“跳舞分子”能快速修復軟骨細胞
據(jù)最新一期《美國化學學會雜志》報道，美國西北大學團隊利用快速移動的“跳舞分子”修復受損的人類軟骨細胞。該療法可在短短4小時內(nèi)激活再生軟骨所需的基因表達。而且，僅僅3天后，人類細胞就產(chǎn)生了軟骨再生所需的蛋白質成分。研究人員還發(fā)現(xiàn)，隨著分子運動的增加，治療的有效性也隨之增加。換言之，分子的“跳舞”對于觸發(fā)軟骨生長至關重要。
這種可注射療法是西北大學研究人員于2021年11月推出的。當時，該療法利用快速移動的“跳舞分子”來修復組織，并成功逆轉了小鼠因嚴重脊髓損傷造成的癱瘓。
骨關節(jié)炎是一種退行性疾病，關節(jié)組織會隨著時間的推移而退化。嚴重骨關節(jié)炎患者中，軟骨可能因磨損而變得非常薄，而唯一有效的治療方法通常是昂貴的且具有侵入性的關節(jié)置換手術。
研究團隊認為，“跳舞分子”有望促進頑固性組織再生。“跳舞分子”是一種由數(shù)十到數(shù)十萬個分子組成的合成納米纖維組裝體。“跳舞分子”具有強大的細胞信號傳導能力，移動的分子能迅速找到并正確結合細胞受體。
一旦進入體內(nèi)，“跳舞分子”就會模仿周圍組織的細胞外基質。通過匹配基質的結構，模仿生物分子的運動，并整合受體的生物活性信號，這種合成材料能夠與細胞進行通信。
團隊研究了對軟骨形成和維持至關重要的特定蛋白質的受體。為了靶向這種受體，他們開發(fā)了一種新的環(huán)形肽，該肽模擬了轉化生長因子β-1（TGFb-1）的蛋白質生物活性信號。
接著，他們將這種肽整合到兩種不同的分子中。兩種分子相互作用在水中形成超分子聚合物，每個分子都具有相同的模擬TGFb-1的能力。團隊設計了一種具有特殊結構的超分子聚合物，使其分子能夠在大型組裝體內(nèi)更自由地移動。然而，另一種超分子聚合物限制了分子運動。
3天后，暴露在更具移動性的分子組裝體中的人體細胞，產(chǎn)生了更多軟骨再生所需的蛋白質成分。團隊認為，對于軟骨基質中的一種關鍵成分——膠原蛋白Ⅱ的產(chǎn)生，含有激活TGFb-1受體的環(huán)形肽的“跳舞分子”甚至比生物系統(tǒng)中具有此功能的天然蛋白質更有效。
