [30].

 

Также вышеперечисленные изменения могут быть оценены не только качественно, но и количество — как процент клеток, имеющих те или иные повреждения [17].

Базальная мембрана представляет собой важную структуру, от сохранности которой зависят жизнеспособность и функциональное состояние эпителиальных клеток. Равномерный ход указывает на сохранность базальной мембраны при ТЭМ после криоконсервации [27]. Нарушение сохранности эндотелиальной выстилки, разволокнение базальной мембраны при СЭМ являются признаками повреждения сосудистого русла после криоконсервации [31]. На это также указывают локальные микротрещины между коллагеновыми волокнами или разволокнение пучков коллагена при СЭМ [32].

Для сердечного клапана существует специальная классификация выраженности повреждения после криоконсервации на основе данных СЭМ [33]:

Категория I. Практически отсутствует как эндотелий, так и базальная мембрана, обнажены коллагеновые волокна.

Категория II. Базальная мембрана преимущественно покрывает каркас клапана, а эндотелий в значительной степени отсутствует.

Категория III. Эндотелий практически не поврежден.

Четвертое направление использования электронной микроскопии в биобанкинге самое широкое. С позиции исследователей-микроскопистов, очевидным преимуществом тесного сотрудничества с биобанком является возможность получить доступ к максимально широкому спектру биоматериалов человека и редких клинических случаев. Это снимает одну из ключевых проблем медико-биологических исследований, а именно проблему релевантности знаний, полученных на лабораторных моделях животных. Среди принципиально новых результатов, полученных благодаря работе с биобанком: обнаружение миелиносомоподобных везикул в сустентоцитах (клетки Сертоли) (Germetheque Biobank, Rennes) в семенной жидкости человека; разработка электронно-микроскопической методики выделения аденокарциномы из других случаев немелкоклеточного рака легких (PSMAR-Biobank, Barcelona, Spain), когда данные иммуногистохимии сомнительны; благодаря обнаружению микроворсинок на поверхностях опухолевых клеток было выявлено уменьшение диаметра липопротеинов низкой плотности (UC Davis Alzheimer’s Disease Research Center biobank) у пациентов с болезнью Альцгеймера; обнаружены механизмы дегенерации барабанной струны (Swedish biobank legislature) при хроническом среднем отите и повреждения ооцитов при замораживании [34–37].

Образцы, хранящиеся в биобанке в комплексе с ультраструктурным электронно-микроскопическим анализом, должны быть охарактеризованы при помощи других морфологических методов, таких как классическая гистология, иммуногистохимия, гибридизация in situ, а также клинико-лабораторных методов и молекулярного анализа ДНК, РНК, белков и метаболитов [38]. Чтобы обеспечить возможность цифровизации широкого спектра различных количественных морфологических параметров, таких как количество, объемы, длины или площади поверхности различных клеточных и тканевых структур, при помощи методик стереологического анализа необходимо рандомизировать плоскости срезов гистологических образцов органов и тканей [39, 40]. В ряде биобанков России коллекции биообразцов не являются статичными и часть образцов изымается из коллекций и включается в научно-исследовательские программы [41]. В случае если полноценная цифровизация не проведена, полная утрата образца снижает потенциал междисциплинарных и межрегиональных коллабораций биобанка.

Биобанк представляет собой многоаспектное явление, включающее в себя медико-технологические, информационные и организационные аспекты [42]. Основой для возникновения биобанков могут быть паталогоанатомические базы данных, как это было в Южной Альберте (Канада), когда архив биопсий почек с результатами гистологического и электронно-микроскопического исследований, сформировавшийся еще в конце 1970-х гг., стал основой для создания Биобанка молекулярной классификации заболеваний почек в Университете Альберта (Калгари, Канада) [43]. Фундаментальной целью биобанков является предоставление научному сообществу доступа к биоматериалам для научного исследования и уже полученным на его основе данным коллег, любого возможного научного профиля. Последнее формирует дополнительную ценность биобанков как центров научной инфраструктуры, базиса мультидисциплинарных научных исследований и межрегиональных коллабораций. С этих позиций важным компонентом успешности является интеграция биобанка не только в научную, но и в экономическую инфраструктуру региона [44]. Например, создание биобанка возле центральной точки социально-экономической деятельности Танзании, ориентированной на международный уровень, — спортивной инфраструктуры, расположенной вокруг горы Килиманджаро, самой высокой горы Африки (5895 м). Коллекция биоптатов четырехглавой мышцы бедра и образцы венозной крови у альпинистов, гидов и носильщиков до и после восхождения на Килиманджаро и у участников Килиманджарского марафона до и после забега формирует представления о последовательности событий в процессах физиологической акклиматизации и адаптации, ранних изменений в структуре и функции основных детерминант транспорта кислорода через миоглобин, а также утилизации кислорода митохондриями скелетных мышц на основе таких показателей, как субклеточная локализация, распределение, размер и объемная доля митохондрий, полученных при помощи электронной микроскопии [45].

