مروری بر اگزوزوم ها و تکامل فناوری های مرتبط

 اگزوزوم ها تقریباً توسط تمام سلول های زنده تولید و ترشح می شوند و تقریباً در هر مایع بدن وجود دارند.  آنها به وفور در محیط رشد بسیاری از سلول های کشت شده مانند لنفوسیت های B، سلول های دندریتیک، سلول های T سیتوتوکسیک، سلول های اپیتلیال روده، نورون ها، الیگودندروسیت ها، پلاکت ها، ماست سل ها و سلول های شوان یافت می شوند.

 اگزوزوم ها با توجه به نقش مهمی که در برقراری ارتباط و واسطه فعالیت بدنی دارند، در پاسخ ایمنی، تولید مثل و رشد و ارتباطات عصبی و همچنین تکثیر سلولی، هموستاز و بلوغ فعال هستند.  محققان به اگزوزوم ها به دلیل پتانسیل آنها در طیف متنوعی از کاربردهای تحقیقاتی، تشخیصی، تحلیلی و درمانی علاقه مند هستند.

 اگزوزوم ها در تشخیص سرطان و سایر بیماری ها با استفاده از مایعات بدن شامل پلاسما، سرم، مایع صفاقی و بزاق استفاده می شوند.  آنها همچنین در آزمایشات بالینی به عنوان روش های درمانی آزمایش می شوند و همچنین برای تحویل دارو مورد استفاده قرار می گیرند.

 تولید اگزوزوم از کشت سلولی

 انواع مختلفی از سلول ها که در فلاسک های T استاندارد کشت می شوند، اگزوزوم ها را در محیط کشت سلولی مصرف شده ترشح می کنند.  از آنجایی که بیشتر سلول‌هایی که برای تحقیقات اگزوزوم کشت می‌شوند، وابسته به بستر هستند (یعنی باید برای اتصال به یک سطح یا ماتریکس بچسبند)، محیط‌های بدون سرم معمولاً توصیه نمی‌شوند و درجاتی از مکمل سرم نیز مورد نیاز است.

 با این حال، گزارش‌های متعددی از پروتکل‌هایی برای تولید کارآمد اگزوزوم‌ها توسط انواع سلول‌های خاص در محیط بدون سرم، حتی از نظر شیمیایی تعریف شده، وجود دارد.  به عنوان مثال، پیش سازهای قلبی عروقی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القا شده توسط انسان، که بر روی صفحات پوشیده شده با فیبرونکتین در محیطی بدون سرم که تنها با یک منبع انرژی اضافه شده و bFGF I رشد می کند، اگزوزوم تولید می کنند.

 اگزوزوم‌های آزاد شده از کلون‌های خاص سلول T انسانی برای تعدیل فعالیت سلول‌های ایمنی، از جمله زیر مجموعه‌های دیگر سلول‌های T استفاده می‌شوند.  مطالعات نشان داده‌اند که سلول‌های بنیادی چندین فاکتور رشد مهم ترشح می‌کنند و بنابراین برای کشت سلول‌های بنیادی کارآمد در شرایط آزمایشگاهی، محیط آماده‌سازی شده با سلول‌های بنیادی مورد نیاز است.  هنگامی که از سرم جنین گاوی (FBS) در کشت استفاده می شود، آلودگی با اگزوزوم گاوی یک نگرانی است.  برای جلوگیری از این آلودگی، نسخه های تجاری سرم گاوی فاقد اگزوزوم در حال حاضر در دسترس هستند.

 تولید اگزوزوم‌ها در مقیاس کوچک معمولاً با کشت سلول‌های چسبنده در یک فلاسک یا صفحه در یک محیط کشت استاندارد آغاز می‌شود.  سپس به محیطی بدون سرم یا محیطی حاوی سرم خالی از اگزوزوم منتقل می شود.  سپس این کشت‌ها برای یک دوره زمانی خاص نگهداری می‌شوند و سپس برای هر گونه جداسازی، غلظت، خصوصیات و خالص‌سازی وزیکول مورد نیاز، تخلیه و پردازش می‌شوند.

