关键词:
骨关节炎
转化生长因子-β3
四面体框架核酸
干细胞疗法
摘要:
研究背景
骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是以关节软骨退行性和不可逆的损伤为特征,老年人中最常见的慢性关节疾病,目前尚无修复受损关节软骨的有效手段。骨髓间充质干细胞(MSCs)在保护OA软骨方面发挥重要作用。近期研究表明,激活内源性MSCs生物学功能,是保护OA受损软骨的关键策略之一。转化生长因子-β3(TGF-β3)是高度保守的TGF-β超家族的重要成员,也是体外常用的成软骨诱导物。但由于较短的关节内半衰期和毒副作用,使其在OA体内治疗的应用受限。四面体框架核酸(TFNA)是一种新型的DNA纳米材料,在生物医学领域显示出巨大的潜力,被广泛应用于各种炎症性疾病治疗中。据报道,一种名为HM69的DNA适配体可以识别和招募MSCs,将HM69连接在TFNA中或可构建一个靶向MSCs的药物框架。因此,在本研究中,我们构建了具有靶向功能的载药框架HM69-TFNA,并结合TGF-β3形成HM69-TFNA@TGF-β3复合物(HTT),有望克服TGF-β3单药在关节内应用的局限性,为干细胞疗法治疗OA提供新策略。
方法
本研究利用碱基互补配对的方法构建HM69-TFNA载药框架(HT)。并在HT上修饰二硫键,使用异-双官能试剂SPDP通过酶链反应结合TGF-β3形成HTFNA-TGF-β3(HTT)。并检测HTT的形貌特征,粒径大小,Zeta电位,以及生物稳定性等表征。同时,我们检测了 HTT体外促进MSCs的生物功能,包括促增殖,促迁移,促成软骨分化,提高保护软骨细胞效能。并在内侧半月板失衡术(DMM)制造的OA模型小鼠上进一步验证HTT对OA的治疗作用。
结果
本研究成功的合成了 HM69-TFNA,并通过SPDP反应结合TGF-β3形成了HM69-TFNA@TGF-β3复合物(HTT)。体外检测HTT生物稳定性较好,具有良好的生物学功能,可以促进MSCs体外增殖,迁移;同时具有良好的诱导MSCs分化为软骨细胞的能力,并增强了其保护OA软骨细胞的能力。此外,体内试验结果也表明HTT具有良好的缓解OA疼痛作用,改善OA关节功能,保护OA软骨的作用。
结论
本研究首次创新性地合成了 HM69-TFNA@TGF-β3载药系统,通过靶向骨髓间充质干细胞递送药物提高TGF-β3的生物效能和关节内利用率,有效地保护OA软骨细胞,改善OA疼痛症状和病情进展。