外泌体作为细胞外纳米囊泡,广泛参与多种生理和病理过程,以及细胞间的通讯。尽管过去对哺乳动物源外泌体的研究较多,但其在免疫原性、安全性和规模化生产等方面存在诸多问题。相比之下,植物源细胞外囊泡(EVs)因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关注。这些植物源EDVs不仅可以作为药物载体,其自身所包含的蛋白质、miRNA和次生代谢物等成分也能与药物产生协同作用。
今天,湾湾分享一篇发表在Drug Delivery and Translational Research(IF:57)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”。该综述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详细参考,涵盖了提取方法、表征手段和药物负载等相关内容,同时详细阐述其生物组成和内含物,并展示这些系统在药理活性物质传递方面的当前应用。
1. 植物源EVs的提取
植物的各个部位均可用于提取EVs,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,但操作复杂且耗时。
- 超滤:效率较高,但可能会发生滤膜堵塞。
- 尺寸排阻色谱法:简单且经济,但难以规模化。
- 免疫亲和技术:纯度高,但配体种类相对较少。
- 聚合物沉淀:操作简单且成本低,但纯度受影响。
- 微流控技术:快速灵敏,但目前的产量较低,更适合诊断用途。
2. 植物源EVs的表征
植物源EVs的表征通常通过以下方法:
- 透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)观察形态。
- 动态光散射(DLS)和纳米颗粒跟踪分析(NTA)进行粒径分析。
- 蛋白质免疫印迹法和流式细胞术鉴定膜表面蛋白标记物。
- HPLC结合质谱分析、凝胶电泳和ELISA用于表征蛋白质含量和分布。
- 通过PCR和下一代测序技术检测RNA。
- 利用三重四极杆质谱仪进行脂质组学分析。
3. 植物源EVs的生化组成
脂质对囊泡的稳定性和保护内容物至关重要。不同的脂质成分在功能上各具特色,例如,磷脂酸(PA)参与膜的裂变与融合,并促进外泌体在肠道内的停留。植物源EVs不含胆固醇,但富含独特的糖脂,有助于在冻干时维持膜的稳定性。非编码RNA(如mRNAs和miRNAs)在细胞间通讯、免疫调节及抗炎、抗癌显现显著作用。此外,植物源EVs中富含可抗氧化、抗炎及抗肿瘤的次生代谢物,能够增强药物的治疗效果。
4. 植物源EVs作为药物递送系统
4.1 药物负载方法
被动负载法是将疏水分子与脂质双分子层相互作用的有效方式,尤其适用于小分子药物。为了提高带负电物质的负载效率,研究者们探索了多种方法。其中,多次超声处理后在37°C孵育,可以显著提升阿霉素和紫杉醇的内化率。然而,电穿孔法的使用可能会损害外泌体的膜结构。冻融法同样可用于药物载入,但其多次循环可能影响膜的完整性和细胞的摄取效率。
4.2 核苷酸负载方法
核苷酸因其体积和负电荷特点,为其载入外泌体带来了挑战。已有研究展示了多种载入方法的有效性。例如,将白菜源EVs与miRNA结合,在37°C处理6小时后可获得高效的包封率,且不影响粒径和zeta电位。
4.3 存储
目前对植物源外泌体的存储研究仍较有限,通常借鉴哺乳动物外泌体的存储方案。-70°C以下的储存条件更为理想,常使用海藻糖、二甲基亚砜或甘油等冷冻保护剂以防止膜损伤。此外,冷冻干燥技术虽能实现在较高温度下的保存,但可能降低蛋白质活性。5. 植物源EVs负载药物的应用
5.1 肿瘤治疗
诸多研究显示,植物源EVs负载药物在肿瘤治疗中的潜力。例如,白菜源EVs负载阿霉素可有效抑制结肠癌细胞的增殖,而姜源EVs在阿霉素的载体优化后表现出优越的安全性,这些都展示了其在癌症治疗方面的广泛应用前景。
5.2 皮肤病治疗
黄瓜源的植物晶体EVs和经典EVs作为透皮给药的纳米载体,能够提升亲脂性活性成分的皮肤渗透效率。
5.3 疫苗
橙汁源的EVs可作为RNA疫苗的递送系统,能够在经口或鼻内给药后触发免疫反应且无毒性表现。88858cc永利官网在植物源EVs研究中展现出优异的生物相容性、高安全性及可规模化生产的优势,为多领域应用提供了广阔前景。然而,植物源EVs在尺寸与内容物标准化方面仍需解决相应问题,未来的研究应聚焦于深入探索其药理特性和靶向递送机制,以推动创新药物递送系统的发展。