植物外泌体样纳米囊泡在癌症治疗中的研究进展

本文是一篇综述，作者赵荣华、杨松、李文婧、范亮亮、赵大庆、王佳雯、边帅等来自长春中医药大学吉林省人参科学研究院、东北亚中医药研究院以及浙江大学良渚实验室。论文发表于《中国现代应用药学》（chin j mod appl pharm）2025年8月第42卷第16期，系统阐述了植物外泌体样纳米囊泡（plant exosome-like nanovesicles，pelns）在癌症治疗中的研究现状。

文章首先指出，癌症已成为全球范围内主要的致死因素之一。美国癌症协会2024年度报告显示，乳腺癌、肺癌、结直肠癌和前列腺癌是最常见的癌症类型，预计到2030年全球癌症死亡人数将超过1100万。传统的癌症治疗手段包括手术、放疗和化疗，但这些方法仍然面临治疗效率低、靶点特异性差和不良反应等问题。近年来，纳米技术的发展为癌症治疗提供了新的思路。细胞外囊泡的发现改变了治疗策略，而植物来源的外泌体样纳米囊泡因其独特的优势受到关注。pelns是从植物组织中提取的直径为30～1000 nm的膜性小泡，内含蛋白质、脂质、核酸以及各类rna（mrna、mirna、sirna）等成分，具有大规模生产潜力、低细胞毒性、低免疫原性和良好的生物相容性，因此被视为癌症治疗的候选药物和递送平台。

论文详细介绍了pelns的分泌机制。植物细胞外囊泡主要通过三种途径形成：多泡体（multivesicular body，mvb）途径、expo途径和液泡途径。其中mvb途径是主要发生途径，涉及两次膜内陷过程：首先细胞质膜内陷引发内吞作用形成早期内涵体，然后早期内涵体进一步内陷形成晚期内涵体，并包裹部分细胞质和高尔基体、蛋白质、核酸等物质，产生腔内囊泡（intraluminal vesicles，ilvs），进而形成含ilvs的mvb。mvb随后运输至细胞膜并与之融合，释放ilvs至细胞外环境，形成外泌体。expo途径中，双膜结构的expo在细胞内形成后与质膜融合，释放单层膜囊泡至外部环境。液泡途径则是mvb先将ilvs释放至液泡，随后液泡与质膜融合将囊泡释放至细胞外。这三种途径形成的囊泡在大小、含量和功能上有所区别。

在提取分离方面，pelns常见的分离方法包括超速离心联合蔗糖密度梯度离心法、超滤法、聚合物沉淀法、尺寸排阻色谱法、微流体技术、免疫亲和捕获法和电子显微技术等。目前最常用的是超速离心法和蔗糖密度梯度离心法，但存在囊泡受损、纯度低和耗时长等缺点。新兴的微流体、电、声、力等技术逐渐应用于pelns分离，虽然分离效果相对更好，但尚未实现标准化。分离技术的选择需要根据提取物的性质来决定。

论文重点阐述了pelns在癌症治疗中的应用。在脑肿瘤方面，苦瓜来源的细胞外囊泡样纳米囊泡（mcelns）通过调节pi3k/akt信号通路抑制u251胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，并可穿透血脑屏障在脑肿瘤组织中富集。mirna测序鉴定出81个mirna富集于mcelns中，其中mir5813参与pi3k/akt信号通路。人参衍生的纳米颗粒（gdnps）也能通过血脑屏障被脑肿瘤吸收，其携带的ptcmir396f对致癌基因myc具有显著的沉默作用，从而抑制胶质瘤生长。在口腔癌方面，mcelns通过诱导s期细胞周期阻滞和凋亡发挥作用，其凋亡诱导依赖于活性氧（ros）的产生和jun蛋白上调，同时抑制炎症小体nlrp3表达，降低口腔鳞状细胞癌对5-氟尿嘧啶的耐药性。在结直肠癌方面，玉米衍生纳米颗粒（cnps）通过诱导g2期细胞周期阻滞抑制colon-26肿瘤细胞增殖，且对正常细胞无明显毒性；金银花来源的mir2911通过靶向tgf-β1增加t淋巴细胞浸润，逆转tgf-β1的促瘤作用；柑橘和柠檬衍生的细胞外囊泡通过sirna途径下调乙酰辅酶a羧化酶1，减少sw480细胞增殖；gdnps联合pd-1单克隆抗体可激活cd4+和cd8+ t淋巴细胞，改变肿瘤微环境，增强抗肿瘤效果。

