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为解决细胞外囊泡（EVs）临床转化中产量低的问题，研究人员开展了人血管类器官（BVOs）在垂直轮生物反应器（VWBRs）中分泌 EVs 的生物制造和脂质组学分析研究。结果显示 VWBRs 培养可提高 EVs 产量，且其具有治疗潜能。该研究为相关治疗提供新方向。
在生命科学和医学研究领域，人类诱导多能干细胞（iPSCs）的出现宛如一颗璀璨的新星，为众多研究带来了新的曙光。它能分化成各种细胞类型，在药物研发、疾病建模和治疗评估等方面展现出巨大的潜力。基于 iPSCs 构建的三维（3D）类器官，更是进一步模拟了人体组织的复杂结构和微环境，让研究人员能更深入地探索人体生物学的奥秘。
然而，前进的道路并非一帆风顺。在利用类器官衍生的细胞外囊泡（EVs）进行临床治疗时，一个关键的难题横亘在研究人员面前 ——EVs 的产量极低。这就好比在建造一座宏伟的医疗大厦时，关键材料的供应却严重不足。要知道，EVs 是纳米级的磷脂结合颗粒，在细胞间通讯中发挥着重要作用，尤其在靶向治疗方面极具潜力。但目前临床治疗所需的 EVs 剂量难以满足，这极大地限制了其在临床上的广泛应用，成为了 EVs 临床转化道路上的 “拦路虎” 。
为了攻克这一难题，来自佛罗里达州立大学（FAMU-FSU College of Engineering 等多个部门）的研究人员挺身而出，开展了一项意义非凡的研究。他们将目光聚焦于垂直轮生物反应器（VWBRs），探究其在人血管类器官（BVOs）分泌 EVs 过程中的作用。
研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞培养方面，他们将人 iPSCs 在不同条件下培养，包括在 VWBRs 中以聚集体或微载体形式培养，同时设置静态对照。通过细胞计数、代谢物测量、免疫细胞化学、流式细胞术、逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、蛋白质免疫印迹（Western blot）、脂质组学分析以及体外功能实验等多种手段，对细胞和 EVs 进行全面的表征和分析。
在研究结果方面，首先是 BVOs 的分化情况。在 VWBRs 中，人 iPSCs 成功分化为 BVOs。从形态学上看，聚集体在分化过程中尺寸显著增加，且 Ag40 组的聚集体在第 12 天展现出较大的周长和面积。免疫细胞化学和流式细胞术分析表明，VWBRs 培养支持关键 iBVO 标记物的分化和表达，其中 Ag40 条件下 CD31 和 ZO-1 的表达水平最高。
代谢物分析显示，VWBRs 培养的代谢途径与静态 6 孔板对照存在差异。例如，在葡萄糖代谢方面，Ag40 和 Ag80 组的葡萄糖消耗率较高，且表现出更多的有氧代谢特征，而静态对照组则以无氧代谢为主。
关于 EVs 的生物发生、糖酵解和自噬分析，研究发现 Ag40 和 MC 组促进了 EV 生物发生基因的表达，同时糖酵解和自噬相关基因也呈现上调趋势。
在 EVs 的分离和表征上，研究人员发现 VWBRs 条件下分泌的 EVs 产量显著提高，每毫升培养基中的 EVs 数量比静态对照组高 2 - 3 倍。当归一化到细胞数量时，MC 条件下的 EV 释放量更高。从 EVs 的大小来看，所有条件下的 EVs 模式大小均在～200nm 左右，表明动态环境对 EVs 大小影响不大。
脂质组学分析揭示了不同条件下 EVs 的脂质组成差异。虽然脂质亚类的总含量相似，但在链长和饱和度等方面存在显著差异。这些差异影响了鞘脂和神经营养因子信号通路等关键途径。
体外功能分析利用 D - 半乳糖诱导的衰老模型评估了 EVs 的治疗潜力。结果表明，大多数培养条件下的 EVs 能显著降低活性氧（ROS）水平，促进细胞增殖，显示出良好的治疗效果。
综合研究结论和讨论部分，该研究意义重大。研究证明了 VWBRs 培养可使 BVOs 产生的 EVs 产量提高 2 - 3 倍，这得益于其更活跃的有氧代谢和 EV 生物发生基因的上调。同时，研究还发现不同培养条件下 EVs 的脂质组成存在差异，且这些 EVs 在体外衰老模型中展现出治疗效果。这不仅为大规模生产功能性 EVs 提供了新的方法，也为基于 EVs 的治疗开辟了新的途径，有望在未来的临床治疗中，尤其是针对神经退行性疾病和血管疾病等复杂疾病的治疗中发挥重要作用。该研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》上，为生命科学和健康医学领域的研究提供了重要的参考和借鉴，推动了相关领域的进一步发展。
