目前，已有大量关于动物细胞外泌体来源、性质和应用的报道。动物细胞外泌体来源广泛、具有种多生物学活性，有很好的临床应用前景。然而，动物细胞来源外泌体需要培养大量细胞、产率较低且存在同种异体的免疫原性问题。近年来，科学家们在植物中分离纯化得到了物理性质、组成成分类似于外泌体的纳米颗粒，并且研究表明他们对肿瘤、肠道炎症和细菌感染等多种疾病具有治疗作用。基于这些限制，科学家们将外泌体的研究领域拓展到植物王国，与动物细胞相比，植物外泌体样纳米粒（PEN）产率较高、提取周期短，并且来源于可食用水果、蔬菜的PEN有较低的免疫原性；此外，一些来源于药用植物的PEN有望保持其母体的药理活性。PEN的研究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。
近日，来自复旦大学药学院王建新团队的研究人员在Asian J Pharm Sci发表了题为“Plant-derived exosome-likenanoparticles and their therapeutic activities”的综述文章 (2022Jan;17(1):53-69)总结了包括葡萄、柚子、生姜、柠檬，花椰菜、萝卜和苹果等植物外泌体来源PEN的提取、表征方法。
超高速离心是提取PEN的主要方法。新鲜的水果、蔬菜经过榨汁机研磨后，在2,000-3,000 g 离心力下低速离心20 min；接着，在10,000 g转速下离心1 h，上述步骤的主要作用是去掉大的碎片和纤维。接着，将最后一步的上清液在200,000 g转速下超速离心1.5 h，即可得到沉淀的PEN。为了保持PEN在超速离心过程中的完整性、避免杂蛋白共沉淀以提高PEN纯度，在超速离心过程中可以使用蔗糖密度梯度柱，其可以将不同密度的物质进行分离，并同时保持PEN的完整性。
图1PENs的分离与表征
获取得到PEN后，需要对PEN的理化性质进行表针和分析。PEN的粒径、电位和粒径分布情况一般采用DLS表征；TEM或者SEM可以帮助观察PEN的形态；此外，NTA可以同时计算PEN的粒子浓度、表征PEN的粒径大小。化学性质方面，PEN的脂质组学、基因组学、蛋白质组学和代谢组学为我们研究PEN的组成和生物学活性提供了大量信息。
随后，作者详细总结了植物外泌体在药学领域的应用：1）PEN本身作为活性成分对多种疾病起到治疗作用，疾病模型包含葡聚糖硫酸钠导致的肠道炎症模型、慢性骨髓白血病以及酒精性肝损伤；2）PEN作为载体，将小分子药物和生物大分子药物递送到疾病部位，由于植物外泌体样纳米粒自身携带有蛋白质、RNA等生物大分子，因此在携带外源性生物大分子药物时，PEN可以有效保证内含物的稳定性与生物活性；3）对PEN进行工程化处理，如在其表面修饰特异性靶头，使其靶向病灶组织或细胞，将运载药物靶向递送至病灶。此外，作者还对目前文献中PEN的给药方式和剂量进行了总结，为未来有计划进行PEN相关研究的学者们提供了参考。
图2PENs的应用及各种分离途径
在PEN自身作为药物的例子中，柚子来源的ELN报道最为广泛。例如，从柚子提取的PEN（grapefruit-derived exosome-like nanoparticles, GELN）对于多种肿瘤细胞具有杀伤作用，比如：肺癌细胞（A549）、胶质瘤细胞（GL26）、乳腺癌细胞（4T1）和结肠癌细胞（SW620和CT26）。相比于以DOTAP:DOPE为组成的阳离子脂质体，柚子PEN可以更加高效地被肿瘤细胞摄取，效率高达80%，而阳离子脂质体只有40%左右。在安全性方面，经尾静脉注射入小鼠体内后，GELN与合成脂质体相比，小鼠的血清丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶含量均无显著变化，证明GELN的生物相容较为良好。
除了作为一种药物外，PEN还可作为递药系统。例如GELN被用来包载疏水性药物，该纳米载体毒性较低，并可使药物在病灶部位浓集。综上，GELN自身既可以作为一种抗肿瘤药物，同时也是递送药物的理想载体。PEN作为递药系统时，其给药方式多种多样。因为水果、蔬菜作为人们日常食物，其活性物质可以经过胃肠道吸收，进入全身循环，因此有研究者猜测，PEN也可经由口服给药发挥其药效。例如，研究者们考察了GELN经口服发挥药效的可能性。结果表明，GELN在胃肠道可以抵抗蛋白酶的分解，保持其稳定性，并可在小鼠结肠炎模型中，将药物递送至肠道巨噬细胞。
为了进一步提高PEN靶向病灶的能力，研究者们根据疾病部位特点设计工程化PEN。近期，研究者们设计了一种工程化的来自生姜的外泌体样纳米颗粒（ginger-derived exosome-like nanoparticles, GinELN）。简单来说，研究者在GinELN表面修饰了用以靶向肿瘤部位的叶酸，同时修饰了一种三联的siRNA复合物用于肿瘤细胞的基因沉默。实验结果表面，工程化的GinELN可有效靶向肿瘤组织，并高效抑制人上皮癌细胞的增殖。
关于PEN的研究还存在许多的瓶颈和难题，例如如何保证PEN的批间一致性、如何大批量生产PEN、如何确定PEN发挥药效的活性成分，等等。在本综述的结尾，作者总结归纳了PEN的优势和短板
| 优势 | 短板 |
| 产率较高 | 杂质可能导致生物相容性较差 |
| 高生物相容性、低毒性 | 内容物复杂，可能有潜在的免疫原性 |
| 丰富的植物来源 | 难以控制来源植物的批间一致性 |
| 可以传递基因信息 | 安全性和毒性仍有挑战 |
| 具有作为递药系统的潜力 | 对于动物细胞的靶向蛋白较少 |
参考文献：
Plant-derived exosome-like nanoparticles and theirtherapeutic activities, Asian J Pharm Sci. 2022Jan;17(1):53-69. doi: 10.1016/j.ajps.2021.05.006.
外泌体资讯网 Asian J Pharm Sci |复旦大学药学院王建新团队：植物来源的外泌体样纳米颗粒及其疾病治疗功能研究进展