在子宫癌方面，金银花来源的mir2911可降低hpv16/18阳性宫颈癌细胞中e6/e7 mrna和蛋白水平，通过e6/e7-p53/caspase3轴诱导细胞凋亡。在皮肤癌方面，树参来源的叶源性细胞外囊泡（levs）和茎源性细胞外囊泡（sevs）以浓度依赖方式降低黑色素含量和酪氨酸酶活性，抑制mitf、tyr、trp-1和trp-2等黑素生成相关基因和蛋白的表达；gdnps通过tlr4-myd88信号通路促进m2型巨噬细胞向m1型极化，产生总ros，导致b16f10黑色素瘤细胞凋亡增加；葡萄柚衍生囊泡通过诱导g2/m检查点细胞周期停滞、降低细胞周期蛋白b1和b2表达水平以及上调p21来抑制a375黑色素瘤细胞增殖。在肝癌方面，天门冬来源的纳米囊泡（acnvs）通过吞噬作用内化到肿瘤细胞，抑制肝癌细胞增殖并诱导凋亡，对正常肝细胞损伤较小。peg修饰可延长acnvs血液循环时间，增加其在肿瘤部位的积累，更好地抑制肿瘤生长。在肺癌、胃癌和肾癌方面，大蒜来源囊泡通过诱导s期细胞周期停滞和半胱天冬酶介导的凋亡抑制a498和a549细胞增殖；柑橘、柠檬通过trail介导的细胞死亡抑制肺、结肠和白血病细胞生长；柠檬通过ros生成和生长阻滞与dna损伤基因介导胃癌细胞s期阻滞。在乳腺癌方面，鸦胆子来源的外泌体样纳米囊泡（bf-exos）可递送10种功能性mirnas，通过调节pi3k/akt/mtor信号通路和促进ros/caspase介导的细胞凋亡抑制4t1细胞生长和转移，还能抑制血管内皮生长因子分泌；茶花衍生的纳米颗粒（tfens）在乳腺肿瘤和肺转移部位积聚，抑制乳腺癌生长和转移，并调节肠道微生物群；植物mir159的合成模拟物通过靶向tcf7基因降低myc蛋白水平，抑制乳腺癌发展。

论文进一步总结了pelns作为药物递送载体的应用。葡萄柚来源的pelns可联合递送叶酸和紫杉醇至结肠肿瘤部位，增强紫杉醇治疗效果并改善sirna递送；经叶酸和聚乙烯亚胺修饰的pelns可通过鼻内途径将mir17递送至gl-26脑肿瘤细胞；生姜衍生的外泌体可负载多柔比星递送至colon-26肿瘤细胞并抑制其生长；卷心菜衍生囊泡可递送多柔比星至sw480细胞；芦荟衍生纳米囊泡（aevs）装载吲哚菁绿后抑制黑色素瘤细胞生长，且未检测到明显炎症反应或器官损伤。

在作用机制方面，pelns主要通过以下途径发挥抗癌作用：细胞间通讯调节、免疫调节、药物递送载体、肿瘤微环境调控、诱导细胞凋亡和抑制肿瘤血管生成。在临床试验方面，已有部分研究完成或正在进行，例如葡萄纳米囊泡用于降低头颈部肿瘤放化疗期间口腔黏膜炎发生率的一期临床试验已于2022年完成，姜黄纳米囊泡用于预防结直肠癌的研究也已完成，利用pelns递送姜黄素至结肠肿瘤的研究预计2024年完成。

文章还指出了pelns发展中存在的问题，包括分离纯化方法不统一、载药能力有待提高、作用机制和安全验证尚未完全明确，以及标准化和规模化生产困难等。尽管面临挑战，pelns因生物相容性好、来源多样、具有靶向性和绿色天然等优势，在癌症治疗领域展现出巨大潜力。未来随着技术发展和研究深入，有望开发出基于pelns的新型癌症治疗方法。