由于缺乏富集高细胞外囊泡（EV）分泌细胞的方法，基于EV治疗在临床转化中仍然面临着重要挑战。目前对于EV治疗来源的细胞分选方法，仅限于与EV分泌或治疗潜力不相关的表面标记物。近日，来自美国哥伦比亚大学程柯教授和加利福尼亚大学Dino Di Carlo教授团队的研究人员利用纳米瓶技术，富集了数百万个基于EV分泌的单个细胞。该方法应用于富集具有高EV分泌的间充质干细胞（MSC）作为改善治疗效果的治疗性细胞，所分选的MSC表现出与EV生物发生和血管再生相关的明显转录谱，在心肌梗死小鼠模型中改善了心脏功能。这些发现突显了EV分泌在再生细胞疗法中的治疗重要性，根据EV分泌来选择细胞可以增强治疗效果。相关内容以“Optimizing cell therapy by sorting cells with high extracellular vesicle secretion”为题在线发表于6月7日的国际知名综合性学术期刊Nature Communications杂志上。
基于EV分泌的细胞分选和下游分析概述图。A 细胞被装载在与抗CD63捕获抗体共轭的纳米瓶（蓝色）中，并分泌EVs。B 每个细胞分泌的EVs被周围的纳米瓶捕获，并用针对EVs表面的CD9的荧光抗体标记。C 基于捕获的EVs表面的荧光信号水平（高 vs. 低分泌）使用标准细胞分选器对纳米瓶和相应的单个细胞进行分选。D 对高或低分泌细胞进行下游转录组分析，以表征基因表达差异。细胞产生和分泌大量的生物活性小分子、蛋白质，甚至包括多种生物分子的大规模自组装结构，如细胞外囊泡（EVs）。EVs在细胞间通讯中起着至关重要的作用，并且越来越多地被认识到，并且正在被应用作为治疗介质，在靶细胞中驱动细胞内信号传导，引发再生和抗炎性特性，治疗骨关节炎、肺纤维化或心肌损伤等疾病。实际上，人们已经发现，当直接在体内引入时，EVs是间充质干细胞（MSCs）产生强大治疗益处的关键因素。然而，目前还没有基于细胞产生和分泌EVs的检测方法，而且以EVs为基础的细胞疗法产品的生物活性化合物存在不均匀性，已被认为是不一致治疗结果的潜在来源。目前用于EVs及其产生细胞的特性鉴定程序，主要是使用批量富集平台从大量细胞中分离出分泌的EVs，但这样的操作方式掩盖了单个细胞分泌表型的潜在异质性。目前还没有技术能够根据EV分泌水平分析和分选单个细胞。因此研究人员设想，可以根据高EV分泌来分离单个细胞的技术，可以用于选择在治疗上具有优越性的基础细胞群体。这种方法也可以用于揭示EVs生物生成和分泌途径的关键介质，通过与转录组学分析相结合。在这项研究中，研究人员首先开发了一种纳米瓶技术，基于其分泌具有特定tetraspanin分子标记的EVs，表征和分选了数百万个细胞，然后应用了这种方法来选择治疗细胞进行治疗。研究人员发现，通过这种表型选择的MSCs在转录上是不同的，表达了EV生物生成和血管再生的标记物，并在分选和再生长后保持了高水平的EV分泌。研究人员应用该技术基于EV分泌选择MSCs，并将这些细胞植入到心肌梗死小鼠模型中治疗心脏损伤。与低EV分泌的细胞相比，接受基于高EV分泌分选的细胞处理的动物具有改善的功能和组织重塑结果。这些结果支持了EV分泌对再生细胞疗法的治疗重要性的假设，并且可以在未来选择或工程化以提高治疗效果并减少批次间的变异。参考文献：Optimizing cell therapy by sorting cells with high extracellular vesicle secretion. Nat Commun. 2024 Jun 7;15(1):4870.
