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苏佳灿教授团队2023年论文合集:骨关节炎新机制与软骨靶向修复新策略

首页 » 产业 » 快讯 2024-01-25 转化医学网 赞(45)
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导读
骨关节炎(Osteoarthritis, OA)是一种以关节软骨退变、软骨下骨异常改建、骨赘形成和关节炎症为主要特征的全关节疾病,目前尚无有效治疗药物。
1.维持软骨下骨缺氧环境延缓骨关节炎进展 (ESI高被引)

Zhang H, Wang L, Cui J, Wang S, Han Y, Shao H, Wang C, Hu Y, Li X, Zhou Q, Guo J, Zhuang X, Sheng S, Zhang T, Zhou D, Chen J, Wang F, Gao Q, Jing Y, Chen X, Su J. Maintaining hypoxia environment of subchondral bone alleviates osteoarthritis progression. Sci Adv. 2023 Apr 5;9(14):eabo7868. doi:10.1126/sciadv.abo7868. Epub 2023 Apr 5

骨关节炎(Osteoarthritis, OA)是一种以关节软骨退变、软骨下骨异常改建、骨赘形成和关节炎症为主要特征的全关节疾病,目前尚无有效治疗药物。软骨下骨改变与OA发生进展密切相关,但发病机制仍不明确:软骨下骨异常骨改建如何导致全关节退变,软骨下骨破骨细胞一过性异常激活作用是什么,介导OA中软骨下骨与软骨对话的关键分子有哪些。阐明OA软骨退变机制对开发新治疗方法具有重要理论意义。研究团队利用Lcp1基因敲除小鼠和F-MISO乏氧成像技术,首次实现小鼠活体关节氧分压实时动态测量,证实OA早期软骨下骨过度激活的破骨细胞促进H型血管生成、关节氧微环境改变是OA发生进展的关键环节,维持软骨下骨低氧微环境可有效延缓OA软骨退变。本研究揭示了乏氧环境破坏引起软骨细胞缺氧诱导因子-1α降解在软骨退变中的作用,为OA治疗提供了新的潜在靶点。
2.超声刺激原位凝胶的ROS响应型水凝胶用于软骨修复

Wu S, Zhang H, Wang S, Sun J, Hu Y, Liu H, Liu J, Chen X, Zhou F, Bai L, Wang X, Su J. Ultrasound-triggered in situ gelation with ROS-controlled drug release for cartilage repair. Mater Horiz. 2023 Aug 29;10(9):3507-3522. doi: 10.1039/d3mh00042g. PMID: 37255101.

由创伤、骨关节炎、骨肿瘤等引起的软骨缺损不仅严重影响患者的生活质量,还造成了巨大的社会经济负担。由于血管缺乏和先天自增殖能力的限制,软骨再生修复一直以来都是临床治疗中的一大难题。基于此,本研究设计并制备了一种新型ROS响应药物控释原位纳米水凝胶并用于关节软骨修复。其中,利用可超声断裂的酮缩硫醇(TK) 基纳米脂质体装载成软骨药物 (KGN)、凝血酶 (thrombin) 及声敏剂 (PpIX)。在超声刺激下,脂质体部分破裂伴随着纤维蛋白原和凝血酶的酶促反应实现原位凝胶化用于填充组织缺损;此外,通过调控超声条件实现KGN药物的可控释放和ROS的适量产生。更重要的是,原位纳米复合水凝胶微环境中的适量ROS和持续释放的KGN通过刺激Smad5/mTOR信号通路有效促进BMSCs向成软骨方向分化进而加速关节软骨缺损修复。
3.内皮Stat3激活促进骨关节炎发展

Li J, Zhang W, Liu X, et al. Endothelial Stat3 activation promotes osteoarthritis development. Cell Prolif. 2023;56(12):e13518. doi:10.1111/cpr.13518

