替代阿片类药物的腰痛治疗方案

一项新的研究发现，使用取自小鼠结缔组织细胞的纳米载体进行基因治疗，可以修复受损的椎间盘，减轻小鼠的疼痛。这种方法涉及注射遗传物质来促进组织再生，显示出作为阿片类药物治疗背痛的可持续替代品的潜力。据俄亥俄州立大学的研究人员称，它还可以促进外科手术过程中的愈合。未来的研究将扩展到更老的动物模型，并最终进行临床试验。

　　

该研究表明，装载DNA的纳米载体可以作为阿片类药物的替代品。

最近的研究表明，纳米载体的基因治疗可以有效地修复小鼠的椎间盘，减轻背部疼痛，为传统的疼痛管理方法提供了一个有希望的替代方案，并有可能改善手术结果。

一项新的研究表明，由天然纳米载体提供的基因疗法可以修复脊椎受损的椎间盘，并减轻小鼠的疼痛症状。

科学家们利用小鼠的结缔组织细胞成纤维细胞作为皮肤细胞的模型来设计纳米载体，并将组织发育关键蛋白质的遗传物质装入其中。研究小组在小鼠背部受伤的同时，将含有载体的溶液注射到受损的椎间盘中。

经过12周的评估，研究人员通过成像、组织分析、机械和行为测试发现，基因疗法恢复了动物退变椎间盘的结构完整性和功能，减少了背部疼痛的迹象。

俄亥俄州立大学生物医学工程副教授Devina Purmessur Walter说:“我们有这种独特的策略，既能再生组织，又能抑制一些疼痛症状。”

尽管还有更多的东西需要学习，但研究结果表明，基因疗法可以为治疗衰弱性背痛提供一种有效且持久的阿片类药物替代品。

基因治疗提高手术效果

俄亥俄州立大学生物医学工程和神经外科副教授Natalia Higuita-Castro说:“这可以与手术同时使用，实际上可以促进椎间盘本身的愈合。”“实际上，你自己的细胞正在发挥作用，回到健康状态。”

这项研究最近在线发表在《Biomaterials》杂志上。

先前的研究表明，估计40%的腰痛病例是由于缓冲椎间盘的退化，缓冲椎间盘可以吸收冲击并为脊柱提供灵活性。虽然在手术中切除椎间盘突出的肿胀组织通常会减轻疼痛，但它并不能修复椎间盘本身——随着时间的推移，椎间盘会继续退化。

“一旦你取出一块，组织就会像漏气的轮胎一样减压，”Purmessur Walter说。“疾病的过程会继续，并影响两侧的其他椎间盘，因为你正在失去对脊柱功能至关重要的压力。临床医生没有很好的方法来解决这个问题。”

这项新研究建立在Higuita-Castro实验室之前的工作基础上，该实验室一年前报告说，一种名为细胞外囊泡的纳米载体装载了抗炎货物，可以抑制受损小鼠肺部的组织损伤。这种基因工程载体是自然细胞外囊泡的复制品，在人体血液和生物体液中循环，在细胞之间传递信息。

细胞外囊泡疗法的发展

为了制造囊泡，科学家们对供体细胞施加电荷，在其膜上短暂地打开一个洞，并将从外部获得的DNA传递到里面，这些DNA可以转化为一种特定的蛋白质，以及促进制造更多功能蛋白质的分子。

在这项研究中，货物由产生“先锋”转录因子蛋白FOXF1的材料组成，FOXF1在组织的发育和生长中很重要。

“我们的概念是概括发展:FOXF1在发育和健康组织中表达，但随着年龄的增长而减少，”Purmessur Walter说。“我们基本上是在试图欺骗细胞，让它们在生长和最健康的时候回到它们的发育状态。”

实验中，用FOXF1纳米载体处理椎间盘损伤小鼠，将其与生理盐水或模拟纳米载体处理的损伤小鼠和未损伤小鼠进行比较。

与对照组相比，接受基因治疗的小鼠的椎间盘显示出许多改善:通过产生一种保持水和其他基质蛋白质的蛋白质，组织恢复了，变得更加稳定，所有这些都有助于促进脊柱的活动范围、负重和灵活性。行为测试显示，这种疗法减轻了小鼠的疼痛症状，尽管这些反应因性别而异——雄性和雌性对疼痛的敏感程度因被评估的运动类型而异。

研究人员说，这些发现说明了使用通用成人供体细胞来创造这些细胞外囊泡疗法的价值，因为它们没有产生免疫反应的风险。理想情况下，基因疗法也可以作为一次性治疗——一种不断给予的治疗礼物。

Higuita-Castro说:“细胞重编程的想法是，你表达这种转录因子，然后细胞将转化为更健康的状态，并保持更健康的表型——这种转化通常不是短暂的。所以从理论上讲，你不会指望需要大量重新剂量。”

未来还会有更多的实验来测试其他转录因子对椎间盘发育的影响。由于第一项研究使用的是年轻的成年小鼠，研究小组还计划在老年动物身上测试这种疗法的效果，这些动物可以模拟与年龄相关的退化，最终，在已知会出现背部问题的大型动物身上进行临床试验。

参考文献:“Engineered extracellular vesicle-based gene therapy for the treatment of discogenic back pain” by Shirley N. Tang, Ana I. Salazar-Puerta, Mary K. Heimann, Kyle Kuchynsky, María A. Rincon-Benavides, Mia Kordowski, Gilian Gunsch, Lucy Bodine, Khady Diop, Connor Gantt, Safdar Khan, Anna Bratasz, Olga Kokiko-Cochran, Julie Fitzgerald, Damien M. Laudier, Judith A. Hoyland, Benjamin A. Walter, Natalia Higuita-Castro and Devina Purmessur, 1 April 2024, Biomaterials.