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椎间盘退变(IVDD)是慢性腰痛的主要原因,为解决其治疗难题,研究人员构建了序贯组装共递送纳米平台用于 IVDD 多靶点治疗。结果显示该平台能抑制多种不利因素,为 IVDD 治疗带来新策略。
在人体的脊柱中,椎间盘就像一个个 “缓冲垫”,维持着脊柱的稳定和灵活。然而,随着年龄增长、不良生活习惯等因素影响,椎间盘退变(IVDD)问题日益凸显,成为慢性腰痛的主要 “元凶”,严重影响人们的生活质量。目前针对 IVDD 的治疗手段,如非甾体抗炎药(NSAIDs)只能缓解症状,生物疗法(如生长因子注射)作用较为单一,都存在一定的局限性。因此,寻找一种更有效的治疗策略迫在眉睫。
苏州大学的研究人员开展了一项极具创新性的研究,旨在攻克 IVDD 治疗难题。他们构建了一种序贯组装的共递送纳米平台,将 SIRT1 蛋白与 SOX9 表达质粒负载其中,为 IVDD 的治疗带来了新的曙光。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》杂志上。
在研究方法上,研究人员主要运用了以下关键技术:首先,合成并表征了用于递送的纳米平台(G5-PBA - 树枝状聚合物纳米平台,GPNPs);然后,通过一系列实验,如 RNA 测序(RNA-seq)探究纳米平台治疗作用的潜在分子机制;此外,还制备了复合水凝胶,并利用大鼠 IVDD 模型评估其体内治疗效果 。
研究结果方面:
- 纳米平台的制备与表征:通过对 G5-PAMAM 进行修饰制备了 GPNPs,实验表明其能与 SOX9 表达质粒和 SIRT1 蛋白形成稳定复合物,且粒径、电位等性质适宜,可有效递送至细胞核髓核细胞(NPCs)发挥生物学功能。
- 纳米平台的功能验证
- 抗氧化与恢复线粒体稳态:在体外实验中,构建的纳米平台能显著提高 NPCs 的抗氧化能力,恢复线粒体稳态。通过检测相关抗氧化基因(FOXO3、CAT、SOD2、GPX)表达、活性氧(ROS)水平、线粒体超氧化物产生及线粒体膜电位等指标,发现 SIRT1 在其中发挥了关键作用,且 SIRT1/SOX9@GPNPs 组效果最佳。
- 恢复细胞外基质(ECM)代谢平衡:该纳米平台能有效调节 ECM 合成与分解相关蛋白(COL II、ACAN、MMP13)的表达,维持 NPCs 表型稳定,SIRT1 和 SOX9 在促进 ECM 分泌和维持表型方面具有协同作用。
- 纳米平台治疗作用的机制探究:RNA-seq 分析及相关实验表明,纳米平台的治疗效果可能与抑制 NOD 样受体信号通路有关,同时还涉及激活 FoxO 和 TGF-β 信号通路等,从而有效对抗不利因素,促进 IVD 修复。
- 复合水凝胶的制备与评估:制备的复合水凝胶可实现纳米平台的持续释放,在体外和体内实验中均表现出良好的生物相容性和治疗效果,能有效维持椎间盘结构、高度和含水量,抑制炎症反应,促进 ECM 合成。
研究结论和讨论部分指出,该纳米平台联合复合水凝胶的治疗策略在 IVDD 治疗中展现出巨大潜力。通过 SIRT1 和 SOX9 的序贯协同作用,能有效抑制 IVDD 中的多种不利因素;复合水凝胶则实现了治疗因子的持续释放,减少了对身体的损伤。然而,仍有一些问题有待进一步探索,如 NOD 样受体信号通路中分子间的相互作用机制、更理想的模拟 NPCs 体内生长微环境的水凝胶体系以及 IVD 的生物力学评估等。但总体而言,这项研究为 IVDD 的治疗提供了新的思路和方法,有望推动相关临床治疗的发展,为众多受 IVDD 困扰的患者带来福音。