Serdemetan通过协同调控成骨细胞与破骨细胞活性促进骨再生

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Serdemetan promotes bone regeneration via coordinated regulation of osteoblast and osteoclast activity

本研究针对骨再生治疗中缺乏同时促进骨形成和抑制骨吸收的双功能药物的难题，系统筛选了22种MDM2抑制剂，发现serdemetan能通过激活p53信号通路显著增强hBMSCs的成骨分化与矿化，并抑制BMMs的破骨细胞形成和骨吸收功能。在大鼠颅骨缺损模型和卵巢切除诱导的骨质疏松模型中，serdemetan展现出与阿仑膦酸钠相当的骨修复效能，为骨质疏松和骨缺损治疗提供了新的候选药物。

　　

骨骼作为人体重要的支撑结构，其再生修复能力直接影响着骨折愈合、骨质疏松等疾病的治疗效果。尽管自体骨移植仍是临床金标准，但供体来源有限和二次创伤等问题制约了其广泛应用。当前骨质疏松治疗药物如双膦酸盐虽能抑制骨吸收，却无法有效促进新骨形成，且长期使用可能导致颌骨坏死等并发症。在这一背景下，寻找能够同时调控成骨细胞和破骨细胞活性的新型治疗方案成为骨再生领域的重要挑战。

近年来研究表明，MDM2-p53信号轴在骨代谢中发挥着关键调控作用。MDM2作为p53的负调控因子，其抑制剂在肿瘤治疗中已显示出良好前景，但其在骨再生领域的潜力尚未被充分探索。为此，研究人员在《Biomedicine 》发表的研究中，采用药物重定位策略，系统评估了22种MDM2抑制剂的双重功能，最终发现serdemetan在促进成骨分化和抑制破骨细胞生成方面表现最优。

本研究采用的主要技术方法包括：从美国典型培养物保藏中心（ATCC）获取的人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）和小鼠骨髓来源巨噬细胞（BMMs）的体外培养模型；阿尔新红染色（ARS）和抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色等细胞功能检测；批量RNA测序（RNA-seq）转录组分析；以及大鼠颅骨缺损模型和卵巢切除（OVX）诱导的小鼠骨质疏松模型等体内实验。

3.1. MDM2抑制剂的筛选以评估促成骨和抗破骨细胞生成活性

研究人员通过多步骤筛选流程，首先利用阿尔新红染色评估MDM2抑制剂对hBMSCs成骨分化的影响，再通过TRAP染色检测其对BMMs破骨细胞分化的抑制作用。通过计算Δ[ARS-TRAP]值，最终筛选出serdemetan、Nutlin-3和MI-773三个候选化合物。qRT-PCR验证显示，serdemetan能显著上调BMP2、OCN和OPN等成骨标志基因表达，同时最强效地抑制Trap、Ctsk和Nfatc1等破骨相关基因。

3.2. Serdemetan对hBMSCs和BMMs成骨和破骨细胞生成潜能的影响

细胞毒性实验证实serdemetan在0.1-10 μM浓度范围内对两种细胞均无毒性作用。功能实验表明，serdemetan处理可剂量依赖性地增强hBMSCs的ALP活性和矿化结节形成，并上调成骨标志基因表达。在破骨细胞方面，serdemetan显著减少TRAP阳性多核细胞数量，破坏肌动蛋白环结构，降低TRAP酶活性，并抑制骨吸收陷窝形成。通过siRNA敲低和p53过表达实验，研究人员进一步证实这些效应依赖于p53介导的调控机制。

3.3. Serdemetan处理对成骨细胞样和破骨细胞样细胞的批量RNA-seq分析

转录组分析显示，serdemetan处理在hBMSCs中引起3480个差异表达基因，其中p53信号通路相关基因（如CDKN1A、MDM2）显著上调，而细胞周期相关基因（如CDK1、CCNB1）下调。免疫荧光染色证实OCN表达增加和p53核转位。在BMMs中，serdemetan引起5121个基因表达变化，自噬相关基因（如Ulk1、Trp53inp1）上调，破骨细胞标志基因（如Dcstamp、Acp5）下调。LC3B免疫荧光显示自噬体形成增加。

3.4. Serdemetan在大鼠颅骨缺损模型（局部效应）和OVX诱导的骨质疏松模型（全身效应）中的治疗效果

在大鼠颅骨缺损模型中，微CT显示0.1 μM serdemetan组骨愈合效果最佳，骨体积分数（BV/TV）和骨密度（BMD）显著提高。组织学分析显示serdemetan组有新板层骨形成。在OVX小鼠模型中，0.1 mg/kg serdemetan治疗能恢复骨小梁结构，改善BV/TV、Tb.Th和BMD等参数，效果与阿仑膦酸钠相当。生物力学测试证实serdemetan能恢复股骨机械强度。TRAP染色显示破骨细胞数量减少约42%。

本研究通过体内外实验证实，serdemetan作为MDM2抑制剂，能通过激活p53信号通路协同促进成骨分化和抑制破骨细胞生成。在成骨细胞中，serdemetan诱导细胞周期停滞和成骨基因表达；在破骨细胞中，则通过调控自噬和细胞周期相关基因抑制其分化。动物实验进一步验证了其在局部和全身给药条件下的骨修复效能。

该研究的创新点在于首次将肿瘤治疗药物serdemetan重定位用于骨再生领域，揭示了MDM2-p53轴在骨代谢中的双重调控作用。与现有单功能药物相比，serdemetan能同时靶向骨形成和骨吸收两个过程，为骨质疏松、骨折不愈合等骨骼疾病提供了新的治疗策略。值得注意的是，serdemetan在激活p53通路的同时未引起明显细胞毒性，提示其具有良好的安全性特征。这一发现不仅拓展了MDM2抑制剂的临床应用范围，也为开发骨代谢疾病的新型疗法提供了重要理论依据。