《Journal of Functional Biomaterials》：Plant-Derived Polynucleotides/Polydeoxyribonucleotides in Skin Biomaterials: Delivery Platforms and Bioactivity Attribution
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在皮肤病学与皮肤生物材料领域，多核苷酸（PN）和多脱氧核核苷酸（PDRN）通常指基于脱氧核糖核酸（DNA）的聚合物或异质性DNA片段混合物，而非核糖核酸（RNA）多核苷酸。近期，源自愈伤组织、不定根及植物细胞培养系统的植物源PN/PDRN制剂，已成为一类有前景
在皮肤病学与皮肤生物材料领域，多核苷酸（PN）和多脱氧核核苷酸（PDRN）通常指基于脱氧核糖核酸（DNA）的聚合物或异质性DNA片段混合物，而非核糖核酸（RNA）多核苷酸。近期，源自愈伤组织、不定根及植物细胞培养系统的植物源PN/PDRN制剂，已成为一类有前景的无动物源材料。然而，现有证据仍主要为临床前研究，不应被视为与传统动物源PDRN的临床等效性证明。本综述综合了近期关于植物源及其他非动物源PN/PDRN的报告，并整合了与皮肤生物材料相关的递送平台证据。研究人员将植物源制剂的直接发现与从动物源PDRN、合成序列定义核酸或更广泛的生物材料递送文献中推断的结论区分开来。本综述进一步强调了操作分子定义、聚合物长度与片段分布报告、DNA纯度与完整性、RNA残留、残余核蛋白与植物源大分子、游离核苷酸/核苷或降解产物组分、酶降解、递送基质以及假设匹配的对照。现有数据表明，其与经典PDRN存在重叠的生物学特征，包括角质形成细胞修复、成纤维细胞细胞外基质（ECM）重塑及A2A受体相关读数；然而，对于大多数植物源PN/PDRN制剂，A2A受体依赖性尚未直接建立，除非扰动实验证明了通路依赖性，否则应将其解释为一种工作机制假说。使用匹配的DNA剂量、分子量分布、纯度、递送平台及暴露条件的直接头对头研究仍然有限。因此，植物源PN/PDRN应作为一个来源-工艺-结构-平台-功能系统进行评估，而非单纯的DNA组分。
**1. 引言**
本综述采用皮肤病学与皮肤生物材料领域的狭义定义，将多核苷酸（PN）和多脱氧核核苷酸（PDRN）特指为脱氧核糖核酸（DNA）衍生的脱氧核糖核苷酸制剂，而非核糖核酸（RNA）多核苷酸。PDRN指异质性低至中分子量DNA片段混合物，PN则指可能贡献黏弹性、水合作用、储库或类基质行为的长链DNA衍生多核苷酸组分。现有文献中，PN/PDRN制剂通常描述为约50–1500 kDa或约50–2000 bp的分子尺寸范围，但应视为操作描述符而非通用化学定义。目前，PN/PDRN皮肤生物材料研究尚未建立序列依赖性效应，其活性主要通过片段大小分布、纯度、降解产物、受体或补救途径信号、残留污染物及递送暴露来解读。近期综述已涉及PN/PDRN命名法、药理学机制与组织再生应用，以及美学结局或临床实践模式，但缺乏对植物源PN/PDRN、来源工艺变量及递送基质的系统性评估。植物来源（如愈伤组织、不定根及植物细胞培养系统）可产生无动物源DNA组分，但可能在分子量分布、片段长度、链状态、残余蛋白或类组蛋白核蛋白含量、RNA残留、游离核苷酸/核苷组分、植物多糖、酚类、色素、内毒素样污染物及批次一致性方面与鲑鱼源PDRN存在差异。直接递送平台研究仍稀缺，透明质酸（HA）基质、海藻酸盐及氧化海藻酸盐（oxidized alginate）水凝胶、壳聚糖（chitosan）复合物、纤维素基伤口接触材料、局部水凝胶及微针（microneedle）或术后途径应视为候选或基准递送形式，除非在受控条件下加载、释放并测试植物源PN/PDRN本身。生物反应由分子-平台-途径系统产生，而非仅由DNA组分决定；相同名义DNA剂量在不同释放动力学、基质结合、核酸酶暴露、皮肤屏障绕过及局部滞留条件下可产生不同生物学读数。
