2022年,《Asian Journal of Pharmaceutical Sciences》刊登了一篇题为《Plant-derived Exosome-like Nanoparticles and Their Therapeutic Activities》的综述文章,由Jisu Kim、Shiyi Li、Shuya Zhang和Jianxin Wang合作完成。文章发表时间为2021年7月10日,探讨了植物来源的类外泌体纳米颗粒(plant-derived exosome-like nanoparticles,缩写为PENs)的特性及其在治疗中的应用。
外泌体(exosomes)是直径约40-150 nm的纳米囊泡,由细胞膜内向溶酶体或胞外空间释放,具有重要的细胞间通讯功能。长久以来,哺乳动物细胞来源的外泌体(mammalian cell-derived exosomes, MDES)因其在药物递送、信号传导等方面的潜力,已在众多研究中被广泛关注。然而,MDES的临床应用受到生产效率低、过程耗时且困难等限制因素的困扰。
在这样的背景下,植物来源的类外泌体纳米颗粒(PENs)作为一种新兴的研究领域,逐渐引起学界关注。PENs与MDES相似,大小为50-500 nm。由于植物资源的丰富性,PENs在大规模生产上具有显著优势。而且,PENs还展现出高度的生物相容性和低毒性,是外泌体研究中的重要补充。
文章首先综述了PENs的特性和功能。PENs即天然来源的纳米颗粒,包含来自其亲本细胞的无害成分。这些成分不仅具有潜在的治疗作用,还能在递送系统中实现目标组织的定位。研究者说明了PENs的各种来源,例如葡萄、葡萄柚、生姜、柠檬、西兰花、胡萝卜等,并介绍了每种植物PENs的应用领域。研究还指出,尽管PENs在药物输送系统中的潜力很大,但对其生物活性和应用的全面理解仍有待加强。
在实验流程中,研究者描述了PENs的提取过程主要依赖于密度梯度分离。新鲜植物组织经过研磨、过滤、低速离心和高速离心后,PENs会被提取并重新悬浮在缓冲溶液中。再通过蔗糖密度梯度分离,确保颗粒的纯度和结构完整性。
研究结果表明,PENs不仅可以用作治疗剂,还可以作为药物递送的纳米载体。它们具有自然的组织靶向能力,例如葡萄柚的PENs能够靶向肠道巨噬细胞,生姜的PENs显示出其运输化疗药物到结肠肿瘤的潜力。由于这些纳米颗粒在肝脏中以高选择性被吸收,与已知的MDES相比较,PENs在递送药物和基因物质方面展现出更具吸引力的应用前景。
其中,生姜来源的PENs不仅能够抵抗酒精引起的肝损伤,还能够携带小RNA对靶细胞和组织进行药物及基因递送,相较于传统干法合成的颗粒物和脂质体,PENs更为自然、稳定。
文章得出结论认为,PENs在药物输送系统和新药开发中具备巨大的应用潜力,这主要得益于其低毒性、高生物相容性、易大规模生产等特性。同时,文章也指出了PENs应用中的挑战,比如纯度的进一步提高、生物活性的完全表征等。
研究的亮点在于,PENs作为一种新兴的纳米颗粒,在一些疾病模型中展现出显著的治疗效果,比如在肠炎、慢性白血病等疾病中提供了新的治疗方案,同时还可以通过口服给药和鼻腔给药等非侵入性手段进行药物递送,减少了化疗副作用并提高了药物的疗效。
这篇综述在当前植物来源外泌体研究的基础上,详细探讨了其在未来新药研发中的潜在应用,揭示了PENs在药物递送领域的广泛前景。不仅为学界从事相关研究提供了宝贵的参考,也为实践中的药物研发指明了新方向和方法。