Dimethyl sulfoxide: a central player since the dawn of cryobiology, is efficacy balanced by toxicity?

Dimethyl sulfoxide (DMSO) is the cryoprotectant of choice for most animal cell systems since the early history of cryopreservation. It has been used for decades in many thousands of cell transplants. These treatments would not have taken place without suitable sources of DMSO that enabled stable and safe storage of bone marrow and blood cells until needed for transfusion. Nevertheless, its effects on cell biology and apparent toxicity in patients have been an ongoing topic of debate, driving the search for less cytotoxic cryoprotectants. This review seeks to place the toxicity of DMSO in context of its effectiveness. It will also consider means of reducing its toxic effects, the alternatives to its use and their readiness for active use in clinical settings

Модуляція властивостей мезенхімальних стромальних клітин мікрооточенням у 3D культурі

The aim of the research was to compare the shape, viability, metabolic and proliferative activity of mesenchymal stromal cells (MSCs) during cultivation in hydrogels and macroporous scaffolds. Materials and methods. Human adipose tissue MSCs were isolated from lipoaspirates of healthy adult donors after obtaining informed consent. Hydrogels were obtained from platelet-poor human blood plasma and alginate polymer, cross-linked with calcium ions in microspheres. Macroporous scaffolds were prepared from plasma by the cryotropic gelation method. Morphology and viability of cells within carriers were assessed using vital dyes. Metabolic and proliferative activity of MSCs was studied by the Alamar Blue test on the 1st, 3rd and 7th day of 3D culturing. Results. Three-dimensional blood plasma scaffolds had a branched pore structure with a size sufficient for cell proliferation and migration. When plasma proteins were cross-linked with L-cysteine, almost all MSCs were viable, attached to the pore surface, spread and proliferated, filling carrier cavities. In plasma hydrogels, MSCs occupied spaces and acquired a fibroblast-like morphology, maintaining viability. In alginate microspheres, MSCs were uniform distributed throughout the gel volume, kept their spherical shape, but had high viability. The highest metabolic activity of MSCs was observed in macroporous scaffolds, the lowest one in alginate microspheres. During cultivation, the activity of cells in macroporous scaffolds and plasma hydrogels increased significantly, which indirectly indicated the proliferation processes. Conclusions. Properties of MSCs during 3D cultivation significantly depend on the microenvironment: in blood plasma carriers, cells acquire a fibroblast-like morphology and proliferate, while in alginate microspheres, they remain spherical and do not proliferate.Мета – порівняння форми, життєздатності, метаболічної та проліферативної активності мезенхімальних стромальних клітин (МСК) за культивування у складі гідрогелів та макропористих скафолдів. Матеріали та методи. МСК жирової тканини людини виділяли з ліпоаспіратів дорослих здорових донорів після отримання інформованої згоди. Гідрогелі отримували зі збідненої на тромбоцити плазми крові людини та полімеру альгінату, зшитого іонами кальцію у мікросфери. Макропористі скафолди створювали з плазми методом кріотропного гелеутворення. Морфологію та життєздатність клітин у складі носіїв оцінювали, використовуючи вітальні барвники. Метаболічну та проліферативну активність МСК вивчали за допомогою Alamar Blue тесту на 1, 3 і 7-му добу 3D культивування. Результати. Тривимірні скафолди з плазми крові мали розгалужену структуру пор з розміром, достатнім для проліферації та міграції клітин. Коли білки плазми зшивали L-цистеїном, майже всі МСК були життєздатні, прикріплювались до поверхні пор, розпластувались та проліферували, заповнюючи порожнечі носія. У гідрогелях з плазми МСК заповнювали носій та набували фібробластоподібну морфологію, зберігаючи життєздатність. У альгінатних мікросферах МСК були рівномірно розподілені по всьому об’єму гелю, зберігали сферичну форму, але високу життєздатність. Найвища метаболічна активність МСК спостерігалась у макропористих скафолдах, найнижча – в альгінатних мікросферах. За культивування активність клітин у макропористих скафолдах та гідрогелях з плазми суттєво зростала, що опосередковано свідчило про процеси проліферації. Висновки. За 3D культивування властивості МСК суттєво залежать від мікрооточення: у складі носіїв, створених з плазми крові, клітини набувають фібробластоподібну морфологію та проліферують, а в альгінатних мікросфери залишаються сферичними та не проліферуют