**2. 范围与文献检索策略**
本综述采用结构化叙事方法，于1990年1月1日至2026年6月1日期间，在PubMed/MEDLINE、Web of Science、Scopus、Google Scholar及Crossref/DOI记录等多数据库中进行全面文献检索，并辅以特定官方指南与标准制定网站。检索关键词包括PN、PDRN、植物源PDRN、愈伤组织源PDRN、植物细胞培养、皮肤再生、伤口愈合、皮肤屏障、水凝胶、透明质酸（HA）、海藻酸盐、壳聚糖、纳米纤维素、微针及化妆品科学。纳入文献严格分为四类证据：(i) 植物源PN/PDRN在皮肤细胞或皮肤再生方面的直接研究；(ii) 其他非动物源DNA片段作为非鲑鱼比较研究；(iii) 动物源PDRN/PN作为机制或临床基准；(iv) 核酸递送或皮肤生物材料的广泛文献以解释平台介导效应。排除非皮肤应用、非同行评审推广材料及缺乏充分表征的研究。由于植物源PN/PDRN证据的异质性与临床前主导地位，未进行正式荟萃分析（Meta-analysis）。
**3. 分子定义与来源工艺变量**
本综述中，PN/PDRN术语操作化使用，而非固定化学分类。PDRN用于纯化或DNA富集的低至中分子量脱氧核糖核苷酸片段混合物，PN用于可能贡献流变学、水合作用、储库或类基质行为的长链DNA衍生多核苷酸组分。来源材料与裂解过程可改变分子尺寸分布，故分子量分布、碱基对范围及链状态应视为核心描述符而非可选质控细节。植物源DNA组分应视为DNA富集的异质性片段，除非批次级分析确认DNA片段身份并量化或排除残留RNA、DNA结合或共纯化蛋白、游离核苷酸与核苷、短寡核苷酸、降解产物、植物多糖、酚类、色素、盐、内毒素/热原负荷及生物负荷。这些属性是生物学解释变量：DNA质量决定名义剂量；分子量分布影响扩散、核酸酶敏感性、释放动力学及组织滞留；链状态可改变基质结合与降解；游离核苷酸或核苷可模拟下游PDRN降解，独立于完整DNA片段贡献腺苷相关或补救通路效应。合成序列定义核酸（如CpG寡脱氧核苷酸、聚肌苷酸-聚胞苷酸[聚(I:C)]）可激活序列或结构特异性先天免疫受体（如Toll样受体9[TLR9]或Toll样受体3[TLR3]），属不同机制类别，不应与异质性DNA片段PN/PDRN制剂混淆。PN/PDRN制剂的纯度不能仅从命名推断，需通过核糖核酸酶（RNase）/脱氧核糖核酸酶（DNase）消化对照、荧光DNA/RNA定量、电泳或色谱片段分析、BCA/Bradford蛋白测定、碳水化合物与酚类测定、高效液相色谱（HPLC）/液相色谱-质谱（LC-MS）核苷酸/核苷分析及内毒素/无菌测试来验证。递送状态是操作定义的一部分：游离DNA组分在细胞培养中与嵌入HA、海藻酸盐、壳聚糖系统、吸附于纳米纤维素基伤口接触材料或通过微针途径递送的功能不等效。
**4. 植物源及其他非动物源PN/PDRN证据**
目前，植物源PN/PDRN最相关的皮肤证据来自人参（Panax ginseng）不定根PDRN、玫瑰茄（Hibiscus sabdariffa）愈伤组织PDRN、绞股蓝（Gynostemma pentaphyllum）愈伤组织PDRN、芍药（Paeonia lactiflora）愈伤组织源PN及雪莲（Saussurea involucrata）源PDRN。这些报告均为临床前研究，主要基于皮肤细胞、三维（3D）皮肤模型、转录组学分析或早期机制测定。鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）源微生物PDRN提供了有用的非动物比较物。