我国学者在改善细胞合成代谢用于骨关节炎治疗方面取得进展

图 细胞膜包封的纳米类囊体单元作用示意图

  在国家自然科学基金项目(批准号:82072414、U21A20351)等资助下,浙江大学医学院附属邵逸夫医院林贤丰研究员、范顺武教授团队与化学系唐睿康教授团队合作,在骨关节炎治疗方面取得进展。研究成果以“基于植物来源的天然光合作用系统增强细胞合成代谢(A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism)”为题,于2022年12月8日在线发表于期刊《自然》(Nature)上。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05499-y。

  骨关节炎是一种以关节软骨退变和破坏为特征的退行性疾病,临床表现为疼痛、活动度降低和关节畸形等。在我国骨关节炎患者的数量已超过1亿,但目前骨关节炎的临床治疗手段有限,严重影响人民生命健康。三磷酸腺苷(ATP)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)是细胞内的能量原料,骨关节炎进展过程中,软骨细胞由于缺乏ATP和NADPH导致合成代谢不足从而引起软骨退变,而目前尚缺乏可以系统性纠正退变软骨细胞合成代谢的治疗手段。

  植物的叶绿体包含了称为类囊体的内膜系统,可通过光合作用在植物中产生ATP和NADPH以提供能量。该合作研究团队基于植物类囊体制作了一种植物来源的纳米类囊体单元(NTU),并采用软骨细胞膜进行伪装封装以实现跨物种应用。该技术可以使NTU以膜融合的方式快速进入人类离体软骨细胞,并分别减少巨噬细胞和软骨细胞内溶酶体对NTU的吞噬与降解作用(图)。体外实验显示,通过光照射NTU可以改善退变关节软骨细胞中的ATP和NADPH水平,并增强线粒体功能和重塑细胞的能量代谢与物质合成代谢。体内研究显示,NTU可以通过改善细胞外基质、减少软骨下骨重塑及骨赘形成减轻动物模型的关节退变。

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