清華新聞網(wǎng)4月6日電 骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）是一種常見(jiàn)的關(guān)節(jié)疾病，目前臨床上缺乏有效的治療方法。最近，清華大學(xué)材料學(xué)院王秀梅團(tuán)隊(duì)和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院方向前團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)抑制骨關(guān)節(jié)衰老促進(jìn)軟骨再生治療OA的新策略，通過(guò)生物材料構(gòu)建抑制衰老的再生微環(huán)境來(lái)使因OA受損的軟骨恢復(fù)活力。研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了OA軟骨衰老相關(guān)的miRNA（miR-29b-5p），并通過(guò)原位注射具有干細(xì)胞歸巢活性的自組裝多肽納米纖維水凝膠緩釋遞送miR-29b-5p，同時(shí)募集內(nèi)源性滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞（SMSCs）。持續(xù)的miR-29b-5p遞送和干細(xì)胞的募集以及隨后分化成軟骨細(xì)胞實(shí)現(xiàn)了成功的軟骨修復(fù)和軟骨細(xì)胞再生。該研究表明基于miRNA的治療方式替代傳統(tǒng)手術(shù)治療OA具有巨大潛力。
圖1.基于水凝膠的miR-29b-5p遞送系統(tǒng)SKP@miR的構(gòu)建。（A）RAD和RAD-SKP多肽自組裝形成納米纖維水凝膠，agomir-29b-5p分布在水凝膠內(nèi)部（B）通過(guò)調(diào)節(jié)pH值至中性形成穩(wěn)定的水凝膠
OA的典型特征是軟骨進(jìn)行性喪失和潤(rùn)滑滑液減少，OA發(fā)展過(guò)程中軟骨細(xì)胞衰老會(huì)導(dǎo)致軟骨分解。研究團(tuán)隊(duì)首次證明了miR-29b-5p在OA軟骨中顯著下調(diào)，其上調(diào)通過(guò)易位酶1（TET1）抑制基質(zhì)金屬蛋白酶和衰老相關(guān)基因(P16INK4a/P21)的表達(dá)，有效緩解OA關(guān)節(jié)軟骨的現(xiàn)狀，延緩衰老進(jìn)程，防止OA的快速進(jìn)展。隨后，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于干細(xì)胞歸巢水凝膠的miRNA遞送系統(tǒng)SKP@miR（圖1）。一方面，miR-29b-5p的持續(xù)遞送能夠抑制軟骨細(xì)胞衰老，改善OA關(guān)節(jié)中軟骨基質(zhì)合成和分解之間的不平衡，從而抑制OA對(duì)軟骨基質(zhì)的持續(xù)性破壞；另一方面，SKP@miR招募SMSCs，并誘導(dǎo)其向軟骨細(xì)胞分化，給受損基質(zhì)補(bǔ)充健康軟骨細(xì)胞，以修復(fù)缺陷并形成新的軟骨，且無(wú)需使用外源性干細(xì)胞。研究表明，SKP@miR能夠抑制OA大鼠關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的衰老和軟骨基質(zhì)的分解，促進(jìn)軟骨基質(zhì)的合成，改善關(guān)節(jié)磨損，最終使受損關(guān)節(jié)恢復(fù)到與正常關(guān)節(jié)相似的狀態(tài)（圖2）?？偟膩?lái)說(shuō)，此研究利用可注射水凝膠遞送miRNA通過(guò)抗衰老治療OA的策略效果顯著，在臨床應(yīng)用中更方便實(shí)用，這對(duì)于開(kāi)發(fā)針對(duì)OA的疾病修飾療法具有重要意義。
圖2. SKP@miR遞送miRNA顯著改善大鼠骨關(guān)節(jié)退變
上述研究工作以“基于干細(xì)胞歸巢水凝膠的miR-29b-5p遞送通過(guò)抑制衰老促進(jìn)軟骨再生”（Stem cell-homing hydrogel-based miR-29b-5p delivery promotes cartilage regeneration by suppressing senescence in an osteoarthritis rat model）為題，于4月1日在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)·進(jìn)展》（Science Advances）上。清華大學(xué)材料學(xué)院-浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院聯(lián)合培養(yǎng)博士生諸進(jìn)晉、清華大學(xué)材料學(xué)院2017級(jí)博士生楊淑慧為本論文共同第一作者，材料學(xué)院王秀梅研究員、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院方向前主任醫(yī)師為共同通訊作者。合作者包括美國(guó)萊斯大學(xué)安東尼奧斯·米科斯（Antonios G. Mikos）教授和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院范順武主任醫(yī)師、沈舒瀅研究員等。本研究得到了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk0011
供稿：材料學(xué)院
題圖設(shè)計(jì)：劉雨田
編輯：李華山
審核：曲田
