[发明专利]增加活生物材料的生存力和胁迫耐性

说明书

技术领域

[1]本发明涉及用于改善活生物材料的生存力和/或胁迫耐性以及使用所述材料的方法，其包括向所述的生物材料施加流体静力压；在流体静力压下保持所述活生物材料一段预定的时间；释放该流体静力压；以及将所述的材料依照任何有用的操作方案用于任何所需要的目的。所述生物材料的使用可以与适用于辅助生殖技术、生物技术和/或生物工程操作领域的任何技术或操作方案相结合。

背景技术

[2]在软骨细胞、酵母和细菌中已经研究了与增加的胁迫耐性和休克蛋白质有关的流体静力压协迫作用，但是却没有在配子和胚胎中进行过相应的研究。

[3]对微生物适应亚致死协迫的生理机制依然不是很清楚。最近的研究表明在细菌中合成的所谓冷休克蛋白质(CSPs)可以克服在正常蛋白质合成中由亚致死冷休克引起的不稳定性(Phadtare等人，1999)。推测这些CSPs具有许多功能，例如作为RNA蛋白伴侣(Graumann和Marahiel，1999)或转录激活剂(LaTena等人，1991)；推测它们也在抗冻保护中发挥作用(Wouters等人，1999)。进一步的研究发现，不仅由冷休克而且由其他的环境协迫都可以诱导CSPs产生。例如，在大肠杆菌(Escherichiacoli)中，由营养性协迫产生一类CSP(Yamanaka等人，1998)。

[4]另外的实验表明高流体静力压处理可以激发产生某些冷诱导蛋白质和热休克蛋白质(Welch等人，1993)。由于冷休克和高压处理都增加了CSP的水平，所以进行了关于交叉保护作用的可能性的实验。Wemekamp-Kamphuis等人，(2002)发现加压处理之后冷休克的单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes)的存活水平比在37℃生长的细胞的存活水平高100倍。

[5]范围为30-50MPa的流体静力压通常抑制多种生物的生长：DNA复制的起始是细胞内对压力最为敏感的过程之一(Abe等人，1999)。取决于压力的大小和持续时间，该影响的严重性是不同的(Murakami和Zimmerman，1973)。注意到细胞膜是压力损伤的主要位点(Palou等人，1997)。高流体静力压处理可以改变膜的功能性，例如主动转运或者被动渗透，并因此可以干扰细胞的物理-化学平衡(Yager和Chang，1983；Aldridge和Bruner，1985；Macdonald，1987；Schuster和Sleytr，2002；Routray等人，2002)。压力的应用可以导致蛋白质结构的改变，包括部分或者完全的解折叠构象。压力可以引起蛋白质的变性(Schmid等人，1975；Weber和Drickamer，1983；Jaenicke，1991；Gross和Jaenicke，1994；Silva等人，2001)。最近的报道表明流体静力压提高休克蛋白质的生产(Welch等人，1993；Wemekamp-Kamphuis等人，2002)。

[6]在改变的压力条件下生理或者生化过程服从于Le Chatelier原理：伴随体积减小的所有反应的速度相当大地增加(Murakami和Zimmerman，1973；Welch等人，1993；Palou等人，1997)。超过一定水平的压力作用的积累是致死的：而在较高的压力下一些生物分子发生不可逆转的改变，在300MPa大多数的细菌和多细胞生物死亡。尽管如果缓步动物处于脱水状态时，其可以在高达600MPa的压力下存活，但是在其活动状态时，其在100至200MPa的压力下死亡(Seki和Toyoshima，1998)。早期的文献表明只要缓慢地降低压力，生物系统能够耐受高压(Johnson等人，1954)。Pribenszky等人，(2003，2004)也探究了使加压后的胚胎逐步恢复的可能性，并发现逐步的释放压力显著地增加了存活。