Trehalose preincubation increases mesenchymal (CD271+) stem cells post-cryopreservation viability

Latar belakang: Dimetil sulfoksida (Me2SO) adalah krioprotektan yang umum digunakan dalam kriopreservasi sel. Me2SO diketahui menyebabkan perubahan epigenetik yang mempengaruhi perkembangan sel punca dan diferensiasi sel. Oleh karena itu diperlukan upaya untuk mengembangkan tehnik kriopreservasi yang dapat melindungi fungsi sel dan menghindarkan efek samping Me2SO. Trehalosa diketahui dapat melindungi organisme dalam kondisi ekstrem seperti dehidrasi dan suhu dingin. Penelitian ini bertujuan melihat efek proteksi pre-inkubasi trehalosa dalam prosedur kriopreservasi. Metode: Penelitian ini bersifat ekperimental. Sel punca mesenkim (CD271+) dari biorepositori Universitas YARSI digunakan dalam eksperimen. Pre-inkubasi trehalosa dilakukan selama 1 jam, internalisasi trehalosa kemudian dikonfirmasi dengan pemeriksaan FTIR-ATR. Viabilitas sel dalam kultur dibandingkan antara kelompok yang terdiri dari (1) kriopreservasi tanpa pre-inkubasi trehalosa, (2) kriopreservasi dengan pre-inkubasi trehalosa dan (3) tidak mengalami kriopreservasi (kontrol) setelah 24 jam dibekukan. Absorbansi dari setiap kelompok diperoleh pada panjang gelombang 450 nm. Analisis statistik dilakukan menggunakan student t test. Hasil: Viabilitas sel punca mesenkim (CD271+) pada kelompok yang mendapat pre-inkubasi trehalosa lebih tinggi (p<0,05) dari kelompok yang tidak mendapat pre-inkubasi trehalosa. Viabilitas yang lebih baik pada kelompok yang mendapat pre-inkubasi trehalosa dibandingkan kelompok kontrol mengindikasikan adanya proteksi terhadap tripsinisasi. Sel punca mesenkim (CD271+) yang diinkubasi dengan medium yang mengandung 100 mM trehalosa menghasilkan efisiensi internalisasi trehalosa sebanyak 15%. Kesimpulan: Hasil menunjukkan efek proteksi prosedur preinkubasi trehalosa dalam kriopreservasi. Penelitian selanjutnya diarahkan untuk menerangkan mekanisme internalisasi trehalosa ke dalam sitoplasma dan mekanisme proteksi yang berperan dalam kriopreservasi. Background: Dimethyl sulfoxide (Me2SO) is a common cryoprotective agent widely used in cell preservation system. Me2SO is currently known to cause epigenetic changes which are critical in stem cells development and cellular differentiation. Therefore, it is imperative to develop cryopreservation techniques that protect cellular functions and avert Me2SO adverse effect. Trehalose was able to protect organism in extreme condition such as dehydration and cold. This study aimed to verify the protective effect of trehalose preincubation procedure in cryopreservation. Methods: The study was conducted using experimental design. Thawed mesenchymal (CD271+) stem cells from YARSI biorepository were used for the experiment. Trehalose preincubation was performed for 1 hour, internalized trehalose was confirmed by FTIR-ATR measurement. Three groups consisted of (1) cryopreserved without trehalose preincubation, (2) cryopreserved with trehalose preincubation, and (3) did not undergo cryopreservation were evaluated after 24 hours in LN2 for viability in culture. The absorbance from each group was measured at 450 nm. The analysis performed using paired student t test. Results: Viability of thawed mesenchymal (CD271+) stem cells that undergo trehalose preincubation prior cryopreservation was significantly higher (p<0.05) compared to group without trehalose preincubation. Higher viability observed between group with trehalose preincubation compared with controlled group suggests protection to trypsinization. Mesenchymal (CD271+) stem cells incubated for 1 hour in 100 mM trehalose supplemented medium results in 15% trehalose loading efficiency. Conclusion: These findings confirm the protective effect of trehalose preincubation in cryopreservation. Future research should be directed to elucidate the trehalose internalization mechanism and eventually the protective mechanism of trehalose in mammalian cell cryopreservation.