엑소좀(Exosome)은 대부분의 진핵세포 내 엔도좀(endosomal) 구획에서 생성되는 막으로 둘러싸인 매우 작은 세포외 소포체(extracellular vesicle) 입니다.

엑소좀은 혈액, 소변, 침과 같은 다양한 생체 유래 체액에서 발견되며, 여러 생리적·병리적 과정에 관여합니다. 특히 세포 간에 단백질, 지질, 유전물질을 전달하는 기능을 가지고 있어 재생의학, 암 연구, 약물 전달 시스템 등 다양한 생의학 및 임상 연구 분야에서 큰 주목을 받고 있습니다[1].

엑소좀 연구는 빠르게 발전하는 분야로, 현재도 새로운 활용 가능성과 치료 응용에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있습니다.

엑소좀 분리와 여과 공정

세포 배양 상등액, 혈액, 소변 등과 같은 생체 시료로부터 엑소좀을 분리하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 여과(Filtration) 는 가장 널리 사용되는 방법 중 하나입니다.

기존의 전통적인 여과 방식은 원심분리를 통해 시료를 1차 정제한 후, 다공성 필터 멤브레인을 사용하여 추가 여과를 진행하는 방식입니다. 그러나 이 과정에서 사용되는 멤브레인 특성이나 여과 방식에 따라 민감한 엑소좀 구조가 손상될 가능성이 존재합니다.

기존 여과 방식과 Tangential Flow Filtration(TFF)의 비교

기존 여과(Direct Flow Filtration)

전통적인 직접 여과 방식에서는 엑소좀이 포함된 시료를 특정 공극 크기의 필터 멤브레인에 통과시켜 여과합니다. 이 과정에서 작은 엑소좀은 멤브레인을 통과하고, 상대적으로 큰 입자는 멤브레인에 포집됩니다.

다만 여과가 진행될수록 고분자 물질이 멤브레인 표면에 축적되어 필터 케이크(filter cake) 층을 형성하게 되며, 이로 인해 여과 효율이 감소하고 멤브레인 수명이 단축되는 단점이 있습니다[2].

Tangential Flow Filtration(TFF)

Tangential Flow Filtration은 시료가 멤브레인 표면을 따라 수평 또는 비스듬한 방향으로 흐르도록 설계된 여과 방식입니다. 시료는 멤브레인을 통과하는 동시에 멤브레인 표면을 지속적으로 세정하며 순환하게 됩니다.

이 방식은 고분자 물질의 축적을 최소화하고, 유속 감소로 인한 농도 분극(concentration polarization)을 방지합니다. 그 결과 일정한 유량을 유지할 수 있으며, 멤브레인 사용 수명이 크게 연장됩니다.

또한 TFF는 기존 여과 방식과 달리, 시료의 농축(concentration)과 디아여과(diafiltration)를 동시에 수행할 수 있어 공정 효율 측면에서도 장점이 있습니다.

TFF의 적용 분야

Tangential Flow Filtration은 다양한 생체 분자 여과 및 정제가 필요한 산업 및 연구 분야에서 활용도가 매우 높습니다. 이러한 장점으로 인해 바이오테크놀로지 및 바이오메디컬 분야에서 기존 여과 방식보다 선호되는 기술로 자리 잡고 있으며, 현재는 병원 및 제약 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있습니다.

특히 Tanfil 100 TFF System은 부드러운 여과 공정을 통해 엑소좀 손상 가능성을 최소화하고, 생체 시료의 무결성을 유지할 수 있어 엑소좀 여과에 적합한 시스템입니다.

Tanfil 100 TFF System의 주요 장점

• 다목적 시스템

Tangential Flow Filtration 방식을 통해 시료의 농축과 여과를 동시에 수행할 수 있습니다.  

• 높은 처리 유량

대용량 생체 시료를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있습니다.

• 멤브레인 오염 감소

시료가 멤브레인과 평행하게 흐르기 때문에 멤브레인 파울링이 줄어들어 사용 수명이 증가합니다.

• 유연한 멤브레인 선택

다양한 TFF 멤브레인과 호환되어, 사용 목적에 맞는 멤브레인을 선택할 수 있습니다.

참고 문헌

[1] Guillaume van Niel, Gisela D’Angelo, Graça Raposo.

Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles.

[2] Tangential flow filtration.