新发现 | 从泰国萝卜提取到细胞外囊泡可用于抗癌

在这项研究中，科学家使用泰国鼠尾萝卜微型蔬菜（一种十字花科植物）作为分离细胞外囊泡 (EV) 的来源。相关研究9月20日发表在Scientific Reports 上。volume 

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植物是具有多种生物活性的次生代谢物的天然来源。植物次生代谢物对少数植物属或科具有特异性，因为它们通过适应生长环境和胁迫而合成具有特定的生理和生态功能。全球变暖和气候变化已经扰乱和限制了农业供应。

由大气二氧化碳增加引起的全球变暖和随之而来的气候变化正在对次级代谢物的产生和数量产生影响2。鉴于全球变暖对活性化合物的可持续性、可用性和充足性的负面影响，幼苗（芽和微绿植物）可能代表一种新的营养物质和生物活性化合物来源。

重要的是，微型蔬菜可以全年种植，生长迅速，并且可以大量生产。十字花科蔬菜的幼苗含有多种生物活性成分，包括酚类化合物、硫代葡萄糖苷、异硫氰酸酯、花青素、苯丙素和类胡萝卜素。

十字花科蔬菜幼苗的纯化合物和提取物均显示出良好的生物活性，包括抗癌 、抗炎和抗氧化。在这项研究中，研究人员使用泰国鼠尾萝卜微型蔬菜（一种十字花科植物）作为分离细胞外囊泡 (EV) 的来源。

Raphanus sativus L. var. caudatus Alef (泰国鼠尾萝卜) microgreens。(a) 用 20 g 种子在纸巾上种植 6-7 天的培育幼苗。(b) 收获的 10-13 厘米长的微型蔬菜。(c) 差速离心后最后一步上清液中的 EV；(d) 微绿植物的 DCM 粗提物（每鲜重 0.16% 的产率）。

泰国鼠尾萝卜（泰语中的 Khi Hood）属于十字花科，富含酚类化合物、硫代葡萄糖苷和异硫氰酸酯，特别是萝卜硫素和萝卜硫素，可以从泰国鼠尾萝卜的不同部位中分离出来。这些植物化学生物活性化合物具有抗氧化特性 、酪氨酸酶抑制活性和抗癌活性；(a) 三种不同细胞系（结直肠癌 HCT116、乳腺癌 MCF-7 和肺腺癌 SK-LU1 细胞系）的抗增殖作用，和 (b) 对 HCT116 结肠癌细胞的凋亡诱导作用。萝卜硫素及其代谢物还可以在人结肠腺癌细胞 HT29 中诱导细胞毒性和 LNCaP 前列腺癌细胞中的凋亡细胞死亡。此外，据报道，泰国鼠尾萝卜中的微绿色植物是营养和抗氧化剂的来源，因为它们含有蛋白质、纤维、抗坏血酸和 β-胡萝卜素以及抗氧化活性 。

细胞外囊泡 (EV) 的新知识正在出现。EV 是纳米级囊泡，包含复杂的生化物质（即蛋白质、脂质和核酸）和小代谢物，可以从任何细胞（人类或动物）释放，包括植物 。EV 可分为外泌体、外泌体、外泌体、迁移体、凋亡小体和肿瘤体。尽管在之前的报告中使用了各种用于 EV 的术语，但 EV 是本文中使用的术语。EVs虽然是从外部释放的，但与它们的亲代细胞相似，表现出高生物相容性和低免疫原性，它们可以向靶细胞传递信号。EV 也被证明是在模拟胃 和肠道条件下的稳定输送系统 。这些特性表明它们在治疗（即癌症治疗、病原体疫苗接种 、免疫调节 、再生疗法 ）和药物输送系统 方面的潜力。

植物衍生的 EV 发挥各种生物活性（例如，诱导转运蛋白表达、抑制小鼠结肠炎 、保护小鼠肝损伤和抑制癌症增殖 ）。植物衍生的 EV 显示出治疗癌症的潜力，因为它们没有毒性，而且很容易被哺乳动物细胞内化。

