综述:骨稳态的内感受性调控:神经系统与骨骼系统在病理生理学中的相互作用

【字体: 时间:2025年07月19日 来源:Pharmacological Research - Natural Products

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  这篇综述系统阐述了细胞和组织重编程在再生医学中的革命性潜力,重点探讨了间接(iPSCs)和直接(TNT)重编程技术在疾病建模、药物筛选和临床治疗中的应用。文章揭示了细胞可塑性(plasticity)和干性(stemness)的分子机制,包括YAP/TAZ、Hippo等关键通路,以及小分子化合物(如CHIR99021、VPA)在调控细胞命运中的核心作用,为退行性疾病、癌症和代谢紊乱提供了全新治疗策略。

  

细胞与发育可塑性
早期胚胎发育中,细胞通过不对称分裂和转录因子(如Cdx2、Oct4、Nanog)的梯度表达实现命运决定。内细胞团(ICM)和滋养外胚层(TE)的分化受表观遗传调控,其中染色质开放状态决定多能性维持。值得注意的是,E-cadherin/β-catenin复合物通过机械信号传导调控细胞极性,而HIPPO通路效应因子YAP/TAZ的核定位可驱动细胞命运转换。

微环境与干细胞生态位
成体干细胞存在于特定生态位(niche),如肠道隐窝中的Lgr5+干细胞依赖Wnt信号自我更新。骨髓造血干细胞(HSC)的静息态受osteopontin和CXCL12调控,而缺氧条件通过HIF-1α维持其干性。ECM刚度差异可定向诱导分化:软基质促进神经发生,而刚性基质驱动成骨分化。肝损伤模型中,星状细胞通过TGF-β依赖的EMT转化为肌成纤维细胞,凸显微环境对细胞可塑性的塑造作用。

重编程技术突破
间接重编程方面,Yamanaka因子(OSKM)可将成纤维细胞转化为iPSCs,而化学小分子组合(如VPA+CHIR99021)能替代遗传操作。直接重编程中,皮肤成纤维细胞通过纳米通道电穿孔(TNT)递送MyoD可生成肌源性细胞,而miR-200b抑制可诱导血管生成表型。心脏修复中,GMT(Gata4/Mef2c/Tbx5)组合能在体内将心脏成纤维细胞转分化为搏动的心肌样细胞。

疾病建模与治疗应用
在神经系统疾病中,ALS患者iPSC衍生的运动神经元显示TDP-43蛋白聚集,而阿尔茨海默病模型揭示Aβ1-42通过Wnt/β-catenin通路抑制神经发生。糖尿病伤口治疗中,TNT递送抗miR-200b可激活FLI1依赖的血管生成;心肌梗死模型显示miR-133a纳米颗粒能减少纤维化面积40%。肝脏疾病领域,SB431542和HGF组合可将胆管细胞重编程为功能性肝细胞,改善白蛋白分泌能力。

未来挑战与方向
当前限制包括体内重编程效率低(<15%)和表观遗传记忆残留。新型解决方案如单细胞多组学可解析中间态细胞,而AI驱动的化合物筛选(如Geneformer模型)能预测最优重编程组合。器官芯片与3D生物打印技术的结合,有望实现个性化疾病建模和自体器官再生。

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