网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

《AS》翁习生/王英杰/苏佳灿/白龙团队:miRNA/纳米酶可注射水凝胶微球

0
分享至


文献溯源

原名:Nanozyme-Reinforced miR-197-3p Delivery Resets Metabolic and Senescence Pathways to Rejuvenate Osteoarthritic Cartilage

译名:纳米酶增强的miR-197-3p递送系统重置代谢与衰老通路以修复骨关节炎软骨

期刊 :Advanced Science

影响因子 :14.1

发表时间: 2026.7.4

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42400930/

01

研究内容

骨关节炎(OA)是一种以进行性关节软骨退化为特征的致残性疾病,全球患病人数超过5亿。其核心病理机制包括氧化应激累积、软骨细胞衰老及细胞外基质(ECM)降解。目前临床手段仅能缓解症状,无法逆转软骨损伤或纠正氧化还原失衡。近年来,miRNA疗法在调控OA相关基因网络方面展现出潜力,但面临酶促降解快、关节内滞留时间短、细胞摄取效率低等瓶颈。因此,开发能够协同调控氧化微环境并实现稳定miRNA递送的多功能平台成为迫切需求。

本研究通过整合公共数据库(GSE222979和GSE143514)的转录组分析,首次发现miR-197-3p在衰老和骨关节炎软骨中均显著下调。机制研究表明,miR-197-3p可直接靶向应激颗粒蛋白G3BP1,恢复ECM合成、抑制基质降解酶及衰老标志物表达。基于此,研究团队构建了多功能水凝胶微球平台(miR/PBNP@Gel):将miR-197-3p与超小普鲁士蓝纳米酶(PBNPs)共封装于明胶甲基丙烯酰(GelMA)水凝胶微球中。PBNPs不仅提供持续活性氧(ROS)清除能力,还通过配位和静电作用增强miRNA稳定性与细胞内化效率。

体外实验证实, miR/PBNP@G e l 显著 降低H₂O₂诱导 的 软骨细胞ROS水平 , 抑制多柔比星诱导的衰老表型 , 恢复线粒体膜电位 、 嵴结构及呼吸功能 ,并 上调Col2a1、Aggrecan、Sox9等合成代谢基因 。 代谢组学揭示TCA循环 和 抗氧化通路被重编程 。在大鼠 前交叉韧带切断 (ACLT) OA模型中 , 关节腔注射miR/PBNP@Gel 显著 改善步态功能 、 恢复软骨下骨微结构 ,并通过 组织学 和 免疫组化 证实 其抑制软骨细胞衰老 、 促进基质修复的疗效 ,且未观察到系统毒性 。


该示意图系统展示了miR/PBNP@Gel多功能水凝胶微球平台的构建及其治疗骨关节炎(OA)的协同机制。上半部分为材料合成流程:以HCl、[Fe(CN)₆]³⁻和PVP为原料,经80°C反应24小时合成普鲁士蓝纳米酶(PBzyme),随后通过配位/静电作用负载miR-197-3p形成miR/PBNP复合物,最终封装于GelMA水凝胶微球中,形成可关节腔注射的miR/PBNP@Gel制剂。下半部分对比呈现了OA病理状态与治疗后恢复状态的分子机制:在OA侧(粉色背景),软骨细胞受SASP因子驱动发生炎症反应,线粒体ROS爆发导致膜电位(ΔΨm)下降、ATP合成减少,同时G3BP1介导的应激颗粒组装激活下游Adamts5和Mmp13等基质降解酶,抑制Col2a1和Aggrecan表达,并上调衰老标志物P21/P16;而在Recovery侧(蓝色背景),miR/PBNP@Gel释放的PBNPs催化清除ROS(H₂O₂→H₂O,·OH/O₂⁻被中和),恢复线粒体嵴结构与TCA循环功能,促进ATP生成;同时miR-197-3p靶向抑制G3BP1表达,阻断应激颗粒信号通路,逆转Adamts5/Mmp13的上调和Col2a1/Aggrecan的下调,并降低P21/P16水平,最终实现软骨细胞代谢重编程与功能修复。中央以膝关节解剖图直观展示OA软骨退化与治疗后再生的组织学对比,右侧注射器示意该平台的微创关节内给药方式。

