DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s573022
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41858576
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Jingyi Xu وآخرون
الموضوع الرئيسي: الحويصلات خارج الخلوية في الأمراض
نظرة عامة
الحويصلات خارج الخلوية (EVs) هي هياكل نانوية تفرزها الخلايا تسهل التواصل بين الخلايا من خلال نقل الجزيئات النشطة حيوياً. في الآونة الأخيرة، حازت الحويصلات المستمدة من النباتات (PDVs) على اهتمام كأنظمة توصيل دواء طبيعية محتملة، حيث تقدم مزايا مقارنةً بالحويصلات المستمدة من الثدييات أو البكتيريا، مثل الجدوى الاقتصادية وملف الأمان المفضل. تظهر PDVs، المستمدة من نباتات متنوعة مثل الحمضيات والجينسنغ، خصائص مضادة للسرطان من خلال تثبيط تكاثر الخلايا وتحفيز موت الخلايا المبرمج. ومع ذلك، لا يزال مجال أبحاث PDV في مراحله الأولى ويواجه تحديات كبيرة، بما في ذلك طرق الإنتاج غير الفعالة، نقص التصنيف القياسي، التباين العالي، والحاجة إلى تقييمات شاملة للسلامة.
تسلط المراجعة الضوء على إمكانيات PDVs في العلاجات السرطانية، مع التأكيد على دورها المزدوج في توصيل الأدوية والنشاط الحيوي. على الرغم من الوعد الذي تحمله، فإن التطبيق السريري يعيقه قضايا تتعلق بالتوحيد القياسي، وقابلية التوسع، والتحقق من السلامة. يجب أن تعطي الأبحاث المستقبلية الأولوية لأساليب متعددة التخصصات التي تستفيد من التحليلات المتقدمة والتقنيات الحاسوبية لمعالجة هذه التحديات. من خلال التغلب على هذه الحواجز، يمكن أن تدمج PDVs بشكل فعال الممارسات الطبية التقليدية والحديثة، مما يؤدي إلى خيارات علاجية أكثر وصولاً للسرطان.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الحويصلات خارج الخلوية (EVs)، مع التركيز بشكل خاص على الحويصلات المستمدة من النباتات (PDVs) وأهميتها في العمليات البيولوجية والتطبيقات العلاجية المحتملة. الحويصلات هي هياكل غشائية نانوية تفرزها الخلايا وتوجد في سوائل الجسم المختلفة، تحمل جزيئات نشطة حيوياً مثل البروتينات، والميكروRNAs (miRNAs)، والمواد الأيضية. تلعب دورًا حيويًا في العديد من العمليات الفسيولوجية والمرضية، بما في ذلك الاستجابات المناعية، وهجرة الخلايا، وغزو الأورام. بينما تم دراسة الحويصلات المستمدة من الثدييات (MDEVs) بشكل مكثف منذ اكتشافها في عام 1964، فإن الأبحاث حول PDVs قد اكتسبت زخمًا فقط في العقد الماضي، بعد نجاح عزلها من نباتات صالحة للأكل متنوعة.
تسلط الورقة الضوء على تطور أبحاث PDV، بدءًا من عزل PDVs من بذور عباد الشمس في عام 2009 وتوسيعها لتشمل مجموعة متنوعة من النباتات مثل الجينسنغ، والزنجبيل، والبروكلي. تهدف المراجعة إلى تلخيص التقدمات الحديثة في أبحاث PDV، خاصة تطبيقاتها في علاج السرطان، مع معالجة التحديات الحالية وتحديد اتجاهات البحث المستقبلية لتعزيز ترجمتها السريرية.
طرق
تسلط الطرق المستخدمة لعزل وتنقية الحويصلات المستمدة من النباتات (PDVs) الضوء على التحديات والتقنيات المعنية في الحصول على هذه الكيانات من مصادر نباتية متنوعة، بما في ذلك عصير الفاكهة، واللب، والجذور، والبذور، والمواد المجففة. تعقد الجدران الخلوية الصلبة للخلايا النباتية دراسة تكوين PDV، وارتباطها بالجزيئات الكبيرة مثل النشا والسليلوز يسبب صعوبات في إنتاج عالي النقاء. تعتمد المنهجيات الحالية لاستخراج PDV بشكل كبير على تلك المستخدمة للحويصلات خارج الخلوية المستمدة من الثدييات (MDEVs)، معتمدة على الحجم، والكثافة، وتركيب السطح للفصل.
