外泌體好不好，關鍵看工藝！新文獻匯總10年外泌體技術發展史

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本文重點摘要

在過去十年中，間充質干細胞外泌體已成為一種極具前景的健康干預方法。根據近期發表的綜述表明：

（1）歷經十年研究，間充質干細胞外泌體從實驗室走向臨床的轉化之路，產品質量的核心瓶頸已明確指向制造工藝，包括細胞來源標準化、規模化生產、高效純化與嚴格質控等方面。

（2）工藝創新正成為破局關鍵：工程化改造提升產品靶向性與療效一致性，新型生物反應器與3D培養技術突破規模化量產瓶頸，先進的分離純化方案則在保障高純度同時保持了外泌體生物活性。

（3）這些制造端的系統性進步，正推動著間充質干細胞外泌體向標準化、高質量、可重復的臨床級產品邁進，從根本上印證了 “工藝決定產品” 的產業邏輯，為下一代干細胞外泌體療法的成功轉化奠定了堅實基礎。

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本期撰文：福建醫科大學 YANG

本文審核專家：江蘇大學附屬醫院 李晶教授

近年來，間充質干細胞外泌體在再生醫學和疾病治療領域展現出巨大潛力。

外泌體是細胞分泌的微小囊泡，能夠攜帶蛋白質、核酸等生物活性物質，在細胞間通訊中扮演重要角色。

然而從實驗室研究到臨床應用，這一轉化過程中需要克服諸多制造工藝等方面的挑戰。

日前，《Cytotherapy》期刊發表的綜述文章[1]系統梳理了十年來該領域的技術發展，本文將深入探討MSC-sEVs在產業化道路上面臨的關鍵制造難題以及相應的技術突破。

干細胞外泌體：一個快速崛起的賽道

間充質干細胞外泌體已成為再生醫學領域的焦點。這些直徑約30-150納米的微小囊泡能夠跨越生物屏障，將活性分子精準遞送至目標細胞。

圖片來自文獻4

過去十年間，超過200項臨床前研究證實了間充質干細胞外泌體在組織修復、免疫調節和抗炎方面的顯著效果 。全球已有數十項臨床試驗正在進行，適應癥涵蓋急性呼吸窘迫綜合征、心肌梗死、糖尿病足潰瘍等多種疾病[2]。

資本市場上，外泌體領域的投資熱度持續攀升。2022年，全球外泌體治療市場規模已達到1.5億美元，預計到2027年將增長至6億美元[3]。多家生物技術公司在這一領域展開激烈競爭，開發針對不同疾病的外泌體療法。

工藝決定產品！

間充質干細胞外泌體工藝的4大核心焦點

間充質干細胞外泌體（MSC-sEVs）能否在未來實現臨床大規模應用，關鍵在于以下幾點[1,5]：

（1）細胞來源的標準化。

這是首要難題。不同組織來源（如骨髓、脂肪、臍帶）的間充質干細胞分泌的外泌體在組成和功能上存在差異 。如何建立穩定、可再生的細胞來源，成為行業面臨的第一道關卡。

研究發現，優質的、年輕間充質干細胞來源，對外泌體功能發至關重要[10]。

圖片來自參考文獻10

不同來源的間充質干細胞在蛋白質分泌上存在顯著差異，來自胎盤和臍帶的MSCs因分泌組的多樣性被認為具有更大的治療潛力，因為它們能夠提供更廣泛的生物活性分子來促進組織修復[11]。

不同來源的間充質干細胞分泌蛋白組的功能表征[11]。（a） 不同組特異性蛋白的生物學功能預測（p < 0.01）。

近年來，工程化改造技術為細胞來源問題提供了創新思路：通過基因工程技術修飾母細胞，使其分泌的外泌體攜帶特定治療性分子或具有增強的靶向能力。

一項突破性研究顯示，經過工程化過表達特定膜蛋白的MSC-sEVs，表現出更長的體內循環時間和增強的靶向修復效果 [6]。這種方法不僅提高了治療效果，還使生產過程更加可控。

（2）規模化生產。

規模化生產是限制產業化的關鍵因素。傳統的平面培養系統產量有限，難以滿足臨床級應用的需求。擴大生產規模同時保持外泌體質量和一致性、控制生產過程中的污染風險、保障外泌體收集效率等這些是發展過程中需要克服的挑戰。

傳統平面培養相比，三維培養系統如微載體懸浮培養，可使細胞密度提高10倍以上，外泌體產量相應大幅增加。智能化生物反應器能夠實時監測和調控培養條件，確保生產過程的穩定性和一致性[7-9]。

