外泌体(Extracellular vesicles,EVs)是细胞释放的微小膜结合颗粒,可将蛋白质、RNA和其他信号分子传递给邻近细胞。由于其影响组织修复和再生的能力,来源于人类诱导多能干细胞(hiPSCs)的EVs正被探索作为多种疾病的有希望的治疗方法。将这些疗法带入临床的最大障碍之一是在维持其生物活性的同时生产足够数量的高质量EVs。
葡萄牙iBET实验生物学与技术研究所(Instituto de Biologia Experimental e Tecnológica)的研究人员调查了在搅拌罐生物反应器中培养hiPSCs是否能提供一种可扩展的治疗方法来生产治疗性外泌体。与传统的静态细胞培养方法不同,生物反应器不断混合并使营养物质流经培养物,创造了一个更受控的环境,支持大规模生产。
研究团队成功地将生产规模从小型0.2升生物反应器扩大到2升系统,同时生成了具有临床相关数量的外泌体。每个2升生物反应器产生约1000亿个EVs,表明制造过程可以在不依赖劳动密集型培养方法的情况下进行扩展。
有趣的是,细胞的培养方式对外泌体的生物特性有重大影响。在生物反应器中产生的EVs显著提高了内皮细胞的存活、生长、迁移和出芽,这些都是新血管形成的关键步骤。相比之下,使用传统静态培养方法产生的EVs并未产生同样的有益效果。
为了了解这些差异发生的原因,研究人员分析了外泌体携带的RNA和蛋白质。他们发现生物反应器衍生的EVs富含已知促进血管生成和支持内皮细胞功能的微小RNA(microRNAs)和蛋白质。这些发现表明,培养环境通过改变EVs携带的分子,直接影响其治疗潜力。
这些结果突显了再生医学中的一个重要概念。制造方法不仅决定了外泌体的产量,还影响最终产品的生物活性。因此,优化生产条件可能与选择细胞来源本身同样重要。
随着外泌体疗法逐渐接近临床应用,可扩展的制造平台将变得越来越重要。这项研究表明,搅拌罐生物反应器可以大量生产hiPSC衍生的外泌体,同时增强其促血管生成特性,使基于EV的再生疗法向广泛临床应用迈进了一步。
Meliciano A, Jacinto J, Freitas C, Costa MHG, de Almeida Fuzeta M, Serra M. (2026) 《临床规模生物反应器生产hiPSC衍生外泌体通过调节miRNA和蛋白质载体增强血管生成功能》,《生物技术趋势》(Trends in Biotechnology) 44(7):2102-2139。
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