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苏佳灿教授团队2023年论文合集:骨质疏松新机制与骨靶向修复新策略

首页 » 产业 » 快讯 2024-01-25 转化医学网 赞(97)
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导读
老年性骨质疏松症(SOP)由于衰老而导致骨质流失和骨微结构破坏,严重影响老年人的健康和生活质量。
1.骨靶向LNP递送m7G-Runx2-mRNA改善老年性骨质疏松症

Liu J, Zhang Y, Wu Y, Li G, Ji N, Han R, Tang H, Liu H, Wang C, Cui J, Song P, Jing J, Chen X, Su J. Delivery of m7G methylated Runx2 mRNA by bone-targeted lipid nanoparticle promotes osteoblastic bone formation in senile osteoporosis. Nano Today. 2024 Feb; 102074. doi: 10.1016/J.NANTOD.2023.102074.

老年性骨质疏松症(SOP)由于衰老而导致骨质流失和骨微结构破坏,严重影响老年人的健康和生活质量。SOP的发病机制主要与骨生成缺陷、成骨细胞功能衰减、骨形成不足和最终骨质流失有关。虽然METTL1是已报道的主要甲基转移酶,可催化RNA 7-甲基鸟嘌呤(m7G)甲基化,调节mRNA转录、miRNA合成、生物学功能、tRNA稳定性、RNA细胞内处理和成熟,但其在SOP发病机制和BMSCs成骨分化中的作用尚未研究。在这项研究中,我们发现SOP患者的BMSCs中METTL1显著减少。METTL1的缺失显著抑制了Runx2的m7G修饰,阻碍了BMSCs的成骨分化,诱导小鼠体内SOP。基于阐明METTL1-Runx2 mRNA m7G修饰促成骨的分子机制,本研究进一步构建了骨靶向LNP递送m7G修饰Ruxn2mRNA,显著促进骨缺损模型和SOP模型小鼠的成骨能力,为SOP的防治提供新的理论依据及策略。
2.一种具有ROS清除和响应性降解功能的无因子水凝胶可增强糖尿病骨修复

Qin Zhang, Weikai Chen, Guangfeng, Zhixin Ma, Mengru Zhu, Qianmin Gao, Ke Xu, Xinru Liu, Wenyi Lu, Wencai Zhang, Yan Wu, Zhongmin Shi, Jiacan Su. A factor-free hydrogel with ROS scavenging and responsive degradation for enhanced diabetic bone healing. Small (IF: 13.28; Q1). 2024 Jan 2:e2306389. doi: 10.1002/smll.202306389. PMID: 38168513.

糖尿病病理微环境下骨缺损的有效愈合是骨修复领域面临的难点之一。高血糖引起活性氧类物质(ROS)大量产生,促使骨损伤处形成氧化应激微环境,导致间充质干细胞(MSC)由成骨向成脂分化偏移,阻碍了有效的骨修复进程。本研究构建了一种兼具ROS清除能力和响应性降解特性的水凝胶,通过降低病变骨微环境中ROS水平,抑制MSC分化偏移,从而有效促进糖尿病条件下骨缺损愈合。本研究将为糖尿病患者骨缺损愈合障碍提供新思路,也为病理微环境下生物材料应用及其作用机制探索提供参考。
3. 骨骼肌靶向新型ssDNA适配体的选择和鉴定 (ESI高被引)

Sun S, Liu H, Hu Y, Wang Y, Zhao M, Yuan Y, Han Y, Jing Y, Cui J, Ren X, Chen X, Su J. Selection and identification of a novel ssDNA aptamer targeting human skeletal muscle. Bioact Mater. 2022 May 27;20:166-178. doi: 10.1016/j.bioactmat.2022.05.016. PMID: 35663338; PMCID: PMC9157180.

本研究首次选择了人类骨骼肌特异性单链DNA适配体(HSM01),并利用SELEX技术进行系统进化配体鉴定。在体外实验中发现,HSM01适体优先与人骨骼肌细胞相互作用。利用树鼩模型进一步验证,HSM01适体特异性靶向人类骨骼肌细胞。此外,HSM01适体靶向骨骼肌细胞的能力在体外或体内不受与纳米脂质体形成二硫键的影响。这一发现揭示了通过脂质体靶向给药骨骼肌的潜在新方法。因此,新发现的单链DNA适配体和纳米脂质体修饰开辟了一种可用于人类骨骼肌疾病治疗的新策略,为骨骼肌疾病治疗提供了新方向。
4.膳食通过肠-骨轴调控骨质疏松症