圖片來自文獻[1]

（3）分離純化技術的完善。

目前常用的超速離心法雖然廣泛應用于實驗室研究，但其產量低、耗時長的缺點限制了臨床應用 。其他方法如尺寸排阻色譜、聚合物沉淀等各有優劣，但都難以同時滿足高純度、高產量和保持生物活性的要求。

近年來，外泌體分離純化技術迎來多項創新。例如，切向流過濾結合尺寸排阻色譜的組合方法，在保持外泌體生物活性的同時，將純化效率顯著提高。新興的微流控技術和基于特定表面標志物的親和純化方法展現出巨大潛力，能夠實現更高純度和特異性的外泌體分離[7-9]。

圖片來自文獻9

（4）質量控制和標準化體系的建立。

外泌體產品的質量評價，需要對濃度、大小分布、表面標志物、生物活性等多個維度進行綜合評估。如何建立全面的質量控制體系，確保每一批次產品的一致性和有效性，是監管機構和生產企業共同面臨的挑戰。

圖片來自文獻[5]

近年來，多項指南的頒布為外泌體表征提供了最低要求框架，多重檢測平臺整合了納米粒子追蹤分析、流式細胞術、蛋白質組學和功能測定等多種方法，全面評估外泌體質量。行業正在建立參考材料和標準化方案，以促進質量控制的一致性和可比性 [7-9]。

小結

工藝決定產品的時代已來臨，隨著制造工藝的不斷突破，間充質干細胞外泌體（治療正從實驗室走向臨床。工程化改造、規模化生產、高效純化和嚴格質控的技術進步，共同推動了這一領域的發展。隨著自動化、封閉式生產系統的應用和人工智能在過程優化中的作用日益凸顯，外泌體制造的效率和質量將進一步提升。監管框架的逐步完善和標準化進程的推進，將為行業健康發展提供保障。未來幾年，隨著這些技術和系統的成熟，我們有望見證更多基于干細胞外泌體的創新方案進入臨床，為健康改善帶來新的選擇。

參考文獻：

[1] Giebel B, Lim SK. Overcoming challenges in MSC-sEV therapeutics: insights and advances after a decade of research. Cytotherapy. 2025;27(7):843-848. doi:10.1016/j.jcyt.2025.03.505

[2] https://clinicaltrials.gov.

[3] https://www.marketsandmarkets.com/report-search-page.asp?rpt=exosome-research-market

[4] Chattopadhyay S, Rajendran RL, Chatterjee G, et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes: A paradigm shift in clinical therapeutics. Exp Cell Res. 2025;450(1):114616. doi:10.1016/j.yexcr.2025.114616

[5] Gimona M, Brizzi MF, Choo ABH, et al. Critical considerations for the development of potency tests for therapeutic applications of mesenchymal stromal cell-derived small extracellular vesicles. Cytotherapy. 2021;23(5):373-380. doi:10.1016/j.jcyt.2021.01.001

[6] Wiklander OP, Nordin JZ, O'Loughlin A, et al. Extracellular vesicle in vivo biodistribution is determined by cell source, route of administration and targeting. J Extracell Vesicles. 2015;4:26316. Published 2015 Apr 20. doi:10.3402/jev.v4.26316

[7] Kurian TK, Banik S, Gopal D, Chakrabarti S, Mazumder N. Elucidating Methods for Isolation and Quantification of Exosomes: A Review. Mol Biotechnol. 2021;63(4):249-266. doi:10.1007/s12033-021-00300-3

[8] Chen YS, Lin EY, Chiou TW, Harn HJ. Exosomes in clinical trial and their production in compliance with good manufacturing practice. Tzu Chi Med J. 2019;32(2):113-120. Published 2019 Dec 5. doi:10.4103/tcmj.tcmj_182_19

[9] Ahn SH, Ryu SW, Choi H, You S, Park J, Choi C. Manufacturing Therapeutic Exosomes: from Bench to Industry. Mol Cells. 2022;45(5):284-290. doi:10.14348/molcells.2022.2033

[10] Ageing And Mesenchymal Stem Cells Derived Exosomes: Molecular Insight And Challenges

[11] Shin S, Lee J, Kwon Y, Park K-S, Jeong J-H, Choi S-J, Bang SI, Chang JW, Lee C. Comparative Proteomic Analysis of the Mesenchymal Stem Cells Secretome from Adipose, Bone Marrow, Placenta and Wharton’s Jelly. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(2):845.

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