人参不定根PDRN与角质形成细胞和成纤维细胞增殖增加、3D皮肤模型中再上皮化支持、纤连蛋白、丝聚蛋白（filaggrin）、Ki-67、B细胞淋巴瘤2（Bcl-2）、抑制素βA及细胞周期蛋白D1（cyclin D1）升高相关，并与A2A受体样活性及黏着斑激酶（FAK）/蛋白激酶B（AKT）/丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）磷酸化相关联。玫瑰茄愈伤组织PDRN改善人角质形成细胞修复，上调核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）相关抗氧化与修复标志物，包括超氧化物歧化酶2（SOD2）、过氧化氢酶（CAT）、水通道蛋白3（AQP3）、角质形成细胞生长因子（KGF）、血管内皮生长因子（VEGF）及基质金属蛋白酶9（MMP9）。绞股蓝愈伤组织PDRN增加角质形成细胞活力，展现抗氧化与伤口愈合效应，并调节屏障标志物（丝聚蛋白[FLG]、内披蛋白[IVL]及紧密连接蛋白-1[CLDN1]）。芍药愈伤组织源PN提供最详细的真皮成纤维细胞机制，包括细胞活力与I型前胶原α1分泌增加，并与A2A受体表达、环磷酸腺苷（cAMP）/蛋白激酶A（PKA）/cAMP反应元件结合蛋白（CREB）、细胞周期蛋白D1/视网膜母细胞瘤蛋白（Rb）/增殖细胞核抗原（PCNA）、核因子κB（NF-κB）/基质金属蛋白酶（MMP）抑制、转化生长因子β（TGF-β）/Smad信号及胶原/弹性蛋白沉积相关。雪莲PDRN进一步支持植物源DNA组分的可行性，但机制与递送数据有限。现有研究均未建立临床等效性，主要局限性包括DNA组分分子表征不完整、片段分布与降解产物报告不一致、残留污染物分析有限、缺乏工艺空白或DNase/RNase处理对照、缺乏匹配动物源PDRN比较物、递送平台测试有限及独立重复性不足。
**植物源PN/PDRN与动物源PDRN的机制关系**
植物源PN/PDRN与经典动物源PDRN的机制关系尚未明确。动物源PDRN通常通过降解为核苷酸/核苷、腺苷A2A受体相关信号及核苷酸补救途径解释。本综述中，“A2A受体相关”术语用于区分标志物水平或通路相关观察与已证实的受体依赖性。仅当功能性扰动实验（如选择性A2A受体拮抗、受体敲低或拯救、DNA降解对照及正交下游读数）显示生物学效应依赖于该通路时，机制才被视为已证实。植物源PN/PDRN研究已再现部分机制特征，其中人参不定根PDRN提供了最接近动物PDRN样活性的例子，芍药愈伤组织源PN提供了最详细的真皮成纤维细胞机制。其他植物源报告提示可能互补、来源敏感的机制，如玫瑰茄的Nrf2/抗氧化修复轴、绞股蓝的屏障基因调节。现有证据不支持完全独特的机制或完全机制等效性，而显示部分重叠的生物学与通路相关特征（包括MAPK/AKT激活、细胞增殖、ECM重塑、屏障修复及部分研究中的A2A受体相关读数）。直接头对头证据稀疏，多数研究未在DNA质量、分子量分布、纯度、递送平台或暴露时间上匹配。A2A受体参与在部分报告中得到间接或部分支持，但完整通路依赖性尚未建立。
**5. 递送平台作为植物PN/PDRN功能的决定因素**
直接使用植物源PN/PDRN的递送平台研究仍稀缺，故海藻酸盐-PDRN、氧化海藻酸盐-PDRN、壳聚糖-PDRN及HA-PN研究被解释为动物源或常规DNA片段递送基准。递送约束至关重要，因为DNA片段亲水、带负电且易受酶降解；皮肤暴露时，角质层限制大分子亲水物质渗透并含有DNA降解活性，其中DNase 2已被鉴定为主要角质层DNA降解酶。递送平台影响释放动力学、核酸酶保护、表面滞留及DNA是否完整到达角质形成细胞或真皮成纤维细胞。海藻酸盐-PDRN水凝胶在糖尿病伤口模型中显示基质与持续PDRN递送共同促进伤口修复，负载水凝胶优于游离PDRN。氧化海藻酸盐-PDRN系统通过添加活性氧（ROS）清除、抗炎、抗凋亡及促血管生成功能，使单独归因于DNA组分更困难。壳聚糖基PDRN递送利用阳离子多糖链与带负电DNA之间的静电相互作用，但壳聚糖本身可影响止血、抗菌活性、细胞迁移及局部炎症。HA-PN基质与美容皮肤增强剂相关，HA贡献水合作用、黏弹性、可注射性、组织扩散及局部储库行为，故HA-PN填充剂研究中成纤维细胞迁移、胶原合成及组织耐久性的改善应视为复合制剂结局，除非在匹配剂量与暴露条件下测试PN单独与HA单独组。纳米纤维素与细菌纤维素为全或大部生物基植物PN支架提供前景，因其高含水量、顺应性与机械支持。微针及术后应用策略相关，因完整角质层限制大分子亲水物质渗透，物理屏障绕过可决定DNA是否到达活性表皮或真皮。