Очевидным преимуществом биобанка, является возможность проведения научных исследований «широким фронтом», используя мультидисциплинарный подход [46]. Эффективное исследование межорганных корреляций при сахарном диабете стало возможным благодаря работе Munich MIDY Pig Biobank, который обеспечил симметричность морфологических и молекулярных исследований. Благодаря этому удалось объединить исследования классической гистологии, иммуногистохимической, электронной микроскопии, количественный морфологический анализ с исследованиями РНК-, протео- и метаболомного профиля относительно максимально широкого списка органов и анатомических образований. В его состав входят: миокард правого и левого желудочков, предсердий; клапаны сердца; грудная и брюшная аорты; сонные артерии; яремные вены; коронарные сосуды; перегородка носа; гортань; трахея (проксимальная, медиальная и дистальная части); главные бронхи; желчный пузырь; паренхимы легких, печени, поджелудочной железы, языка, нижнечелюстной и околоушной слюнных желез, проксимального и дистального отделов пищевода, кардиальной части, дна и пилорической части желудка, тощей, двенадцатиперстной, подвздошной, слепой, ободочной кишок; илеоцекальный клапан; брыжеечные и подвздошно-ободочные лимфатические узлы; кора и внутренняя зона мозгового вещества почек; проксимальный, медиальный и дистальный отделы мочеточника; тело и треугольник мочевого пузыря; уретра; яичник; матка; влагалище; селезенка; тимус; красный костный мозг грудины; глоточная миндалина; паховые и подмышечные лимфатические узлы; щитовидная железа; гипофиз надпочечник; неокортекс; кора мозжечка; хвостатое ядро; таламус гиппокамп; гипоталамус; мост; стандартные гистологические срезы лобной доли головного мозга; тройничные ганглии; блуждающий, седалищный, общий малоберцовый, лучевой, локтевой, большеберцовый нервы; симпатический ствол; все отделы спинного мозга; кожа живота, спины, внутренней и наружной поверхности передних и задних конечностей; молочная железа; подкожная жировая клетчатка живота и спины; висцеральная жировая ткань; мезентериальная и околопочечная жировая ткани; трехглавая мышца плеча; ягодичная мышца; самая длинная мышца поясницы; диафрагма; бедренная, лучевая, локтевая, большеберцовая кости; локтевой отросток; синовиальная оболочка коленного сустава; стекловидное тело глаза, хрусталик, сетчатка, глазное дно [47]. Проведенные исследования сформировали обширнейшую базу метаданных, для анализа которой требуются и принципиально новые подходы, использующие технологии «big date», что органично связано с необходимостью цифровизации, каталогизации и количественной оценки результатов микроскопии биообразцов биобанка [48].

Эти огромные объемы оцифрованных морфологических данных очень подходят для беспристрастного (автоматического) анализа изображений [49]. Они становятся основой для разработки скриптов для автоматической идентификации островков Лангерганса [50]. Кроме того, появляются алгоритмы машинного обучения на основе изображений для характеристики состава измененной поджелудочной железы при сахарном диабете 1 типа [51]

