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北京泓九生命科學研究院帶您解析植物外泌體的健康密碼

來源：泰然健康網時間：2025年09月18日 16:35

在微觀世界的深處，有一種來自植物王國的納米級智能載體正悄然改變我們對疾病治療和健康管理的認知。它們就是植物外泌體，這個自然界的精密遞送系統(tǒng)，正在生物醫(yī)學領域引發(fā)一場革命。

隨著科學技術的進步，植物外泌體作為新興的研究熱點，正吸引著全球科學家的目光。

北京泓九生命科學研究院成立于2018年，以“深耕生物科研，提高生命質量”為使命，圍繞生物結構、生命活動規(guī)律及生態(tài)系統(tǒng)的內在關聯(lián)展開系統(tǒng)研究，深入解析基因調控、細胞功能、遺傳機制、生物進化等關鍵生命現(xiàn)象，在此基礎上，進一步為人體生理機能的精準調控、健康狀態(tài)的科學維持、以及疾病的高效預防與精準治療，提供具有科學性的物質基礎優(yōu)化方案與核心技術支撐。研究院聚焦小分子蛋白肽和植物源性細胞外囊泡兩大領域，通過持續(xù)突破關鍵技術、構建完善的研發(fā)體系，致力于打造國際領先的生物活性物質研發(fā)與成果轉化平臺，推動生物科技成果從實驗室走向產業(yè)實踐，為提升人類健康水平、助力生物科技產業(yè)發(fā)展貢獻力量，同時植物外泌體憑借獨特的生物學特性和應用潛力，有望在醫(yī)藥、化妝品和功能食品等領域帶來突破性進展。

01 什么是植物外泌體？

植物外泌體（plant exosome），狹義上是指由植物細胞分泌產生的指定尺寸范圍的胞外囊泡（plant extracellular vesicle，plant EV）。

由于尚無統(tǒng)一的國際定義標準，近年來各國研究者參考動物細胞外泌體的分離方法，從植物樣本中制備得到的一系列植物來源納米囊泡及外泌體樣納米顆粒，也被納入外泌體的概念范疇。

這些微小的囊泡直徑通常在30-150納米之間，可以通過超速離心、尺寸排阻色譜、超濾等方法分離純化。在電鏡下，它們呈現(xiàn)為脂質雙層包裹的扁平球體，呈特征性的杯狀外形。

植物外泌體的形成區(qū)域通常始于反式高爾基體或者早期內體，隨后形成多囊泡內體（MVEs）或者多泡體（MVBs），并選擇性地將mRNA、miRNA以及其他非編碼RNA等多種RNA以及脂質、DNA等生物分子裝載至囊泡內，最終植物外泌體與質膜結合并將內含物釋放。

02 植物與動物外泌體的核心差異

雖然植物與動物外泌體均為直徑30-150nm的脂質雙層膜囊泡，且均具備 “通過囊泡包裹生物分子實現(xiàn)物質傳遞” 的核心功能，但其生物發(fā)生機制、分子組成及生理功能已演化出顯著差異，這些差異本質上反映了動植物在漫長進化中，為適應自身生命活動特性而形成的、應對環(huán)境壓力與調控生命過程的不同策略。

生物發(fā)生機制不同。動物外泌體的生物發(fā)生依賴于內體系統(tǒng)的動態(tài)調控，主要通過ESCRT依賴途徑或非 ESCRT 依賴的多泡體（MVBs）主導途徑完成。而植物外泌體的形成與分泌呈現(xiàn) “雙路徑特色”：質膜脂筏介導途徑、液泡 - 質膜分泌途徑。

分子組成各有特色。動物外泌體的脂質核心為膽固醇，搭配磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸等磷脂類物質，形成穩(wěn)定的膜結構，且膽固醇含量與囊泡的分泌效率、靶向性密切相關；植物外泌體則以植物固醇為主要固醇成分，同時富含植物光合與膜結構相關的甘油糖脂，這類脂質不僅參與膜穩(wěn)定性維持，還與植物抗逆信號傳遞直接相關。

