葡萄细胞培养物中的抗癌“潜力股”！Biomedicines揭秘抗癌新星GCENs

植物来源的外泌体样纳米颗粒（ENs）具有抗氧化、抗炎和抗癌等多种治疗潜力，其中的生物活性代谢物和其他内源性分子发挥着重要作用。然而，从植物细胞培养物中分离的ENs性质还有待深入探索。葡萄富含生物活性化合物，此前，葡萄来源的外泌体（GENs）已展现出一些独特的性质和治疗应用。例如，从葡萄汁中分离的GENs能够在体内发挥保护作用，或在体外有效地将药物输送到肿瘤细胞中。但令人惊讶的是，尽管葡萄细胞培养物具有诸多优势，如可在受控环境中培养、能够大规模生产且安全性较高，却尚未有针对其产生的ENs的深入研究。

近日，俄罗斯科学院远东分院Yulia Yugay研究团队在Biomedicines发表了题为Exosome-like Nanoparticles, High in Trans-δ-Viniferin Derivatives, Produced from Grape Cell Cultures: Preparation, Characterization, and Anticancer Properties的研究论文。

该研究从葡萄细胞培养物中分离外泌体样纳米颗粒（GCENs），并与从葡萄汁中提取的GENs对比。通过多种实验方法对GCENs进行分析，研究表明GCENs在形态结构上与GENs相似，其含有多种与应激反应、代谢相关的蛋白质和丰富的stilbene衍生物，能高效进入肿瘤细胞并诱导凋亡和细胞周期阻滞，为癌症治疗提供了新的潜在策略，同时也为植物来源外泌体研究提供了新的思路和数据支持。

在本研究中，研究人员采用先前已建立并充分表征的葡萄（Vitisvinifera）愈伤组织培养物，在特定的固体Murashige和Skoog（MS）培养基中培养，并对部分愈伤组织进行了特殊处理以诱导水杨酸（SA）响应，成功分离出葡萄愈伤组织来源的ENs（GCENs）和浆果汁来源的ENs（GENs）

扫描电子显微镜（SEM）结果显示，GCENs和GENs的尺寸和结构在不同样本中保持稳定，其形态大多呈非球形，直径在一定范围内，这为后续研究其功能提供了重要的形态学依据。纳米颗粒跟踪分析（NTA）则进一步揭示了它们的尺寸分布和表面电荷特性，这些特性可能影响其与细胞的相互作用，进而影响其在体内的分布和功能。

图1. 从V.vinifera愈伤组织和浆果汁中分离的EN特征

在对RNA、miRNA、蛋白质和次级化合物的分析中，研究人员发现了许多有趣的现象。例如，在GCENs和GENs中，部分miRNA（如miR159c、miR169f等）的表达水平存在差异，这些miRNA在细胞间通讯和潜在治疗方面具有重要意义，可能成为未来癌症治疗的新靶点。同时，GCENs含有多种与应激反应、细胞壁组织、代谢等相关的蛋白质，如热休克蛋白（HSP70）等，这表明GCENs在植物生理过程中发挥着重要作用，也为其在癌症治疗中的作用机制提供了线索。此外，GCENs中还含有丰富的stilbene衍生物，尤其是trans-δ-viniferin及其糖苷，其中trans-δ-viniferin糖苷II含量最高，这一发现凸显了其在生物活性化合物递送方面的巨大潜力。

图2. GCEN和GEN中外泌体miRNA的表达水平

为了评估GCENs在癌症治疗中的应用前景，研究人员开展了一系列体外实验。实验结果令人振奋：标记后的GCENs能够快速进入MDA-MB-231细胞，并定位在细胞核周围，这表明其具有良好的细胞摄取能力，为药物递送提供了有力保障。更重要的是，GCENs对正常HEK-293细胞无明显毒性，但却能显著降低MDA-MB-231细胞的活力，影响其形态，显示出对癌细胞的选择性杀伤作用。进一步研究发现，GCENs可诱导MDA-MB-231细胞凋亡，使磷脂酰丝氨酸外翻、Caspase-3/7活性增加，还能使细胞周期阻滞在G1期，这些作用机制可能与GCENs所含的生物活性分子密切相关。

图3. GCEN处理24小时后诱导的MDA-MB-231细胞周期停滞的流式细胞术分析

综上所述，本研究表明葡萄愈伤组织产生的ENs在尺寸和形态上与浆果汁中的相似，但浓度较低，SA处理会降低其产量。GCENs含有多种重要成分，能高效穿透肿瘤细胞，诱导凋亡和细胞周期阻滞。这意味着葡萄愈伤组织有望成为ENs的稳定、安全来源，在癌症治疗领域具有广阔的应用前景。

然而，我们也应清醒地认识到，目前的研究仍处于实验室阶段，距离真正应用于临床治疗还有很长的路要走。未来，科学家们还需要深入探究外泌体摄取的精确机制、优化其制备方法、评估其在体内的安全性和有效性等诸多问题。但无论如何，这项研究为癌症治疗带来了新的希望，让我们离战胜癌症这一目标又近了一步。相信在科学家们的不懈努力下，未来的癌症治疗将会取得更加显著的突破，为无数患者带来福音。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Shkryl Y, Tsydeneshieva Z, Menchinskaya E, et al. Exosome-like Nanoparticles, High in Trans-δ-Viniferin Derivatives, Produced from Grape Cell Cultures: Preparation, Characterization, and Anticancer Properties. Biomedicines. 2024;12(9):2142. Published 2024 Sep 20. doi:10.3390/biomedicines12092142