还在用培养瓶收集干细胞外泌体？——同腾新创固定床生物反应器为干细胞外泌体生产提供革命性解决方案

发布日期：2025-02-13

间充质干细胞（MSCs）因其强大的再生和免疫调节能力，在再生医学和疾病治疗领域展现出巨大潜力。截至2025年2月，包括中国、美国、欧盟等全球已获批上市的MSCs产品共有16款，涵盖骨髓、脐带、脂肪等多种来源，适应症主要涉及免疫调节与组织修复领域^[1]。

干细胞外泌体（MSCs-Exo）作为干细胞分泌的一种具有膜结构的微小囊泡，包含了蛋白质、脂质、核酸等多种生物活性分子，可作为细胞间通讯的重要介质，参与细胞间的信号传递和物质交换^[2]。MSCs-Exo不仅继承了干细胞的多种生物学功能，还具备一些独特的优势，如具有较低的免疫原性，不易引起免疫排斥反应；可在体内稳定存在并发挥作用，能够穿越血脑屏障等生理屏障到达病变部位；具有良好的生物相容性和安全性等^[3]。然而，采用传统的培养瓶和细胞工厂进行MSCs 2D培养存在诸多局限，尤其是MSCs-Exo生产方面，效率低下、产量不稳定、质量难以控制等问题严重制约了其临床应用。

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传统2D培养的困境

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图1. 传统MSCs培养主要采用培养瓶和细胞工厂等2D培养方式

传统的 2D 平面生产方法（图1）无法精确控制pH、DO等过程参数，占地面积大，劳动密集型，耗材（包括人员防护、环境维护）成本高。采用2D培养MSCs上清提取外泌体时存在以下问题：

1、资源浪费：培养上清常被当作废液丢弃，其中富含的外泌体资源白白流失。

2、效率低下：外泌体提取依赖于收集废弃上清，步骤繁琐，得率低。

3、批次差异：不同批次上清来源不一，外泌体产量和质量波动大，难以保证一致性。

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固定床反应器的突破

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图2. 同腾新创GEL-G^® Culture Ad60固定床生物反应器（Ad60 FBR）

同腾新创研发的GEL-G^® Culture Ad60固定床生物反应器（Ad60 FBR，图2）为外泌体生产带来了革命性的解决方案，主要有以下优势：

1.全封闭自动化培养：供稳定可控的培养环境，最大限度减少污染风险，确保细胞健康生长和外泌体稳定分泌。

2.多批次连续收获：可定期收集培养上清，实现外泌体的高效、连续生产，大幅提高产量1-2个数量级（图3）。

3.稳定高效的来源：固定床反应器提供持续、稳定的外泌体来源，有效解决批次差异问题，保证外泌体质量的一致性（图4）。

图3. MSCs采用Ad60 FBR进行3D培养的产量

A. Ad60 FBR与细胞工厂和微载体培养比较UC-MSCs-Exo产量更高；B. Ad60 FBR培养各类干细胞多批次收获和单批次收获外泌体产量对比；C. Ad60 FBR培养AD-MSCs多批次收获外泌体产量稳定

图4. Ad60 FBR培养的UC-MSCs上清原液中外泌体质量分析

A. 纳米颗粒追踪分析技术（NTA）检测颗粒浓度和直径；B. 电镜检测外泌体形状；C. WB检测多批次收获上清中外泌体标志蛋白

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未来展望

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Ad60 FBR的应用将极大推动外泌体研究和产业化进程，为疾病诊断、药物递送、再生医学等领域提供更优质、更稳定的外泌体资源。我们相信，这项技术将成为外泌体生产的主流方向，为人类健康事业带来更多福音。

参考文献

[1] Phinney Donald G, Pittenger Mark F, Concise Review: MSC-Derived Exosomes for Cell-Free Therapy.[J] .Stem Cells, 2017, 35: 851-858.

[2] Bebelman Maarten P, Smit Martine J, Pegtel D Michiel et al. Biogenesis and function of extracellular vesicles in cancer.[J] .Pharmacol Ther, 2018, 188: 1-11.

[3] Tkach Mercedes, Théry Clotilde, Communication by Extracellular Vesicles: Where We Are and Where We Need to Go.[J] .Cell, 2016, 164: 1226-1232.

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