2013年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給發(fā)現(xiàn)“細(xì)胞的囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制”的三位科學(xué)家。囊泡運(yùn)輸構(gòu)建了人體生理學(xué)和病理學(xué)過(guò)程中的“智慧物流運(yùn)輸系統(tǒng)”，負(fù)責(zé)細(xì)胞間的物質(zhì)遞送和信息通訊。因此，細(xì)胞外囊泡被視為重要的生物標(biāo)志物和天然的運(yùn)載工具，在智能藥物遞送、重大疾病精準(zhǔn)診療等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。

然而在常規(guī)培養(yǎng)條件下，供體細(xì)胞往往存在分泌效率有限、外囊泡產(chǎn)量低等技術(shù)問題，極大的限制了細(xì)胞外囊泡的實(shí)際應(yīng)用。為了提高細(xì)胞外囊泡的分泌量，常用的技術(shù)手段包括分子調(diào)控、乙醇處理、pH調(diào)節(jié)等生化策略，因依賴于生化試劑添加物，易改變細(xì)胞生理狀態(tài)而影響外囊泡的功能性和安全性。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，楊慧團(tuán)隊(duì)提出一種名為“種子SEED芯片 (Small Extracellular vEsicles Developer)”的微流控編輯平臺(tái)，能夠高通量且無(wú)損傷的刺激細(xì)胞，提高細(xì)胞外囊泡的分泌量。

“種子SEED芯片”由于借助了微流控芯片技術(shù)可在微觀尺度精確操控流體的特點(diǎn)，該尺度相當(dāng)于百分之一的頭發(fā)絲直徑，可以將物理場(chǎng)作用定位到細(xì)胞尺度，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的高通量且高精度的操控。芯片內(nèi)部引入“魚骨型”微結(jié)構(gòu)陣列，機(jī)械擠壓刺激細(xì)胞，增強(qiáng)細(xì)胞外囊泡的分泌量，針對(duì)不同來(lái)源的細(xì)胞可實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的特異性開發(fā)。研究中采用骨髓來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞作為應(yīng)用對(duì)象，該技術(shù)成功使干細(xì)胞外囊泡的產(chǎn)量提高了數(shù)倍。上述干細(xì)胞外囊泡在生物醫(yī)學(xué)研究及臨床應(yīng)用中具有重大潛力，但干細(xì)胞有限的擴(kuò)增能力，極大限制了其分泌外囊泡的數(shù)量，為實(shí)際應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。此項(xiàng)工作成功構(gòu)建了大規(guī)模生產(chǎn)細(xì)胞外囊泡的新范式，并以角膜損傷模型為例，驗(yàn)證了此方法生產(chǎn)的干細(xì)胞外囊泡能夠顯著促進(jìn)組織修復(fù)。

未來(lái)，基于微流控芯片技術(shù)增強(qiáng)細(xì)胞外囊泡分泌量的新策略有望發(fā)展成為一種平臺(tái)型工具，并與胞內(nèi)遞送研究相結(jié)合，提高細(xì)胞外囊泡產(chǎn)量的同時(shí)，將具有臨床治療作用的外源物質(zhì)裝載到外囊泡中，為外囊泡裝載研究以及精準(zhǔn)治療應(yīng)用提供新的技術(shù)支持。

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