Биореакторы с вращением увеличивают производство целебных везикул для доступной медицины

Культуры тканей для получения внеклеточных везикул под микроскопом в лаборатории Ли. Автор: Scott Holstein/FAMU-FSU College of Engineering

Внутри клеток существуют крошечные частицы, известные как внеклеточные везикулы, которые хранят и перемещают молекулы. Наши клетки естественным образом упаковывают полезные белки и целебные соединения в эти микроскопические пузырьки, отправляя их туда, где они необходимы для доставки молекулярного груза или для коммуникации с другими клетками.

Внеклеточные везикулы (EV) являются многообещающим инструментом в здравоохранении благодаря своей способности содержать лекарства и доставлять их в труднодоступные части тела. Но их преимущества ограничены сложностями массового производства.

Исследователи из Инженерного колледжа FAMU-FSU разработали метод, использующий биореактор — промышленное устройство для проведения биологических реакций — с вертикально вращающимся колесом для массового производства EV, полученных из выращенных в лаборатории тканей кровеносных сосудов. Это новшество может революционизировать экспериментальные методы лечения возрастных заболеваний, сделав их более доступными. Работа опубликована в журнале Stem Cell Research & Therapy.

«Представьте, если бы мы могли собирать микроскопические грузовики доставки из выращенных в лаборатории человеческих тканей, чтобы переносить целебные молекулы прямо к поврежденным клеткам в наших телах», — сказал профессор Ян Ли с кафедры химического и биомедицинского инженерии. «По сути, это то, чего мы достигли в нашем исследовании».

Стратегии производства

Использование EV в терапии было ограничено из-за сложностей масштабирования их производства. Традиционные методы производства дают очень мало везикул, что делает потенциальное лечение дорогостоящим.

Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали усовершенствованные биореакторы, известные как вертикально-колесные биореакторы, для создания EV. Вращающиеся камеры внутри этих биореакторов создают мягкие токи, имитирующие кровоток в наших телах. Эта установка помогла клеткам производить в 2–3 раза больше EV по сравнению с традиционным методом, где аппараты просто стоят на месте.

«Думайте об этом как о разнице между фабрикой, работающей на нормальной мощности, и той, что работает с максимальной эффективностью в оптимизированных условиях», — пояснил Ли. «По сути, мягкое вращательное движение усиливает как количество этих необходимых везикул, так и общее здоровье искусственных кровеносных сосудов».

Почему это важно

Исследование решает узкое место, которое мешало терапиям на основе EV достичь большего числа пациентов.

Лабораторные тесты показали, что EV, произведенные этим методом, сохранили все свои целебные свойства. Они уменьшали клеточные повреждения от старения и стимулировали рост клеток — ключевые показатели того, что они сохраняют свой терапевтический потенциал даже при производстве в больших масштабах.

Разработав масштабируемый, контролируемый метод производства, исследователи создали путь для этих многообещающих методов лечения — от лабораторных диковинок до потенциально доступных медицинских вмешательств при возрастных заболеваниях и повреждениях тканей.

«Я надеюсь, что исследования EV расширятся благодаря нашей работе», — сказал Джастис Эне, аспирант-исследователь и соавтор исследования. «В будущем нам нужно изучить состав терапевтического груза и понять, насколько хорошо исследование трансформируется в безопасное крупномасштабное производство. Вопросов еще много, но это шаг в правильном направлении».

Больше информации: Justice Ene et al, Biomanufacturing and lipidomics analysis of extracellular vesicles secreted by human blood vessel organoids in a vertical wheel bioreactor, Stem Cell Research & Therapy (2025). DOI: 10.1186/s13287-025-04317-2

Источник: Florida State University