外泌体作为细胞外纳米囊泡,在多种生理病理过程中以及细胞间通讯中发挥重要作用。尽管对哺乳动物源外泌体的研究较为广泛,但在免疫原性、安全性及规模化生产等方面仍面临不少挑战。相比之下,植物源细胞外囊泡(EVs)由于具备易于大规模生产、低毒性和低免疫原性等优点,逐渐受到药物递送领域的重视。植物源EVs不仅能作为药物载体,还能通过其自身所含的蛋白质、miRNAs及次生代谢物,与药物协同发挥作用。
今天我们将分享一篇发表在《Drug Delivery and Translational Research》杂志上的综述文章,标题为“Plant-derived extracellular vesicles: a synergetic combination of a drug delivery system and a source of natural bioactive compounds”。本文旨在为研究和开发基于植物源细胞外囊泡的药物递送系统提供参考,涵盖提取方法、表征手段及药物负载的相关内容,同时阐述其生物学组成和内含物,最后展示这些系统作为药理活性物质纳米载体的应用情况。
植物源EVs的提取
植物各部位可用作提取EVs的材料,但不同部位的EVs在粒径、数量及生物活性成分上存在差异。常用的提取方法包括:
- 差速超速离心结合蔗糖梯度纯化——金标准方法,操作简便但耗时、设备成本高、纯度和产量受限。
- 超滤——效率高但可能因滤膜堵塞影响效果。
- 尺寸排阻色谱法——简单经济但设备特殊、难以规模化。
- 免疫亲和技术——纯度高但因配体数量少而成本较高。
- 聚合物沉淀——操作简便且成本低但纯度可能受到影响。
- 微流控技术——快速灵敏但产量较低,更适合用于诊断。
植物源EVs的表征
可以通过透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM)观察其形态,利用动态光散射(DLS)或纳米颗粒跟踪分析(NTA)进行粒径分析及评估稳定性。此外,采用蛋白质免疫印迹法、流式细胞术等技术鉴定膜表面蛋白标记物;并通过HPLC结合质谱法、凝胶电泳、ELISA等方式表征蛋白质含量和分布。对于RNA的检测则可以使用PCR、微阵列分析和下一代测序技术。
植物源EVs的生化组成
脂质在囊泡的稳定性和保护内容物免受消化方面至关重要。不同脂质成分的功能各异,如磷脂酸(PA)参与膜的裂变与融合,促进外泌体在肠道的停留。植物源外泌体和特定的糖脂也可维持膜的稳定性。非编码RNA诸如mRNA和miRNA在细胞间通讯、免疫调节及抗肿瘤方面发挥重要作用。蛋白质来源于植物细胞质,不同植物中EVs的蛋白质含量和种类有显著差异。植物外泌体还含有多种具抗氧化、抗炎作用的次生代谢物,从而增强药物的疗效。
植物源EVs作为药物递送系统
药物负载方法
被动负载法利用疏水性分子与脂质双分子层的相互作用,特别对小分子及正电荷分子有效。研究者们也探索了众多方法提升负载效率,包括超声处理、冷却孵育等。对于负电荷物质,目前采用的技术仍在发展中,需不断优化。此外,冻融法和聚阳离子物质方法也能提升mRNA的负载效率。
存储
目前对植物源外泌体的存储研究较少,常参考哺乳动物外泌体的存储方式。-70°C以下的存储条件较为理想,添加适当的冷冻保护剂能有效防止膜损伤。
植物源EVs负载药物的应用
肿瘤治疗
多项研究显示,植物源EVs在肿瘤治疗中展现出良好的潜力。例如,白菜源EVs负载阿霉素可抑制结肠癌细胞的增殖。此外,植物源EVs与化疗药物的结合表现出更高的效率和更低的毒性。
皮肤病治疗
植物源的EVs可作为透皮给药的纳米载体,提高活性成分在皮肤的渗透效率。
肠道疾病治疗
针叶樱桃源EVs能将miRNA有效递送至肠道并发挥局部作用,而姜源EVs结合特定药物可以改善溃疡性结肠炎的症状。
疫苗
橙汁源EVs作为RNA疫苗的递送系统,可以有效引发免疫反应,同时没有毒性。
临床试验
目前,多种植物源EVs因其天然药理特性而处于临床试验阶段。尽管尚未广泛应用,但相关的研究正在紧锣密鼓地进行中。
总的来说,植物源EVs作为药物递送系统,相较于哺乳动物源外泌体和合成纳米颗粒展现了更好的生物相容性与安全性,并具备可规模化生产的潜力。作为南宫28NG相信品牌力量,我们期待未来研究能够进一步探索其优势,明确其在治疗医学中的应用前景。