Zhang YW, Song PR, Wang SC, Liu H, Shi ZM, Su JC. Diets intervene osteoporosis via gut-bone axis. Gut Microbes. 2024, 16(1):2295432. doi: 10.1080/19490976.2023.2295432. PMID: 38174650; PMCID: PMC10773645.
骨质疏松症是一种严重危害中老年人健康的系统性骨骼疾病。作为人体内最大的微生物储存库,肠道微生态系统的动态平衡与多种衰老相关疾病息息相关。既往大量研究表明骨质疏松症患者及骨质疏松症相关模型动物体内的肠道菌群状态与健康个体间存在一定差异,且机体骨质丢失的严重程度也与肠道菌群及其相关代谢产物的变化存在紧密联系。由此在一定程度上提示肠道菌群及其相关代谢产物可作为防治骨质疏松症的潜在作用靶点。同时,随着研究不断深入,肠-骨轴的研究概念应运而生,机体多器官间的交联互作联系也逐渐成为近年来学界的研究热点。基于肠-骨轴,膳食摄入还可通过改变肠道菌群的丰度、多样性和组成结构参与调节骨代谢。本文结合新近文献,总结了不同膳食成分与模式对肠道菌群及其相关代谢产物的影响,以及其中的潜在调节机制和适当的膳食建议。
5.生物材料靶向骨微环境与骨修复

Hao S, Wang M, Yin Z, Jing Y, Bai L, Su J. Microenvironment-targeted strategy steers advanced bone regeneration. Mater Today Bio. 2023 Jul 21; 22: 100741. doi: 10.1016/j.mtbio.2023.100741. PMID: 37576867; PMCID: PMC10413201.

骨微环境作为骨组织内部的复杂生态系统,在骨损伤治疗中具有关键的影响力。骨微环境靶向策略是一种将靶向治疗与骨微环境相结合的新型治疗方向,具有高精确性、良好的智能响应性和可控的治疗效果等优点。它不仅克服了常规治疗和骨微环境治疗各自的限制,还发挥了它们各自的优势,实现了更强大的骨损伤治疗效果。作者对骨微环境中的多种生理因素(例如,邻近细胞,如巨噬细胞)、化学因素(例如,氧气、pH)和物理因素(例如,力学、声学)进行了全面介绍。本综述,详细解析了骨损伤微环境的复杂生态学,并剖析了细胞与非细胞因素在骨组织修复中的相互作用机制,以工程化构建骨组织微环境为策略进行了深入的探讨。最后,综述详细阐述了骨微环境靶向策略目前面临的挑战和未来的应用趋势,并结合骨类器官的构建进行展望,以进一步提高其在骨损伤治疗中的潜力。
6.骨疾病微环境响应型纳米药物递送系统

Li M, Yu B, Wang S, Zhou F, Cui J, Su, J. Microenvironment-responsive nanocarriers for targeted bone disease therapy. Nano Today. 2023 Mar 29; 50: 101838. doi:10.1016/j.nantod.2023.101838

随着纳米技术的进步和对骨病理微环境研究的深入,针对骨疾病部位微环境设计的刺激响应型智能纳米药物递送系统在骨疾病治疗领域受到了广泛关注。这种智能纳米药物载体在被动或主动抵达骨疾病组织或细胞后,可在病理微环境刺激下发生结构响应,实现负载药物的时空转运控制,从而显著提高骨疾病部位药物浓度,降低不良反应。本文讨论了骨生理微环境及纳米载体的骨靶向策略,重点关注了骨疾病背景下刺激因素与响应型药物递送系统的设计原则,同时概述了近年来在骨疾病治疗领域所取得的最新进展。本文通过系统性阐述骨疾病微环境响应型纳米药物递送系统的相关理论与实践,旨在提供一个全面的学术视角,以期为相关领域的研究与应用提供参考
7.类器官细胞外囊泡用于骨疾病的治疗

Liu, H.; Su, J. Organoid extracellular vesicle-based therapeutic strategies for bone therapy. Biomater Transl. 2023, 4(4), 199-212.

随着人口老龄化的迅速发展,骨相关疾病严重影响老年人的生活。 近年来,干细胞在体外三维培养后自诱导产生的具有特定功能和结构的类器官已广泛用于骨治疗。类器官细胞外囊泡(OEVs)因其强大的生理效应、显着的生物学功能、稳定的负载能力和良好的生物相容性而成为有前途的无细胞纳米载体。在这篇综述中,我们首先全面概述了OEVs的生物发生、内化、分离和表征。然后,我们全面强调 OEVs 与传统 EVs 之间的差异。 随后,我们介绍了天然OEVs在疾病治疗中的应用。我们还总结了OEVs的工程化修饰方法,包括改造亲本细胞和改造分离后的OEVs。此外,我们还对天然和工程化OEVs在骨相关疾病中的潜力进行了展望。最后,我们批判性地讨论了OEVs在骨疾病治疗中的优势和挑战。 我们相信,对OEVs的全面认识将为复杂的骨疾病提供更加创新且高效的解决方案。
8.类器官及类器官外囊泡用于骨质疏松性骨折治疗

Liu, H.; Su, J. Organoid and organoid extracellular vesicles for osteoporotic fractures therapy: Current status and future perspectives. Interdiscip. Med. 2023;e20230011.