Полученные данные благодаря коммуникациям в сети Интернет, как это реализовано Network for Pancreatic Organ donors with Diabetes (nPOD; www.nanotomy.org), предоставляет широкому кругу специалистов доступ к обширной базе электронограмм, стимулирует разработку программного обеспечения для их количественного анализа, обеспечивает коллаборацию исследователей, работающих в области протеомики, визуализационной масс-цитометрии и др. [52].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За время своего существования электронная микроскопия стала одним из эталонных методов оценки структурно-функционального состояния клеток. Опираясь на зарубежный опыт работы биобанков, можно выделить четыре направления, определяющих успешность ее применения. Во-первых, это исключение микробиологической обсемененности биологического образца. Эффективность электронной микроскопии по отношению к выявлению в биообразцах бактерий, грибов и вирусов сравнима с эффективностью классических микробиологических методик. Во-вторых, это инструмент диагностики, позволяющий выявить наличие в образце патогенетического процесса, представляющего интерес для биобанкирования. В-третьих, это контроль качества криоконсервации образцов. Широкий спектр морфологических характеристик позволяет охарактеризовать его качество, что способствует унификации и стандартизации биобанкинга. В-четвертых, это основа для цифровизации полученных результатов и формирования междисциплинарного репозитория биобанка как элемента научной и медицинской инфраструктуры. По мнению авторов, вышеперечисленное позволяет рассматривать методы сканирующей и трансмиссионной микроскопии в качестве одних из ключевых при развитии биобанкирования в регионе, несмотря на их вспомогательный характер в мировом биобанкировании и весьма скромную представленность в отечественном.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Этическая экспертиза. Этическая экспертиза не проводилась, так как статья носит обзорный характер.

Вклад авторов. В.В. Криштоп — написание текста; М.И. Лобанова — сбор и обработка данных; Д.В. Овчинников — концепция и дизайн исследования; А.А. Семенов — обработка материала; Р.И. Глушаков — работа с иностранными источниками. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Источник финансирования. Финансирование данной работы не проводилось

×

About the authors

Vladimir V. Chrishtop

Military Medical Academy

Email: chrishtop@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9267-5800
SPIN-code: 3734-5479
Scopus Author ID: 57207690596
ResearcherId: J-3456-2017

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Maya I. Lobanova

Main Military-Medical Department

Email: nm35vmg@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-9291-3268
SPIN-code: 1229-7589
Scopus Author ID: 58307858963
ResearcherId: IAP-1352-2024
Russian Federation, Moscow

Dmitriy V. Ovchinnikov

Military Medical Academy

Email: izvestiavmeda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8408-5301
SPIN-code: 5437-3457
Scopus Author ID: 36185599800
ResearcherId: AGK-7796-2022

MD, Cand. Sci. (Medicine), Associate Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey A. Semenov

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: semfeodosia82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1977-7536
SPIN-code: 1147-3072
Scopus Author ID: 58307755100
ResearcherId: IAP-1241-2023

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Ruslan I. Glushakov

Military Medical Academy

Email: glushakoffruslan@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0161-5977
SPIN-code: 6860-8990
Scopus Author ID: 55263592100
ResearcherId: AGK-5791-2022

