上海交通大學(xué)傅德皓教授團隊采用Umibio胎牛血清做研究！

來源：發(fā)布時間：2023-12-18

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松是最常見的骨質(zhì)疏松癥，而雌激素缺乏引起的骨形成不足及RANKL分泌過多介導(dǎo)的骨吸收過度是導(dǎo)致絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的主要因素。而當(dāng)前臨床藥物由于缺乏骨靶向能力，往往不能同時針對成骨/破骨細胞雙靶點發(fā)揮作用從而恢復(fù)骨代謝平衡，并且由于作用范圍過于廣泛帶來了較多的副作用。

上海交通大學(xué)傅德皓教授課題組近期利用基因工程技術(shù)和納米技術(shù)制備了RANK和CXCR4過表達的BMSC細胞膜包覆的殼聚糖載PTH 1-34仿生納米凝膠PNG@mR&C，PNG@mR&C膜上豐富的CXCR4分子使得其具有骨靶向性，而RANK則可有效清除過多的RANKL抑制破骨細胞生成，因此，該納米凝膠能夠特異性清除骨微環(huán)境中的RANKL，并且響應(yīng)骨質(zhì)疏松病理生理特征中破骨細胞介導(dǎo)的微酸性環(huán)境，釋放治療性骨形成藥物PTH 1-34促進成骨活性，同時針對成骨細胞和破骨細胞恢復(fù)骨代謝平衡，因而對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥具有良好的治療效果。

from clipboard

圖1 仿生納米凝膠PNG@mR&C制備流程及其治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的具體機制

首先，作者利用慢病毒轉(zhuǎn)染的方法獲取了高表達RANK和CXCR4分子的BMSC細胞，成功提取了這種基因操縱的BMSC細胞的細胞膜，并將其包被在載有PTH 1-34的酸響應(yīng)殼聚糖納米凝膠表面，從而制備了仿生納米凝膠PNG@mR&C。隨后，作者利用透射電子顯微鏡、粒度儀和瓊脂糖凝膠電泳儀等設(shè)備對PNG@mR&C進行表征，一系列實驗均證實該仿生納米凝膠具有穩(wěn)定的理化特性和良好的生物安全性。

from clipboard

圖2 仿生納米凝膠PNG@mR&C制備及表征

緊接著，作者將仿生納米凝膠PNG@mR&C通過尾靜脈注射的方式對小鼠進行給藥，并利用生物光子成像技術(shù)對PNG@mR&C的體內(nèi)分布進行了檢測，實驗結(jié)果表明，PNG@mR&C能夠特異性蓄積在骨組織，對體內(nèi)熒光信號定量分析的數(shù)據(jù)也證實PNG@mR&C膜表面的CXCR4蛋白使得其具有良好的骨靶向性。隨后，作者在體外驗證了PNG@mR&C的酸響應(yīng)特性，研究結(jié)果表明該仿生納米凝膠具有良好的酸響應(yīng)釋放能力。

from clipboard

圖3 仿生納米凝膠PNG@mR&C的骨靶向性和酸響應(yīng)特性

接下來，作者在利用RANKL溶液孵育的方法檢測了PNG@mR&C對RANKL的中和能力，并用PNG@mR&C處理破骨前體細胞，PCR和ELISA分別檢測破骨細胞形成的關(guān)鍵基因和蛋白表達情況，TRAP染色和F-actin染色檢測其對破骨細胞形成的抑制情況，以上結(jié)果均證實PNG@mR&C可以抑制破骨細胞形成。

from clipboard

圖4 仿生納米凝膠PNG@mR&C體外抑制破骨細胞形成

在隨后的研究中，作者利用成骨-破骨細胞共培養(yǎng)模型，研究了PNG@mR&C在破骨細胞微酸條件觸發(fā)PTH1-34釋放后對成骨前體細胞成骨分化的影響，運用ALP染色、茜素紅染色、ALP活性定量分析、PCR和免疫熒光染色等多種實驗方法對成骨分化情況進行了研究，以上結(jié)果均證實PNG@mR&C可以增強成骨前體細胞的成骨分化能力。

from clipboard

圖5 仿生納米凝膠PNG@mR&C體外促進成骨

最后，作者利用OVX小鼠絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松模型研究了PNG@mR&C對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的治療效果。通過micro-CT重建骨小梁三維結(jié)構(gòu)、骨小梁組織形態(tài)學(xué)參數(shù)統(tǒng)計、三點彎曲檢測骨力學(xué)強度、骨礦化帶熒光標記計算礦化速率MAR、

骨組織切片OCN免疫熒光染色、骨組織切片TRAP染色、血生化骨代謝標記物檢測和骨組織成骨破骨相關(guān)基因PCR檢測等一系列實驗，證實PNG@mR&C在去卵巢小鼠絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥模型中表現(xiàn)出了滿意的治療效果。

from clipboard

圖6 PNG@mR&C仿生納米凝膠治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的療效研究

由于仿生納米凝膠PNG@mR&C集酸響應(yīng)性釋放特性、長循環(huán)能力和骨靶向性于一體，其給藥劑量和頻率大大降低。這項研究為從成骨/破骨細胞雙靶點重建骨代謝穩(wěn)態(tài)提供了一種新的思路，有望應(yīng)用于絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的臨床治療。該研究以“Bone-Targeted Biomimetic Nanogels Re-Establish Osteoblast/Osteoclast Balance to Treat Postmenopausal Osteoporosis”為題發(fā)表在國際高水平學(xué)術(shù)期刊Small雜志上，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院為第一作者及第一通訊作者單位，第一作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院在讀研究生崔永志博士，通訊作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院國家骨科醫(yī)學(xué)中心傅德皓教授。該研究培養(yǎng)小鼠原代骨髓巨噬細胞所用的胎牛血清由上海宇玫博生物科技有限公司（Shanghai Umibio Co., Ltd.）提供。

from clipboard