作者 :王凱玄博士(艾萬霖生技研發資深處長)

隨著外泌體(Exosome)在再生醫學與皮膚科學領域的快速發展,其應用已逐步由基礎研究延伸至臨床研究與消費性產品。然而,從產業發展的角度觀察,「外泌體」一詞雖已被廣泛使用,但不同產品在製程設計與品質控管上的差異,往往導致其安全性、穩定性與功能表現存在顯著落差。此一現象顯示,外泌體的價值,並不僅取決於其名稱或存在與否,而是取決於其背後是否具備完整且可驗證的製程體系。

外泌體並非單一化學成分,而是細胞經由胞吞作用(Endocytosis),將脂質、蛋白質、DNA及RNA等物質包裹後,再藉由胞吐作用所分泌之奈米級胞外囊泡(Extracellular Vesicles, EV),形成過程涉及複雜的細胞內調控機制。因此其最終品質高度依賴來源細胞的狀態、培養條件及後續分離純化流程。在產業實務中,若缺乏系統性的製程設計與品質管理,即使產品中含有胞外囊泡,其組成與功能仍可能難以界定,亦難以確保其穩定性與效果。

在以人類臍帶間質幹細胞(human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells, hUC-MSC)為來源的外泌體製備中,完整製程通常涵蓋捐贈者篩選、細胞庫建立、幹細胞培養、培養液收集、澄清化處理、多步驟濃縮與純化,及最終產品的品質檢測。這些環節並非獨立存在,而是彼此連動,共同構成外泌體品質的基礎。

製程的起點為捐贈者篩選(Donor Screening)。臍帶來源須經過捐贈者完整的健康評估、生活史、出國史與傳染病風險控管,檢查項目依據各國法規有所不同,但通常包含人類免疫缺乏病毒(HIV)、B型與C型肝炎病毒(HBV、HCV)、人類嗜T淋巴球病毒(HTLV I/II)、巨細胞病毒(CMV)及梅毒等檢測項目,並需符合相關法規或生物製劑標準。

此外,所有篩檢結果須具備完整的文件紀錄與可追溯性。除了捐贈者本身外,製程中所使用之培養基、添加物及相關原物料,亦應具備無病毒檢測報告與來源證明,以降低外源性汙染的風險。此階段的嚴謹控管,為整體製程安全性的根本基礎。

在來源確認後,臍帶組織需先經過標準化處理與細胞分離程序,方能取得臍帶間質幹細胞。一般而言,臍帶組織會於無菌條件下進行清洗與處理,以去除血液與非目標組織,隨後透過組織切割或酵素消化等方式,將間質幹細胞自組織中釋放出來。經初步培養後,可獲得具有貼附性與特定表面標誌的間質幹細胞族群,並進一步進行細胞特性鑑定與品質確認。在此基礎上,方可進入標準化的細胞庫系統(Cell Banking System)建立流程。

細胞庫系統通常包含主細胞庫(Master Cell Bank, MCB)與工作細胞庫(Working Cell Bank, WCB)。主細胞庫作為整體製程的起始來源,需經過完整的細胞特性鑑定,包括間質幹細胞標誌的確認,及無菌檢測、黴漿菌(Mycoplasma)檢測與病毒檢測等品質項目。工作細胞庫則由主細胞庫擴增而來,用於實際生產過程,以確保各批次之來源一致。透過細胞擴增與庫存管理,一條經過嚴格篩選與檢測的臍帶來源,即可建立多批次可使用的細胞庫系統,以支應長期且穩定的生產需求。

因此,在具備完整細胞庫的情況下,產品的一致性可來自於細胞來源的穩定管理,而非持續更換新的組織來源。若未建立標準化細胞庫,或僅以短期培養細胞進行製備,甚至頻繁更換來源組織,則可能導致細胞特性與分泌物組成產生變異,進而使產品品質在不同批次間出現顯著差異。透過細胞庫制度的建立,可有效降低批次間差異,並提升製程再現性,亦為外泌體產品品質控管的重要關鍵。

在幹細胞培養階段,培養條件將直接影響外泌體的產量與組成。業界通常採用經過驗證之培養系統,並儘可能降低動物來源成分,以減少不確定性與潛在風險。在培養過程中,需持續監控細胞狀態,包括生長情形、形態及分泌能力,以確保細胞維持穩定功能。當細胞達到適當條件後,收集其培養液(conditioned medium)。然而,此時的培養液為多種分泌物的混合體,包含外泌體、可溶性蛋白及其他胞外囊泡,尚不可視為純化之外泌體產品。

