세포밖 소포체의 보존 및 보관 용이성을 위한 유망 기술인 나노섬유 형성

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 22012(2022) 이 기사 인용

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세포외 소포(EV)는 광범위한 미래 치료 응용 분야에 대한 잠재력을 지닌 세포 유래 막으로 둘러싸인 입자입니다. 그러나 EV는 거의 항상 직접 주사로 투여되어 주사 부위에서 빠른 제거로 인해 효능을 방해할 가능성이 높습니다. 본 연구는 중간 크기의 세포외 소포(mEV)를 빠르게 용해되는 전기방사 폴리비닐피롤리돈 기반 나노섬유에 통합하여 생성된 나노섬유 제제의 저장 의존적 구조-활성 관계를 탐구하는 것을 목표로 했습니다. 전기방사 공정을 위해 수성 폴리비닐피롤리돈 기반 전구체 용액을 선택했습니다. 전기방사 샘플에 EV의 존재는 투과전자현미경, 유세포분석 및 공초점 레이저 스캐닝 현미경으로 확인되었습니다. 결과는 샘플의 섬유질 구조가 12주 저장 기간이 끝날 때까지 보존되었음을 나타냅니다. 또한, 저장 온도(4°C 또는 실온)에 관계없이 나노섬유 및 나노섬유 관련 EV가 실험 기간 내내 존재했습니다. EV를 안정적인 고체 고분자 전달 기반에 통합하면 안정성을 유지할 수 있습니다. 한편, 폴리머의 특성에 따라 표적화되고 제어된 방출이 달성될 수 있습니다.

세포외 소포(EV)는 크기와 생물 발생이 다른 작은 지질 이중층으로 구분된 소포이며 다포체/각섬체 또는 원형질막에서 자연적으로 방출된 다음 체액으로 들어갑니다1. 생리활성 물질의 천연 생체적합성 담체로서 세포 항상성, 세포간 의사소통 및 면역 반응에서의 생리학적 역할 외에도 최근 관심은 약물 전달 수단으로 사용하는 방향으로 바뀌었습니다2,3. EV는 소포 캡슐화 약물4,5의 효율적인 내재화를 허용할 수 있습니다. EV는 수용자 세포에 의해 흡수될 수 있으며, 이를 통해 1차 치료제 또는 약물 전달 수단으로 적용할 수 있습니다.

중간엽 줄기세포 유래 EV(MSC-EV)는 조직 재생에서 유망한 잠재력을 보여주었습니다. 그러나 치료 잠재력은 급속한 고갈과 짧은 반감기로 인해 제한됩니다6. 간단한 인큐베이션, 친유성 분자 또는 반복적인 동결-해동 및 사포닌을 사용한 투과화, 압출, 초음파 처리 및 전기 천공과 같은 소수성 화합물의 활성 로딩 기술에 이르기까지 격리된 EV에 약물을 외인성으로 통합하기 위한 다양한 접근법이 설명되었습니다. EV에 캡슐화된 분자는 단백질, mRNA, miRNA 등 기능적으로 활성인 생물학적 물질일 수 있으며, 혈액과 림프관을 통해 주변 표적 세포는 물론 먼 기관에 신호를 전송할 수 있습니다8. 생물학적 제제의 구조적 복잡성으로 인해 특히 안정성과 관련하여 추가적인 제제화 및 전달 문제가 발생할 수 있습니다. 표적 조직에 도달하기 위해 EV는 정맥 내, 복강 내, 경구, 비강 내 및 피하와 같은 다양한 경로를 통해 투여될 수 있습니다. 그러나 EV는 거의 항상 직접 주사로 투여되어 왔으며, 이는 주사 부위9에서빠른 유출로 인해 효과를 억제할 가능성이 높습니다. 비표적 기관에서 EV의 독성 작용을 최소화하고 의도된 치료 효과를 최대화하려면 분리된 EV를 방출을 제어할 수 있는 생체 재료에 통합해야 합니다.

EV는 세포 배양의 조절된 배지에서 분리될 수 있습니다. 조정된 배지의 보관과 관련하여 국제세포외소포체학회(MISEV2018)는 EV가 -80°C에서 표면에 부착되는 것을 방지하기 위해 실리콘 처리된 용기에서 -80°C의 인산염 완충 식염수에 EV를 보관할 것을 권장합니다10.

최근에는 HEPES, 인간 혈청 알부민 및 트레할로스11이 함유된 PBS가 있습니다. 그러나 이 보관 조건의 사용은 비용 및 운송 문제로 인해 제한될 수 있습니다.