光合细菌（PSB）具有良好的生物安全性和丰富的活性成分，在细菌治疗领域显示出巨大潜力。然而，PSB作为“活药”也具有一定的局限性，如体积大、较高的免疫原性、给药途径受限等。细菌衍生的外膜囊泡（OMVs）封装了丰富的亲本细胞的生物活性成分，如蛋白质、核酸和脂质等，已被用作细菌的良好替代品用于生物医药研究。但是，OMVs具有产量低、粒径不均一等瓶颈，限制其进一步转化应用。近年来，受细胞人工挤出囊泡启发，研究者成功制备了细菌人工挤出纳米囊泡（BNVs）。相比于OMVs，BNVs具有产量高、粒径均一等优势。然而，由于二者产出过程不同，细菌OMVs与BNVs在成分上是否存在差异，这种差异是否进一步对二者的生物学效应及疾病治疗效果产生影响，其相关机制如何，均未阐明。
近日，河北大学张金超/刘会芳教授与南方医科大学第十附属医院李振华研究员合作团队，比较了光合细菌衍生的OMVs和BNVs在形态、大小、成分、及生物功能方面的差异，并成功揭示了不同制备方法获取的光合细菌囊泡在肿瘤治疗和伤口愈合方面表现出不同治疗效率的相关机制。该研究成果提示，针对不同疾病或发病机制，在OMVs和BNVs治疗试剂的选取上应充分考虑不同制备方式获取的囊泡的生物学效应的异同及其对疾病治疗效率的影响。相关成果以“Tailoring therapeutics via a systematic beneficial elements comparison between photosynthetic bacteria-derived OMVs and extruded nanovesicles”为题发表在Bioactive Materials上（10.1016/j.bioactmat.2024.02.025）。
合作团队前期开展了多项利用光合细菌进行肿瘤治疗（ACS Nano, 2021, 15, 1100-1110; Nano Res, 2021, 14, 667-673; J Nanobiotechnol, 2022, 20, 280; ACS Nano, 2023, 17, 18716-18731）及组织工程修复（Acta Biomater, 2022, 140, 302-313; ACS Appl Mater Interfaces, 2023, 15, 7725-7734；Adv Mater, 2023, 2302686）的研究工作。
此项工作主要是针对光合细菌衍生的OMVs和BNVs的形态、大小、主要成分、脂质组成等方面进行了比较和系统研究。结果表明两种方式制备的细菌囊泡在形态、粒径大小上均无显著性差异。但是，BNVs膜上的LPS和PG相对较多，且脂质组学表明BNVs中溶血磷脂酰胆碱（LPC）含量明显高于OMVs。LPC具有促进血管平滑肌细胞增殖、诱导细胞外基质蛋白产生和抑制炎症因子等生理活性，且可通过LPCAT1代谢产生PC，从而促进细胞增殖并激活下游信号以促进血管生成和上皮化。而LPS可有效激活免疫反应，将肿瘤微环境中的M2型巨噬细胞极化为M1型，同时增强巨噬细胞和树突细胞的抗原呈递能力。因此，进一步研究比较了OMVs和BNVs在促进伤口愈合和抗肿瘤方面的差异。
研究结果表明，在伤口愈合模型中，OMVs和BNVs可通过LPC激活EGFR/AKT/PI3K通路，促进NIH 3T3细胞的增殖和迁移、加速小鼠伤口的愈合，且由于BNVs含有更多的LPC，其治疗效果明显优于OMVs；在肿瘤模型中，OMVs和BNVs均可以极化巨噬细胞，同时激活树突细胞，增强抗原呈递能力，但OMVs显示出了更好的抗肿瘤活性。
该研究为OMVs和BNVs制备和应用的标准化提供了参考。南方医科大学第十附属医院李振华研究员、河北大学刘会芳和张金超教授为文章的共同通讯作者，河北大学药学院硕士研究生肖婷姗为文章的第一作者。该研究得到了国家自然科学基金及河北省自然基金委创新研究群体项目的资助。
参考文献：
Tailoring therapeutics via a systematic beneficial elements comparison between photosynthetic bacteria-derived OMVs and extruded nanovesicles, Bioactive Materials, 2024, 36, 48-61.