為了從複雜混合物中取得外泌體,需進行系統性的分離與純化。首先透過澄清化處理(clarification)去除細胞殘骸與大型顆粒,接著利用切向流過濾(Tangential Flow Filtration, TFF)進行初步濃縮,使外泌體顆粒得以濃縮。

然而,單一濃縮步驟並不足以確保產品純度,因此通常需進一步導入快速蛋白液相層析(Fast Protein Liquid Chromatography, FPLC),結合尺寸排阻層析(Size Exclusion Chromatography, SEC)管柱進行分離。透過顆粒大小差異,可將外泌體與游離蛋白及其他非囊泡成分區分開來。

此步驟對產品純度具有關鍵影響,亦是區分不同製程深度的重要分界點。完成SEC分離後,通常會再次透過TFF進行濃縮與緩衝液置換,以獲得適合儲存與應用的最終製劑條件。

在整體製程中,品質控管(Quality Control, QC)為不可或缺的核心機制,且應貫穿各個關鍵節點。在細胞庫建立與培養過程中,需進行無菌檢測,以確保無細菌或真菌汙染,同時進行黴漿菌檢測,以避免對細胞功能造成影響。

此外,內毒素(Endotoxin)檢測亦為重要安全指標,其含量需被嚴格控制。在產品進入最終製劑前,尚需進行外源性病毒檢測,以確認整體製程未引入病毒性汙染。這些檢測項目應於製程中多個關鍵節點持續執行,而非僅於終點檢測,以確保品質的持續穩定。

綜合上述流程可知,外泌體的品質,並非由單一技術所決定,而是來自於一整套整合性的製程與品質管理系統。從捐贈者篩選、細胞庫建立、培養條件控制,到多步驟純化與多層級品質檢測,每一環節皆會對最終產品產生累積影響。若其中任一環節缺乏嚴謹控管,即可能影響整體品質與其可預期性。

從產業實務觀察可發現,目前外泌體產品之間的差異,往往源自製程深度與品質管理程度的不同。若產品僅經簡化處理或缺乏完整純化流程,其組成與功能可能難以被明確界定。相對地具備完整製程與多層級品質控管的產品,則較能提供穩定且可重現的結果。

基於上述製程與品質控管的差異,可進一步從科學與產業角度,建立一套理解外泌體產品差異的分級概念。此分級並非用於評價產品優劣,而是反映其製程設計與品質驗證的完整程度。

在第一層級中,屬於以細胞培養液為基礎的混合分泌物。此類產品通常來自細胞培養後直接收集的培養液,或僅經簡單過濾與初步處理。由於未經外泌體專一性分離,其組成包含多種分泌物,外泌體比例與純度難以明確界定,產品間差異亦可能較大。

第二層級為經過部分純化之外泌體產品。此類產品通常已具備基本來源管理,並透過濃縮技術提升外泌體含量,但純化流程尚未完整建立,因此仍可能含有一定比例的非囊泡成分。在此情況下,產品品質雖較前者提升,但在穩定性與一致性仍可能受限。

第三層級則為具備完整製程設計與品質控管的高純度外泌體產品。此類產品建立於嚴謹的製備流程,包含完整的來源管理、標準化細胞庫、多步驟純化流程,及多層級品質檢測機制。透過這樣的系統性設計,產品在組成、純度與功能表現可達到較高的一致性與可預期性。

需特別強調的是,上述分級並非絕對界線,而是反映不同製程策略所帶來的結果差異。隨著外泌體應用逐步走向高標準與規範化發展,來源可追溯性、製程透明度與品質驗證完整性,將成為評估產品可信度的重要依據。

因此,在理解與評估外泌體產品時,除了關注其名稱或標示之外,更應檢視其背後的製程架構與品質控管邏輯。唯有在來源、製程與品質三者均受到嚴謹管理,外泌體產品方能展現其應有的穩定性與科學價值。

最終而言,「真正的外泌體」並非單一技術或標示,而是一套需同時滿足來源可溯、製程可控與品質可驗之整體標準。