2013年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家詹姆斯·羅思曼、蘭迪·謝克曼及德國科學(xué)家托馬斯·祖德霍夫，獲得諾獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)诩?xì)胞間囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)，這一獎(jiǎng)項(xiàng)使得外泌體研究的熱度再度攀升。
隨著研究的深入，外泌體也逐漸從科研領(lǐng)域進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。外泌體領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)數(shù)量和規(guī)模不斷增長(zhǎng)，目前全球有近50家企業(yè)“同臺(tái)競(jìng)技”，集中布局在腫瘤、腦部疾病、疫苗開發(fā)、基因治療/罕見病四大領(lǐng)域。比如xosome Diagnostics和治療領(lǐng)域企業(yè)Codiak Biosciences 分別外泌體診斷領(lǐng)域以及推出2款針對(duì)腫瘤開發(fā)的產(chǎn)品都已進(jìn)入臨床I期；外泌體在藥物遞送方面的巨大潛力，使得包括羅氏、武田、禮來在內(nèi)的多家制藥企業(yè)紛紛進(jìn)場(chǎng)布局，4筆10億美元級(jí)大額合作接連產(chǎn)生。
外泌體是一種直徑在30~150nm之間，具有磷脂雙分子層的細(xì)胞小囊泡，由天然的人類蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成。其結(jié)構(gòu)可參考下圖。大部分細(xì)胞都可以分泌外泌體。外泌體通過攜帶的蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)和代謝物等，可以作為一種藥物遞送工具，或是一種疾病的治療制劑，或是用于再生醫(yī)學(xué)相關(guān)的損傷修復(fù)及醫(yī)美修護(hù)。
維思爾康-外泌體結(jié)構(gòu)示意圖
現(xiàn)階段，外泌體產(chǎn)業(yè)化面臨最大的挑戰(zhàn)是臨床轉(zhuǎn)化的技術(shù)難點(diǎn)與評(píng)審體系的標(biāo)準(zhǔn)化。目前只有少量企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)高通量、自動(dòng)化、純度高、成本低的外泌體分離與純化技術(shù)；外泌體研發(fā)起步晚，臨床應(yīng)用非常早期，自主研發(fā)有高疾病特異性的外泌體生物標(biāo)記物、建立外泌體載藥平臺(tái)，篩選有效的外泌體藥物是外泌體生物科技公司實(shí)現(xiàn)突破的關(guān)鍵點(diǎn)。最后，目前國內(nèi)尚未建立外泌體藥物生產(chǎn)、臨床和質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)，因此外泌體公司需要協(xié)助國家監(jiān)管部門來構(gòu)建相應(yīng)的評(píng)審和監(jiān)管的標(biāo)準(zhǔn)體系。
接下來我們一起解析下外泌體的生產(chǎn)及工藝平臺(tái)的搭建，因?yàn)橥饷隗w來源多樣性，細(xì)胞類型有多種，比如像貼壁培養(yǎng)的MSC，可懸浮培養(yǎng)的HEK 293 細(xì)胞等，其下游工藝流程也有多種選擇，在科研級(jí)別通常采用超速離心的方式，適合放大和產(chǎn)業(yè)化的工業(yè)路線也在逐漸成熟。
外泌體的生產(chǎn)流程
對(duì)于來源于HEK293 或者其他懸浮型的外泌體培養(yǎng)，可以選擇百林科CytoLinX® WB以及CytoLinX® BR，目前也已經(jīng)在50L規(guī)模上獲得了優(yōu)異的細(xì)胞培養(yǎng)表現(xiàn)：
百林科CytoLinX® WB以及CytoLinX® BR設(shè)備示意圖
CytoLinX® WB 培養(yǎng)HEK293 細(xì)胞的表現(xiàn)
在下游工藝中，超濾與層析技術(shù)結(jié)合是一種適宜工藝放大的，可以規(guī)?；a(chǎn)的下游工藝技術(shù)。由于外泌體的直徑為30~150nm，囊泡結(jié)構(gòu)對(duì)剪切力比較敏感，因此選擇中空纖維超濾時(shí)，要注意孔徑，材質(zhì)，和超濾條件(通量，跨膜壓，載量，剪切力)優(yōu)化。超濾后的樣品進(jìn)行層析純化，可以獲得高純度的外泌體。
MaXtar COLL 700或 MaXtar COLL 400是一款外殼多孔的鈍化層和核心具有疏水和離子交換作用的多模式層析介質(zhì)。700KD/400KD以上的大分子直接走外水流穿；宿主蛋白、 核酸等雜質(zhì)進(jìn)入殼內(nèi)結(jié)合，從而達(dá)到純化的效果。
目前COLL 700 已經(jīng)用于多種大分子包括外泌體的應(yīng)用中。通常通過優(yōu)化上樣條件，上樣體積以及流速等提高收率以及純度等效果。
比如COLL700在大分子病毒載體的應(yīng)用案例如下，最終實(shí)現(xiàn)接近80%的純度。
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