据报道，植物衍生的 EV 可提供各种类型的治疗剂（例如，抗癌药物、小干扰 RNA (siRNA)、microRNA (miRNA)）或难溶性天然化合物（例如姜黄素）。植物衍生的 EV 已从水果、蔬菜和香料中广泛研究。作为一种药物输送系统，葡萄柚-29 和生姜衍生的 EVs40 将化疗药物输送到肿瘤部位。

作为抗癌剂，柠檬衍生的 EV 在肺癌、结肠癌和白血病细胞系中发挥抗增殖活性和诱导细胞凋亡的活性。EV通过下调乙酰辅酶A羧化酶α41来减少人类结直肠腺癌的生长，这与癌细胞用于能量储存、膜增殖和信号分子产生的癌细胞脂肪酸的合成有关。基于在黑色素瘤小鼠模型中促进 T 辅助 1 型细胞反应的免疫调节作用，腹腔注射人参衍生的 EV 对黑色素瘤有效。大蒜衍生的 EV 通过将细胞阻滞在 S 期、诱导内在的细胞凋亡途径和降低与癌细胞血管发生有关的血管内皮生长因子的表达，在 A498 肾癌和 A549 结肠癌细胞系中表现出抗增殖活性。

结肠癌在最常见的癌症中排名第三，仅次于前列腺癌和乳腺癌。由于生活方式的转变和饮食的西化，预计死亡率将在未来十年增加，尤其是在年轻人中上升。风险因素包括遗传、久坐不动的生活方式、肥胖、饮食不良、饮酒、吸烟、慢性炎症性肠病和肠道微生物群。不同的治疗进展（例如，手术、靶向治疗、放射治疗和化疗）抑制了癌症进展并延长了总生存期。由于不同的亚型和表型以及它们对特定治疗的不同反应，需要更多的治疗选择。

从蔬菜中分离出的 EV 是本研究的重点。以前用作 EV 来源的 Braciacaceae 家族中唯一的植物是西兰花 (Brassica oleracea) 的开花头和茎汁。西兰花衍生 EV 对小鼠结肠炎的预防归因于萝卜硫素。泰国鼠尾萝卜提取物的生物活性化合物有助于结肠癌细胞的抗癌活性是萝卜硫素和萝卜硫素。据报道，泰国鼠尾萝卜的粗提物具有抗癌作用。由于泰国鼠尾萝卜之前没有被提议作为 EV 的来源，我们试图将 EV 与泰国鼠尾萝卜分离。我们假设这种植物可能是抗癌 EV 的来源并具有治疗潜力。因此，本研究旨在从泰国鼠尾萝卜的微绿色植物中分离出 EV，然后证明将它们用作 EV 的来源，并确定 HCT116 腺癌细胞的抗癌活性。

EV 可以通过不同的方法制备，具有不同的回收率和特异性（例如，尺寸排阻色谱、切向流过滤、膜亲和柱和差速离心）。值得注意的是，分离植物来源的EV的常用技术是差速离心。我们使用差速离心和过滤来确定它们在任何实验室环境中制备植物衍生EV的实用性。

在进行生物活性测试之前，表征对于解决是否可以从所提出的方法和植物来源中获得 EV 至关重要。为了研究泰国鼠尾萝卜微绿植物 EV 的特性，我们确定了尺寸分布（定性表示），并在透射和扫描透射模式下在电子显微镜下观察了形态。使用动态光散射来确认透射电子显微镜的尺寸分布并确定 zeta 电位（稳定性表示）。使用 FTIR 分析研究了生物大分子组成，而使用 HPLC 分析确定了化学小分子组成。结果数据表明差速离心技术能够从植物中分离出EV。同样，来自泰国鼠尾萝卜微绿植物的 EV 具有纳米囊泡结构，其主要成分是天然大分子，特别是具有 β 折叠片的蛋白质作为二级结构。此外，EV 显示出对 HCT116 结肠癌细胞的抗癌活性，其选择性和安全性优于微绿提取物。