**6. 生物活性归因：假设驱动实验设计**
所需实验设计取决于生物学假设。基线活性假设可通过载体对照、剂量-响应数据、活力测定及阳性比较物支持。DNA特异性假设需载体单独与游离DNA组。递送增强假设需在匹配剂量下比较游离PN/PDRN与负载PN/PDRN平台，并附带释放或滞留数据。对于植物源PN/PDRN，来源可比性引入另一层复杂性；若假设等效或优于动物源PDRN，应使用匹配DNA剂量、匹配或报告片段分布，且理想情况下相同递送平台。工艺空白、降解DNA对照或污染物感知对照在残余植物蛋白、多糖、酚类化合物、色素、盐或内毒素样物质可影响相同结局时重要。机制假设应直接测试而非仅从标志物变化推断。对于A2A受体相关假设，最小机制设计应包括选择性A2A受体拮抗或受体敲低、匹配完整与DNase降解PN/PDRN组分、降解产物核苷酸/核苷分析及正交下游读数（如cAMP/PKA/CREB、FAK/AKT/MAPK、VEGF、炎症细胞因子及ECM标志物）。Nrf2激活、NF-κB抑制、TGF-β/Smad调节、VEGF介导血管生成及ECM/屏障读数同样应使用通路特异性标志物或抑制剂测试。基于扰动证据前，这些发现应描述为通路相关特征而非已证实机制。海藻酸盐-PDRN水凝胶研究提供有用模型，因生理盐水、游离PDRN、海藻酸盐单独及海藻酸盐-PDRN组可分离基线、DNA、载体及负载平台效应。
**7. 关键质量属性与报告要素**
植物源PN/PDRN研究应将分子质量属性与生物学解释及递送性能连接。仅报告DNA浓度不足，因质量属性包括分子量分布、碱基对范围、DNA完整性、链状态、RNA残留、游离核苷酸/核苷组分、残余核蛋白、植物大分子、内毒素/热原负荷、无菌性及降解谱，这些独立影响细胞活力、迁移、氧化还原测定、细胞因子释放、A2A/补救相关读数、ECM标志物、屏障标志物及表观伤口修复活性。实用表征应组织为分析决策树：首先建立DNA身份与名义剂量（荧光DNA定量，区分dsDNA与ssDNA）；其次通过琼脂糖凝胶电泳、毛细管电泳、Bioanalyzer/TapeStation分析或体积排阻色谱分析分子量分布与碱基对范围；第三测试DNA完整性（起始材料、灭菌后、储存后、核酸酶挑战后及从递送基质释放后）；第四通过RNase/DNase消化对照、荧光DNA/RNA定量、BCA/Bradford蛋白测定、碳水化合物与酚类测定、HPLC/LC-MS核苷酸/核苷分析及内毒素/无菌测试区分完整DNA片段与残留RNA、蛋白、游离核苷酸/核苷、降解产物、多糖、酚类及内毒素。批次一致性应通过重复生产批次评估，包括批次级DNA产量、dsDNA/ssDNA比率、分子量分布、碱基对谱、A260/280与A260/230比值、RNA残留、游离核苷酸/核苷含量、残余蛋白、多糖与酚类负荷、内毒素/无菌状态、核酸酶稳定性谱及释放动力学（若使用载体）。叠加电泳或色谱片段谱及小生物活性衔接组（如活力、迁移、ECM标志物表达、屏障标志物表达或炎症/氧化还原读数）有助于区分可重复PN/PDRN活性与单批次组成或污染物效应。
