【科学普及】人参源性囊泡样纳米颗粒（GDVLNs）：人参药用的新方向

原创 王健 苏静 细胞世界

作者简介：

王健，博士研究生；苏静，教授

吉林大学基础医学院病理生理学系

研究方向：肿瘤病理生理学研究，代谢性疾病发病机制及治疗研究，人类重大疾病动物模型研究

细胞间通过分泌各种信号分子进行通讯是所有多细胞生物的关键功能。负载有多种活性成分的细胞外囊泡(EV)的释放则是细胞间通讯的一个重要形式。目前，科学界普遍认为几乎所有活细胞都分泌EVs，植物细胞当然也不例外。

图1. 植物来源细胞外囊泡的生物发生和分泌机制图，主要包括经典的多泡体（MVBs）途径、植物细胞所特有的胞囊阳性细胞器（EXPO）途径以及液泡途径。不同途径之间存在潜在的联系，共同介导了植物细胞EVs的释放。

20世纪60年代，研究人员利用透射电镜首次观察到胡萝卜细胞分泌的外泌体样囊泡。大约50年后，科学家使用组织浸润离心方法成地从向日葵种子的外泌体洗涤液中分离出外泌体样囊泡。由于植物来源的细胞外囊泡具有安全性、经济性和良好的生物相容性，近年来相关研究不断推进，人们从许多植物中分离出囊泡样纳米颗粒，包括人参、生姜、西兰花、苦瓜、葡萄、葡萄柚、柠檬、橙子等。

图2.植物源性囊泡样纳米颗粒的获取方式, 常用的方法包括组织破坏法和组织浸润离心法。前者通过在搅拌器中破碎植物组织并使所得到的汁液超高速离心以除去细胞碎片来提取纳米颗粒;后者是利用真空或压力将囊泡隔离缓冲液(VIB)渗透到植物细胞的外质体空间中，离心后得到外质体洗涤液。

说到人参，我们都不陌生。其最早有记载的药用历史可以追溯到商周时代。《神农本草经》将人参列为“上品”，说它“味甘，微寒。主补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，除邪气，明目，开心益智。久服，轻身延年”。现代医学也证实，人参具有抗衰老、改善神经和非神经系统功能以及增强免疫系统的作用。

图3. 鲜人参

人参的治疗功效，源于其所含的人参皂苷、寡糖、多糖、蛋白质、酚类等多种生物活性物质，但人参活性成分水溶性低，靶向性差，且具有潜在的毒副作用，因此影响了进一步的应用。如何应用现代技术手段更好地发挥人参的治疗效果？人们将目光投向了人参源性囊泡样纳米颗粒(GDVLNs)。

图4. 透射电镜下的人参源性囊泡样纳米颗粒

目前，多项研究显示，GDVLNs在多种疾病类型中具有出色的治疗效果。

1. 抗肿瘤效应

免疫原性较弱的“冷肿瘤”状态是肿瘤免疫治疗中的一大难点。肿瘤微环境中浸润的抑制型肿瘤相关巨噬细胞(TAM)为肿瘤细胞的增殖和迁移提供了合适的土壤，拮抗了抗肿瘤药物的治疗效果。而通过对TAM进行改造，积极促进其抗肿瘤免疫作用，有望成为另一种前景广阔的治疗方式。

研究人员发现，巨噬细胞可以摄取和吞噬GDVLNs，后者则能够促使TAM由肿瘤支持型向肿瘤抑制型转化。通过促进Th1免疫反应和增加肿瘤杀伤性T细胞浸润介导黑色素瘤细胞的凋亡。并且将GDVLNs与程序性细胞死亡蛋白-1（PD-1）单克隆抗体联合应用，显著增加了结肠癌和乳腺癌中浸润的T细胞数量，表现出将“冷肿瘤”转变为“热肿瘤”的特征，诱导了持久的全身抗肿瘤免疫能力。此外，GDVLNs还表现出直接的抗肿瘤效应，即抑制肺癌源性细胞的增殖和迁移。

因此，GDVLNs可能作为一种潜在的免疫调节剂用于抗肿瘤免疫治疗，有助于优化以免疫检查点为靶向的治疗方式。

图5. GDVLNs发挥抗肿瘤作用的机制。GDVLNs含有的神经酰胺和蛋白可能通过TLR4激活巨噬细胞，显著促进其由M2向M1表型极化并产生活性氧，增加小鼠黑色素瘤细胞的凋亡，抑制黑色素瘤的生长。

2. 皮肤修复作用

基于人参提取物和人参衍生分子对皮肤具有显著的调节作用。研究人员构建了负载趋化因子和GDVLNs的光交联水凝胶，在体内实验中展现出强大的招募和指导骨髓间充质干细胞神经分化的功效，促进了神经修复和再生，同时在新血管形成和伤口愈合方面发挥功效。

此外，GDVLNs还能够促进角质形成细胞以及血管内皮细胞的迁移，在小鼠皮肤伤口模型中促进皮肤伤口愈合并减轻了炎症反应。还有研究人员证实，GDVLNs具有抗衰老和抗色素沉着的作用，保护细胞免受紫外线的损伤。

总体而言，GDVLNs代表了一种具有潜力的植物源性纳米药物载体，可以为恢复皮肤神经系统功能和促进皮肤修复提供新的治疗策略和方法。

图6. GDVLNs促进组织修复和神经再生。研究人员将miRNA负载到提取的GDVLNs中，可以有效地促进体内外骨髓间充质干细胞的神经分化，并促进组织的进一步愈合，在神经再生医学中将具有巨大的潜力。

3. 抗炎作用

炎症性肠病（IBD）是一种非特异性的慢性肠道炎性疾病，主要包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，很难彻底根治，易反复发作，有潜在的癌变风险。研究表明，GDVLNs在IBD中发挥了抗炎功效。研究人员发现GDVLNs能有效抑制促炎细胞因子的产生。经GDVLNs治疗的IBD小鼠结肠长度更长，并抑制了结肠壁的增厚。GDVLNs的治疗还通过平衡肠道屏障上的微生物群改善了消化系统，显示出对IBD具有良好的治疗效果。

图7. 研究人员用提取的GDVLNs治疗DSS诱导的IBD模型小鼠，结果显示GDVLNs可以降低炎性细胞因子的表达并下调M1型巨噬细胞的增殖水平，还通过改善肠道微生物稳态来减轻小鼠的症状。

酒精性肝损伤（ALI）是导致肝损伤的主要原因之一，与氧化应激和炎症反应密切相关。有研究表明，GDVLNs通过激活抗氧化系统和阻断炎症信号通路，降低了氧化应激和炎症反应，从而减轻了酒精诱导的肝损伤。

从目前的证据来看，GDVLNs在多种疾病治疗中具有优势。随着相关研究继续深入，GDVLNs的应用领域有望不断拓展，从而为疾病治疗带来更多的可能。

参考文献：

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5. Han X, Wei Q, Lv Y, Weng L, Huang H, Wei Q, Li M, Mao Y, Hua D, Cai X, Cao M, Cao P. Ginseng-derived nanoparticles potentiate immune checkpoint antibody efficacy by reprogramming the cold tumor microenvironment. Mol Ther. 2022 Jan 5;30(1):327-340.

原标题：《【科学普及】人参源性囊泡样纳米颗粒（GDVLNs）：人参药用的新方向》

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