02

研究亮点及创新点

1.鉴定miR-197-3p为软骨保护性miRNA并揭示其靶点G3BP1: 通过整合两个独立转录组数据集(衰老软骨与OA软骨),研究团队发现miR-197-3p表达随年龄增长呈梯度下降。功能验证表明其过表达可上调Aggrecan、Sox9、Col2a1,下调Mmp13、Adamts5、P21、P16。通过多数据库预测及双荧光素酶报告基因实验,首次证实G3BP1为miR-197-3p的直接靶点——G3BP1是应激颗粒组装的关键调控因子,与氧化应激信号和细胞衰老密切相关。这一发现将miR-197-3p从"未被认识的调控因子"提升为"可干预的分子开关" 。

2.PBNPs的双重功能设计——ROS清除与miRNA载体一体化: 传统纳米酶多用于单一抗氧化功能,本文中PBNPs展现了结构衍生的双重功能:其纳米框架提供丰富的氧化还原活性位点(Fe²⁺/Fe³⁺循环),实现ABTS、DPPH、PTIO自由基的高效清除;同时,PBNP表面通过配位和静电作用与miR-197-3p形成稳定复合物,保护其免受RNase降解,并促进细胞内化。CLSM显示miR/PBNP@Gel处理组的FAM-miRNA荧光强度显著高于miR@Gel组,qRT-PCR证实细胞内miR-197-3p水平大幅提升。这种"催化-递送"功能耦合实现了氧化微环境调控与基因治疗的协同。

3.代谢组学-线粒体功能的多层次机制解析: 研究不仅停留在表型层面,还通过非靶向代谢组学揭示了miR/PBNP@Gel对软骨代谢网络的重塑:PCA显示治疗组与OA模型组代谢谱显著分离,KEGG富集分析发现谷氨酸/天冬氨酸代谢、TCA循环、泛酸/辅酶A生物合成等通路被显著调控。关键差异代谢物(谷氨酸、天冬氨酸、CoA相关代谢物、脂质中间体)的VIP评分与ROS降低和ECM合成增强趋势一致。 Seahorse线粒体应激测试进一步证实,miR/PBNP@Gel恢复了基础呼吸、最大呼吸、备用呼吸容量和ATP偶联呼吸,TEM和SIM直观展示了线粒体嵴结构的保护。这种"代谢-能量-结构"的立体证据链深化了对治疗机制的理解。

来源:纳米医学与工程

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
川南退伍老兵逛地摊,意外发现军区加密档案,花8000买下后改变人生

川南退伍老兵逛地摊,意外发现军区加密档案,花8000买下后改变人生

温情邮局
2025-07-24 13:46:03
Windows 11 26H2内存占用优化!可惜48GB没必要、8GB用户用不到

Windows 11 26H2内存占用优化!可惜48GB没必要、8GB用户用不到

快科技
2026-10-02 14:08:06
西梅被发现!研究发现:吃的越多,肠息肉复发风险或有所降低?

西梅被发现!研究发现:吃的越多,肠息肉复发风险或有所降低?

芹姐说生活
2026-10-01 16:04:07
随着比分定格0-1,中国女足再次输球,与亚运会铜牌失之交臂

随着比分定格0-1,中国女足再次输球,与亚运会铜牌失之交臂

侧身凌空斩
2026-10-02 15:52:34
潮水退去,所有资产都会露出真实价值。上海杨浦老破小如今挂牌价跌仅3万/㎡,其他区二手房同比持续下跌,曾经暴涨神话难以重现

潮水退去,所有资产都会露出真实价值。上海杨浦老破小如今挂牌价跌仅3万/㎡,其他区二手房同比持续下跌,曾经暴涨神话难以重现

捣蛋窝
2026-09-30 06:05:08
克洛普:泡芙的能力太惊艳了,这种球员的涌现对我们至关重要

克洛普:泡芙的能力太惊艳了,这种球员的涌现对我们至关重要

懂球帝
2026-10-02 07:04:42
越扒越有!范冰冰姐弟遇噩耗,欠6700万仅冰山一角,麻烦还在后面

越扒越有!范冰冰姐弟遇噩耗,欠6700万仅冰山一角,麻烦还在后面

解锁世界风云
2026-10-01 01:54:56
画面不堪入目,地下人奶交易乱象,成年人躺进怀里吃奶的灰色黑产

画面不堪入目,地下人奶交易乱象,成年人躺进怀里吃奶的灰色黑产

易玄
2026-09-12 10:24:46
男子买房后,房价从240万降到了80万。在网上抱怨几句后,李诞说:你应该赶紧去买几瓶茅台...