لعزل PDVs، تخضع عينات النباتات لعمليات معالجة مسبقة، غالبًا ما تتضمن تسرب الفراغ لاستخراج السائل خارج الخلوي. على سبيل المثال، استخدم ريجينتي وآخرون طريقة تسرب الفراغ على بذور عباد الشمس، بينما قام بريان وآخرون بتحسين هذه الطريقة لورقات الأرابيدوبسيس، محققين PDVs أعلى نقاء. ومع ذلك، فإن هذه التقنيات قابلة للتطبيق بشكل أساسي على أوراق النباتات الطازجة، مما يحد من استخدامها لأجزاء أخرى مثل الجذور أو الفواكه. تتطلب الطرق البديلة للحصول على جزيئات الدهون خارج الخلوية النباتية (PELNs) تكسير جدران الخلايا من خلال تقنيات مثل الضغط أو الخلط، مع اختيار الطريقة اعتمادًا على نوع النبات. تشير إجماع الخبراء إلى أن النباتات الطازجة يمكن غالبًا عصرها مباشرة، بينما قد تتطلب النباتات المجففة أو ذات محتوى العصير المنخفض معالجة إضافية باستخدام محلول ملحي مخفف بالفوسفات (PBS). تؤثر طريقة الاستخراج المحددة بشكل كبير على الملف التكويني لـ PDVs الناتجة، مما يبرز الحاجة إلى بروتوكولات موحدة في أبحاث PDV.
مناقشة
توفر قسم المناقشة في ورقة البحث نظرة شاملة على الحويصلات المستمدة من النباتات (PDVs)، مع التركيز على تكوينها، وتصنيفها، وتقنيات عزلها، وتطبيقاتها المحتملة في علاج السرطان. تعتبر PDVs هياكل غشائية نانوية تفرزها الخلايا النباتية، وتظهر تباينًا كبيرًا يتأثر بعوامل متنوعة مثل مصدر النبات والظروف البيئية. يتم اقتراح ثلاثة مسارات رئيسية لتكوين PDV: مسار الجسم متعدد الحويصلات (MVB)، مسار العضية الإيجابية (EXPO)، ومسار الفجوة. يساهم كل مسار في إطلاق PDVs إلى الفضاء خارج الخلوي، مع إمكانية العمل التعاوني بينها.
يمكن تصنيف PDVs بناءً على الأصل النباتي، وعملية التكوين، والتركيب الكيميائي الحيوي، وطرق الاستخراج. يركز التصنيف الأكثر شيوعًا على تقنيات الاستخراج، مميزًا بين الحويصلات خارج الخلوية النباتية (PEVs)، والحويصلات النانوية الشبيهة بالحويصلات خارج الخلوية النباتية (PELNs)، والحويصلات النانوية المستمدة من الدهون النباتية (PLNVs). تؤكد المناقشة على مزايا PELNs/PVLNs للتطبيقات البيولوجية العلاجية بسبب عائدها الأعلى وسهولة تصنيفها. يتم تقييم تقنيات العزل المختلفة، بما في ذلك الطرد المركزي التفاضلي، والترشيح الفائق، والترسيب، من حيث فعاليتها وقيودها، مما يبرز الحاجة إلى بروتوكولات محسّنة مصممة لتناسب مصادر النباتات المحددة. يتم التأكيد على الإمكانات العلاجية لـ PDVs في علم الأورام، خاصةً دورها كحاملات نانوية لتوصيل الأدوية المستهدفة وحمولتها النشطة حيوياً، التي قد تمارس تأثيرات مضادة للسرطان مباشرة بينما تقدم بديلاً أكثر أمانًا للحويصلات المستمدة من الثدييات.
DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s573022
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41858576
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Jingyi Xu et al.
Primary Topic: Extracellular vesicles in disease
Overview
Extracellular vesicles (EVs) are nanoscale structures secreted by cells that facilitate intercellular communication by transporting bioactive molecules. Recently, plant-derived vesicles (PDVs) have gained attention as potential natural drug delivery systems, offering advantages over mammalian or bacterial EVs, such as cost-effectiveness and a favorable safety profile. PDVs, sourced from various plants like citrus and ginseng, demonstrate inherent anticancer properties by inhibiting cell proliferation and inducing apoptosis. However, the field of PDV research is still in its infancy and faces significant challenges, including inefficient production methods, lack of standardized classification, high heterogeneity, and the need for comprehensive safety assessments.