 فرمت های تولید اگزوزوم

 در حال حاضر، بیشتر پلتفرم‌های تولید اگزوزوم شامل کشت سلولی چسبنده هستند و به همین دلیل، فعالیت‌های افزایش مقیاس بر روی فناوری‌هایی تمرکز می‌کنند که سطح کشت را به حداکثر می‌رسانند، مانند میکروحامل‌ها در راکتورها یا کشت در بیوراکتورهای با بستر ثابت یا فیبر توخالی.

 محققان رویکردهایی مانند استفاده از سلول‌های تغذیه‌کننده، محیط‌های شرطی، ماتریس‌های خارج سلولی برون‌سلولی و انتقال مهندسی‌شده تولیدکننده-سلول را اتخاذ می‌کنند.  این روش ها در برخی فرمت ها برای تولید اگزوزوم در مقیاس بزرگ مفید هستند.

 تولید اگزوزوم در مقیاس بزرگ

 تولید اگزوزوم‌ها در مقیاس بزرگتر با استفاده از ده‌ها فلاسک بزرگ T-225، فلاسک‌های کشت چندلایه‌ای، بیورآکتورهای بزرگ با بستر ثابت، بیورآکتورها با استفاده از میکروحامل‌ها یا تولید مداوم در راکتورهای پرفیوژن انجام می‌شود.  برخی از مطالعات چالش های خاصی را در ارتباط با استفاده از بیوراکتورها با مخزن دارای همزن برای تولید اگزوزوم گزارش کرده اند.  تولید مبتنی بر پرفیوژن می‌تواند برخی از این چالش‌ها را کاهش دهد و از فرآیند اضافه و محدودیت‌های مرتبط با میکروحامل‌ها جلوگیری کند.

 برخی از فلاسک‌ها یا بیوراکتورهای مبتنی بر غشاء به‌عنوان فناوری‌های دارای قابلیت پرفیوژن نیز برای جلوگیری یا حداقل کاهش مسائلی مانند موارد مرتبط با نیروهای هیدرودینامیکی (برشی) استفاده می‌شوند.  این سیستم‌ها کشت را برای مدت طولانی فعال می‌کنند و می‌توانند اگزوزوم‌ها را در یک محفظه جداشده غشایی متمرکز کنند و امکان تغذیه و برداشت را فراهم کنند.  در راکتورهای خاص، سمت حاوی سلول دستگاه پرفیوژن می‌تواند از جداسازی فاکتورهای رشد پشتیبانی کند، که امکان کاهش شدید سرم، فاکتورهای اضافه شده یا محیط شرطی شده را فراهم می‌کند.  بیوراکتورهای بستر ثابت با داده های کاربردی منتشر شده اکنون برای ساخت اگزوزوم ها در مقیاس بزرگ در دسترس هستند.

 بیوراکتورهای پرفیوژن فیبر توخالی قادر به پشتیبانی از تعداد زیادی سلول در تراکم بالا در حالت کشت پیوسته بدون استخراج و پاساژ سلول ها هستند.

 آینده تولید اگزوزوم

 در سال‌های اخیر، نه تنها اگزوزوم‌های بومی یا ذاتی در بیوتکنولوژی و پزشکی مورد کاوش قرار می‌گیرند، بلکه به‌عنوان ناقل‌های درمانی نیز مهندسی می‌شوند.

 نوع مهندسی اگزوزوم مورد استفاده با توجه به طراحی روش های تولید متفاوت است.  اهداف نهایی می‌تواند شامل مجموعه اگزوزوم‌های طبیعی، تولید اگزوزوم‌هایی باشد که محموله‌های دارویی خاصی را در خود جای دهند، یا تولید اگزوزوم‌هایی که می‌توانند بخش‌های هدف‌گیری سطح مصنوعی را ارائه دهند.  ساخت اگزوزوم ها با محموله های درمانی می تواند به صورت درون تنی یا پس از ترشح از طریق چندین روش شیمیایی یا فیزیکی انجام شود.

https://bioinformant.com/the-rise-of-exosome-manufacturing-and-its-evolution/amp/