在骨关节炎(Osteoarthritis, OA)的发展过程中,软骨下骨血管生成与关节损伤之间的相互作用仍是一个未解之谜。然而,缺乏特效药限制了骨关节炎的临床治疗选项,导致无法有效预防关节的最终破坏,但越来越多的证据显示软骨下血管的形成往往早于软骨损伤,且增殖的内皮细胞可促使异常骨形成。在骨关节炎微环境中,多种细胞因子可触发信号转导和转录激活因子3(Stat3)。我们在研究中发现,软骨下骨的H型血管中Stat3激活水平增高。模拟OA条件下的内皮细胞实验显示,内皮Stat3的激活可加强细胞的增殖、迁移和血管生成能力。相反,抑制或降低Stat3的激活能够减轻这些变化。更为重要的是,阻断内皮细胞中的Stat3不仅可以减缓血管生成引起的成骨分化,还能降低软骨细胞的损伤。在动物模型中,Stat3抑制剂能够逆转手术诱导的软骨下骨H型血管增生,并显著降低血管体积和数量。随着血管生成的减少,软骨下骨的退化和软骨损失得到缓解。综上所述,我们的研究表明,内皮Stat3的激活是OA发展的关键触发因素,针对Stat3的靶向阻断策略可能是一种新的、有前景的治疗OA的方法。
4.单细胞转录组测序技术在骨关节炎中的运用

Gu Y, Hu Y, Zhang H, Wang S, Xu K, Su J. Single-cell RNA sequencing in osteoarthritis. Cell Prolif. 2023;56(12):e13517. doi:10.1111/cpr.13517

骨关节炎,一种逐渐发展、多变的关节疾病,其发病机制错综复杂。考虑到与每位患者相关的不同表型,深入分析骨关节炎不同阶段的基因型与组织的相关性,有助于揭示疾病发生和发展的新见解。最近,单细胞RNA测序技术的应用,以其超越传统技术的高分辨率,为揭示骨关节炎的发病机制提供了新的维度。本文全面回顾了骨关节炎进展过程中软骨、半月板、滑膜和软骨下骨的微观结构变化,这些变化主要源于软骨细胞、成骨细胞、成纤维细胞和内皮细胞之间的相互作用。文章接着重点讨论了通过单细胞RNA测序发现的有潜力的靶点及其在靶向药物开发和组织工程中的应用前景。此外,我们还概述了骨相关生物材料的评估研究。基于临床前研究,我们深入探讨了单细胞RNA测序在骨关节炎治疗策略中的潜在临床价值,并结合其他单细胞多组学技术,对未来以患者为中心的骨关节炎治疗药物发展进行了前瞻性展望。这篇综述旨在为骨关节炎的细胞级发病机制及单细胞RNA测序在个性化治疗中的应用提供新的洞见。

5.间充质干细胞与中药牛膝在治疗骨关节炎的共同机制及展望


An X, Wang J, Xu K, Zhao RC, Su J. Perspectives on Osteoarthritis Treatment with Mesenchymal Stem Cells and Radix Achyranthis Bidentatae. Aging Dis. 2023 Aug 25. doi: 10.14336/AD.2023.0817. Epub ahead of print. PMID: 37728585.

骨关节炎(OA)是导致生活质量下降的主要原因。研究表明间充质干细胞(MSC)能够通过促进软骨再生、免疫调节、抵抗炎症等方式治疗骨关节炎。传统中药牛膝因其外貌长的像牛的膝关节而得名,因此自古被用于治疗膝关节疾病。MSC和牛膝在OA的治疗上对于膝关节及其周边组织损伤均有作用,本综述回顾了MSCs和牛膝在治疗骨关节炎上的六个方面作用:1,免疫调节、减少软骨凋亡;2,软骨再生;3,抗骨质疏松;4,促进微循环;5,雌激素调节;6,菌群调节。总结了MSC与牛膝在治疗膝骨关节炎上的相通之处,和有可能的相互作用,并提出这些相似之处可能是牛膝通过刺激机体原位MSC从而实现的作用。既然牛膝可能通过作用于原位MSC而发挥作用,可预见被牛膝诱导的MSC在OA中也会发挥作用,这是一个值得进一步研究的课题。
6.骨关节炎中的靶向和响应性生物材料 (ESI高被引)

Li J, Zhang H, Han Y, Hu Y, Geng Z, Su J. Targeted and responsive biomaterials in osteoarthritis. Theranostics. 2023 Jan 16;13(3):931-954. doi: 10.7150/thno.78639. PMID: 36793867; PMCID: PMC9925319.

