外泌体下游工艺解决方案
时间：2023-09-15 阅读：1556
2013年，诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家詹姆斯·罗思曼、兰迪·谢克曼及德国科学家托马斯·祖德霍夫，获得诺奖，以表彰他们在细胞间囊泡运输调控机制领域作出突出贡献，这一奖项使得外泌体研究的热度再度攀升。
随着研究的深入，外泌体也逐渐从科研领域进入产业化阶段。外泌体领域的初创企业数量和规模不断增长，目前全球有近50家企业“同台竞技”，集中布局在肿瘤、脑部疾病、疫苗开发、基因治疗/罕见病四大领域。比如xosome Diagnostics和治疗领域企业Codiak Biosciences 分别外泌体诊断领域以及推出2款针对肿瘤开发的产品都已进入临床I期；外泌体在药物递送方面的巨大潜力，使得包括罗氏、武田、礼来在内的多家制药企业纷纷进场布局，4笔10亿美元级大额合作接连产生。
外泌体是一种直径在30~150nm之间，具有磷脂双分子层的细胞小囊泡，由天然的人类蛋白质和脂质组成。其结构可参考下图。大部分细胞都可以分泌外泌体。外泌体通过携带的蛋白质、核酸、脂质和代谢物等，可以作为一种药物递送工具，或是一种疾病的治疗制剂，或是用于再生医学相关的损伤修复及医美修护。
维思尔康-外泌体结构示意图
现阶段，外泌体产业化面临最大的挑战是临床转化的技术难点与评审体系的标准化。目前只有少量企业能够实现高通量、自动化、纯度高、成本低的外泌体分离与纯化技术；外泌体研发起步晚，临床应用非常早期，自主研发有高疾病特异性的外泌体生物标记物、建立外泌体载药平台，筛选有效的外泌体药物是外泌体生物科技公司实现突破的关键点。最后，目前国内尚未建立外泌体药物生产、临床和质量控制的标准，因此外泌体公司需要协助国家监管部门来构建相应的评审和监管的标准体系。
接下来我们一起解析下外泌体的生产及工艺平台的搭建，因为外泌体来源多样性，细胞类型有多种，比如像贴壁培养的MSC，可悬浮培养的HEK 293 细胞等，其下游工艺流程也有多种选择，在科研级别通常采用超速离心的方式，适合放大和产业化的工业路线也在逐渐成熟。
外泌体的生产流程
对于来源于HEK293 或者其他悬浮型的外泌体培养，可以选择百林科CytoLinX® WB以及CytoLinX® BR，目前也已经在50L规模上获得了优异的细胞培养表现：
百林科CytoLinX® WB以及CytoLinX® BR设备示意图
CytoLinX® WB 培养HEK293 细胞的表现
在下游工艺中，超滤与层析技术结合是一种适宜工艺放大的，可以规模化生产的下游工艺技术。由于外泌体的直径为30~150nm，囊泡结构对剪切力比较敏感，因此选择中空纤维超滤时，要注意孔径，材质，和超滤条件(通量，跨膜压，载量，剪切力)优化。超滤后的样品进行层析纯化，可以获得高纯度的外泌体。
MaXtar COLL 700或 MaXtar COLL 400是一款外壳多孔的钝化层和核心具有疏水和离子交换作用的多模式层析介质。700KD/400KD以上的大分子直接走外水流穿；宿主蛋白、 核酸等杂质进入壳内结合，从而达到纯化的效果。
目前COLL 700 已经用于多种大分子包括外泌体的应用中。通常通过优化上样条件，上样体积以及流速等提高收率以及纯度等效果。
比如COLL700在大分子病毒载体的应用案例如下，最终实现接近80%的纯度。
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