Excerto de estudo científico:
Nanopartículas semelhantes a exossomos derivadas de plantas: uma visão abrangente sobre sua composição, biogênese, isolamento e aplicações biológicas
Laboratório-Chave de Processamento de Cereais Grossos, Ministério da Agricultura e Assuntos Rurais, Centro de Pesquisa em Engenharia e Tecnologia de Industrialização de Cereais Grossos de Sichuan, Escola de Engenharia de Alimentos e Biológica, Universidade de Chengdu, No. 2025, Avenida Chengluo, Distrito de Longquanyi, Chengdu 610106, China
Resumo
Nanopartículas semelhantes a exossomos derivadas de plantas (PELNs, plant-derived exosome-like nanoparticles) são um tipo de vesícula membranosa isolada de tecidos vegetais. Elas contêm proteínas, lipídios, ácidos nucleicos e outros componentes. As PELNs participam da resposta defensiva contra ataques de patógenos ao exercer efeitos anti-inflamatórios, antivirais, antifibróticos e antitumorais por meio das substâncias que contêm. A maioria das PELNs é comestível e pode ser utilizada como veículo para a entrega de fármacos específicos sem toxicidade e sem efeitos colaterais, tornando-as um tema de grande interesse científico. As fontes de PELNs são abundantes, e elas podem ser produzidas em altos rendimentos, com baixo risco de desenvolvimento de imunogenicidade in vivo. Este artigo resume os métodos de formação, isolamento e purificação, bem como as propriedades físicas e a composição das PELNs, por meio de uma revisão abrangente da literatura. Também analisa as aplicações biomédicas das PELNs, além das futuras direções de pesquisa. Este artigo fornece novas ideias e métodos para pesquisas futuras sobre PELNs.
Introdução
Todas as células, tanto procarióticas quanto eucarióticas, podem liberar vesículas extracelulares (EVs) [1,2,3]. As EVs podem ser amplamente classificadas em duas categorias: ectossomos e exossomos. Os exossomos são EVs com diâmetros variando aproximadamente de 30 a 150 nm [4]. Em 1983, cientistas observaram microvesículas sendo liberadas por reticulócitos para o ambiente externo. Essas estruturas foram então denominadas “nanopartículas semelhantes a exossomos (ELNs, exosome-like nanoparticles)”, representando um tipo de secreção celular [5,6]. Com a descoberta das ELNs em células animais, um número crescente de estudos constatou que vesículas semelhantes às ELNs também são produzidas em plantas. As nanovesículas semelhantes a exossomos derivadas de plantas são comumente denominadas PELNs.
Na década de 1960, estudos demonstraram que células de cenoura podiam secretar vesículas [7]. Em 2009, Regente et al. verificaram que células de cenoura eram capazes de secretar vesículas [8]. Cientistas isolaram o fluido extracelular de sementes de girassol e, por meio de microscopia eletrônica de transmissão e análise proteômica, confirmaram a presença de PELNs, iniciando assim a exploração dessas estruturas. Nos anos seguintes, diversos estudos foram realizados para isolar PELNs de diferentes frutas comestíveis e materiais da medicina tradicional chinesa, como gengibre [9], uvas [10] e ginseng [11].
Alguns estudos sugerem que as PELNs são semelhantes às ELNs secretadas por células animais, contendo proteínas, ácidos nucleicos, lipídios e pequenas moléculas bioativas. As ELNs derivadas de células de mamíferos têm sido utilizadas em diversas aplicações biomédicas nos últimos anos, incluindo entrega de fármacos, diagnóstico de doenças e reconstrução tecidual. Poucos estudos investigaram a origem, composição e função das PELNs. No entanto, pesquisas demonstraram que elas podem atuar como dispositivos de comunicação intercelular entre plantas e regular sua imunidade inata. Por exemplo, aquelas contendo resveratrol e nanopartículas lipídicas sólidas derivadas de extrato de uva podem ser utilizadas no tratamento da doença de Alzheimer (DA) [12]. Nanovesículas derivadas de toranja (grapefruit-derived nanovesicles, GDNs) foram seletivamente internalizadas por macrófagos intestinais e apresentaram efeito benéfico em camundongos com colite induzida por sulfato de sódio dextrano (DSS), indicando que determinadas PELNs podem atuar como mediadoras no trato intestinal. Essas PELNs podem funcionar como agentes imunomoduladores, regulando a homeostase dos macrófagos intestinais. As PELNs também podem ser utilizadas potencialmente para a administração oral de pequenas moléculas, reduzindo a inflamação em humanos afetados por diversas doenças [13]. Nanocarreadores naturais (TFENs) derivados de Camellia sinensis induzem especificamente apoptose em tumores mamários e inibem a metástase pulmonar [14]. ELNs derivadas de melão amargo (bitter melon) podem proteger células miocárdicas contra danos causados por radiação, reduzindo danos ao DNA e restaurando a disfunção mitocondrial [15].
PELNs provenientes de diferentes fontes vegetais, como alcaçuz, canela, kudzu, raiz de gengibre, peônia e astrágalo, demonstraram efeitos imunoestimuladores quando utilizadas na fitoterapia. Essas fontes vegetais incluem medicamentos tradicionais chineses, como alcaçuz, casca de canela, raiz de Pueraria lobata, raiz de gengibre, peônia e astrágalo [16]. PELNs comestíveis não apresentam toxicidade. Muitas plantas medicinais são encontradas na natureza. As PELNs podem ser isoladas de frutos, folhas, sementes e raízes, bem como de tecidos diferenciados, como meios de cultura, células-tronco, materiais residuais, cascas ou floema da planta inteira [17]. As PELNs apresentam potencial para produção em larga escala e, devido às suas características intrínsecas e à capacidade de transportar outros compostos, como fármacos ou pequenas moléculas de RNA (sRNA), oferecem grande potencial para a investigação de mecanismos de ação no tratamento de doenças, tornando-as extremamente valiosas tanto para pesquisas básicas quanto clínicas [18].
Este artigo descreve o conteúdo, as técnicas de isolamento, os métodos de caracterização, as técnicas de preservação e as funções das PELNs, com foco nas potenciais aplicações em doenças clínicas, incluindo suas funções como agentes antivirais, antitumorais e antifibróticos, sistemas de entrega de fármacos e promotores de efeitos antimelanogênicos e de proliferação celular. Este artigo também analisa e prevê futuras direções de pesquisa sobre PELNs, fornecendo uma referência para uma análise aprofundada de seus mecanismos de ação.
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