细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)因其无细胞系统、稳定的载药能力、特殊的纳米尺寸和良好的生物相容性而成为有前途的纳米载体。重要的是,与传统的EVs相比,类器官细胞外囊泡(OEVs)数量更多、生理作用更好、治疗效果更好。因此,开发类器官和OEVs在OPF的治疗中具有重要意义。在这里,我们总结了类器官和OEVs的现状和以及展望了其未来应用的前景,首次提出了骨类器官细胞外囊泡(Bone OEVs,BOEVs)的概念,并提出可以利用骨类器官及BOEVs来治疗复杂性的OPF的策略(图2),这将为OPF修复提供全新的解决方案。骨类器官的发展仍处于起步阶段,构建单一功能的骨类器官并不是类器官发展的目标。构建集骨形成、骨吸收、造血等多种功能于一体的骨类器官是骨类器官开发的最终目标。
9.生物活性元素调控骨再生

Bai, L.; Song, P.; Su, J. Bioactive elements manipulate bone regeneration. Biomater Transl. 2023, 4.

虽然骨组织以其固有的再生能力而闻名,但各种病理状况和创伤可能会破坏其骨形成和吸收过程。骨组织工程旨在复制骨组织的细胞外基质以及对于有效再生至关重要的复杂生化机制。传统上,该领域依赖生长因子和药物等外部制剂来调节这些过程。尽管在某些情况下有效,但该策略受到安全问题以及化合物释放和半衰期的短暂性等限制的影响。相反,锌 (Zn)、镁 (Mg) 和硅 (Si) 等生物活性元素因其治疗功效、卓越的稳定性和降低的生物风险而引起了越来越多的关注。此外,这些元素通常被纳入生物材料中,作为多方面的生物活性成分,通过按需释放促进骨再生。通过阐明生物活性元素的机制作用和治疗功效,本综述旨在将生物活性元素建立为先进骨再生的稳健且临床可行的策略。
10.脂质纳米载体克服系统性RNA递送的障碍

Jing Yan, Hao Zhang, Guangfeng Li, Jiacan Su*, Yan Wei*, Can Xu*. Lipid nanovehicles overcome barriers to systemic RNA delivery: Lipid components, fabrication methods, and rational design. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2023, ISSN 2211-3835, https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.10.012.

本文介绍了一系列RNA药物的结构特点及作用机制,包括siRNA,shRNA, ASO,miRNA,anti-miR,saRNA,mRNA等;以及系统注射RNA药物所面临的细胞外(即核酶降解、单核巨噬系统吞噬及肾清除)及细胞内(即细胞摄取、溶酶体逃逸)递送屏障。同时,本文阐述了构建脂质纳米载体的3种核心脂质成分(即阳离子或可电离脂质、PEG脂质、辅助脂质)、关键制备方法(如薄膜水化法、乙醇稀释法、微流体混合技术等),以及形成的主要脂质载体结构,即lipoplex、SNALPs、lipopolyplexes、MCNPs、LNPs。更重要的是,本文重点讨论了如何进行脂质纳米载体设计,以克服RNA递送屏障,改善治疗效果。此外,本文汇总了已上市及临床阶段基于脂质载体的RNA药物,并讨论了目前RNA系统递送中的主要瓶颈,如存在免疫原性及毒性、难于肝外递送等。未来,RNA脂质纳米载体领域仍面临巨大挑战和前景,我们的目标是提供关于RNA脂质纳米载体设计的全面概述,以激发更多高性能RNA脂质纳米载体的开发。
11.探索未来骨肿瘤治疗:创新生物材料支架的研究突破

Huang B, Yin Z, Zhou F, Su J. Functional anti-bone tumor biomaterial scaffold: construction and application. J Mater Chem B. 2023 Sep 20;11(36):8565-8585. doi: 10.1039/d3tb00925d. 

在过去的几十年里,骨肿瘤,包括原发性骨肿瘤和骨转移癌,一直面临着预后不佳的困境。尽管大部分肿瘤组织可以通过手术移除,但临床医生仍面临着如何消除残留癌细胞和修复缺陷骨组织的双重挑战。最新研究显示,功能化生物材料支架被认为是连接缺陷组织和抑制癌症复发的理想选择。通过结构的功能化改造或结合治疗剂,这些支架不仅提供足够的机械强度和促进骨生成的效果,同时还能有效消除癌细胞。本文回顾了基于不同功能化策略的生物材料支架在骨肿瘤研究方面的进展。创新方法如光动力、光热、药物偶联以及免疫佐剂辅助疗法在抗肿瘤方面显示出显著效果,并且具有低免疫原性。此外,文章还讨论了多种功能化策略联合应用的可行性和优势,并且强调了抗肿瘤骨生物支架临床转化的潜在障碍。这项研究不仅为未来先进生物材料支架的设计提供了宝贵的参考,而且对临床骨肿瘤治疗具有深远的意义。通过结合多种治疗策略,这一领域的研究为骨肿瘤患者带来了新的希望,为临床医生提供了更多有效的治疗选择。让我们一同期待,这些创新性的研究成果将如何改变未来骨肿瘤的治疗景观。(转化医学网360zhyx.com)
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