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幹細胞來源外泌體質量控制體系深度解析(下)

幹細胞來源外泌體質量控制體系深度解析(下)

  • 分類:公司新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 發佈時間:2026-06-11
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【概要描述】質量體系建設助力企業構建技術護城河

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詳情

引言

在本文上篇中(>>點擊查看),韦德国际從幹細胞庫管理出發,系統梳理了幹細胞來源EV產品在鑑別與物理化學表徵維度上的質量控制邏輯,並結合《細胞組分及衍生物治療新技術臨床研究備案指引(第1版)》(國家衛生健康委員會,2026)的監管要求與Na等(2026)的質量評估框架,釐清了兩者在通用標誌物策略、粒徑分佈規範及Zeta電位的質量含義上的異同。

然而,表徵體系的建立僅解決了"產品身份"問題,質量控制的更深層挑戰在於如何系統回答:這個產品是否具備穩定可量化的生物學效力?其純度邊界是否經過精細界定?其安全性風險是否得到充分評估?

圍繞上述三個核心命題,本篇將重點解析效力測定(potency assay)的分層建立策略、純度與膜完整性的整合評估框架、安全性多維度風險分析,以及在此基礎上形成的候選CQA屬性體系。

 

EV治療產品的核心定量指標體系

1.1 顆粒濃度:劑量定義的基礎指標

《指引》第5.5.4章節將生物學活性與效力檢測定位為整個質量研究體系中最具科學挑戰性的部分,明確強調"應建立與臨床獲益相關的穩健生物學活性檢測方法",並指出細胞外囊泡的作用機制涉及miRNA調控基因表達、免疫細胞功能重編程、蛋白質遞送、細胞代謝重塑以及炎症信號網絡調節等多個相互交織的生物學層面,難以顺利获得單一指標定義其效力(國家衛生健康委員會,2026)。

《指引》同時給出了彈性規定,明確"無需完全闡明其全部活性成分或詳盡的作用機制,但製備過程必須嚴格遵循SOP",允許研究者在現有科學認知水平上選擇最能代表產品治療功效的關鍵生物學讀數,並在細胞和動物兩個層面召开多層次評估。在EV濃度層面,《指引》將顆粒濃度納入強度(Strength)相關的質控維度,Na等(2026)則進一步明確,EV濃度是劑量相關屬性而非效力定義屬性——從臨床前和臨床研究的統計數據來看,EV給藥劑量主要顺利获得顆粒濃度、EV蛋白含量或特異性活性成分總量來確定(Gupta et al., 2021)。

顆粒濃度的精確測定在技術層面仍面臨相當挑戰:NTA、TRPS及納米流式細胞術均可用於測定EV濃度,但僅憑經校準分析平台測定的EV濃度,尚不足以代表真實的顆粒濃度,需輔以相應的生物學活性或功能性研究加以驗證(Na et al., 2026)。此外,Webber與Clayton(2013)所提出的顆粒數/蛋白比(particle-to-protein ratio)已被廣泛接受為評估高囊泡純度的重要指標,當該比值高於3×10¹⁰顆粒/微克蛋白時,通常被認為是高囊泡純度的指徵,而較低比值則提示游離蛋白或蛋白聚集體的存在(Webber & Clayton, 2013)。

1.2 生化組分定量:蛋白質、核酸與脂質的分層表徵

Na等(2026)指出,蛋白質、核酸及脂質的總量並非始終是EV的可靠效力標誌物,需要從多維度審視其與治療功能的相關性。具體而言:

蛋白質:EV蛋白組成受捐獻者差異性、細胞類型和培養條件的強烈影響,因此除定量靶蛋白之外,還需要顺利获得功能性研究確認靶蛋白在預期治療劑量下的活性(Zaborowski et al., 2015)。

核酸:尤其是miRNA和mRNA極易受降解影響,除定量靶核酸總量外,還須評估完整性,以確認EV中RNA內含物滿足預期應用的功能要求(Schroeder et al., 2006)。

脂質:不同磷脂和鞘脂類別對EV膜流動性、穩定性及整體功能的影響需加以系統評價(Skotland et al., 2017)。

1.3 生物活性效力測定:產業最大技術壁壘

效力測定在《指引》與Na等(2026)的框架中均被定位為質量研究中技術門檻最高的核心環節。《指引》明確要求"應建立與臨床獲益相關的穩健生物學活性檢測方法",並列舉了:

