$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Małe pęcherzyki zewnątrzkomórkowe pochodzące z mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC-sEVs) to heterogeniczne pęcherzyki wzbogacone wieloma składnikami, takimi jak mRNA, mikro-RNA, cytokiny, lipidy i metabolity1. W ostatnich latach wiele badań podkreśliło ogromny potencjał terapeutyczny MSC-sEVs jako bezkomórkowej metody leczenia o minimalnych skutkach ubocznych2, obiecując w leczeniu spektrum schorzeń, w tym starzenia się, zwyrodnienia tkanek, raka i zaburzeń zapalnych3,4,5,6. Niemniej jednak nadal istnieje poważne wyzwanie związane z wydobyciem sEV na dużą skalę, przy czym tradycyjne metody okazują się albo pracochłonne, czasochłonne, albo ekonomicznie niewykonalne. Co więcej, zapewnienie odtwarzalności ma kluczowe znaczenie dla klinicznego zastosowania i tłumaczenia terapii opartych na EV7. Naukowcy pilnie potrzebują metody oczyszczania, która jest nie tylko prosta i wydajna, ale także zgodna ze standardami dobrej praktyki produkcyjnej (GMP)8.
Konwencjonalne metody oczyszczania, w tym ultrawirowanie, ultrafiltracja, chromatografia wykluczania wielkości, immunopowinowactwo i wytrącanie polimerów, były szeroko stosowane w poprzednich badaniach9. Ogólnie rzecz biorąc, tradycyjne metody izolacji sEV wykazują ograniczenia, takie jak niska wydajność, obniżona czystość i wyzwania związane ze spełnieniem rygorystycznych norm aseptycznych. Co więcej, wcześniejsze badania wykazały potencjał obiecujących technik, takich jak systemy mikroprzepływowe10,11, izolacja magnetyczna bez znaczników12 i izolacja chemii kowalencyjnej13 w celu osiągnięcia wyjątkowej wydajności. Jednak wymóg specjalistycznego sprzętu sprawia, że zastosowanie tych zaawansowanych technik jest wyzwaniem dla większości zespołów badawczych. Podsumowując, skuteczna metoda izolowania sEV klasy GMP od dużej ilości próbek pozostaje krytyczną przeszkodą, ograniczającą postęp wielu zespołów zarówno w zastosowaniach badawczych, jak i klinicznych.
Ultrawirowanie jest najczęściej stosowaną metodą izolacji sEV i jest uznawane za złoty standard14,15. Jest to technika, która wykorzystuje różnice w gęstości i wielkości do izolowania sEV. Izolowane sEV są zwykle płukane solą fizjologiczną buforowaną fosforanami (PBS) w celu wyeliminowania resztkowych zanieczyszczeń. Następnie, odpowiednia objętość PBS jest zwykle używana do ponownego zaparcia wypłukanych sEV, a różne oczekiwane stężenia sEV mogą być zbierane poprzez kontrolowanie objętości PBS. Ponadto doniesiono, że czystość sEV osocza otrzymanych przez ultrawirowanie wydaje się być lepsza niż czystość sEV w osoczu wyizolowanych metodą chromatografii wykluczającej wielkość (SEC), a sEV otrzymane przez ultrawirowanie mają mniejsze zanieczyszczenia niepęcherzykowymi cząstkami zewnątrzkomórkowymi (NVEP). To również sprawia, że ultrawirowanie jest najczęściej stosowane i trudne do zastąpienia w wielu zabiegach, które wymagają wysokich stężeń sEV. Jednak oprócz jakości i czystości, czynnikiem nie można ignorować również wydajności w przypadku ekstrakcji sEV w dużych ilościach. Do tej pory pojedyncza runda ultrawirowania może obsłużyć objętość próbki do około 600 ml, co oznacza, że trudno jest zaspokoić zapotrzebowanie na ekstrakcję na dużą skalę za pomocą samego ultrawirowania16.
Urządzenie do hemodializy składa się z modułu opartego na membranie, który zawiera tysiące pustych włókien. Krew krąży w tych włóknach w zamkniętej cylindrycznej komorze 17. Składniki krwi mogą selektywnie przechodzić przez te błony w oparciu o ich wielkość cząsteczkową i stężenie jonów. W klinice jest szeroko stosowany jako sztuczna nerka do usuwania produktów przemiany materii i nadmiaru płynów z krwi pacjentów18,19,20. Innymi słowy, hemodializator ma również potencjał do koncentracji próbek o dużej objętości, opierając się na procesie podobnym do filtracji o przepływie stycznym (TFF). W ostatnich wytycznych wydanych przez Międzynarodowe Towarzystwo Pęcherzyków Zewnątrzkomórkowych (ISEV) koncentraty sEV są uważane za odpowiednie do próbek o dużej objętości, takich jak pożywka do hodowli komórkowych. Po dziesięcioleciach rozwoju, hemodializatory zostały szeroko przyjęte w szpitalach, wspierane przez obfitość dojrzałych materiałów eksploatacyjnych i pulę wykwalifikowanych operatorów, co ułatwia utrzymanie sterylności próbki.
To badanie przedstawia metodę oczyszczania sEV opartą na hemodializatorze i ultrawirówce zgodnej z GMP. Tutaj wybieramy dializatory o masie cząsteczkowej 100 kDa (MWCO), które, jak wykazano, skutecznie wychwytują sEV i odfiltrowują liczne białka22. Ultrawirowanie stanowi również krok do dalszego oczyszczania. Praca pokazuje, że hemodializator jest równie odpowiedni do stężenia sEV. Protokół ten pozwala naukowcom skutecznie izolować sEV z próbek o dużej objętości. Zarejestrowaliśmy badanie kliniczne w Chińskim Rejestrze Badań Klinicznych (ChiCTR, NO. ChiCTR2200059018), które jest nadal w toku i nie zostało jeszcze zakończone. Chociaż dane kliniczne nie są obecnie łatwo dostępne do publikacji, niezawodna, wydajna i zgodna z przepisami metoda wytwarzania sEV, jak podano w tym protokole, jest warunkiem wstępnym do prowadzenia badań przedklinicznych i klinicznych.