蛋白質組成方面，動物外泌體擁有高度保守的 “特征性蛋白標志物”，包括四跨膜蛋白家族、ESCRT相關蛋白及熱休克蛋白；植物外泌體缺乏與動物同源的四跨膜蛋白及 ESCRT 核心蛋白，其特征性蛋白主要與植物自身生理功能匹配，包括：細胞壁修飾酶、病程相關蛋白、RNA 結合蛋白。

功能定位各有側重。動物外泌體主要聚焦“個體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)”的閉合系統(tǒng)調控，其功能核心圍繞動物個體內部的生命活動平衡，主要參與：免疫調控、疾病發(fā)生發(fā)展、發(fā)育調控等；而植物外泌體則側重“與外界環(huán)境互作”的開放系統(tǒng)，包括抗逆防御、共生互作、跨界防御等開放系統(tǒng)策略。

03 植物外泌體的主要來源與制備方法

植物外泌體廣泛存在于各類植物組織（如果實、根莖、葉片等）中，尤其是可食用植物和藥用植物。已開展系統(tǒng)研究的代表性植物涵蓋多個科屬，具體包括：柑橘科、茄科、十字花科、姜科、其他代表性植物：葡萄、人參、黃芪等。

植物外泌體分離純化技術多種多樣，目前主要采用差異超速離心、密度梯度離心、尺寸排阻色譜法。

新興的切向流過濾（TFF）技術能高效處理大體積樣品，以低剪切力最大程度維持外泌體的結構完整性與生物活性，實現(xiàn)高回收率與高純度，且可線性放大，完美解決傳統(tǒng)方法 “難以規(guī)?；?的痛點，為植物外泌體的產業(yè)化應用提供了關鍵技術支撐，綜合性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

04 植物外泌體的復雜成分與功能特性

植物外泌體的核心應用價值，源于其囊泡內部及膜結構上攜帶的豐富且具有生物活性的物質群。這些成分并非隨機包裹，而是通過選擇性裝載形成功能協(xié)同網絡，共同賦予植物外泌體多樣且獨特的生物學功能，使其在植物自身生理調控及跨界應用中展現(xiàn)出巨大潛力。

脂質成分：植物外泌體的脂質成分不僅是維持囊泡結構穩(wěn)定性的關鍵，還直接參與功能調控，其組成與動物外泌體存在顯著差異。

蛋白質組：植物外泌體富含植物特有的分泌型突觸融合蛋白PEN1和Rab GTP酶。其中，PEN1負責調控囊泡與細胞膜的融合過程，確保外泌體精準釋放；Rab GTP 酶則參與囊泡的運輸與定位，保障外泌體從合成到分泌的全流程高效進行。

核酸cargo：植物外泌體攜帶的核酸類物質以小RNA（21-24nt siRNA/miRNA）為主，其中抗病毒 siRNA 占比最高，是植物抵御病毒入侵的重要 “分子武器”。其攜帶的 miRNA具有獨特的3′端甲基化修飾，該修飾可增強miRNA的穩(wěn)定性，避免被核酸酶降解，同時提升其靶向調控效率。

代謝物譜：這是植物外泌體區(qū)別于動物外泌體的最顯著特征之一。這些代謝物本身具有生物活性，也可能是外泌體發(fā)揮功能的關鍵效應分子。

05 植物外泌體的應用潛力與優(yōu)勢

植物外泌體憑借天然可食用/藥用的來源屬性、富含活性物質的復雜成分、低免疫原性及高生物相容性等核心優(yōu)勢，突破了傳統(tǒng)生物制劑在來源、安全性、遞送效率等方面的局限，在疾病治療、藥物遞送、腸道健康、皮膚護理等多個領域展現(xiàn)出不可替代的應用潛力，成為近年來生物醫(yī)學與生物工程領域的研究熱點：