Na等(2026)認為效力測定應被理解為生物學活性的替代測量指標,而非臨床結果的直接預測指標,其核心意義在於顺利获得標準化檢測確保批次間產品的生物學活性一致性。未來,真正能夠建立穩定效力測定體系、並將其與CQA體系有機整合的平台,將構成醫療級EV行業最難以被快速複製的核心技術壁壘。

 

純度與膜完整性:精細化質量邊界的建立

2.1 雜質來源分類與控制策略

《指引》第5.5.2章節將雜質控制分為兩大類:工藝相關雜質(培養基成分殘留、動物血清成分、酶類殘留等)和製劑相關雜質(細胞及細胞器碎片、蛋白聚集體等非目標顆粒),並要求建立定量方法測定目標產物的純度水平(國家衛生健康委員會,2026)。

《指引》特別引入了顆粒數/蛋白比作為反映EV製劑純度的重要指標——純度高的EV製劑應呈現較高的顆粒數/蛋白比,而游離蛋白或蛋白聚集體的存在會增加蛋白總量但不增加EV顆粒計數,從而導致該比值下降(Webber & Clayton, 2013)。Na等(2026)建議將TEM用於檢測是否存在混入的完整細胞、細胞器或細胞核,將NTA、TRPS及納米流式細胞術用於粒徑分佈評估(EV產品應呈現均勻的粒徑分佈,避免過大的粒徑變異或超出設定範圍的顆粒);細胞碎片或蛋白質聚集體的存在須顺利获得多技術組合加以識別和量化(Gandham et al., 2020)。

Na等(2026)在《指引》雜質分類框架的基礎上,進一步細化了各類污染源的來源機制與檢測策略,並將微生物和病毒污染作為獨立的外源污染維度納入系統評估——支原體污染可改變EV的免疫學活性,內毒素則可能嚴重干擾EV的真實生物學效應(Babula et al., 2023),對於上述污染物的例行檢測須與治療產品相關規範及標準要求保持一致(Na et al., 2026)。

2.2 膜完整性:"高顆粒數"之外的關鍵質量維度

核心觀點:

「高顆粒數」 ≠ 「高質量」——大量破碎囊泡或蛋白聚集體即使具有與外泌體相近的粒徑,也無法滿足醫療級要求。《指引》第5.5.3章節將結構完整性作為獨立的質控維度正式納入質量研究體系,例如可以以"具有完整膜結構的細胞外囊泡所佔百分比"作為典型量化指標,並推薦結合膜完整性染料(如碘化丙啶)和膜電位探針(如JC-1)等手段進行綜合評價。

Na等(2026)對《指引》的這一要求進行了機制層面的深化闡釋:EV膜在整個生產周期中扮演多重關鍵角色,包括保護內含物免受降解、介導與靶細胞的相互作用以及參與細胞間通訊;EV膜完整性可受pH、溫度、離子強度等多重因素影響,任何導致膜通透性增加或破裂的因素都可能直接損害EV的生物活性與安全性(Na et al., 2026)。

在膜完整性評估方法的選擇上,Na等(2026)綜述了多種可行路徑:

TEM可给予EV膜結構的詳細形態信息,但受限於單次觀察樣品量少,無法反映整批EV的膜完整性;

基於膜通透性酶底物(如CFSE、Calcein-AM、FDA等熒光探針)的方法已被證實能夠顺利获得評估EV膜通透性來推斷膜完整性(Gray et al., 2015;Adamo et al., 2025);

膜完整性評估可與粒徑分佈分析及活性成分分析相結合,以評估特定粒徑範圍內含有完整膜結構的EV比例,從而取得有效EV數量的更精確計數(Na et al., 2026)。

Na等(2026)明確指出,膜完整性評估不是孤立的質量維度,應與粒徑分析和活性成分分析相整合,以確保質量控制體系具有內在的邏輯一致性。

 

致瘤性、免疫原性與凝血風險的系統性分析

3.1 致癌性與致瘤風險:關鍵風險成分的識別與控制

儘管EV被認為是非複製性囊泡,但Na等(2026)指出,幹細胞來源EV仍可能攜帶導致致癌或促瘤的分子成分,這一風險不容忽視。miRNA對致癌與抑癌的雙重作用已有充分文獻記錄——以miR-21為例,臍帶MSC來源EV中的miR-21可顯著促進角膜上皮細胞增殖、遷移和癒合(Liu et al., 2022),同時miR-21還表現出致癌特性,顺利获得下調PTEN表達激活PI3K/Akt通路促進腫瘤生長(Hashemi et al., 2023)。此外,心臟間質細胞在心肌梗死後分泌的含多種致瘤因子的小EV可加速腫瘤生長(Caller et al., 2024),積累的證據表明EV組分與致癌/致瘤性之間存在關聯(Jiang et al., 2022)。