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Annaratone L, De Palma G, Bonizzi G, et al. Pathology and Biobanking Working Group. Basic principles of biobanking: from biological samples to precision medicine for patients. Virchows Arch. 2021;479(2):233–246. doi: 10.1007/s00428-021-03151-0
  2. Doludin YuV, Borisova AL, Pokrovskaya MS, et al. Modern best practices and recommendations for biobanking. Clinical laboratory diagnostics. 2019;64(12):769–776. (In Russ.) EDN: UPJHRW doi: 10.18821/0869-2084-2019-64-12-769-776
  3. Meshkov AN, Yartseva OYu, Borisova AL, et al. The concept of the national information platform of biobanks of the Russian Federation. Cardiovascular therapy and prevention. 2022;21(11):6–12. (In Russ.) EDN: ODHEXV doi: 10.15829/1728-8800-2022-3417
  4. Seidler D, Karlíková M, Topolčan O, et al. Establishing Biobanking in Medical Curricula-The Education Program “Precision Medicine International” (eduBRoTHER). Biopreserv Biobank. 2023;21(2):200–207. doi: 10.1089/bio.2022.0088
  5. Golyshev SA, Kazakov EP, Kireev II, et al. Soft X-ray microscopy in cell biology: current state, contribution and prospects. Acta Naturae (Russian version). 2023;15(4)32–43. (In Russ.) EDN: YFZJPP doi: 10.32607/actanaturae.26551
  6. Drapkina OM. Russian National Association of Biobanks and Biobanking Specialists — a tool for integrating Russian biobanks and increasing the efficiency of biomedical research. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):131–133. (In Russ.) EDN: ULGKHX doi: 10.15829/1728-8800-2020-2757
  7. Borisova AL, Kopylova OV, Pokrovskaya MS, et al. Biobanking in the hospital of a multidisciplinary research medical center as a potential for a wide research range. Part I. Organizational and methodological aspects. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2023;22(11): 57–63. (In Russ.) EDN: BGDIYT doi: 10.15829/1728-8800-2023-3749
  8. Kozlova VA, Metelskaya VA, Pokrovskaya MS, et al. Stability of serum biochemical markers during standard long-term storage and with a single thawing. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):149–157. (In Russ.) EDN: CTRLRI doi: 10.15829/1728-8800-2020-2736
  9. Pokrovskaya MS, Borisova AL, Kondratskaya VA, et al. Approaches to automation of the preanalytical phase of large-scale research in the biobank of the National Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine of the Ministry of Health of Russia. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2022;21(11):71–78. (In Russ.) EDN: NZXXFL doi: 10.15829/1728-8800-2022-3404
  10. Kopylova OV, Ershova AI, Pokrovskaya MS, et al. Biobanking in the hospital of a multidisciplinary research medical center as a potential for a wide research range. Part II. Specifics and first results of developing a described collection of biomaterial. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2023;22(11):64–73. (In Russ.) EDN: VFFYDN doi: 10.15829/1728-8800-2023-3799
  11. Samokhina IV, Sagakyants AB. Work within the COVID-19 pandemic — the experience of the biobank of the National Medical Research Center of Oncology. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):184–190. (In Russ.) EDN: ZFFBJX doi: 10.15829/1728-8800-2020-2741
  12. Mikhailova AA, Nasykhova YuA, Muravyov AI, et al. On the way to creating a general glossary of biobanks of the Russian Federation. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):134–148. (In Russ.) EDN: JLZTWL doi: 10.15829/1728-8800-2020-2710
  13. Curylofo-Zotti FA, Lorencetti-Silva F, de Almeida Coelho J, et al. Human teeth biobank: Microbiological analysis of the teeth storage solution. Microsc Res Tech. 2018;81(3):332–337. doi: 10.1002/jemt.22984
  14. Mora EM, Álvarez-Cubela S, Oltra E. Biobanking of Exosomes in the Era of Precision Medicine: Are We There Yet? Int J Mol Sci. 2015;17(1):13. doi: 10.3390/ijms17010013
  15. Arantes LG, Tonelli GSSS, Martins CF, Báo SN. Cellular Characterization and Effects of Cryoprotectant Solutions on the Viability of Fibroblasts from Three Brazilian Wild Cats. Biopreserv Biobank. 2021;19(1):11–18. doi: 10.1089/bio.2020.0059
  16. Sui Y, Fan Q, Wang B, et al. Ice-free cryopreservation of heart valve tissue: The effect of adding MitoQ to a VS83 formulation and its influence on mitochondrial dynamics. Cryobiology. 2018;81:153–159. doi: 10.1016/j.cryobiol.2018.01.008
