Tiềm năng của EVs và những vấn đề trong chuyển đổi từ R&D sang lâm sàng

Trước tiềm năng sinh học mạnh mẽ, phần lớn đơn vị làm về liệu pháp EVs vẫn đang vướn ở giai đoạn pre-clinical vì những rào cản kỹ thuật quy mô sản xuất sản xuất và giai đoạn tinh sạch. Vậy làm sao sản xuất đủ EVs chất lượng ổn định, tinh sạch cao để đưa vào clinical trial? Tìm hiểu 3 khoảng cách chính giữa EVs trong research và GMP Manufacturing; cách các đơn vị đang triển khai thực tế liệu pháp EVs cho lâm sàng trong bài viết này.

EVs đang ở đâu trong hành trình từ phòng thí nghiệm đến lâm sàng?

Extracellular vesicles, thường được gọi tắt là EVs, đang là một trong những hướng nghiên cứu được quan tâm trong lĩnh vực liệu pháp sinh học và y học tái tạo. Với khả năng mang theo protein, lipid, RNA và nhiều tín hiệu sinh học từ tế bào nguồn, EVs được kỳ vọng có thể đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng chẩn đoán, nghiên cứu bệnh học và phát triển sản phẩm điều trị trong tương lai.

Tính đến tháng 5/2025, hơn 200 thử nghiệm lâm sàng liên quan đến EVs đã được đăng ký trên ClinicalTrials.gov. Cùng với đó, thị trường exosome therapeutics toàn cầu được dự báo tiếp tục tăng trưởng mạnh trong giai đoạn tới, phản ánh mức độ quan tâm ngày càng lớn của ngành life science đối với nhóm sản phẩm này.

Tuy nhiên, giữa “tiềm năng sinh học” và “sản phẩm có thể đi vào clinical trial” vẫn tồn tại một khoảng cách rất lớn. Phần lớn đơn vị hiện vẫn đang dừng ở giai đoạn pre-clinical, không phải vì EVs thiếu tiềm năng, mà vì quy trình sản xuất, tinh sạch và kiểm soát chất lượng chưa đủ ổn định để đáp ứng yêu cầu của giai đoạn lâm sàng.

Trong giai đoạn nghiên cứu, nhiều nhóm thường tập trung vào việc tách exosome, đo kích thước hạt, phân tích marker hoặc characterization cơ bản. Đây là những bước cần thiết, nhưng chưa đủ để tạo ra một sản phẩm EVs có chất lượng ổn định, tinh sạch cao và có khả năng mở rộng quy mô.

Để tiến gần hơn đến clinical trial, quy trình EVs cần được nhìn như một workflow hoàn chỉnh, trong đó từng bước đều ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm cuối cùng:

• Cell source
• Expansion platform
• Culture medium
• Harvest strategy
• Purification
• QC
• Fill & Finish
• Storage

Ba khoảng cách chính giữa EVs trong research và GMP Manufacturing

1. Yield & reproducibility: hiệu suất thu hồi và độ tái lập giữa các mẻ

Trong nhiều phòng thí nghiệm, siêu ly tâm truyền thống vẫn là phương pháp được sử dụng phổ biến để phân lập EVs. Tuy nhiên, phương pháp này thường tốn thời gian, phụ thuộc nhiều vào điều kiện vận hành và có thể tạo ra biến động đáng kể giữa các mẻ.

Phân lập bằng siêu ly tâm (UC) truyền thống cho hiệu suất thu hồi thấp, tốn thời gian (4–6h/mẫu), và biến động theo mẻ rất cao – không thể kiểm soát trong môi trường GMP. Trong môi trường GMP Manufacturing, nơi mỗi mẻ sản xuất cần được kiểm soát, ghi nhận và tái lập, yield không ổn định là một rào cản lớn.

Một quy trình EVs phù hợp cho clinical trial cần chứng minh được khả năng tạo ra sản lượng đủ lớn, đồng thời duy trì chất lượng ổn định qua nhiều lần sản xuất.

2. Purity: độ tinh sạch không chỉ là yêu cầu kỹ thuật, mà là điều kiện kiểm soát chất lượng

Hầu hết phương pháp tinh sạch đều chưa loại được hết tạp chất (protein, lipoprotein, aggregates). Một mẫu EVs “đủ tốt cho nghiên cứu” hoàn toàn có thể bị từ chối trong giai đoạn kiểm soát chất lượng của GMP lab.

