? 近年來，細(xì)胞外囊泡 (EVs)，特別是外泌體，已成為治療癌癥和COVID-19等多種疾病以及促進(jìn)各種組織再生（包括心肌和脊髓）的有前景的策略。盡管基于EV的療法具有巨大潛力，但EV的低產(chǎn)量和無法擴(kuò)大生產(chǎn)仍然是要克服治療轉(zhuǎn)化和臨床實(shí)踐的巨大挑戰(zhàn)。來自以色列理工學(xué)院的研究人員在Biotechnology Advances雜志上發(fā)表綜述，回顧了通過物理、生物或化學(xué)手段提高外泌體產(chǎn)量的不同策略，其中一些新方法可以使外泌體產(chǎn)量提高約100倍，接近實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化。
?包括外泌體在內(nèi)的細(xì)胞外囊泡 (EVs) 是由細(xì)胞分泌的納米級脂質(zhì)雙層膜囊泡。它們包含用于局部或全身細(xì)胞通訊的蛋白質(zhì)和遺傳物質(zhì)。近年來，已開發(fā)出多種基于EV的療法，作為細(xì)胞療法的一種新的替代策略，用于治療各種疾病，例如癌癥、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和骨科疾病。與基于細(xì)胞的療法相比，基于EV的療法的具有優(yōu)勢，較低的免疫原性、更好的安全性和實(shí)驗(yàn)監(jiān)管、以及作為現(xiàn)成產(chǎn)品的潛力。然而，要達(dá)到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，需要解決低產(chǎn)量和可擴(kuò)大性問題。傳統(tǒng)的EV生產(chǎn)過程基于昂貴的2D細(xì)胞培養(yǎng)方案，需要大量的細(xì)胞培養(yǎng)材料、培養(yǎng)基和空間，這突出了對更具可擴(kuò)大性的方法的需求。最近已發(fā)現(xiàn)多種因素可刺激外泌體釋放。因此人們已經(jīng)開發(fā)了許多方法來提高EV分泌率并提高產(chǎn)量。在這篇綜述中，研究人員討論了刺激EV生產(chǎn)的新方法，并考慮了它們的優(yōu)勢和局限性。研究人員探索了物理方法，例如機(jī)械負(fù)載、幾何、聲學(xué)和電刺激，以及幾種非物理方法，包括分子干擾、環(huán)境因素和外部誘導(dǎo)劑，在EV生產(chǎn)中的作用。研究人員認(rèn)為，包括物理、化學(xué)和生物在內(nèi)的各種刺激在顯著提高EV分泌率方面具有巨大潛力，并使基于EV的療法更接近臨床轉(zhuǎn)化的能力（如表格所示）。然而，需要解決多個(gè)方面的問題，以確保此類技術(shù)的安全性、效率和穩(wěn)健性。物理刺激的應(yīng)用顯示出分泌產(chǎn)量顯著提高，尤其是機(jī)械負(fù)荷，與傳統(tǒng)的2D培養(yǎng)相比，這可使分泌值高出約150倍。然而，必須仔細(xì)選擇負(fù)荷強(qiáng)度以滿足分泌刺激的必要閾值，同時(shí)避免過度的細(xì)胞壓力。此外，擴(kuò)大此類技術(shù)的規(guī)模還需要在設(shè)計(jì)過程中解決其他問題。這包括在由外部手段（例如流動(dòng)、拉伸、感應(yīng)電場或超聲感應(yīng)）刺激的大體積中為所有培養(yǎng)的細(xì)胞保持均勻加載場的能力。或者，可以制造具有適當(dāng)介質(zhì)交換以防止細(xì)胞缺血的致密細(xì)胞結(jié)構(gòu)。值得一提的是，與未受刺激的細(xì)胞相比，暴露于機(jī)械應(yīng)變的細(xì)胞分泌的EV在牙周組織穩(wěn)態(tài)、骨穩(wěn)態(tài)或神經(jīng)營養(yǎng)作用方面表現(xiàn)出更好的功能。這可能是由于機(jī)械刺激后EV貨物有所改變。
表：用于促進(jìn)EV大量生產(chǎn)的物理方法和小分子干預(yù)
當(dāng)通過分子干擾促進(jìn)EV分泌時(shí)，所用的分子化合物應(yīng)符合FDA標(biāo)準(zhǔn)，以便由這些化合物刺激的細(xì)胞產(chǎn)生的EV可安全用于進(jìn)一步應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)量化和分析生產(chǎn)EV時(shí)的刺激化合物濃度，以確保它們不會(huì)造成任何安全問題。此外，需要注意的是，某些分子的有效濃度在特定細(xì)胞系中起作用，在其他細(xì)胞系中可能不起作用。因此，需要努力優(yōu)化每個(gè)細(xì)胞系的分子劑量，以獲得最豐富的外泌體產(chǎn)量。第三，據(jù)報(bào)道EV的功能和貨物會(huì)受到機(jī)械刺激的影響，然而分子干擾后的EV是否會(huì)改變貨物以及改變什么貨物和功能仍有待確定。
環(huán)境因素，如缺氧、pH 和葡萄糖含量，主要是針對EV的特性改變而不是EV分泌值來研究的。根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，pH是迄今為止更有希望的環(huán)境因素，但仍必須在臨床相關(guān)的細(xì)胞類型（如 MSCs）中對其進(jìn)行測試。環(huán)境因素與物理刺激的結(jié)合可能會(huì)進(jìn)一步提高EV分泌值。
這項(xiàng)綜述描述的所有刺激劑代表不同的壓力因素。然而，對于每種刺激劑，EV分泌升高的下游機(jī)制尚未得到徹底研究。對最有希望的刺激劑進(jìn)行下游機(jī)制的系統(tǒng)比較，可能會(huì)引導(dǎo)到一種共同的機(jī)制，這樣幫助開發(fā)通過遺傳性方式去增強(qiáng)外泌體分泌。
參考文獻(xiàn)：Boostingextracellular vesicle secretion. Biotechnol Adv. 2022 May 16:107983.
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