The review highlights the potential of PDVs in cancer therapeutics, emphasizing their dual role in drug delivery and bioactivity. Despite the promise they hold, clinical application is hindered by issues related to standardization, scalability, and safety validation. Future research should prioritize multidisciplinary approaches that leverage advanced analytics and computational techniques to address these challenges. By overcoming these barriers, PDVs could effectively integrate traditional and modern medical practices, leading to more accessible cancer treatment options.
Introduction
The introduction of the research paper discusses extracellular vesicles (EVs), specifically focusing on plant-derived vesicles (PDVs) and their significance in biological processes and potential therapeutic applications. EVs are nanoscale membranous structures secreted by cells and are found in various bodily fluids, carrying bioactive molecules such as proteins, microRNAs (miRNAs), and metabolites. They play crucial roles in numerous physiological and pathological processes, including immune responses, cell migration, and tumor invasion. While mammalian-derived EVs (MDEVs) have been extensively studied since their discovery in 1964, research on PDVs has only gained momentum in the last decade, following their successful isolation from various edible plants.
The paper highlights the evolution of PDV research, beginning with the isolation of PDVs from sunflower seeds in 2009 and expanding to include a diverse range of plants such as ginseng, ginger, and broccoli. The review aims to summarize recent advancements in PDV research, particularly their applications in cancer therapy, while addressing existing challenges and outlining future research directions to enhance their clinical translation.
Methods
The methods for isolating and purifying plant-derived vesicles (PDVs) highlight the challenges and techniques involved in obtaining these entities from various plant sources, including fruit juice, pulp, roots, seeds, and dried material. The rigid cell walls of plant cells complicate the study of PDV biogenesis and their adherence to macromolecules like starch and cellulose poses difficulties for high-purity production. Current methodologies for PDV extraction are largely adapted from those used for mammalian-derived extracellular vesicles (MDEVs), relying on size, density, and surface composition for separation.
To isolate PDVs, plant samples undergo preprocessing, often involving vacuum infiltration to extract extracellular fluid. For instance, Regente et al. utilized a vacuum infiltration method on sunflower seeds, while Brian et al. refined this approach for Arabidopsis rosettes, achieving higher purity PDVs. However, these techniques are primarily applicable to fresh plant leaves, limiting their use for other parts like roots or fruits. Alternative methods for obtaining plant extracellular lipid nanoparticles (PELNs) require cell wall disruption through techniques such as squeezing or blending, with the choice of method depending on the plant type. Expert consensus suggests that fresh plants can often be juiced directly, while dried or low-juice-content plants may require additional processing with phosphate-buffered saline (PBS). The specific extraction method significantly influences the compositional profile of the resulting PDVs, underscoring the need for standardized protocols in PDV research.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive overview of plant-derived vesicles (PDVs), focusing on their biogenesis, classification, isolation techniques, and potential applications in cancer therapy. PDVs are nanoscale membranous structures secreted by plant cells, exhibiting significant heterogeneity influenced by various factors such as plant source and environmental conditions. Three primary biogenesis pathways are proposed: the multivesicular body (MVB) pathway, the exocyst-positive organelle (EXPO) pathway, and the vacuolar pathway. Each pathway contributes to the release of PDVs into the extracellular space, with the potential for collaborative functioning among them.
PDVs can be classified based on botanical origin, biogenesis process, biochemical composition, and extraction methods. The most common classification focuses on extraction techniques, distinguishing between plant extracellular vesicles (PEVs), plant extracellular vesicle-like nanovesicles (PELNs), and plant lipid-derived nanovesicles (PLNVs). The discussion emphasizes the advantages of PELNs/PVLNs for biotherapeutic applications due to their higher yield and ease of characterization. Various isolation techniques, including differential centrifugation, ultrafiltration, and precipitation, are evaluated for their effectiveness and limitations, highlighting the need for optimized protocols tailored to specific plant sources. The therapeutic potential of PDVs in oncology is underscored, particularly their role as nanocarriers for targeted drug delivery and their inherent bioactive cargo, which may exert direct anticancer effects while offering a safer alternative to mammalian-derived vesicles.