שלפוחיות חוץ-תאיות (EVs) הן שלפוחיות קטנות המופרשות כמעט על ידי כל התאים בטווח גדלים של 30-150 ננומטר, המכילות שפע של חומרים ביו-אקטיביים. בהתאם לתא המוצא, כלי רכב חשמליים מראים הטרוגניות גבוהה, בעלי רכיבים מרובים ספציפיים לתאי אב1. כלי רכב חשמליים משתחררים לנוזלי הגוף ומועברים לאתרים מרוחקים, שם הם נלקחים על ידי תאי מטרה לפעולה2, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לספק מגוון רחב של מולקולות ביו-אקטיביות ותרופות לתיקון רקמות, אבחון וטיפול בגידולים ומודולציה חיסונית 3,4. עם זאת, ננו-חלקיקים ביולוגיים אחרים (למשל, ליפופרוטאינים) וננו-שלפוחיות (למשל, כלי רכב חשמליים שמקורם במסלולים שאינם אנדוזומליים) בעלי תכונות ביופיזיקליות דומות בנוזלי גוף משפיעים באופן בלתי נמנע על בידוד וטיהור רכב חשמלי. נכון להיום, אולטרה-צנטריפוגה נותרה תקן הזהב לבידוד רכב חשמלי, ושיטות בידוד אחרות, כולל צנטריפוגה הדרגתית של צפיפות סוכרוז, אולטרה-סינון, משקעים מפוליאתילן גליקול, כרומטוגרפיה ובידוד חרוזים אימונומגנטי, פותחו5. צוואר הבקבוק הנוכחי המגביל את התרגום הקליני והמסחור של טיפולים ברכב חשמלי הוא המחסור החמור בטכניקות בידוד המאפשרות בידוד מדרגי וניתן לשחזור של כלי רכב חשמליים 6,7,8. טכניקות בידוד מסורתיות של כלי רכב חשמליים (למשל, צנטריפוגה אולטרה-צנטריפוגית וכרומטוגרפיה של אי הכללת גודל) סובלות מתפוקות נמוכות (1 x 107-1 x 108/1 x 106 תאים), מחזור ייצור ארוך (24-48 שעות), יכולת שחזור ירודה של איכות המוצר, ודורשות ציוד ייצור יקר ועתיר אנרגיה שאינו יכול לענות על הביקוש הקליני הנוכחי לרכבים חשמליים6.
חיקויים אקסוזומיים (EMs), פונדקאיות סינתטיות של כלי רכב חשמליים מקומיים, משכו תשומת לב חשובה בשל המבנה, התפקוד והמדרגיות הדומים מאוד שלהם בייצור. המקור העיקרי של EMs הוא מהאקסטרוזיה הישירה של תאי הורים שלמים עם חתך רציף9,10, המדגים פונקציות ביולוגיות חזקות כמו EVs מקומיים11,12. לדוגמה, EMs שמקורם בתאי גזע מזנכימליים של חבל הטבור האנושי (hUCMSCs) מפעילים השפעות ריפוי פצעים דומות לאלה של כלי רכב חשמליים מקומיים, והם עשירים יותר בהרכב חלבונים13. למרות EMs נגזר תאים שלמים יש את המורכבות הביולוגית של EVs, החיסרון העיקרי שלהם הוא ההטרוגניות של מוצרים כי הם מזוהמים באופן בלתי נמנע על ידי אברונים תאיים שונים פסולת התא. ניתוח לוקליזציה של חלבונים גילה עוד כי EMs שמקורם באקסטרוזיה של תאים שלמים מכילים חלבונים רבים שאינם ספציפיים ל- EVs מהמיטוכונדריה ומהרשתית האנדופלסמית13. יתר על כן, רוב השיטות לייצור EMs עדיין דורשים אולטרה-צנטריפוגה, תהליך גוזל זמן רב ואנרגיה14. בהתחשב בעובדה שאקסוזומים נגזרים באופן בלעדי מאנדוזומים תאיים, שיערנו כי ננו-שלפוחיות שמקורן באנדוזומים מהונדסים ביולוגית עשויות לשחזר טוב יותר את ההומולוגיה הביולוגית בין אקסוזומים ו- EMs בהשוואה ל- EMs המבוססים היטב שמקורם בקרום התא המיוצרים בשיטת אקסטרוזיה של תאים שלמים14. עם זאת, הייצור של ננו-שלפוחיות שמקורן באנדוזום קשה בשל היעדר גישות בנות קיימא.
מחקרים קליניים בוצעו על ידי שימוש ברכבים חשמליים כתחליף לטיפול ללא תאים ומערכת אספקת תרופות ננומטרית לטיפול במחלות שונות. לדוגמה, כלי רכב חשמליים שמקורם בתאי גזע מזנכימליים ממח עצם שימשו לטיפול בדלקת ריאות חמורה שנגרמה על ידי COVID-19 והשיגו תוצאות מבטיחות. לאחרונה, כלי רכב חשמליים מהונדסים גנטית הנושאים חלבוני CD24 הוכיחו גם יתרונות טיפוליים רבי עוצמה לטיפול בחולי COVID-1915,16. עם זאת, הדרישה הקלינית של טיפול ברכב חשמלי עדיין לא יכולה להיענות בשיטות בידוד מסורתיות בגלל התשואה והעלות הנמוכות. מחקר זה מדווח על ייצור בקנה מידה גדול של ננו-שלפוחיות שמקורן באנדוזום באמצעות גישת הומוגניזציה במהירות גבוהה בסיוע הפרדה מגנטית. הוא מנצל את מסלול האנדוציטוזה של MNPs כדי לבודד אנדוזומים טעוני MNP באמצעות הפרדה מגנטית, ולאחר מכן הומוגניזציה במהירות גבוהה כדי לנסח אנדוזומים לננו-שלפוחיות חד-פיזור. מכיוון שסוגי האנדוזומים הנאספים על ידי פרוטוקול זה מגוונים, עדיין נדרש מחקר מעמיק נוסף כדי לבסס שיטות ייצור נאותות (GMP) בתעשייה. גישה חדשנית זו להכנת EM יעילה יותר בזמן (5 דקות של הומוגניזציה במהירות גבוהה) כדי להשיג ננו-שלפוחיות הומולוגיות לרכבים חשמליים מקומיים. הוא מייצר באופן אקספוננציאלי יותר שלפוחיות מאותן כמויות של תאים מאשר אולטרה-צנטריפוגה, אשר ניתן ליישם בדרך כלל על סוגי תאים שונים.