Na等(2026)提出了針對此類風險的四步控制策略:

3.2 凝血與溶血:血液相容性的系統評估

EV在生理學上參與凝血過程,但其在特定病理狀態下的失調活性可能引發血栓等安全性問題(He & Wu, 2023)。EV顺利获得增強凝血因子激活和血小板聚集來促進血栓形成,且EV暴露的磷脂酰絲氨酸(PS)為凝血級聯反應给予了催化表面(Tripisciano et al., 2017)。溶血層面,EV與紅細胞膜的相互作用可能顺利获得釋放細胞毒性分子引發紅細胞損傷,不穩定的EV若不能被有效清除,可能加重對血管內皮的損傷。Na等(2026)建議依照藥典要求的體外溶血和凝血檢測標準評估EV的血液相容性,並將輔料或保護劑的影響納入測試體系。

3.3 免疫原性:多機制複雜性與系統評估框架

EV誘導免疫應答的機制高度複雜,涉及免疫識別、免疫激活、免疫排斥乃至自身免疫反應等多個層面(Na et al., 2026):

EV可攜帶被宿主免疫系統識別為"非自我"的分子,其攜帶的蛋白質、脂質和RNA類物質可能被宿主免疫系統識別為異物;

miRNA、lncRNA或mRNA可顺利获得Toll樣受體(TLR)或RIG-I受體觸發免疫應答(Kumari et al., 2024);

蛋白冠、細胞來源表面標誌物或膜受體可能導致免疫系統識別和清除EV,進而影響治療有效性(Dietz et al., 2023);

特定EVs可攜帶免疫活性細胞因子(如IL-6)激活免疫細胞(Kitai et al., 2017)。

Na等(2026)建議:

此外,對於PSC來源EV,應特別評估EV中較高水平的特異性轉錄因子是否需要額外審查;對於經歷自發分化的PSC來源EV,應考慮評估分化誘導試劑是否存在於EV製劑中(Na et al., 2026)。

3.4 殘留物控制:化學污染的系統性排查

EV製備過程中使用的各類化學物質(溶劑、溶液、試劑)若未被充分去除,將導致EV製劑中出現化學污染(Barragán-Martínez et al., 2012)。Na等(2026)強調,殘留溶劑可能引發細胞毒性,部分試劑可能觸發免疫應答,或顺利获得抑制與靶細胞的結合和內吞作用干擾EV功能。對於遺傳修飾幹細胞來源EV,除評價基因修飾目標EV亞群外,還應評估可能與預期遺傳成分共存的非目標外源基因或遺傳物質,以降低基因污染風險。

 

穩定性研究:從儲存優化到長期質量保證

《指引》第5.7章節要求穩定性研究參照ICH Q1原則進行設計,考察製劑在長期儲存、運輸及使用期間的質量變化,為初始有效期的設定给予實驗依據;同時規定,分析方法的建立須參照ICH Q2(R2)(分析方法驗證)和ICH Q14(分析方法開發)等國際指導原則,對鑑別、純度、雜質及生物學活性等檢測方法召开適當的方法學驗證(國家衛生健康委員會,2026)。

在具體儲存技術層面,凍干技術是提高EV產品儲存穩定性的重要手段,凍干保護劑(如蔗糖、海藻糖)對囊泡結構完整性和生物活性具有保護效果(國家衛生健康委員會,2026;Charoenviriyakul et al., 2018)。Görgens等(2022)顺利获得系統研究證實,適當凍干保護劑(如蔗糖、海藻糖)的引入可有效保護囊泡在凍干過程中的結構完整性和生物活性(Charoenviriyakul et al., 2018),但凍干工藝參數的優化與驗證需針對具體產品進行系統性研究,不能一概而論地將文獻報道的配方條件直接套用於特定產品。

Na等(2026)則在《指引》穩定性研究框架的基礎上進一步強調,EV穩定性涵蓋結構穩定性、組成穩定性、功能穩定性和安全性相關穩定性四個相互關聯的層面,建議以效力相關生物標誌物(而非單純的物理化學指標)為核心考察維度,着重評估不同溫度、儲存時長及凍融循環次數條件下的生物活性變化(Na et al., 2026)。這一建議對於《指引》框架下的穩定性研究設計具有重要的實踐指導價值——僅滿足粒徑和濃度穩定性尚不足以支持放行決策,效力指標的穩定性數據同樣不可或缺。

