《Biochemistry and Biophysics Reports》：Identification and analysis of small RNAs in exosome-like nanoparticles derived from onion (
Allium cepa L.)
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本研究针对植物来源外泌体样纳米颗粒（PELNs）中小RNA（sRNAs）的跨物种调控机制尚不明确的科学问题，系统开展了洋葱来源外泌体样纳米颗粒（OELNs）的提取、表征及其sRNAs表达谱分析。通过高通量小RNA测序技术，研究人员在洋葱组织与OELNs中鉴定出11个已知miRNA和248个新型miRNA，发现20个在OELNs中高表达的miRNA可能通过调控人类肿瘤与心血管相关信号通路（如Ras、Apelin、cGMP-PKG等）发挥潜在生理功能。该研究为阐释植物非编码RNA的跨物种调控机制提供了理论依据，也为开发植物源功能性成分开辟了新思路。
在当今追求天然健康饮食的潮流中，蔬菜和水果不仅为人体提供必需的维生素、膳食纤维和抗氧化物质，更逐渐成为生物活性成分的重要来源。洋葱作为“蔬菜皇后”，富含类黄酮、多糖等多种功能成分，但其深层次的生理调节机制仍有待挖掘。近年来，植物来源外泌体样纳米颗粒（PELNs）因其具有与哺乳动物外泌体相似的双层膜结构、良好的生物相容性和跨物种信使功能，成为研究热点。它们能够携带蛋白质、脂质、核酸等活性成分，尤其是小RNA（sRNAs），在摄入后进入人体循环系统，潜在调节受体细胞的基因表达和生理功能，这一过程被称为“跨物种调控”。然而，目前对PELNs中小RNA的种类、表达特征及其在人体中的靶点与通路仍缺乏系统研究，特别是常见食用蔬菜如洋葱中的相关机制更是空白。
为此，来自江苏大学的研究团队在《Biochemistry and Biophysics Reports》上发表论文，聚焦于洋葱来源外泌体样纳米颗粒（OELNs）中小RNA的组成与功能。该研究旨在通过建立OELNs的提取与鉴定体系，结合高通量测序与生物信息学分析，揭示其sRNAs表达谱，并预测其中高表达miRNA在人类疾病相关通路中的潜在作用，为植物源功能性成分的开发提供新视角。
在研究过程中，作者主要采用了几项关键技术方法：首先通过差速离心与蔗糖密度梯度超速离心法从新鲜洋葱汁中分离纯化OELNs；进而利用透射电镜观察其形态，并通过纳米颗粒追踪分析仪测定其粒径（约139 nm）和Zeta电位（约-20 mV）；随后分别从洋葱组织和OELNs样本中提取总RNA，基于DNBSEQ平台进行小RNA文库构建与高通量测序；最后通过miRDB、TargetScan等数据库预测OELNs中高表达miRNA的人类靶基因，并进行GO功能注释与KEGG通路富集分析。所有样本来源于本地超市采购的三批独立洋葱。
3.1. OELNs的分离与表征
研究团队成功从洋葱中提取出具有典型杯状双层膜结构的OELNs，其粒径分布均匀，Zeta电位稳定，符合外泌体样颗粒的基本特征，为后续RNA分析奠定基础。
3.2. 洋葱与OELNs样本总RNA质量分析
通过Agilent 2100 Bioanalyzer检测显示，洋葱组织与OELNs样本的RNA浓度、28S/18S比值和RIN/RQN值均符合建库要求，保证测序数据的可靠性。
3.3. 小RNA测序数据的初步分析
测序数据质量控制指标Q20与Q30分别达到98.3%与94.4%，有效数据量介于23.93M–28.15M reads之间。长度分布分析表明，洋葱组织中小RNA以21–24 nt为主，而OELNs中以16–18 nt居多。注释结果显示，rRNA在两类样本中占比最高（约90%），其次为tRNA、miRNA等。
3.4. 小RNA整体分析及miRNA在洋葱与OELNs中的差异表达
共鉴定出259个miRNA（11个已知，248个新预测），其中77个为洋葱与OELNs共表达，21个存在显著差异（20个上调，1个下调）。聚类分析显示，novel-miR-75-5p等6个miRNA在OELNs中表达量极高（log2FoldChange >8），提示其可能参与OELNs的特异性生理功能。
3.5. OELNs中miRNA的靶基因预测及GO与KEGG通路分析
对20个上调miRNA进行靶基因预测，共获得2372个人类靶基因。GO分析显示这些基因主要富集于转录调控、蛋白磷酸化、神经系统发育等生物学过程；KEGG通路分析显著富集于Ras信号通路、Apelin信号通路、cGMP-PKG信号通路、MAPK信号通路等，提示OELNs来源miRNA可能参与肿瘤发生、心血管功能调节等关键生命活动。
3.6. 洋葱与OELNs中小RNA的差异分析：siRNA、snoRNA、tRNA
除miRNA外，研究还发现siRNA、snoRNA、tRNA在OELNs中呈现特异性表达模式。其中4种siRNA、15种snoRNA和9种tRNA在OELNs中显著上调，如novel-phasiRNA-49-5、RF01293、URS000014782F_4679等，这些非编码RNA可能共同参与OELNs的生物学功能。
3.7. OELNs抗癌潜力的初步研究
实验表明，OELNs能有效抑制胃癌、肺癌、乳腺癌、肝癌和膀胱癌细胞的增殖，并阻遏上皮-间质转化（EMT）过程，初步验证其作为天然抗肿瘤策略的潜力。
该研究首次系统揭示了洋葱外泌体样纳米颗粒中小RNA的表达谱与其跨物种调控潜能。通过整合实验提取与多组学分析，不仅丰富了植物非编码RNA数据库，也为理解日常膳食中植物活性成分的作用机制提供了新视角。值得注意的是，OELNs中高表达的miRNA可能通过调控人类疾病相关通路发挥生理效应，尤其是其在肿瘤抑制方面的初步效果令人鼓舞。尽管该研究仍以生物信息学预测为主，其结论为后续实验验证与植物源RNA药物的开发奠定了重要基础。未来，随着对OELNs中特定miRNA、siRNA、snoRNA和tRNA功能的深入探索，洋葱等普通蔬菜或将在精准营养与疾病干预领域展现更广阔的应用前景。
