【外泌体研究】FiberCell为您富集高浓度的外泌体
2015年开始,外泌体成为炙手可热的研究方向之一。众所周知,外泌体(Exosomes)是由细胞内吞泡膜向内凹陷形成多泡内涵体,再与细胞膜融合后释放到细胞外基质中的一种30-150 nm的细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)。目前针对临床样本(细胞培养上清、血浆、血清、唾液、乳汁等体液)的外泌体研究热火朝天,其中细胞培养上清为主要样本来源。常规2D培养可获得大量细胞培养上清,而在外泌体提取与纯化步骤消耗了大量的人力、物力成本等,且获得的外泌体量较少。如何才能高效获取大量的外泌体来保证下游研究的样本来源?今天就给大家介绍一种富集高浓度外泌体的方法。
一、外泌体研究现状
外泌体参与细胞之间的交流,物质的运输以及正常生理过程的维持,还与疾病息息相关,引入越来越多的学者开始这方面的研究。关于外泌体的提取、组成、“载体”和相应功能的精准分子机制近些年来颇受关注,而且国自然基金有关外泌体关键词的申请数量与pubmed收录的文章数也在逐年增加。
外泌体的研究包括提取与纯化、鉴定与检测、荧光标记、蛋白组学、测序、临床研究以及下游机制研究等。这一系列研究在间充质干细胞上得到深入探索,从基础机制研究到临床医美产品或动物注射研究,覆盖多个领域,这就要求起始能够获得大量用于研究的外泌体样本。针对不同来源的外泌体样本,国内科研院所或生物公司采用的外泌体提取方法以超速离心法为主,但该方法操作费时、起始处理样本量有限、需要精密设备、获取外泌体样本纯度低。另外密度梯度离心、超滤离心和磁珠免疫法等外泌体提取方法也都存在各种各样的缺点,应用也较少。如何才能减少外泌体提取样本的体积,是否存在一种方法或者设备可以获得高浓度的外泌体样本?这样可以减少后续样本外泌体提取与纯化的成本等,也可以获得足够的外泌体用于下游研究。
二、FiberCell产品介绍
3D中空纤维细胞培养系统(FiberCell Systems)是干细胞与293细胞等产生外泌体的理想反应器,为细胞或细菌提供更类似体内的生长环境。
(一)工作原理
蠕动泵、培养筒、培养基储液瓶通过导管连接构成一个连续流动的体系。
中空纤维作用类似于微血管,纤维直径大约200 μm,可选择不同截留分子量的纤维。
培养基在中空纤维内部循环流动,细胞接种培养在纤维外部;中空纤维可允许小分子营养物质自由穿透。
细胞在纤维外生长时,分泌的产物聚集在纤维外空间,浓度可高于2D培养的100倍。
(二)FiberCell系统的特点
可高密度接种培养细胞(至少10^8个/ml),包括贴壁与悬浮细胞。
降低细胞对血清的要求,易于适应无血清培养。
无需细胞传代,细胞可连续培养数月以上,持续收获高浓度细胞分泌产物。
建立稳定的in-vivo like生长环境,且封闭系统提高生物安全性。
整个系统体积小巧,可直接置于二氧化碳细胞培养箱进行气体交换。
操作简单,每次检测糖值、换液仅需15分钟。
(三)FiberCell产品应用于外泌体富集
FiberCell系统可以模仿细胞体内生长的微环境,受到国内外学者的关注,也积极应用于各类领域的研究。其中较为广泛的应用于干细胞或293细胞的外泌体富集研究,并发表了较多文章,极大的体现了FiberCell系统在外泌体研究领域的优势,下面就给大家带来三个案例:
1. FiberCell系统适用于cGMP条件下生产EVs
Gobin 等在符合cGMP的条件下,利用FiberCell系统培养四株人骨髓来源的间充质干细胞(human bone marrow mesenchymal stromal cell,hBM-MSCs),结果显示四株hBM-MSCs在25天的生产周期内分泌了保持较小尺寸的EVs,且具有一致的聚糖特征;免疫表型表达水平较高。25天后回收获得的细胞仍保留了间充质干细胞的三系分化能力,且表面标记物表达良好。
▲ FiberCell系统培养hBM-MSCs生产获得的EVs粒径与浓度分布情况(左);回收后的hBM-MSCs保持了较好的特性(右)
2.大规模生产富含特异性miRNA的EVs用于体内外研究
Yoo KW等通过在细胞中过表达miRNA前体,再利用FiberCell系统进行生产大量富含miRNA的EVs,高浓度的EVs可以用于miRNA的体外和体内应用。
▲ 过表达不同miRNA前体后富集的EVs特征比较
3.FiberCell系统培养脐带MSC产生的外泌体提高软骨活性
Yan等利用FiberCell系统进行3D培养脐带MSC收获外泌体,再与2D培养获得的外泌体进行动物临床研究比较。结果发现3D-外泌体的产量是2D-外泌体的7.5倍;体外研究表明两种方式获得的外泌体均能刺激软骨细胞增殖、迁移和机制合成,抑制细胞凋亡,其中3D-外泌体的作用强于2D-外泌体,治疗效果更好。
▲ FiberCell系统高产外泌体(左);不同培养方式获得的外泌体在软骨缺损修复中的治疗效果比较(右)
4.FiberCell系统的其它应用
体外PK/PD模型(In Vitro Toxicology)
单抗生产(Monoclonal Antibody Production)
重组蛋白生产(Recombinant Protein Production)
细胞共培养(Cell Co-culture)
隐孢子虫培养(Cryptosporidium-culture)
产品订购信息
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FiberCell系统利用成百上千个中空纤维管组成的3D细胞培养微环境,高表面积与体积比允许接种10^8以上的细胞量,可收获高浓度细胞分泌物的上清,为您提供充裕的起始外泌体研究样本。
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References
1、Gobin J, Muradia G, Mehic J, et al. Hollow-fiber bioreactor production of extracellular vesicles from human bone marrow mesenchymal stromal cells yields nanovesicles that mirrors the immuno-modulatory antigenic signature of the producer cell. Stem Cell Res Ther. 2021, 12(1): 127.
2、Yoo KW, Li N, Makani V, et al. Large-Scale Preparation of Extracellular Vesicles Enriched with Specific microRNA. Tissue Eng Part C Methods. 2018 , 24(11): 637-644.
3、Yan L, Wu X. Exosomes produced from 3D cultures of umbilical cord mesenchymal stem cells in a hollow-fiber bioreactor show improved osteochondral regeneration activity. Cell Biol Toxicol. 2020 , 36(2): 165-178.
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