骨关节炎(OA)是一种以关节软骨缺失和慢性炎症为特征的退行性疾病,涉及多种细胞功能障碍和组织病变。关节内非血管环境和致密的软骨基质往往会阻碍药物渗透,导致药物生物利用度低。人们希望开发更安全、更有效的OA疗法,以应对未来世界人口老龄化的挑战。生物材料在提高药物靶向性、延长作用持续时间、实现精准治疗等方面取得了令人满意的成果。本文综述了目前对OA病理机制和临床治疗困境的基本认识,总结和探讨了不同种类靶向响应性生物材料在OA中的研究进展,以期为OA治疗提供新的视角。随后,分析了临床转化和生物安全性方面的局限性和挑战,以指导未来OA治疗策略的制定。随着对精准医疗需求的增加,基于组织靶向和药物控释的新兴多功能生物材料将成为OA管理中不可替代的一部分。
7.治疗骨关节炎的关节内纳米药物递送策略 (ESI高被引)

Dongyang Zhou, Fengjin Zhou, Shihao Sheng, Yan Wei*, Xiao Chen*, Jiacan Su*. Intra-articular nanodrug delivery strategies for treating osteoarthritis. Drug Discov Today. 2023 Mar 3;28(3):103482. doi: 10.1016/j.drudis.2022.103482. PMID: 36584875.

骨关节炎(OA)的主要特征是软骨退变。药物干预仍是主要的治疗手段。然而,通过关节腔注射的药物递送面临着1) 游离药物在滑液中被快速清除;2)软骨致密且带高负电荷的细胞外基质 (ECM)形成物理屏障;3) 软骨组织不均匀退变等挑战。纳米药物递送系统,如脂质体、胶束和纳米颗粒,在延长关节内停留、穿透 ECM和实现病变软骨细胞特异性递送方面显示出巨大潜力。在这篇综述中,我们讨论了OA关节内药物递送相关的挑战,以及近三年为克服这些挑战而开发的纳米药物递送策略。在未来,这些纳米药物递送策略将推动药物的关节内给药在OA治疗中得到更广泛的应用。
8.利用核酸纳米技术进行骨/软骨再生

Han Y, Cao L, Li G, Zhou F, Bai L, Su J. Harnessing Nucleic Acids Nanotechnology for Bone/Cartilage Regeneration. Small. 2023 Sep;19(37): e2301996. doi: 10.1002/smll.202301996IF: 13.3 Q1. Epub 2023 Apr 28. PMID: 37116115

由创伤、肿瘤和遗传因素等引发的骨和软骨损伤,显著延缓骨/软骨愈合进程甚至引发残疾和死亡。快速而高质量地修复这些损伤一直是临床医生与组织工程专家面临的紧迫挑战。在过去数十年里,生物材料逐渐展示出其在骨和软骨修复再生方面的巨大潜力。特别值得注意的是,基于核酸纳米技术的生物材料—包括DNA和RNA材料—已成为前沿研究的焦点。这篇综述中首先描绘了核酸纳米技术的历史脉络与科学发展,涵盖了适配体、DNA砖块、DNA折纸、DNA水凝胶、框架核酸,以及RNA负载的载体/外泌体的基础结构和功能特性。近年来,核酸纳米技术由于其优良的生物相容性、抗酶降解性、可编辑性和结构可控性,在类器官领域也逐渐受到关注。其中,DNA水凝胶作为构建胎盘类器官的有前景的基质胶而崭露头角,展示出高稳定性、细胞生物相容性和可控降解性。因此,新型的生物活性DNA水凝胶有望成为骨类器官构建颇具前景的活性基质材料。最后,该综述深入探讨了核酸纳米技术在骨/软骨修复领域面临的挑战和未来发展方向,为科研人员和临床医生提供了全面而精细的研究视角。
9.受细胞单元启发的天然纳米生物材料作为骨/软骨再生的多功能构建块

