全自动Digital Western Blot助力Codiak外泌体产业化

面对生物制药的百“抗”齐放，细胞和基因治疗的如火如荼，外泌体仿佛一匹突出重围的黑马吸引着来自资本、科研、临床转化和产业化的目光。

在本文中，您将了解到外泌体基本信息、外泌体有多火、该赛道头部玩家、外泌体鉴定和表征先进技术，全自动Digital Western Blot如何助力头部玩家产业转化。

所有细胞，在正常生理和病理情况下都分泌细胞外囊泡Extracellular Vesicles（EVs）。广义的细胞外囊泡可分为两类，微（囊）泡Ectosomes和外泌体Exosomes。

外泌体是由磷脂双分子层构成的细胞外囊泡，其直径约30~120nm，平均直径约100nm。外泌体内部包裹着丰富内容，包括蛋白质、RNA、DNA、脂质、氨基酸、代谢产物甚至病毒。外泌体表面磷脂双分子膜上，含有常见表面标志物四次跨膜蛋白（CD9、CD63、CD81）、整合素、免疫调节分子等等。

外泌体几乎可以在所有体液（血液、唾液、尿液、乳汁、脑脊液、精液）中找到，可通过循环系统送达到其他组织和细胞，产生调控作用，参与细胞代谢、肿瘤发生、免疫调节、神经系统疾病等生理和病理活动。因此，广泛地被应用于Biomarker研究、药物治疗载体、疾病早期筛查和诊断。

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外泌体相关的研究和产业化近些年来非常火热，当然离不开诺贝尔奖的助力加持。2013年，诺贝尔生理学或医学奖授予了来自美国的两位科学家詹姆斯·罗思曼和兰迪·谢克曼，以及德国科学家托马斯·祖德霍夫，以表彰他们从基因和机制层面发现和解答了细胞的囊泡运输调控奥秘。

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PubMed历年发表与和外泌体相关的文献，呈现出指数增长。国家自然科学基金2021年中标项目，与外泌体相关的项目超过2000个，超过总体的12%。

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外泌体治疗产业化最头部的玩家之一是美国Codiak BioSciences公司，成立于2015年。2021年在美国纳斯达克上市。在过去很长一段时间，外泌体的生产和提纯，都是阻碍外泌体向临床转化的最大障碍。在制造方面，Codiak发现了两种来源高度丰富的天然外泌体蛋白（PTGFRN和BASP1），这些膜上的蛋白可以将目标分子（细胞因子、抗体片段、RNA结合蛋白、疫苗抗原、Cas9和肿瘤坏死因子TNF家族、小分子药物等等）锚定在外泌体的外侧或内侧，实现药物高效递送。

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Codiak作为头部玩家，目前有两款针对于肿瘤治疗产品进入到临床一期。exoIL-12，针对早期皮肤T细胞淋巴瘤；exoSTING，针对实体瘤；exoASO STAT6: 针对M2型巨噬细胞、肝癌、胰腺导管癌等，该产品计划于2022年推入临床一期。

2021年，来自Codiak公司的科学家，在Molecular Therapy（IF：11.45）中发表文章：A versatile platform for generating engineered extracellular vesicles with defined therapeutic properties.

使用ProteinSimple全自动Digital Western Blot对外泌体进行表征，检测如下蛋白：

外泌体标志物：传统标志物四次穿膜蛋白（CD9、CD63、CD81）和SDCBP

大低聚复合物蛋白：LGALS3BP

内质网蛋白：CANX

2022年2月，Codiak公司的科学家在Science Advances（IF：14.14）期刊中发表了其外泌体候选产品exoASO-STAT6药物临床前数据。

早在2021年的美国基因与细胞治疗协会的年度会议中，Codiak公司的科学家就曾分享其工程化外泌体平台管线之一，exoASO-STAT6候选药物，利用在工程化外泌体表面携带特定反义寡核苷酸ASO，将其递送到高度免疫抑制型的巨噬细胞M2中，降低免疫抑制转录因子STAT6表达，激活巨噬细胞，促进抗肿瘤免疫反应，重点针对肝癌、胰腺癌、结直肠癌疾病的治疗。

科学家利用全自动Digital Western Blot检测带有ASO工程化外泌体、free STAT6 ASO、exoASO Scramble和阴性对照，24小时培养人、小鼠和食蟹猴来源的M2巨噬细胞STAT6蛋白表达。exoASO-STAT6可显著抑制STAT6表达。

外泌体作为下一代药物递送平台展现出诸多优势（可通过血脑屏障、低免疫原性、高靶向性），也被称为无细胞的细胞治疗（Cell-free cell therapy）。然而，外泌体研究和产业化也面临外泌体异质性的挑战，包括大小异质性，内容物异质性，功能和来源异质性。需要一系列的先进技术对外泌体进行鉴定和表征。

无需制胶    无需转膜    精确重复   真正定量

超微量：每个样品仅需3 μl

高灵敏：化学发光和荧光模式检测

全自动&高通量：24个样品检测仅需3 h

可总蛋白归一化，可绝对定量

参考文献：

1. R. Kalluri, V. S. LeBleu, The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science 367, eaau6977 (2020).

2. K. Dooley, R. E. McConnell, K. Xu, et al., A versatile platform for generating engineered extracellular vesicles with defined therapeutic properties. Mol. Ther. 29, 1729–1743 (2021).

3. Kamerkar, Sushrut et al., Exosome-mediated genetic reprogramming of tumor-associated macrophages by exoASO-STAT6 leads to potent monotherapy antitumor activity. Science advances vol. 8,7 (2022).

4. Herrmann, Inge Katrin et al., Extracellular vesicles as a next-generation drug delivery platform. Nature nanotechnology vol. 16,7 (2021).