Những tạp chất này có thể ảnh hưởng đến kết quả characterization, độ an toàn, độ ổn định và khả năng đánh giá sản phẩm. Vì vậy, purity cần được xem là một tiêu chí trung tâm trong thiết kế downstream workflow, không phải là bước kiểm tra sau cùng.

Đối với EVs hướng đến lâm sàng, tinh sạch giúp quy trình trở nên dễ kiểm soát hơn, minh bạch hơn và phù hợp hơn với yêu cầu phát triển sản phẩm.

3. Scalability: quy trình 1 mL trong lab không thể tự động trở thành quy trình 100 mL hoặc 1 L

Một trong những nhầm lẫn phổ biến khi phát triển EVs là cho rằng quy trình đã hoạt động tốt ở quy mô nhỏ có thể scale-up tuyến tính. Trên thực tế, quy trình hoạt động ở 1 mL điều kiện lab gần như không bao giờ scale tuyến tính lên 100 mL hay 1 L mà không cần thiết kế lại toàn bộ downstream workflow.

Các yếu tố như thời gian xử lý, tải lượng màng lọc, nguy cơ tắc nghẽn, hiệu suất thu hồi, độ pha loãng, khả năng loại bỏ tạp chất và điều kiện vận hành đều thay đổi khi thể tích tăng lên.

Vì vậy, scalability không chỉ là chạy mẫu lớn hơn. Đây là bài toán thiết kế quy trình, trong đó upstream, harvest, purification, QC, fill & finish và storage cần được liên kết thành một hệ thống có thể kiểm soát.

Các đơn vị tiếp cận thành công bài toán sản xuất EVs có đặc điểm gì?

Để vượt qua giới hạn của siêu ly tâm truyền thống, nhiều đơn vị đang chuyển sang các hệ thống tự động hóa và công nghệ downstream có khả năng xử lý thể tích lớn hơn, kiểm soát tốt hơn và phù hợp hơn với định hướng GMP.

Thay thế siêu ly tâm (UC) bằng các hệ thống tự động hóa dựa trên:

  → Size-exclusion chromatography (SEC) tích hợp với TFF

  → Tangential Flow Filtration (TFF) cho volume lớn

  → Acoustic membrane vibration + negative pressure oscillation

Trong đó, một bước đột phá đáng chú ý được công bố trên Nature Methods (Chen et al., 2021) là hệ thống EXODUS sử dụng cơ chế dao động màng kép kết hợp áp suất âm (negative pressure oscillation + double coupled harmonic oscillation) để tạo ra sóng ngang trên màng lọc nano.

Theo công bố của Chen và cộng sự, EXODUS cho thấy ưu thế so với nhiều phương pháp hiện có trên ba tiêu chí quan trọng:

  ✓ Speed (phân lập nhanh chóng)

  ✓ Purity (loại bỏ protein tạp tự do, nucleic acid tạp chất)

  ✓ Yield (hiệu suất thu hồi cao hơn đáng kể)

Đây là những yếu tố có ý nghĩa trực tiếp khi các đơn vị muốn tiến từ nghiên cứu EVs sang quy trình có khả năng chuẩn hóa và mở rộng hơn.

Biogroup trong vai trò đối tác phân phối và chuyển giao công nghệ, đang đưa hệ thống EXODUS vào Việt Nam. Với kinh nghiệm tư vấn và kết hợp công nghệ, chúng tôi không chỉ cung cấp thiết bị, mà là toàn bộ end-to-end EVs workflow: từ nuôi cấy tế bào, phân lập, tinh sạch downstream, đến tạo thành phẩm đông khô sẵn sàng thương mại hóa.

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

NGUỒN THAM KHẢO

U.S. National Library of Medicine. ClinicalTrials.gov. “Search results for extracellular vesicles / exosomes clinical trials.” https://clinicaltrials.gov/

Precedence Research. Precedence Research. “Exosome Therapy Market Size to Hit USD 307.04 Billion by 2035.” https://www.precedenceresearch.com/exosome-therapy-market

Welsh, J. A., et al. Journal of Extracellular Vesicles. “Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEV2023): From basic to advanced approaches.” https://isevjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.12404

International Society for Extracellular Vesicles (ISEV). ISEV. “Position Papers and Guidelines.” https://www.isev.org/position-papers-and-guidelines

Chen, Y., et al. Nature Methods. “Exosome detection via the ultrafast-isolation system: EXODUS.” https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33432243/

Springer Nature Experiments. Springer Nature Experiments. “Exosome detection via the ultrafast-isolation system: EXODUS.” https://experiments.springernature.com/articles/10.1038/s41592-020-01034-x

ATA Scientific. ATA Scientific. “EXODUS Brochure.”