  17. Keskin N, Erdogan C, Bucak MN, et al. Cryopreservation Effects on Ram Sperm Ultrastructure. Biopreserv Biobank. 2020;18(5): 441–448. doi: 10.1089/bio.2020.0056
  18. Bezerra LGP, Souza ALP, Silva HVR, et al. Ultrastructural description of fresh and frozen/thawed sperm derived from collared peccaries (Pecari tajacu Linnaeus, 1,758). Microsc Res Tech. 2018;81(11):1301–1309. doi: 10.1002/jemt.23138
  19. Mohammed AK, Khalil WA, Youssef HF, et al. Influence of adding zeolite loaded with different charges to semen extender on sperm quality in rabbits after cryopreservation. Cryobiology. 2021;103: 107–115. doi: 10.1016/j.cryobiol.2021.08.005
  20. Keros V, Rosenlund B, Hultenby K, et al. Optimizing cryopreservation of human testicular tissue: comparison of protocols with glycerol, propanediol and dimethylsulphoxide as cryoprotectants. Hum Reprod. 2005;20(6):1676–1687. doi: 10.1093/humrep/deh797
  21. Muchlisin ZA, Azizah MN. Influence of cryoprotectants on abnormality and motility of baung (Mystus nemurus) spermatozoa after long-term cryopreservation. Cryobiology. 2009;58(2):166–169. doi: 10.1016/j.cryobiol.2008.11.010
  22. Ismail AA, Abdel-Khalek AE, Khalil WA, El-Harairy MA. Influence of Adding Green Synthesized Gold Nanoparticles to Tris-Extender on Sperm Characteristics of Cryopreserved Goat Semen. Journal of Animal and Poultry Production. 2020;11(2):39–45. doi: 10.21608/jappmu.2020.78854
  23. Abdelnour SA, Hassan MAE, Mohammed AK, et al. The Effect of Adding Different Levels of Curcumin and Its Nanoparticles to Extender on Post-Thaw Quality of Cryopreserved Rabbit Sperm. Animals (Basel). 2020;10(9):1508. doi: 10.3390/ani10091508
  24. Keros V, Rosenlund B, Hultenby K, et al. Optimizing cryopreservation of human testicular tissue: comparison of protocols with glycerol, propanediol and dimethylsulphoxide as cryoprotectants. Hum Reprod. 2005;20(6):1676–1687. doi: 10.1093/humrep/deh797
  25. Magalhães R, Nugraha B, Pervaiz S, et al. Influence of cell culture configuration on the post-cryopreservation viability of primary rat hepatocytes. Biomaterials. 2012;33(3):829–836. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.10.015
  26. Shiloh H, Iancu TC, Sheinfeld M, Kraiem Z. The influence of cryopreservation on the ultrastructural morphology of human thyroid cells. Cryobiology. 1987;24(4):303–310. doi: 10.1016/0011-2240(87)90034-4
  27. Snijders MLH, Zajec M, Walter LAJ, et al. Cryo-Gel embedding compound for renal biopsy biobanking. Sci Rep. 2019;9(1)15250. doi: 10.1038/s41598-019-51962-8
  28. Pogozhykh D, Eicke D, Gryshkov O, et al. Towards Reduction or Substitution of Cytotoxic DMSO in Biobanking of Functional Bioengineered Megakaryocytes. Int J Mol Sci. 2020;21(20):7654. doi: 10.3390/ijms21207654
  29. Babel M, Mamilos A, Seitz S, et al. Compared DNA and RNA quality of breast cancer biobanking samples after long-term storage protocols in –80 °C and liquid nitrogen. Sci Rep. 2020;10(1):14404. doi: 10.1038/s41598-020-71441-9
  30. Skogseth H, Eikvik TM, Tvedt KE, et al. Can Drying Be an Alternative Tissue Preservation Method in Cancer Research Biobanking? Drying Technology. 2014;32(6):713–719. doi: 10.1080/07373937.2013.858262
  31. Burkert J, Krs O, Vojácek J, et al. Cryopreserved semilunar heart valve allografts: leaflet surface damage in scanning electron microscopy. Zentralbl Chir. 2008;133(4):367–373. doi: 10.1055/s-2008-1076872
  32. Pfitzner R, Barecka D, Pawlikowski M, et al. Influence of Cryopreservation on Structural, Chemical, and Immunoenzymatic Properties of Aortic Valve Allografts. Transplant Proc. 2018;50(7): 2195–2198. doi: 10.1016/j.transproceed.2018.04.025
  33. Smit FE, Bester D, van den Heever JJ, et al. Does prolonged post-mortem cold ischemic harvesting time influence cryopreserved pulmonary homograft tissue integrity? Cell Tissue Bank. 2015;16(4):531–544. doi: 10.1007/s10561-015-9500-2
  34. Yefimova M, Bere E, Neyroud AS, et al. Myelinosome-like vesicles in human seminal plasma: A cryo-electron microscopy study. Cryobiology. 2020;92:15–20. doi: 10.1016/j.cryobiol.2019.09.009
  35. Albero-González R, Munné-Collado J, Pijuan L, et al. Complementary value of electron microscopy and immunohistochemistry in the diagnosis of non-small cell lung cancer: A potential role for electron microscopy in the era of targeted therapy. Ultrastruct Pathol. 2019;43(6):237–247. doi: 10.1080/01913123.2019.1692118