疾病治療領域：在肥胖干預中，經姜黃素重構的植物外泌體，可通過激活脂肪細胞表面的 TRPV1鈣通道，促進細胞內鈣離子內流，進而激活脂肪分解相關酶，加速白色脂肪向棕色脂肪轉化，實現(xiàn)高效減脂，為肥胖及代謝綜合征提供了非藥物干預的新路徑。

藥物遞送系統(tǒng)：植物外泌體具有低免疫原性、高生物相容性、卓越的生物屏障穿透能力。作為天然的藥物遞送載體，它們可通過膜融合、巨胞飲、網格蛋白介導內吞或受體介導內吞等多種途徑高效進入靶細胞。

腸道健康調節(jié)：生姜來源植物外泌體攜帶的特異性小RNA，可通過靶向作用于腸道菌群的功能基因，選擇性促進有益菌增殖、抑制有害菌生長。

皮膚護理與傷口愈合：植物外泌體的抗氧化和抗炎特性使其成為美容護膚產品中的新寵。草莓來源的植物外泌體（PELNs）富含促增殖蛋白與抗氧化代謝物，可顯著促進皮膚成纖維細胞的遷移與增殖，實驗顯示遷移速度提高2.3 倍，細胞增殖率提升約 30%，促進傷口愈合。

06 植物外泌體的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展方向

盡管植物外泌體研究前景廣闊，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)：

標準化與規(guī)?；款i：缺乏標準化分離純化流程，不同實驗室采用的技術差異較大，導致相同植物原料的外泌體產量波動極大，這種標準化缺失不僅導致研究結果難以重復，更無法滿足產業(yè)化生產中“質量均一、成本可控”的核心要求。

作用機制解析不充分：跨物種調控機制模糊，例如，人類細胞如何精準“解碼” 植物 miRNA、植物外泌體如何突破物種間的免疫識別屏障實現(xiàn)功能傳遞等關鍵問題，仍缺乏系統(tǒng)性研究，導致其在疾病治療中的“靶向性設計”缺乏理論支撐。

安全性與藥代動力學研究不足：目前關于植物外泌體在人體內的吸收、分布、代謝、排泄（ADME）過程研究極少，例如不同給藥途徑下外泌體的生物利用度、在靶器官的富集效率、半衰期等關鍵藥代參數(shù)尚未明確，導致無法為臨床用藥提供科學依據(jù)，極大限制了其在疾病治療領域的應用。

未來方向：建立PELNs-miRNA標準化數(shù)據(jù)庫、開發(fā)刺激響應型智能載體、探索與CRISPR/Cas9的聯(lián)合療法是未來重點研究方向。

結尾

植物外泌體，這一自然界饋贈給人類的“微型納米瑰寶”，正隨著科研探索的深入，逐步褪去神秘面紗，展露其蘊含的巨大潛力。從對其來源、成分、功能的基礎認知，到在疾病治療、藥物遞送、皮膚護理等領域的應用探索，從實驗室里的微觀解析到產業(yè)化路上的實踐突破，植物外泌體研究領域始終交織著機遇與挑戰(zhàn) —既有技術瓶頸的阻礙，也有突破創(chuàng)新的驚喜；既有基礎機制的未知，更有轉化應用的希望。

隨著科學技術的不斷進步和研究深入的不斷推進，這些微小卻強大的“納米使者”，必將在人類健康守護與疾病治療領域開辟新的天地：它們或將成為跨越物種的 “信號傳遞者”，精準調控生命活動；或將化身高效安全的“藥物載體”，攻克難治性疾??；更有望打破從植物資源到臨床應用的轉化壁壘，真正實現(xiàn) “從植物到患者”的精準醫(yī)療愿景，北京泓九生命科學研究院也正逐步把科研成果從實驗室?guī)虍a業(yè)應用，未來，研究院將繼續(xù)在國際合作、技術創(chuàng)新與成果轉化的道路上深耕前行，為提升人類健康水平、推動生命科學產業(yè)發(fā)展貢獻力量。

本文來源：中商網

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