Wang F, Gu Z, Yin Z, Zhang W, Bai L, Su J. Cell unit-inspired natural nano-based biomaterials as versatile building blocks for bone/cartilage regeneration. J Nanobiotechnology. 2023 Aug 24;21(1):293. doi: 10.1186/s12951-023-02003-0. PMID: 37620914; PMCID: PMC10463900.

综述文章探讨了骨骼和软骨缺损修复方面的重要挑战,并重点介绍了由细胞单元(如核酸和蛋白质)启发的自然纳米生物材料。这些材料因其多功能性、兼容性、可生物降解性以及改性、组合和杂交的巨大潜力,在近几十年来逐渐受到越来越多的关注。在骨骼和软骨再生领域,这些自然纳米生物材料展现出无与伦比的作用,它们为细胞生长和分化提供了最佳的线索和微环境。该综述系统总结了作为自然纳米生物材料的各种灵活的构建模块,这些构建模块受到细胞单元的启发,包括核酸、蛋白质、碳水化合物、脂质和膜。此外,还讨论了这些自然纳米生物材料在未来骨骼和软骨再生应用中的机遇和挑战。
10.DNA功能化水凝胶与软骨再生

Li M, Wu Y, Wang M, Zhang W, Song P, Su J. DNA-functionalized hyaluronic acid bioink in cartilage engineering: a perspective. Int J Bioprinting. 2024 Jan 16. https://doi.org/10.36922/ijb.1814

退行性骨关节炎,作为关节软骨缺损的典型后果,极大影响人们生活。透明质酸(HA)凭借其良好的生物相容性、可降解性和低免疫原性,在软骨组织构建中发挥关键作用。然而,模拟软骨的细胞外基质依然充满挑战。近期,DNA的可编程特性被发现能显著提升HA水凝胶的功能性,从而推动了这一领域的发展。这篇综述深入探讨了DNA功能化HA水凝胶的研究进展,这种材料可巧妙融合了DNA的生物学属性与传统水凝胶的稳定性,从而拓展其在生物医学领域的应用潜力。这种材料不仅具有强大的活性和多功能性,有望能更精准地模仿软骨的细胞外基质,创造出高度生物相容的生物墨水。其结合的DNA结构可根据环境变化和分子识别进行自我调节,实现对外部刺激的精确反应。DNA功能化的HA水凝胶,融合了HA和DNA的优点,可成为软骨工程的理想材料。
11. 骨疾病治疗新策略:ChatGPT—对学习和记忆的认知影响

Long Bai,  Xiangfei Liu, Jiacan Su. ChatGPT: The cognitive effects on learning and memory. Brain-X. 2023;1:e30.

文章内容旨在全面探索ChatGPT的功能及其对学习和记忆的潜在影响,为教育工作者和研究人员提供全新视角。它还试图概述人工智能依赖性使用可能产生的潜在问题。尽管ChatGPT有潜力改善个性化学习和信息可及性等领域的体验,但其长期使用也存在潜在风险,如过度依赖这些AI系统,可能会导致批判性思维受损和记忆保持能力改变。通过概述这些潜在的影响,本文为正在进行的关于人工智能与认知功能之间关系的讨论做出了深入讨论,提供了有价值的见解,可为未来关于人工智能对学习和记忆能力影响的研究、政策和实际实施提供信息借鉴。此外,值得注意的是,虽然本文专注于ChatGPT,但这里阐述的观点也同样适用于其他LLM。(转化医学网360zhyx.com)
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