الحويصلات خارج الخلية (EVs) هي حويصلات صغيرة تفرزها جميع الخلايا تقريبا بحجم يتراوح بين 30 و 150 نانومتر ، وتحتوي على مواد نشطة بيولوجيا وفيرة. اعتمادا على خلية المنشأ ، تظهر EVs عدم تجانس عالي ، وتمتلك مكونات متعددة خاصة بالخلايا الأم1. يتم إطلاق EVs في سوائل الجسم ونقلها إلى مواقع بعيدة حيث يتم تناولها بواسطة الخلايا المستهدفة للعمل2 ، والتي يمكن استخدامها لتقديم مجموعة واسعة من الجزيئات والأدوية النشطة بيولوجيا لإصلاح الأنسجة وتشخيص الورم وعلاجه والتعديل المناعي 3,4. ومع ذلك ، فإن الجسيمات النانوية البيولوجية الأخرى (مثل البروتينات الدهنية) والحويصلات النانوية (على سبيل المثال ، EVs المشتقة من مسارات غير إندوزومية) ذات خصائص فيزيائية حيوية مماثلة في سوائل الجسم تؤثر حتما على عزل EV وتنقيته. حتى الآن ، لا يزال الطرد المركزي الفائق هو المعيار الذهبي لعزل EV ، وقد تم تطوير طرق عزل أخرى ، بما في ذلك الطرد المركزي المتدرج لكثافة السكروز ، والترشيح الفائق ، وترسيب البولي إيثيلين جلايكول ، والكروماتوغرافيا ، وعزل حبة المغناطيسية المناعية، 5. يتمثل عنق الزجاجة الحالي الذي يحد من الترجمة السريرية وتسويق علاجات المركبات الكهربائية في النقص الحاد في تقنيات العزل التي تسمح بعزل قابل للتطوير والتكرار بدرجة كبيرة للمركبات الكهربائية6،7،8. تعاني تقنيات عزل المركبات الكهربائية التقليدية (على سبيل المثال ، الطرد المركزي الفائق وكروماتوغرافيا استبعاد الحجم) من انخفاض العائد (1 × 107-1 × 108/1 × 10 6 خلايا) ، ودورة إنتاج طويلة (24-48 ساعة) ، وضعف قابلية استنساخ جودة المنتج ، وتتطلب معدات إنتاج باهظة الثمن وكثيفة الاستهلاك للطاقة لا يمكنها تلبية الطلب السريري الحالي على المركبات الكهربائية6.
جذبت محاكاة Exosome (EMs) ، وهي بدائل اصطناعية للمركبات الكهربائية الأصلية ، اهتماما كبيرا نظرا لهيكلها ووظيفتها وقابليتها للتوسع في الإنتاج. المصدر الرئيسي لل EMs هو من البثق المباشر للخلايا الأبوية الكاملة مع التقسيم المستمر9,10 ، مما يدل على وظائف بيولوجية قوية مثل EVsالأصلية 11,12. على سبيل المثال ، تمارس EMs المشتقة من الخلايا الجذعية الوسيطة للحبل السري البشري (hUCMSCs) تأثيرات مماثلة لالتئام الجروح مثل EVs الأصلية وهي أكثر ثراء في تكوين البروتين13. على الرغم من أن EMs المشتقة من خلايا كاملة لها التعقيد البيولوجي للمركبات الكهربائية ، إلا أن عيبها الرئيسي هو عدم تجانس المنتجات لأنها ملوثة حتما بالعضيات الخلوية المختلفة وحطام الخلايا. كشف تحليل توطين البروتين كذلك أن EMs المشتقة من بثق الخلية الكاملة تحتوي على العديد من البروتينات غير الخاصة ب EVs من الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية13. علاوة على ذلك ، لا تزال معظم طرق تصنيع EMs تتطلب الطرد المركزي الفائق ، وهي عملية تستغرق وقتا طويلا وتستهلك الطاقة14. بالنظر إلى حقيقة أن الإكسوسومات مشتقة حصريا من الإندوسومات الخلوية ، افترضنا أن الحويصلات النانوية المشتقة من الإندوسوم المهندسة بيولوجيا قد تلخص بشكل أفضل التماثل البيولوجي بين الإكسوسومات و EMs مقارنة ب EMs المشتقة من غشاء الخلية الراسخة التي تنتجها طريقة بثق الخليةالكاملة 14. ومع ذلك ، فإن تصنيع الحويصلات النانوية المشتقة من الإندوسوم أمر صعب بسبب عدم وجود نهج قابلة للتطبيق.
تم إجراء الدراسات السريرية من خلال استخدام EVs كبديل للعلاج الخالي من الخلايا ونظام توصيل الأدوية النانوية لعلاج الأمراض المختلفة. على سبيل المثال ، تم استخدام EVs المشتقة من الخلايا الجذعية الوسيطة لنخاع العظم لعلاج الالتهاب الرئوي الحاد الناجم عن COVID-19 وحققت نتائج واعدة. في الآونة الأخيرة ، أظهرت المركبات الكهربائية المعدلة وراثيا التي تحمل بروتينات CD24 أيضا فوائد علاجية قوية لعلاج مرضى COVID-1915,16. ومع ذلك ، لا يزال من غير الممكن تلبية المتطلبات السريرية للعلاج ب EV بطرق العزل التقليدية بسبب انخفاض العائد والتكلفة. تشير هذه الدراسة إلى الإنتاج الواسع النطاق للحويصلات النانوية المشتقة من الإندوسوم عبر نهج التجانس عالي السرعة بمساعدة الفصل المغناطيسي. يستفيد من مسار التداخل الخلوي ل MNPs لعزل الإندوسومات المحملة ب MNP عن طريق الفصل المغناطيسي ، يليه التجانس عالي السرعة لصياغة الإندوسومات في حويصلات نانوية أحادية التشتت. نظرا لأن أنواع الإندوسومات التي تم جمعها بواسطة هذا البروتوكول متنوعة ، فلا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث المتعمق لإنشاء ممارسات تصنيع جيدة (GMP) في الصناعة. يعد نهج تحضير EM الجديد هذا أكثر كفاءة من حيث الوقت (5 دقائق من التجانس عالي السرعة) للحصول على حويصلات نانوية متماثلة مع المركبات الكهربائية الأصلية. ينتج حويصلات أكثر أضعافا مضاعفة من نفس الكميات من الخلايا مقارنة بالطرد المركزي الفائق ، والذي يمكن تطبيقه بشكل عام على أنواع مختلفة من الخلايا.