“細(xì)胞外囊泡是細(xì)胞之間進(jìn)行‘交流’的一種工具。它們就像一個(gè)個(gè)納米級(jí)的‘信息包’，讓細(xì)胞在相互‘見(jiàn)不到面’時(shí)也能共享信息，在受精、免疫反應(yīng)、疾病過(guò)程、細(xì)胞生長(zhǎng)和組織修復(fù)等生命活動(dòng)中都具有重要作用。”3月20日，上海海洋大學(xué)教授楊光華接受采訪時(shí)告訴記者，其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種細(xì)胞外囊泡高效穩(wěn)定生產(chǎn)平臺(tái)，相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。
中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所等單位不久前也開(kāi)發(fā)了細(xì)胞外囊泡數(shù)據(jù)庫(kù)，收集、整合和展示了細(xì)胞外囊泡介導(dǎo)的千余條相互作用事件。細(xì)胞外囊泡的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到重視。
構(gòu)建體外不凋亡的細(xì)胞素
統(tǒng)計(jì)顯示，已發(fā)表和正在進(jìn)行中的臨床研究對(duì)于細(xì)胞外囊泡的一種——間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體治療腎臟疾病、骨關(guān)節(jié)炎、中風(fēng)、阿爾茨海默病、1型糖尿病等疾病均有探索。
“如果細(xì)胞外囊泡可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，未來(lái)它將有望能像藥物一樣用于疾病的治療。”楊光華表示，但目前細(xì)胞外囊泡的大規(guī)模生產(chǎn)并未實(shí)現(xiàn)，原因在于分泌它的原代細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)會(huì)不可避免地凋亡，隨著細(xì)胞傳代次數(shù)增加還會(huì)分化直至停止增殖。
建造一個(gè)能夠在體外無(wú)限增殖的細(xì)胞系能夠解決細(xì)胞外囊泡的高通量生產(chǎn)問(wèn)題。“隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，我們探索通過(guò)基因介導(dǎo)插入的方式構(gòu)建不變異和不衰老的永生細(xì)胞系。”楊光華介紹，團(tuán)隊(duì)利用一種能夠激活端粒酶（與衰老相關(guān)的酶）活性的基因SV40LT，通過(guò)病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)，對(duì)胎盤(pán)絨毛膜間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，獲得了一種可以不凋亡的間充質(zhì)干細(xì)胞系。試驗(yàn)結(jié)果顯示，改造后的間充質(zhì)干細(xì)胞在體外連續(xù)傳代50次后仍保持穩(wěn)定的細(xì)胞形態(tài)、多向分化潛能和基因組完整性。
“通過(guò)進(jìn)一步研究證明，基因SV40LT的引入使得細(xì)胞系在獲得無(wú)限壽命的同時(shí)能夠保持遺傳穩(wěn)定性，且無(wú)致瘤轉(zhuǎn)化特征，具備臨床應(yīng)用的安全性。”楊光華說(shuō)。
確保“出廠”外泌體質(zhì)量
改造后的間充質(zhì)干細(xì)胞系能否承擔(dān)起“工廠”的職能，持續(xù)穩(wěn)定輸出外泌體呢？
“不凋亡的間充質(zhì)干細(xì)胞未必能保證產(chǎn)物一直不變，有研究也提示我們長(zhǎng)時(shí)間的體外傳代培養(yǎng)可能會(huì)改變所得外泌體的屬性。”楊光華說(shuō)，和現(xiàn)實(shí)中的工廠一樣，外泌體“出廠”前也需要進(jìn)行質(zhì)檢，以確保這些納米級(jí)大小的粒子是均一的。
質(zhì)檢的步驟是應(yīng)用單粒子干涉反射成像傳感技術(shù)和透射電子顯微鏡技術(shù)，對(duì)經(jīng)改造獲得的多個(gè)代際之間的外泌體進(jìn)行形態(tài)學(xué)特征、粒徑分布和表面標(biāo)志物表達(dá)等方面的分析。
楊光華表示，質(zhì)檢結(jié)果顯示，后代衍生出的外泌體與原代胎盤(pán)間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞衍生出的外泌體具有高度一致性。這意味著經(jīng)過(guò)基因改造的胎盤(pán)絨毛膜間充質(zhì)干細(xì)胞系能夠持續(xù)穩(wěn)定分泌外泌體，可以作為生產(chǎn)用的高質(zhì)量單細(xì)胞來(lái)源。
“我們還為這一技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用探索了相關(guān)輔助指南，如采用無(wú)外源細(xì)胞外囊泡干擾的化學(xué)限定培養(yǎng)基，可以顯著提高純度和批次間的一致性。通過(guò)免疫捕獲等新型純化工藝可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞外囊泡的高效分離和富集等。”楊光華說(shuō)。
未來(lái)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)構(gòu)建相關(guān)的疾病治療評(píng)估體系、組織特異性遞送系統(tǒng)等，為細(xì)胞外囊泡在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。（記者 張佳星）
