搭建“細胞工廠” 生產(chǎn)“細胞藥物”
“細胞外囊泡是細胞之間進行‘交流’的一種工具。它們就像一個個納米級的‘信息包’，讓細胞在相互‘見不到面’時也能共享信息，在受精、免疫反應(yīng)、疾病過程、細胞生長和組織修復(fù)等生命活動中都具有重要作用。”3月20日，上海海洋大學教授楊光華接受采訪時告訴記者，其團隊開發(fā)出一種細胞外囊泡高效穩(wěn)定生產(chǎn)平臺，相關(guān)成果發(fā)表于《科學報告》。
中國科學院動物研究所等單位不久前也開發(fā)了細胞外囊泡數(shù)據(jù)庫，收集、整合和展示了細胞外囊泡介導的千余條相互作用事件。細胞外囊泡的開發(fā)利用越來越受到重視。
構(gòu)建體外不凋亡的細胞素
統(tǒng)計顯示，已發(fā)表和正在進行中的臨床研究對于細胞外囊泡的一種——間充質(zhì)干細胞外泌體治療腎臟疾病、骨關(guān)節(jié)炎、中風、阿爾茨海默病、1型糖尿病等疾病均有探索。
“如果細胞外囊泡可以實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，未來它將有望能像藥物一樣用于疾病的治療。”楊光華表示，但目前細胞外囊泡的大規(guī)模生產(chǎn)并未實現(xiàn)，原因在于分泌它的原代細胞在體外培養(yǎng)時會不可避免地凋亡，隨著細胞傳代次數(shù)增加還會分化直至停止增殖。
建造一個能夠在體外無限增殖的細胞系能夠解決細胞外囊泡的高通量生產(chǎn)問題。“隨著分子生物學的發(fā)展，我們探索通過基因介導插入的方式構(gòu)建不變異和不衰老的永生細胞系。”楊光華介紹，團隊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，通過病毒載體轉(zhuǎn)導技術(shù)，對胎盤絨毛膜間充質(zhì)干細胞進行基因編輯，獲得了一種可以不凋亡的間充質(zhì)干細胞系。試驗結(jié)果顯示，改造后的間充質(zhì)干細胞在體外連續(xù)傳代50次后仍保持穩(wěn)定的細胞形態(tài)、多向分化潛能和基因組完整性。
“通過進一步研究證明，基因SV40LT的引入使得細胞系在獲得無限壽命的同時能夠保持遺傳穩(wěn)定性，且無致瘤轉(zhuǎn)化特征，具備臨床應(yīng)用的安全性。”楊光華說。
確保“出廠”外泌體質(zhì)量
改造后的間充質(zhì)干細胞系能否承擔起“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)干細胞未必能保證產(chǎn)物一直不變，有研究也提示我們長時間的體外傳代培養(yǎng)可能會改變所得外泌體的屬性。”楊光華說，和現(xiàn)實中的工廠一樣，外泌體“出廠”前也需要進行質(zhì)檢，以確保這些納米級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)，對經(jīng)改造獲得的多個代際之間的外泌體進行形態(tài)學特征、粒徑分布和表面標志物表達等方面的分析。
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間充質(zhì)基質(zhì)細胞衍生出的外泌體具有高度一致性。這意味著經(jīng)過基因改造的胎盤絨毛膜間充質(zhì)干細胞系能夠持續(xù)穩(wěn)定分泌外泌體，可以作為生產(chǎn)用的高質(zhì)量單細胞來源。
“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，如采用無外源細胞外囊泡干擾的化學限定培養(yǎng)基，可以顯著提高純度和批次間的一致性。通過免疫捕獲等新型純化工藝可實現(xiàn)細胞外囊泡的高效分離和富集等。”楊光華說。
未來團隊將繼續(xù)構(gòu)建相關(guān)的疾病治療評估體系、組織特異性遞送系統(tǒng)等，為細胞外囊泡在精準醫(yī)學領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。（記者 張佳星）
