植物来源外泌体研究近期进展

      外泌体（Exosome），是一种由细胞内多泡体与细胞膜融合后，释放到细胞外的直径约30-150nm的膜性囊泡，属于细胞外囊泡的一种，其内部包含了复杂的RNA和蛋白质，形状体现为“杯口状”或“茶托状”，几乎所有细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。

      1983年，外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现，1987年Johnstone将其命名为“exosome”，2013年，三位国际科学家因“发现并阐释细胞囊泡运输系统及其调控机制”，获得诺贝尔生理学或医学奖，自此，外泌体终于得以“正名”，掀起了全球的研发浪潮。
 

外泌体研究的重要意义

      由于技术限制，相关研究进展缓慢，实际应用更是屈指可数，但近几年，国内外相关科研单位和公司借助高新设备、相关生信分析软件和数据库管中窥豹，探究起外泌体强大的生物学功能以及在免疫反应和癌症等疾病相关领域中的潜在作用。

研究人员发现外泌体所携带的脂质、代谢小分子等生物分子可以直接反映源细胞的类型及其代谢状态。

      因此，外泌体不仅有助于更好地理解细胞生理学和病理学，而且在临床应用中显示出巨大的潜力，涉及从诊断、预后到核酸传递和癌症治疗的各个方面。

      而植物来源的外泌体因其广泛的来源、天然的生物活性、较低的免疫原性、稳定的理化性质以及丰富的循环信息逐渐进入研究人员的视野，植物外泌体研究不仅大大拓宽了外泌体的选择范围，同时也为植物研究提供了全新的思路。

      植物外泌体作为一种天然优良载体，目前已经开展了一系列实验室和临床前实验，有时换个角度开展研究，或许会有不一样的心得和收获哦！
 

近期外泌体研究进展

      今天小金就给大家分享几篇最近看到的关于植物外泌体在相关疾病治疗上的研究文章：
 

  01  

 

一种抗氧化的槐花外泌体包裹的水凝胶
通过调节氧化应激微环境促进脊髓修复

      槐花米富含黄酮、皂苷、甾醇等成分，除芦丁外还含有槲皮素、异鼠李素、染料木素、槐花米甲素、山奈酚、异鼠李素－3－芸香糖苷等其它多种化学成分，具有降低毛细血管通透性、抗氧化、抗炎、抗病毒及抑制醛糖还原酶的作用。

      浙江大学药学院高建青教授团队通过在聚多巴胺修饰的水凝胶（pDA-gel）中包裹槐花来源的外泌体（so-exos），构建了一个用于治疗脊髓损伤的局部植入系统。

      结果表明，pDA-gel封装的so-exos通过降低局部ROS水平，减轻对周围细胞的脂质和DNA损伤，调节脊髓炎症和氧化条件，可以快速改善受损的运动功能，保护并促进周围神经组织的修复，减轻排尿功能障碍，从而说明槐米来源外泌体能够治疗脊髓损伤。

      该研究为改善脊髓损伤后氧化应激微环境提供了高效且快速的急性期治疗的方案，也为后期临床应用提供理论基础。

相关结果发表在Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine上。
 

  02  

 

柠檬来源的细胞外囊泡样纳米颗粒
通过拮抗肾小管细胞的内质网应激
来阻断肾结石的进展

      肾结石（renal calculi）是一些晶体物质（如钙、草酸、尿酸、胱氨酸等）和有机基质（如基质A、酸性黏多糖等）在肾脏的异常聚积所致，为泌尿系统的常见病、多发病，多发生于青壮年.

      左右侧的发病率无明显差异，常见的症状有腰腹部绞痛、恶心、呕吐、烦躁不安、腹胀、血尿等。如果合并尿路感染，也可能出现畏寒发热等现象，急性肾绞痛常使患者疼痛难忍。
 

      在这里，南京中医药大学乔宏志和胡立宏教授团队从柠檬水中分离出细胞外囊泡样纳米颗粒（levns），通过一系列实验证明其可以从肠道运输到肾脏，并主要富集在肾小管细胞。

      而且口服levn可显著减轻大鼠肾结石的进展，除了能够改变草酸钙（CaOx）的结晶向一个较不稳定的亚型转变，柠檬来源外泌体还抑制CaOx诱导的小管细胞内质网应激反应.