男子买房后,房价从240万降到了80万。在网上抱怨几句后,李诞说:你应该赶紧去买几瓶茅台...

二胡的岁月如歌
2026-09-14 15:37:15
华为首发“四卡三待”,余承东:相当于省了一部手机

华为首发“四卡三待”,余承东:相当于省了一部手机

第一财经资讯
2026-10-01 15:11:52
U17国少参加四国赛大名单:万项、邝兆镭、帅惟浩在列

U17国少参加四国赛大名单:万项、邝兆镭、帅惟浩在列

懂球帝
2026-10-01 22:55:05
国家定调!加装电梯57.5万台,一票否决破了,六楼要反超一楼!

国家定调!加装电梯57.5万台,一票否决破了,六楼要反超一楼!

近史谈
2026-09-26 08:56:08
太荒唐!夫妻进厂务工,班长安排男的上夜班,夜夜和人家老婆厮守

太荒唐!夫妻进厂务工,班长安排男的上夜班,夜夜和人家老婆厮守

四海神君
2026-09-28 20:30:04
8个本科专业就业率跌破60%!不是毕业即失业,是选错直接白读?

8个本科专业就业率跌破60%!不是毕业即失业,是选错直接白读?

骅骏老师张
2026-10-01 06:47:08
亚运男排半决赛赛程:10月2日,第二场中国PK日本能否爆冷?

亚运男排半决赛赛程:10月2日,第二场中国PK日本能否爆冷?

薇说体育
2026-10-02 14:58:31
“极不寻常的外交斥责”!美媒爆:鲁比奥要求出席联大的伊朗代表团立即离境

“极不寻常的外交斥责”!美媒爆:鲁比奥要求出席联大的伊朗代表团立即离境

环球网资讯
2026-10-01 11:18:07
冷空气频繁 明天傍晚起降雨明显→

冷空气频繁 明天傍晚起降雨明显→

上海预警发布
2026-10-02 10:37:07
别再把桂圆当零嘴!老中医偷偷搭配这3样,专克“整夜乱梦”

别再把桂圆当零嘴!老中医偷偷搭配这3样,专克“整夜乱梦”

温情邮局
2026-05-11 16:06:37
百年来首次发现的新猫科物种走红网络,网友:想养10只

百年来首次发现的新猫科物种走红网络,网友:想养10只

浅遇时光
2026-10-01 03:00:34
热搜上令人窒息的“母女吃牛肉面一幕”,精神穷人可怕的三观

热搜上令人窒息的“母女吃牛肉面一幕”,精神穷人可怕的三观

蝴蝶花雨话教育
2026-08-18 09:57:05
2026-10-02 17:08:49
水凝胶科学
水凝胶科学
报道学术、高校、科研、教育
2593文章数 2810关注度
往期回顾 全部

科技要闻

“分手”15天后,华为与赛力斯签约新五年

头条要闻

美国女囚被执行死刑失败 特朗普感到费解:这应该不难吧

头条要闻

美国女囚被执行死刑失败 特朗普感到费解:这应该不难吧

体育要闻

30天30队·快船:被莱纳德挂在半空的未来?

娱乐要闻

奚梦瑶晒四太豪礼!22只龙凤镯近300万

财经要闻

珠宝黑马爆雷,老板全家跑路泰国!

汽车要闻

2027款极氪001将于明年一季度上市 现款猎装同步推新配色

态度原创

房产
家居
旅游
数码
本地

房产要闻

4000+/平!华侨城,直接把海口楼市的地板给掀了!

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

旅游要闻

威海:国风民俗演艺解锁国庆游玩新体验

数码要闻

英特尔Arc 32.0.101.9034 Beta驱动发布

本地新闻

中秋逛白塔寺,体验国医妙荟雅集

无障碍浏览 进入关怀版