我科学家在外囊泡高效生产方面取得突破——
搭建“细胞工厂” 生产“细胞药物”
“细胞外囊泡是细胞之间进行‘交流’的一种工具。它们就像一个个纳米级的‘信息包’，让细胞在相互‘见不到面’时也能共享信息，在受精、免疫反应、疾病过程、细胞生长和组织修复等生命活动中都具有重要作用。”3月20日，上海海洋大学教授杨光华接受采访时告诉记者，其团队开发出一种细胞外囊泡高效稳定生产平台，相关成果发表于《科学报告》。
中国科学院动物研究所等单位不久前也开发了细胞外囊泡数据库，收集、整合和展示了细胞外囊泡介导的千余条相互作用事件。细胞外囊泡的开发利用越来越受到重视。
构建体外不凋亡的细胞素
统计显示，已发表和正在进行中的临床研究对于细胞外囊泡的一种——间充质干细胞外泌体治疗肾脏疾病、骨关节炎、中风、阿尔茨海默病、1型糖尿病等疾病均有探索。
“如果细胞外囊泡可以实现稳定生产，未来它将有望能像药物一样用于疾病的治疗。”杨光华表示，但目前细胞外囊泡的大规模生产并未实现，原因在于分泌它的原代细胞在体外培养时会不可避免地凋亡，随着细胞传代次数增加还会分化直至停止增殖。
建造一个能够在体外无限增殖的细胞系能够解决细胞外囊泡的高通量生产问题。“随着分子生物学的发展，我们探索通过基因介导插入的方式构建不变异和不衰老的永生细胞系。”杨光华介绍，团队利用一种能够激活端粒酶（与衰老相关的酶）活性的基因SV40LT，通过病毒载体转导技术，对胎盘绒毛膜间充质干细胞进行基因编辑，获得了一种可以不凋亡的间充质干细胞系。试验结果显示，改造后的间充质干细胞在体外连续传代50次后仍保持稳定的细胞形态、多向分化潜能和基因组完整性。
“通过进一步研究证明，基因SV40LT的引入使得细胞系在获得无限寿命的同时能够保持遗传稳定性，且无致瘤转化特征，具备临床应用的安全性。”杨光华说。
确保“出厂”外泌体质量
改造后的间充质干细胞系能否承担起“工厂”的职能，持续稳定输出外泌体呢？
“不凋亡的间充质干细胞未必能保证产物一直不变，有研究也提示我们长时间的体外传代培养可能会改变所得外泌体的属性。”杨光华说，和现实中的工厂一样，外泌体“出厂”前也需要进行质检，以确保这些纳米级大小的粒子是均一的。
质检的步骤是应用单粒子干涉反射成像传感技术和透射电子显微镜技术，对经改造获得的多个代际之间的外泌体进行形态学特征、粒径分布和表面标志物表达等方面的分析。
杨光华表示，质检结果显示，后代衍生出的外泌体与原代胎盘间充质基质细胞衍生出的外泌体具有高度一致性。这意味着经过基因改造的胎盘绒毛膜间充质干细胞系能够持续稳定分泌外泌体，可以作为生产用的高质量单细胞来源。
“我们还为这一技术的规模化应用探索了相关辅助指南，如采用无外源细胞外囊泡干扰的化学限定培养基，可以显著提高纯度和批次间的一致性。通过免疫捕获等新型纯化工艺可实现细胞外囊泡的高效分离和富集等。”杨光华说。
未来团队将继续构建相关的疾病治疗评估体系、组织特异性递送系统等，为细胞外囊泡在精准医学领域的转化应用奠定基础。