      这可以通过特定信号分子的稳态和亚细胞功能的恢复来表明，从而间接抑制结石的形成，为临床口服柠檬汁防治肾结石的可行性提供了实验证据。

此外，该研究还首次揭示了柠檬类囊泡在肾小管上皮细胞的跨物种转运路径，暗示自然界的生物系统可能存在一些共有的通讯和联系方式，这就为开发跨界干预工具提供了依据。

上述成果发表在美国化学会知名期刊Nano Letters上。
 

 

  03  

 

姜黄衍生的纳米囊泡
作为新型纳米生物制剂
靶向治疗溃疡性结肠炎

      溃疡性结肠炎（UC）是一种典型的炎症性肠病（IBD），是一种特发性的慢性肠道炎症。传统的治疗策略主要关注促炎和抗炎细胞因子的再平衡，而在UC中针对受损的肠道屏障、肠道菌群失衡和黏膜免疫反应失调仍然是一个很大的挑战。

      澳门大学中医药学院研究团队通过差速离心分离和纯化姜黄衍生纳米囊泡（TNVs）。采用IVIS成像系统对右旋糖酐硫酸钠（DSS）诱导的小鼠模型的靶向能力进行评价。

       通过脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞和DSS诱导的急、慢性结肠炎小鼠模型，研究了其抗炎作用。此外，通过16S rRNA微生物组序列研究TNVs对肠道菌群的影响，并采用流式细胞术分析TNVs处理后的巨噬细胞极化情况。

      结果发现，TNVs在结肠炎症部位积累，并在体内外均表现出较强的抗炎活性，16S rRNA测序提示TNVs在肠道微生物群调控中发挥重要作用。

      此外，TNVs可促进M1表型向M2巨噬细胞转化，恢复受损的肠上皮屏障，发挥抗结肠炎的作用。也就是说，口服TNVs通过恢复受损的肠道屏障，调节肠道微生物群，重塑巨噬细胞表型，起到良好的抗炎作用。

      研究揭示了天然外泌体样纳米囊泡在UC治疗中的应用，上述结果于2022年7月18日发表在国际知名期刊Theranostics上。
 

 

  04  

 

山药源的外泌体样纳米囊泡
刺激小鼠成骨细胞形成
并预防骨质疏松

      山药为薯蓣科植物薯蓣的块茎，是多年生缠绕草本。根茎直立，圆柱状，肉质肥厚，长可达1米，直径2～7厘米，外皮灰褐色，有多数须根，质脆，断面白色，有粘性。

      中医认为，山药能治脾虚食少、久泻不止、肺虚喘咳、带下、尿频、虚热消渴等症状，现代药理学发现山药体内的某些成分可以促进骨再生中成骨细胞生长，增强骨质。

      韩国安东国立大学的研究人员发现山药衍生的外泌体样纳米泡（YNVs）在卵巢摘除（OVX）诱导的骨质疏松小鼠中，具有促进成骨细胞分化和矿化、促进骨再生的有益作用。

      具体而言，YNVs刺激成骨细胞增殖、分化和矿化，增加骨分化标志物（OPN，ALP和COLI）的表达。

      有趣的是，YNVs的成骨活性不是由已知的具有成骨活性的薯蓣皂苷素等成分起到作用，而是由BMP-2/p-p38依赖的Runx2通路的激活引起的。

      此外，口服给药的YNVs通过胃肠道运输并通过小肠吸收，组织染色和肝/肾毒性试验确定了良好的全身生物安全性。

 

      综而言之，研究团队证明山药来源纳米囊泡确实可作为一种安全且口服有效的治疗骨质疏松症的物质，相关实验结果2月6日发表在国际医学知名期刊Journal of Controlled Release上。
 

外泌体研究前景分析

      总的来说，与哺乳动物外泌体相比，植物外泌体的研究尚处于起步阶段，并即将成为未来几年细胞外囊泡研究的一个重要领域，其具有的天然纳米载体作用和犹如一块宝石亟待着人们发现。

      感兴趣的朋友们可以去查阅相关的文献综述，了解目前的进展如何，也欢迎随时跟小金沟通交流哦。

      就国内形势而言，我国的可食用植物和药用中草药种类、保有量、药理性质研究据世界前列，国家对相关产业的现代化发展给予了足够重视和一定的政策倾斜，借助丰富的自然资源及得天独厚的自然气候优势，我们可以走出一条具有地域特点、体现资源优势特色的科技创新之路。

 

中药类植物外泌体提取

      天然植物研发产业与其它产业相比具有明显的优势与特色，是一个在国际市场上具有竞争力的产业，要着力发展新的研究方向、研究新的物种、合并新的临床疾病。

      But，话又说回来，缺乏统一规范的分离方法以及缺乏对植物来源外泌体样囊泡的生物学特性和转运机制的深入了解是其作为药物递送载体应用的主要障碍，要靠越来越多的研究人员去探索、去尝试、去发现。