Ме́тод замора́живания и отта́ивания кле́ток, метод высвобождения клеточного компонента; заключается в гомогенизации клеток исследуемого материала, дальнейшем их последовательном замораживании, оттаивании и центрифугировании.

Метод используется с 1950-х гг. 20 в. и зарекомендовал себя для выделения рекомбинантных белков кишечной палочки в лабораторных условиях.

Для выделения белка с помощью метода замораживания и оттаивания требуются клеточная культура или клеточная суспензия, содержащая целевой белок, микроцентрифужные пробирки, подходящие для замораживания, жидкий азот или морозильная камера на –80 °C и центрифуга в качестве вспомогательного оборудования.

Простейший цикл состоит из 4 этапов: подготовки клеточной суспензии, её заморозки, оттаивания и центрифугирования. Подготовка клеточной суспензии включает в себя выращивание клеток до желаемой плотности в подходящей культуральной среде, очистку клеток от мусора с помощью центрифугирования, ресуспендирование клеток в фосфатно-солевом буфере для переноса в микроцентрифужные пробирки небольшими аликвотами.

Этап заморозки представляет собой погружение аликвот в жидкий азот или их помещение в морозильную камеру при температуре –80 °C для медленного замораживания. Оттаивание заключается в переносе аликвот в холодильник с температурой –4 °C. Заморозка и оттаивание должны быть проведены быстро для предотвращения повреждения белковых компонентов и уменьшения ферментной активности. Последним этапом является центрифугирование на высокой скорости (10 000 оборотов в минуту) для осаждения клеточного мусора, клеточных стенок и целых неразрушенных клеток. Высвобождённые белки находятся в супернатанте, который может быть использован для очистки и дальнейшего анализа. Цикл заморозки и оттаивания может быть повторён до 3 раз для увеличения эффективности метода.

К преимуществам метода относятся: простота и экономичность (метод может быть использован в лабораторных условиях при использовании простейшего оборудования); скорость; сохранение нативных структур, белков или липидов – по сравнению с более разрушительными методами, такими как механическая гомогенизация или обработка ультразвуком; минимальное загрязнение целевого компонента, поскольку для лизиса требуется минимальное количество дополнительных реактивов; эффективность для бактериальных (например, кишечная палочка) и дрожжевых (например, Saccharomyces cerevisiae) клеток, которые имеют менее сложные клеточные мембраны по сравнению с клетками млекопитающих.

Недостатки метода включают: низкую эффективность для лизиса животных и растительных клеток, поскольку они имеют более сложные и жёсткие клеточные мембраны по сравнению с бактериальными или дрожжевыми клетками; повышенную разрушительность, особо чувствительные белки могут быть подвержены денатурации и деградации; непрактичность в использовании для крупномасштабных процессов, таких как промышленная биотехнология или фармацевтическое производство, где предпочтительны более эффективные и масштабируемые методы; неполный лизис клеток, при котором остаются неповреждённые клетки, что ведёт к неполной экстракции и снижению выхода целевого компонента; ограниченный контроль, поскольку метод не позволяет сохранить или изолировать определённые клеточные компоненты.

Для увеличения эффективности метод может быть использован в совокупности с другими методами лизиса клеток, например механическими, а также с применением ультразвука или ферментов.