Egzosomy to małe pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, które okazały się bardzo obiecujące w zastosowaniach medycznych, takich jak dostarczanie leków, medycyna regeneracyjna i biomarkery chorób. Jednak głównym wyzwaniem utrudniającym przełożenie egzosomów na klinikę jest trudność w izolacji wysokiej jakości egzosomów na dużą skalę. Technologie oparte na filtracji pojawiły się ostatnio jako obiecujące metody pozyskiwania egzosomów do zastosowań medycznych.
Filtracja z przepływem stycznym
Filtracja z przepływem stycznym (TFF) jest uważana za idealne podejście do izolacji egzosomów na skalę inżynieryjną, które jest zgodne ze standardami Dobrej Praktyki Wytwarzania (GMP)[1][2]. TFF oddziela cząstki w oparciu o ich rozmiar, przepływając ciecz stycznie przez filtr membranowy, umożliwiając wysokie stężenie objętościowe i diafiltrację przy jednoczesnym zminimalizowaniu zatykania się filtra[3]. W badaniach z powodzeniem wykorzystano systemy TFF z wkładami z pustych włókien 500 kDa do izolowania egzosomów z dużych objętości pożywek do hodowli komórkowych[2][4]. W porównaniu do ultrawirowania, TFF zapewnia wyższą wydajność i czystość egzosomów w szybkim, skalowalnym i automatycznym formacie[1][3].
Filtry strzykawkowe i membranowe
Zastosowano również inne metody filtracji, takie jak filtry strzykawkowe i filtry membranowe. Na przykład Vaswani i in. wykorzystali kolumny do chromatografii wykluczania z filtrami strzykawkowymi 0,22 μm do uzyskania egzosomów mleka o wysokiej czystości z wydajnością przekraczającą ultrawirowanie[5]. Membrany mikrofiltracyjne zostały również włączone do urządzeń mikroprzepływowych, aby umożliwić izolację egzosomów na chipie z małych objętości próbek[1].
Podczas gdy techniki filtracji mają przewagę nad innymi metodami izolacji, wciąż napotykają wyzwania. Zatykanie porów i utrata egzosomów do filtratu pozostają kwestiami wpływającymi na wydajność[3], a zanieczyszczenie białkami lub innymi pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi jest nadal możliwe w zależności od wielkości porów[1]. Połączenie filtracji TFF lub filtracji z wykluczeniem wielkości z innymi ortogonalnymi technikami, takimi jak wytrącanie lub wychwytywanie immunopowinowactwa, może umożliwić opracowanie szybkich, skalowalnych i zgodnych z GMP procesów uzyskiwania egzosomów o wysokiej czystości do zastosowań klinicznych[1][3].
Podsumowanie
Ogólnie rzecz biorąc, technologie filtracji są obiecujące do izolowania egzosomów z dużych objętości płynów biologicznych i pożywek do hodowli komórkowych. Nadal potrzebne są dalsze badania w celu optymalizacji tych technik i oceny ich wydajności w pozyskiwaniu egzosomów o jakości klinicznej z różnych materiałów wyjściowych. Wymagane są również znormalizowane protokoły i wskaźniki kontroli jakości, aby zapewnić powtarzalność i bezpieczeństwo egzosomów izolowanych przez filtrację do zastosowań terapeutycznych.
Źródła
[1] Zhang, Y., et al. (2020). Postępy oparte na egzosomach do zastosowania w estetyce medycznej. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 1083.
[2] Busatto, S., et al. (2018). Filtracja z przepływem stycznym do wysoce wydajnego zatężania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych z dużych objętości płynu. Cells, 7(12), 273.
[3] Reiner, A.T., et al. (2017). Wyzwania techniczne związane z pracą z pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi. Nanoscale, 9(3), 881-906.
[4] Ha, D., et al. (2020). Skalowalna ekstrakcja i oczyszczanie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych przy użyciu filtracji z przepływem stycznym. Scientific Reports, 10(1), 1-12.
[5] Vaswani, K., et al. (2017). Egzosomy mleka – naturalne nanocząsteczki do dostarczania siRNA. Small, 13(42), 1701658.
Cytowania:
[1] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8766409/
[2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8432553/
[3] https://biosignaling.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12964-022-00959-4
[4] https://www.nature.com/articles/s41392-023-01704-0
[5] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2022.1083640/full