 

候選CQA屬性框架:分析方法的系統性整合

Na等(2026)基於上述全維度質量評估考量,提出了一套幹細胞來源EV治療產品的候選關鍵質量屬性(CQA)框架,並建議相應分析方法體系(見表1)。該框架與ICH Q8–Q10所確立的CQA生命周期管理理念高度一致,強調CQA的確定應基於質量目標產品概況(QTPP)和風險評估,並隨着產品研發深入而動態優化(Na et al., 2026)。

表1 幹細胞來源EV治療產品的候選CQA屬性與分析方法推薦

(改編自Na et al.,2026)

註:上述分析方法均為參考推薦,未列出的方法同樣可在適當條件下採用。具體CQA定義及分析方法選擇應根據產品特性、製造工藝、細胞來源及適應症的實際情況確定,並須顺利获得系統性方法學驗證(Na et al., 2026)。

Na等(2026)特別指出,其所提出的質量評估框架與MISEV2023指南在目標定位上存在根本性差異,值得行業開發者深入理解。MISEV2023的首要目標是標準化術語、提出基礎實驗驗證標準,核心問題是如何證明所研究的實體確實是EV(Welsh et al., 2024);相對應地,Na等(2026)所提出的框架關注安全性和有效性保障,聚焦於製藥開發和監管評價語境。

在具體分析維度上,兩者差異體現在以下幾個方面:

"鑑別"維度:MISEV2023推薦四跨膜蛋白CD9、CD63、CD81及特定胞質蛋白作為通用標誌物,而Na等(2026)認為僅憑這些通用標誌物不足以區分捐獻者來源、細胞類型或遺傳修飾狀態,應建立工藝特異性和產品特異性的標誌物體系(Na et al., 2026);

評估維度的廣度:MISEV2023對安全性相關評估(致瘤性、免疫原性、凝血/溶血等)的要求相對有限,而Na等(2026)將上述安全性維度視為進入臨床前不可迴避的評估要素(Na et al., 2026);

生產過程覆蓋度:MISEV2023以細胞為示例,主要涉及細胞來源和培養條件,而Na等(2026)建議將生產細胞庫作為最早、最關鍵的質量控制節點納入完整評估體系(Na et al., 2026)。

 

行業戰略展望:質量體系構建的產業競爭邏輯

綜合Na等(2026)的質量評估框架與《指引》的監管要求來看,未來中國醫療級EV產品的核心競爭力將主要體現在三個維度:

其一,從細胞庫到最終產品的全鏈條質量管理能力,包括幹細胞來源可追溯性、細胞庫質控合規性以及EV生產批次一致性的系統保障;

其二,CQA體系的科學性和可操作性,即企業能否基於充分的科學依據確定產品特異性的關鍵質量屬性,並建立經過方法學驗證的分析方法體系;

其三,效力測定的技術深度,即效力測定方法是否足夠靈敏以反映批次間生物活性差異,是否與臨床前有效性數據形成有機關聯,是否具備跨實驗室可重複性。

在具體實施路徑上,韦德国际生物建議行業參與者採取以下分階段策略:

在早期研發階段,優先建立多參數EV表徵能力,涵蓋NTA/TRPS顆粒分析、TEM形態驗證、CD63/CD9/CD81及細胞特異性標誌物檢測、顆粒數/蛋白比,以及至少一種功能性效力指標;

在工藝平台化階段,將傳代穩定性數據與EV質量屬性數據庫建立系統關聯,確定傳代次數對EV內含物譜(miRNA組、蛋白組)的影響閾值,並據此確立種子細胞庫使用代次的上限規範;

在臨床備案申請階段,須確保所建立的質量標準與Na等(2026)所建議的CQA框架高度對齊,同時考慮將分析方法開發與驗證的數據積累用於支持未來新藥申報,從而最大化研發投入的長期戰略價值。

最終,在外泌體產業正式邁入CMC驅動時代的歷史節點上,質量體系建設不僅是監管合規的必要條件,更是企業構建技術護城河的核心路徑。那些能夠在質量控制技術上率先建立系統能力的企業,將在未來的醫療級EV產品市場中佔據難以被快速複製的競爭優勢。

 



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