**8. 递送控制植物PN/PDRN的皮肤细胞与组织终点**
皮肤衰老研究应区分胶原恢复活性与平台诱导的水合作用或光学平滑效应。细纹假设最适通过真皮成纤维细胞测定（COL1A1、COL3A1、弹性蛋白、纤连蛋白、MMP/组织金属蛋白酶抑制剂[TIMP]平衡及光老化标志物）支持，随后进行3D皮肤或离体验证。PN/PDRN的临床证据仍以动物源产品与美容PN/PDRN研究为主，植物源PN/PDRN皮肤数据主要为临床前。伤口修复应主要作为动物源PDRN基准与一般伤口生物学指标讨论。皮肤年轻化与色素沉着应使用美容PN/PDRN及色素沉着/光老化研究框架。瘢痕调节、屏障修复及敏感皮肤假设应视为扩展领域，主要受纤维化、伤口及皮肤屏障生物学支持，直至获得直接植物源临床数据。屏障与敏感皮肤假设应涉及角质形成细胞分化与屏障终点（FLG、IVL、兜甲蛋白[LOR]、转谷氨酰胺酶1[TGM1]、CLDN1、闭合蛋白[OCLN]、闭锁小带蛋白-1[ZO-1]、AQP3及跨上皮电阻[TEER]）。伤口愈合研究应纳入迁移、再上皮化、血管生成支持、炎症消退及基质重塑。肥厚性瘢痕或瘢痕调节假设需额外谨慎，因再生性ECM沉积与纤维化过度产生生物学不同，应包含TGF-β/Smad、α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）/ACTA2、结缔组织生长因子（CTGF）、赖氨酰氧化酶（LOX）/LOXL2、COL1/COL3比率、MMP/TIMP平衡、炎症标志物及胶原凝胶收缩或瘢痕成纤维细胞模型。
**9. 未来展望与结论**
未来研究应从可行性报告转向标准化、假设驱动比较。最低标准化包应包括来源身份、培养或收获条件、提取与裂解方法、纯化与灭菌过程、DNA质量、分子量分布、碱基对范围、链状态、RNA残留、游离核苷酸/核苷组分、残余蛋白或类组蛋白核蛋白含量、多糖与酚类负荷、内毒素/热原与无菌状态、核酸酶稳定性、释放动力学及储存或灭菌后稳定性。与动物源PDRN的比较研究应仅在变量匹配或明确报告后进行，使用等效DNA剂量、片段大小分布、纯度、降解谱、递送平台及暴露持续时间。在将发现外推至转化用途前，应引入监管开发规划，评估途径取决于预期用途、给药途径、组织接触深度与持续时间及产品定位（局部化妆品成分、皮肤接触生物材料、伤口敷料、微针递送系统、可注射基质或药物/器械类组合产品）。对于皮肤接触或器械类平台，生物安全评估应与接触类型及暴露持续时间对齐，使用基于风险的生物相容性原理（如ISO 10993-1）及相关监管指南；重建人表皮刺激测试、致敏相关测定、细胞毒性测试、无菌/内毒素测试、释放/稳定性研究及产品特异性疗效终点应根据预期途径与用途选择。临床相关评估模型应从单层筛选进展至阶梯式模型：角质形成细胞与成纤维细胞测定、光老化人真皮成纤维细胞、3D重建皮肤、TEER/渗透性屏障模型、离体人皮肤或伤口模型、内皮/巨噬细胞共培养系统及疾病相关糖尿病伤口或瘢痕模型。早期人体研究（若合理）应使用途径与适应症特异性终点，如耐受性、不良事件、经表皮水分丢失、水合作用、弹性、已验证皱纹或瘢痕量表、伤口闭合动力学、影像学、组织学及生物标志物组，而非仅依赖短期细胞增殖或胶原表达测定。当前植物源PN/PDRN证据基础仍为临床前。植物源DNA组分可能成为有用皮肤生物材料，仅当分子身份、组成纯度、残留污染物负荷、递送行为、通路依赖性及可重复性得到充分定义。递送平台（如HA基质、海藻酸盐或氧化海藻酸盐（oxidized alginate）水凝胶、壳聚糖（chitosan）复合物、纳米纤维素（nanocellulose）支架及微针（microneedles））仍具前景，但其效应必须通过游离DNA、载体单独、负载平台、DNase/RNase处理、工艺空白及匹配比较物组与DNA特异性效应分离。总之，植物源PN/PDRN尚不应被视为临床或机制上等同于动物源PDRN。现有文献支持可行性及部分重叠生物学特征，但直接比较与扰动证据仍有限。特别是，A2A受体相关信号应视为植物源PN/PDRN的候选工作假设，除非通过拮抗剂、敲低、DNA降解及匹配比较物实验证明受体依赖性。因此，植物源PN/PDRN最好解释为一种递送依赖性DNA生物材料类别，其生物学意义取决于来源控制、分子表征、组成纯度、平台测试、可重复性及假设驱动生物学验证。
