Долгое время считалось, что внеклеточные везикулы – микроскопические капсулы для межклеточного обмена белками и генетическим материалом – свойственны только животным. Учёные полагали, что жёсткая клеточная стенка мешает растениям использовать такой механизм. Новое исследование опровергает это представление и указывает на высокий потенциал растительных везикул для биомедицины. В обзоре, опубликованном в Plant Cell Reports, говорится, что ключом к их применению могут стать лабораторные клеточные культуры.
Исследователи из Веронского университета и их португальские коллеги обобщили данные, которые подтверждают: клетки растений активно выделяют везикулы размером от 30 до 300 нанометров. Эти наночастицы содержат защитные белки, липиды и регуляторные РНК, которые участвуют в межклеточной коммуникации. Важно, что везикулы вырабатывают не только цельные растения, но и клеточные культуры в лаборатории. Это доказывает, что их секреция – базовый клеточный процесс, не зависящий от сложной структуры тканей.
Функции растительных везикул оказались разнообразными. Ранее было показано, что везикулы подсолнечника способны уничтожать клетки грибкового патогена Sclerotinia sclerotiorum. Более поздние работы выявили, что они переносят компоненты иммунного сигнала, помогая соседним клеткам активнее защищаться от бактерий и грибков. Кроме того, везикулы доставляют в клетки патогенов малые РНК, которые способны подавлять экспрессию генов противника – это пример прямой межвидовой генетической регуляции.
Именно клеточные культуры, по мнению авторов обзора, открывают путь к промышленному производству везикул. В отличие от цельных растений, они позволяют в контролируемых и масштабируемых условиях изучать, как формируются наночастицы и как изменять их состав. Биомассу можно выращивать в простых средах без животных компонентов, что снижает риски и затраты. Везикулы при этом можно собирать прямо из культуральной жидкости, не разрушая клетки, что обеспечивает чистоту конечного продукта. Авторы подчёркивают разницу между такими везикулами и препаратами, полученными из измельчённых растений, где полезные частицы смешаны с клеточным мусором.
Однако в этой области остаются серьёзные трудности. Основная сложность – выделить и очистить везикулы от пигментов, полисахаридов и других примесей, которыми богаты растительные экстракты. Кроме того, у растительных везикул до сих пор нет универсальных белковых маркеров, аналогичных тем, что используют для идентификации везикул млекопитающих. Это усложняет стандартизацию и контроль качества.
Несмотря на это, перспективы применения растительных везикул в медицине выглядят многообещающе. В экспериментах они показали противовоспалительную, антиоксидантную и противоопухолевую активность, а также способность стимулировать регенерацию тканей. Учёные уже научились искусственно загружать в везикулы нужные молекулы, например, РНК для целевой терапии. Хотя большинство данных получено в лаборатории и необходимы дальнейшие исследования безопасности и фармакокинетики, авторы обзора уверены, что клеточные культуры станут платформой для производства нового поколения биопрепаратов.