靶向Wnt通路的硬化蛋白衍生短肽：骨质疏松与骨关节炎的双向治疗新策略

本研究针对骨质疏松（OP）和骨关节炎（OA）的治疗矛盾——Wnt/β-catenin通路需激活或抑制的不同需求，从硬化蛋白（sclerostin）结构出发设计出SC-1（拮抗剂）和SC-3（模拟物）两种短肽。SC-1通过竞争性结合LRP6EC1域促进骨形成并抑制骨吸收，在卵巢切除（OVX）和慢性肾病（CKD）模型中逆转骨丢失；SC-3通过占据LRP6EC2域抑制异常骨增生并促进软骨基质合成，水凝胶缓释制剂单次给药即可实现OA关节保护。该研究为骨代谢疾病提供了精准、安全的肽疗法新范式。

　　

骨骼健康如同一场精密的拔河比赛——成骨细胞与破骨细胞的动态平衡决定了骨骼强度，而Wnt信号通路正是这场较量的核心裁判。在骨质疏松（OP）中，Wnt信号需要被激活以促进骨形成；但在骨关节炎（OA）中，过度活跃的Wnt信号却会加速软骨退化。更棘手的是，现有药物如抗硬化蛋白抗体romosozumab虽能强效促骨形成，却存在心血管风险、免疫原性和治疗时限等缺陷。面对这一矛盾，Shivani Sharma等研究者独辟蹊径，从天然Wnt调控因子硬化蛋白（sclerostin）中挖掘出具有双向调节潜力的短肽，为骨代谢疾病治疗提供了精准靶向的新工具。

研究团队首先通过核磁共振（NMR）解析硬化蛋白与抗体的结合域，锁定功能迥异的两个片段：源自loop 2的18肽SC-1和源自loop 3的14肽SC-3。分子对接显示，SC-1通过精氨酸（R28）、色氨酸（W15）等关键残基竞争性结合LRP6第一胞外域（EC1），而SC-3则占据LRP6第二胞外域（EC2）的Wnt结合位点。这种结构差异奠定了二者"一促一抑"的功能对立性：在体外，SC-1（100 pM）使成骨细胞碱性磷酸酶（ALP）活性提升2倍，而SC-3（100 nM）则抑制Wnt3a诱导的β-catenin转录活性达60%。

动物实验验证了其治疗潜力。在卵巢切除（OVX）大鼠中，SC-1（100 μg/kg）不仅将骨密度（BMD）恢复至假手术组水平，还展现出超越甲状旁腺激素（PTH）的双重优势——既提升骨形成率（BFR/BS增加3倍），又降低骨吸收标志物CTX-1。更令人振奋的是，在5/6肾切除（Nx）诱导的慢性肾病性骨质疏松模型中，SC-1逆转了骨软化样病变（ osteoid width降低67%），同时改善肾功能参数（血尿素氮下降28%）。安全性评估显示，SC-1无hERG通道抑制风险，在载脂蛋白E敲除（ApoE^-/-）小鼠中反而抑制血管紧张素II诱导的主动脉瘤扩张，这与romosozumab的心血管风险形成鲜明对比。

对于骨关节炎，SC-3通过抑制Runx2/BMP-2通路减少软骨下骨增生，同时上调SOX-9/COL2A1促进软骨基质合成。在前交叉韧带离断（ACLT）大鼠模型中，单次注射SC-3负载的水凝胶（SC-3-F）即可在8周内维持关节完整性，其效果与8次 weekly注射相当。这种基于明胶-透明质酸（Ge-HA）的剪切稀化水凝胶，通过乙基二甲胺丙基碳二亚胺（EDC）交联实现长达25天的缓释，为临床给药频次高的问题提供解决方案。

关键技术方法包括：1）NMR-guided肽设计结合AlphaFold 3分子建模；2）OVX、ACLT和CKD-Nx三种疾病动物模型；3）μCT骨微结构分析与动态骨形态计量学；4）hERG通道电生理检测与免疫原性流式评估；5）EDC/NHS交联水凝胶制备与药物缓释动力学测试。

研究结果部分：

3.1. NMR-guided肽设计与合成

通过抗体结合域的化学位移扰动分析，锁定硬化蛋白loop 2（SC-1）和loop 3（SC-3）作为功能肽设计靶区，质谱验证合成纯度>95%。

3.2. SC-1的成骨效能

SC-1在100 pM浓度即可激活成骨细胞ALP活性（p<0.01），并逆转硬化蛋白对Wnt信号的抑制（luciferase活性恢复82%）。新生儿大鼠颅骨中，SC-1（100 μg/kg）使RUNX2和BMP2表达分别提升2.3倍和1.8倍。

3.4. 骨质疏松模型疗效

在OVX大鼠中，SC-1使腰椎最大载荷恢复至假手术组水平（p>0.05），而PTH组骨吸收指标CTX-1仍高于正常47%。CKD模型中，SC-1治疗组骨矿化缺陷指标osteoid volume/bone volume（OV/BV）较模型组降低54%。

3.5. 安全性优势

SC-1不激活CD11b⁺巨噬细胞，且使Th17细胞因子IL-17降低40%。hERG assay显示10 μM SC-1对尾电流抑制率<5%，远低于阳性对照E-4031（95%）。

3.7. SC-3水凝胶的OA治疗

单次注射SC-3-F使ACLT大鼠OARSI评分从5.2降至1.1（p<0.001），μCT显示胫骨骨骺骨体积分数（BV/TV）降低39%，与正常关节无统计学差异。

这项研究的突破性在于：首次从同一蛋白中解析出功能对立的治疗肽，通过精准靶向LRP6不同结构域实现"一石二鸟"——SC-1作为首个兼具促骨形成与抗骨吸收的双效肽，有望突破现有骨质疏松药物的疗效天花板；而SC-3水凝胶制剂则开创了OA治疗中"一次注射、长期护关节"的新模式。尤为重要的是，二者均规避了抗体药物的免疫原性和心血管风险，为骨代谢疾病的精准治疗提供全新工具包。未来研究可进一步探索这两种肽在骨折愈合、骨肿瘤等领域的应用潜力，以及通过肽序列优化提升其生物利用度的可能性。

（注：全文解读基于原文数据，专业术语如LRP6EC1、BFR/BS等均保留原文表述；作者署名保留Shivani Sharma等原始格式；疾病模型缩写如OVX、ACLT等在首次出现时已注明全称）