Spinnende bioreactoren verhogen de opbrengst van extracellulaire blaasjes voor meer betaalbaar gerichte geneeskunde

In cellen zijn er kleine deeltjes, bekend als extracellulaire blaasjes, die moleculen opslaan en verplaatsen. Onze cellen verpakken natuurlijk nuttige eiwitten en genezende verbindingen in deze kleine bubbels, waardoor ze worden verzonden naar waar ze nodig zijn om moleculaire lading te leveren of om met andere cellen te communiceren.

Extracellulaire blaasjes, of EV’s, zijn een veelbelovend hulpmiddel voor de gezondheidszorg vanwege hun vermogen om medicijnen te bedwingen en om ze te leveren aan moeilijk bereikbare delen van het lichaam. Maar hun voordelen worden beperkt door de uitdagingen om ze op schaal te maken.

Onderzoekers van het FAMU-FSU College of Engineering hebben pionier in een methode die een bioreactor gebruikt-een industrieel apparaat voor het uitvoeren van biologische reacties-met een verticaal roterend wiel om EV’s te produceren die zijn afgeleid van laboratorium-gekweekte bloedvatweefsels. Deze innovatie kan een revolutie teweegbrengen in experimentele therapieën voor leeftijdsgebonden ziekten door ze betaalbaarder en toegankelijker te maken. Het werk is gepubliceerd in Stamcelonderzoek en -therapie.

“Stel je voor dat we microscopische leveringstrucks uit laboratorium gekweekte menselijke weefsels zouden kunnen oogsten om genezende moleculen rechtstreeks naar beschadigde cellen in ons lichaam te dragen,” zei professor Yan Li van de afdeling chemische en biomedische engineering. “Dat is in wezen wat we hebben bereikt in ons onderzoek.”

Productiestrategieën

EV’s zijn beperkt als therapie vanwege de uitdaging bij het opschalen van hun productie. Traditionele productiemethoden leveren er maar weinig op, waardoor potentiële behandelingen duur zijn.

Om deze uitdaging aan te gaan, gebruikten de onderzoekers geavanceerde bioreactoren die bekend staan ​​als verticaal-wielbioreactoren om EV’s te creëren. De draaiende kamers binnen deze bioreactoren creëren zachte stromingen die de bloedstroom in ons lichaam nabootsen. Deze opstelling hielp cellen om 2 tot 3 keer meer EV’s te produceren in vergelijking met de traditionele methode waarbij de machines gewoon stilstaan.

“Zie het als het verschil tussen een fabriek die op normale capaciteit draait versus één die werkt op piekefficiëntie onder geoptimaliseerde omstandigheden,” zei Li. “In wezen verbetert de zachte draaiende beweging zowel de hoeveelheid van deze essentiële blaasjes als de algehele gezondheid van de kunstmatige bloedvaten.”

Waarom het ertoe doet

Het onderzoek lost een knelpunt op dat voorkomt dat op EV gebaseerde therapieën meer patiënten bereiken.

Laboratoriumtests toonden aan dat de EV’s die via deze methode werden geproduceerd al hun genezende eigenschappen handhaafde. Ze verminderden cellulaire schade door veroudering en stimuleerden de celgroei, belangrijke indicatoren dat ze hun therapeutische potentieel behouden, zelfs wanneer ze op grotere schalen worden geproduceerd.

Door een schaalbare, gecontroleerde productiemethode te ontwikkelen, hebben de onderzoekers een route gecreëerd voor deze veelbelovende behandelingen om van laboratoriumcurio’s naar mogelijk betaalbare medische interventies voor leeftijdsgebonden ziekten en weefselschade te gaan.

“Ik hoop dat het onderzoek naar EV’s toeneemt vanwege onze studie”, zegt Justice Ene, een afgestudeerde studentonderzoeker en co-auteur studeert. “In de toekomst moeten we de samenstelling van therapeutische lading verkennen en leren hoe goed het onderzoek zich vertaalt in veilig worden geproduceerd op grote schaal. Er zijn nog steeds veel vragen, maar het is een stap in de goede richting.”