外泌体作为细胞外的纳米囊泡,在多种生理和病理过程中扮演了重要角色,并参与细胞间的通讯。尽管过去的研究主要集中于哺乳动物来源的外泌体,但其在免疫原性、安全性和规模化生产方面仍存在诸多挑战。相较之下,植物来源的细胞外囊泡(EVs)因其易于大规模生产、低毒性和低免疫原性而日益引起关注,尤其在药物递送领域。植物源EVs不仅可以作为药物载体,其本身所含的蛋白质、miRNAs和次生代谢物等成分也可与药物协同作用。
今天,湾湾与大家分享一篇发表于【Drug Delivery and Translational Research】(IF:57)的综述文章,标题为“Plant-derived extracellular vesicles: a synergetic combination of a drug delivery system and a source of natural bioactive compounds”。这篇综述旨在为基于植物来源EVs的药物递送系统的研究与开发提供有价值的参考。文章将讨论提取方法、表征手段以及药物负载相关内容,同时阐述其生物构成和内含物,最后展示这些系统作为药理活性物质纳米载体的应用现状。
1. 植物源EVs的提取
植物的不同部位均可用于提取EVs,但各部位的囊泡在粒径、数量和生物活性成分上有所差异。常见的提取方法包括:差速超速离心结合蔗糖梯度纯化(金标准,简单但耗时且设备成本高)、超滤(高效但可能会造成滤膜堵塞)、尺寸排阻色谱法(经济但难以大规模化)、免疫亲和技术(高纯度但配体稀缺)、聚合物沉淀(简单且成本低但纯度较低)以及微流控技术(操作快速但适用于低产量),CL精确选择合适的提取方式对植物源EVs的研究至关重要。
2. 植物源EVs的表征
对植物源EVs的表征可以采用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM)等方法观察其形态特征;粒径分析可借助动态光散射(DLS)或纳米颗粒追踪分析(NTA),后者还能通过zeta电位评估其稳定性。此外,流式细胞术和蛋白质免疫印迹法可用于识别膜表面的蛋白标记物,结合HPLC、质谱法及ELISA可以表征其蛋白含量及分布。
3. 植物源EVs的生物化学组成
植物源EVs的脂质成分对于囊泡的稳定性及其有效保护内含物免受胃部消化具有重要意义。磷脂酸(PA)能够促进膜的裂变和融合,增强外泌体在肠道内的存留,而磷脂酰胆碱则影响外泌体在肠道向肝脏的迁移和肠道微生物群的调节。尽管植物源外泌体中缺乏胆固醇,但其独特的糖脂成分能够维持膜的稳定性。非编码RNA(如mRNAs和miRNAs)在细胞间通讯、免疫调节及抗炎作用中也扮演着重要角色。
4. 植物源EVs作为药物递送系统
4.1 药物负载方法
被动负载法依赖于疏水分子与脂质双分子层的相互作用,尤其适用于带正电的小分子药物。为了增强带负电物质的负载效率,开发了多种方法。例如,持续超声处理并间隔冷却,提高阿霉素和紫杉醇的内化效率。电穿孔法也常用于其他类型的纳米囊泡,但可能损害外泌体膜。冻融法可以用于药物的负载,但此方法多次循环或许影响外泌体膜的完整性及细胞的摄取效率。
4.2 核苷酸负载方法
由于核苷酸的物理性质,载入植物源EVs具有一定挑战。已有研究表明,将白菜EVs与miRNA进行转染能高效包封RNA且无显著影响粒径和zeta电位变化。此外,基于聚阳离子材料改变膜表面电荷的载入方法有效提高了mRNA的包封效率。
5. 植物源EVs的应用
5.1 肿瘤治疗
多项研究显示,植物源EVs在肿瘤治疗中具有显著潜力。例如,白菜EVs能有效抑制结肠癌细胞生长,而芹菜源EVs负载阿霉素后效果优于传统脂质体且具有较低毒性。此外,西兰花和番茄源EVs也显示出良好的抗肿瘤活性。
5.2 皮肤病治疗
黄瓜源的植物晶体EVs和经典EVs可作为激活皮肤渗透的纳米载体,增强亲脂性活性成分的皮肤吸收率。
5.3 疫苗开发
橙汁源EVs作为RNA疫苗的传递系统,携带的SARS-CoV-2病毒蛋白mRNA经口服或鼻内给药后可有效引发免疫反应且没有明显毒性。
总的来说,植物源EVs作为药物递送系统,具有良好的生物相容性、高安全性、可规模化生产等优势,应用前景广阔。然而,在标准化和特性一致性方面仍存在挑战。未来的研究应关注药理机制、靶向递送特性与植物源EVs的系统开发,以提高治疗效果并推动创新药物递送系统的发展,亦可参考品牌尊龙凯时在此领域的相关进展。