Liệu hiệu quả tinh sạch EVs có phụ thuộc vào một giai đoạn phân lập?

Trong phát triển EVs/Exosome, hiệu suất tinh sạch thấp thường được nhìn như một vấn đề downstream. Tuy nhiên, thực tế cho thấy chất lượng EVs sau phân lập phụ thuộc vào toàn bộ workflow: từ môi trường nuôi cấy, khả năng tăng tiết EVs, nền mẫu đầu vào, công nghệ phân lập đến bộ tiêu chí QC. Khi mục tiêu không chỉ là nghiên cứu mà là hướng đến pilot-scale hoặc sản xuất, cách tiếp cận độc lập trong giai đoạn phân lập sẽ không còn đủ. Điều quan trọng để tạo ra EVs có hiệu suất ổn định, độ tinh sạch cao và đủ điều kiện cho các bước QC và bảo quản thành phẩm là chuẩn hóa toàn bộ quy trình.

Cải thiện hiệu quả tinh sạch EVs/Exosome với hệ thống phân lập exosome tự động

Trong liệu pháp EVs, một trong những vấn đề thường gặp là lượng EVs thu hồi thấp, mẫu sau tinh sạch còn nhiều protein nền hoặc kết quả QC biến thiên giữa các mẻ.

Ở giai đoạn R&D, vấn đề này có thể được xử lý bằng cách tăng thể tích mẫu đầu vào, lặp lại nhiều mẻ hoặc thay đổi phương pháp phân lập. Các phương pháp phân lập truyền thống như siêu ly tâm (ultracentrifugation), size exclusion chromatography (SEC) và lọc tiếp tuyến (TFF) thường gặp vấn đề:

▪️ Độ tinh khiết của sản phẩm thấp, còn lẫn nhiều tạp proteins và nucleic acids.

▪️ Hiệu suất thu hồi thấp và lệ thuộc người vận hành, dẫn tới kết quả khó tái lập.

▪️ Xử lý thủ công, khó mở rộng quy mô và tốn nhiều thời gian (có thể tới vài giờ hoặc cả ngày).

Xem thêm: Vì sao các phương pháp phân lập EVs truyền thống khó đáp ứng khi scale-up?

Khi bước sang pilot-scale hoặc sản xuất, hiệu suất thấp không còn là một bất tiện kỹ thuật. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí, thời gian xử lý, khả năng tiêu chuẩn hóa và độ tin cậy của toàn bộ quy trình.

Điểm cần nhấn mạnh là số lượng hạt đo được bằng NTA không phản ánh đầy đủ chất lượng EVs. Một mẫu có số lượng hạt đếm cao nhưng vẫn chứa nhiều protein hòa tan, lipoprotein, hạt nền từ môi trường nuôi cấy hoặc mảnh vỡ tế bào vẫn có thể gây khó khăn cho việc đánh giá exosome.

Vì vậy, trong sản xuất EVs, cần đánh giá đồng thời nhiều chỉ số:

▪️ Yield: lượng EVs thu hồi được sau phân lập.

▪️ Purity: mức độ loại bỏ protein, nucleic acid tự do và hạt nền không mong muốn.

▪️Particle-to-protein ratio: tỷ lệ hạt/protein, phản ánh tương đối mức độ tinh sạch.

▪️ Batch-to-batch reproducibility: độ ổn định giữa các mẻ.

▪️ Post-isolation QC: kích thước hạt, marker đặc hiệu, hình thái màng và hoạt tính sinh học sau tinh sạch.

Nếu một trong các chỉ số này không ổn định, quy trình downstream phía sau như QC, chiết rót, đông khô hoặc bảo quản đều có thể bị ảnh hưởng. Việc xây dựng một hệ thống phân lập hiện đại và có khả năng chuyển đổi liền mạch từ R&D sang sản xuất cũng là vô cùng cần thiết cho dự án sản xuất liệu pháp EVs.

Vì sao muốn EVs đủ chất lượng cho sản xuất, cần nhìn rộng hơn ra toàn bộ workflow?

Một điểm dễ bị bỏ qua là môi trường nuôi cấy có thể làm tăng nhiễu nền EVs. EVs được tế bào tiết trực tiếp vào môi trường. Vì vậy, nền môi trường càng phức tạp, bước phân lập càng khó đạt độ tinh sạch cao. Đặc biệt, các môi trường có bổ sung serum hoặc thành phần chưa xác định có thể chứa hạt nền, protein ngoại lai hoặc EVs không đến từ tế bào mục tiêu.

Điều này có thể gây ra ba vấn đề chính:

Thứ nhất, khi nền mẫu đã có nhiều hạt không mong muốn, kết quả NTA có thể ghi nhận particle count cao nhưng không phân biệt được toàn bộ hạt đó có phải EVs từ tế bào mục tiêu hay không.

Thứ hai, protein nền còn sót lại sau phân lập có thể làm giảm particle-to-protein ratio, ảnh hưởng đến đánh giá độ tinh sạch và gây khó khăn cho các phân tích downstream.

Thứ ba, khi mẫu đầu vào không ổn định, các chỉ số như kích thước hạt, marker EVs, hình thái hoặc hoạt tính sinh học có thể biến thiên giữa các mẻ.

Vì vậy, với các đơn vị hướng đến phát triển EVs có kiểm soát, việc sử dụng môi trường low – particles và chemically defined là một hướng tiếp cận hợp lý. Mục tiêu không chỉ là nuôi cấy tế bào tốt, mà là tạo ra dịch nuôi cấy đầu vào sạch hơn cho quá trình phân lập EVs.

Một nền môi trường sạch hơn giúp giảm gánh nặng cho downstream. Khi mẫu đầu vào ít tạp hơn, bước phân lập có điều kiện tốt hơn để cải thiện hiệu suất, độ tinh sạch và độ ổn định giữa các mẻ.

Nếu nền môi trường nuôi cấy chứa nhiều hạt nền hoặc protein ngoại lai, bước phân lập sẽ phải xử lý một mẫu đầu vào phức tạp hơn. Nếu điều kiện nuôi cấy không ổn định, lượng EVs tiết ra có thể biến thiên giữa các mẻ. Nếu phương pháp phân lập không đủ tái lập, mẫu sau tinh sạch có thể khó đạt yêu cầu QC. Và nếu QC không được thiết kế ngay từ đầu, rất khó biết quy trình đang thực sự cải thiện ở đâu. Nói cách khác, hiệu suất tinh sạch EVs thấp không chỉ là bài toán của thiết bị phân lập. Đó là dấu hiệu cho thấy cần một giải pháp tối ưu cho toàn bộ quy trình nghiên cứu và sản xuất EVs.

Kết luận

Các phương pháp truyền thống vẫn có vai trò trong R&D. Tuy nhiên, khi bước sang pilot-scale hoặc sản xuất quy mô lớn hơn, các hệ thống phân lập hiện đại, tự động và có khả năng chuyển đổi liền mạch từ R&D sang sản xuất sẽ mang lại lợi thế rõ ràng hơn. Biogroup Vietnam tiếp cận bài toán EVs theo hướng workflow, không chỉ theo từng thiết bị riêng lẻ. Chúng tôi đồng hành cùng khách hàng trong việc xây dựng workflow EVs từ upstream sạch hơn, phân lập hiệu quả hơn đến QC và hoàn thiện sau tinh sạch, giúp các đơn vị tại Việt Nam đi đúng hướng trong khai thác tiềm năng của liệu pháp EVs.

Xem thêm: Giải pháp sản xuất và chuyển giao quy trình EVs