  36. Zheng JJ, Hong BV, Agus J, et al. Alzheimer’s Disease Patients, Especially ApoE4 Carriers, Have Significantly Reduced High-density Lipoprotein Particle Size Revealed by Negative-stained Transmission Electron Microscopy. Alzheimer’s Dement. 2022;18:e063375. doi: 10.1002/alz.063375
  37. Amstislavsky S, Mokrousova V, Brusentsev E, et al. Influence of Cellular Lipids on Cryopreservation of Mammalian Oocytes and Preimplantation Embryos: A Review. Biopreserv Biobank. 2019;17(1): 76–83. doi: 10.1089/bio.2018.0039
  38. Blutke A, Wanke R. Sampling Strategies and Processing of Biobank Tissue Samples from Porcine Biomedical Models. J Vis Exp. 2018;(133):57276. doi: 10.3791/57276
  39. Albl B, Haesner S, Braun-Reichhart C, et al. Tissue Sampling Guides for Porcine Biomedical Models. Toxicol Pathol. 2016;44(3):414–420. doi: 10.1177/0192623316631023
  40. Gundersen HJG, Mirabile R, Brown D, Boyce RW. Stereological principles and sampling procedures for toxicologic pathologists. In: Haschek W.M., Rousseaux C.G., Wallig M.A., Bolon B., Ochoa R., eds. Haschek and Rousseaux´s Handbook of Toxicologic Pathology. London: Academic Press; 2013:215–286. ISBN: 9780124157590 doi: 10.1016/B978-0-12-415759-0.00008-X
  41. Dukhova NN, Samborsky SM, Grivtsova LYu, et al. Oncological biobank of the National Medical Research Center of Radiology. Eurasian Scientific Association. 2020;(8–3(66)):143–144. (In Russ.) EDN: FTDARW
  42. Epifanova EV. Public law regulation of the system of medical biobanks: problem statement. Legal Bulletin of the Kuban State University. 2022;(2):87–92. (In Russ.) EDN: UJLWKS doi: 10.31429/20785836-14-2-87-92
  43. Muruve DA, Mann MC, Chapman K, et al. The biobank for the molecular classification of kidney disease: research translation and precision medicine in nephrology. BMC Nephrol. 2017;18(1):252. doi: 10.1186/s12882-017-0669-4
  44. Ivchenko EV, Ovchinnikov DV. Organization of scientific work as the key to the successful development of military medicine. In: 3rd Asian-Pacific Congress on Military Medicine: materials of the congress. St. Petersburg: S.M. Kirov Military Medical Academy Publ. House; 2016:24–25. (In Russ.) EDN: YGCAGL
  45. Stienen GJM. Early adjustments in mitochondrial structure and function in skeletal muscle to high altitude: design and rationale of the first study from the Kilimanjaro Biobank. Biophys Rev. 2020;12(4):793–798. doi: 10.1007/s12551-020-00710-8
  46. Kopylova OV, Ershova AI, Pokrovskaya MS, et al. Population-nosological research biobank “NMITs TPM”: analysis of collections of biospecimens, principles of collecting and storing information. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2021;20(8):176–190. (In Russ.) EDN: ULBPDV doi: 10.15829/1728-8800-2021-3119
  47. Blutke A, Renner S, Flenkenthaler F, et al. The Munich MIDY Pig Biobank — A unique resource for studying organ crosstalk in diabetes. Mol Metab. 2017;6(8):931–940. doi: 10.1016/j.molmet.2017.06.004
  48. Aleksandrov VN, Bolekhan VN, Buntovskaya AS, et al. Development of cell technology, molecular genetics and tissue engineering in S.M. Kirov military medical academy and military innovation technopolis “ERA”. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2019;3(67):243–248. (In Russ.) EDN: XXCZGO
  49. de Boer P, Giepmans BN. State-of-the-art microscopy to understand islets of Langerhans: what to expect next? Immunol Cell Biol. 2021;99(5):509–520. doi: 10.1111/imcb.12450
  50. Bonnet-Serrano F, Diedisheim M, Mallone R, Larger E. Decreased α-cell mass and early structural alterations of the exocrine pancreas in patients with type 1 diabetes: An analysis based on the nPOD repository. PLoS One. 2018;13(1):e0191528. doi: 10.1371/journal.pone.0191528
  51. Tang X, Kusmartseva I, Kulkarni S, et al. Image-Based Machine Learning Algorithms for Disease Characterization in the Human Type 1 Diabetes Pancreas. Am J Pathol. 2021;191(3):454–462. doi: 10.1016/j.ajpath.2020.11.010
  52. de Boer P, Pirozzi NM, Wolters AHG, et al. Large-scale electron microscopy database for human type 1 diabetes. Nat Commun. 2020;11(1):2475. doi: 10.1038/s41467-020-16287-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure. Main areas of application of electron microscopy in biobanking

Download (68KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 77760 от 10.02.2020.