通过分子修饰后的烟草衍生的细胞外囊泡实现人工微小RNA的递送和基因沉默

《Protoplasma》：Artificial MicroRNA delivery and gene silencing via extracellular vesicles derived from molecularly modified tobacco

植物外泌体可工程化递送人工微小RNA并诱导靶向基因沉默，通过烟草原材料验证了 amiR-GFP 在质体和叶片中的递送效率及时间差异，为植物生物技术提供新工具。

　　

摘要

细胞外囊泡（EVs）正成为在植物和非植物系统中进行基于RNA的递送的生物相容性载体。在本研究中，我们首次证明了来自植物的EVs可以被改造用于递送人工微RNA（amiRNAs），并在植物体内诱导基因沉默。我们通过基因改造获得了Nicotiana tabacum植物，使其表达一种针对增强型绿色荧光蛋白（EGFP）基因的amiRNA。从表达amiR-GFP的烟草植物中分离出的EVs直径为100–200纳米，并显示出与内源性miR167a和miR168a相当水平的amiRNA选择性富集。功能测试表明，这些EVs能够被表达EGFP的烟草原生质体和完整叶片有效内化，从而导致EGFP表达量下降，这一结果通过荧光显微镜和RT-qPCR得到了验证。在原生质体中，GFP荧光的抑制作用更为迅速，在应用后一小时内即可观察到明显效果；而在叶片中，则需要接近两小时才能观察到显著效果。这些发现表明，源自植物的EVs可以被编程用于递送amiRNAs，从而凸显了它们在植物生物技术和基于RNA的递送平台中的潜在应用价值。

图形摘要

细胞外囊泡（EVs）正成为在植物和非植物系统中进行基于RNA的递送的生物相容性载体。在本研究中，我们首次证明了来自植物的EVs可以被改造用于递送人工微RNA（amiRNAs），并在植物体内诱导基因沉默。我们通过基因改造获得了Nicotiana tabacum植物，使其表达一种针对增强型绿色荧光蛋白（EGFP）基因的amiRNA。从表达amiR-GFP的烟草植物中分离出的EVs直径为100–200纳米，并显示出与内源性miR167a和miR168a相当水平的amiRNA选择性富集。功能测试表明，这些EVs能够被表达EGFP的烟草原生质体和完整叶片有效内化，从而导致EGFP表达量下降，这一结果通过荧光显微镜和RT-qPCR得到了验证。在原生质体中，GFP荧光的抑制作用更为迅速，在应用后一小时内即可观察到明显效果；而在叶片中，则需要接近两小时才能观察到显著效果。这些发现表明，源自植物的EVs可以被编程用于递送amiRNAs，从而凸显了它们在植物生物技术和基于RNA的递送平台中的潜在应用价值。

图形摘要