骨組織穩(wěn)態(tài)是通過成骨細(xì)胞的骨形成和破骨細(xì)胞的骨吸收之間的平衡來維持的。然而，當(dāng)成骨細(xì)胞功能隨著年齡的增長而下降時(shí)，骨重塑失去平衡，骨量和密度下降，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥，影響全球2億人。激活成骨細(xì)胞和促進(jìn)骨分化的分子被認(rèn)為是骨質(zhì)疏松癥的藥物發(fā)現(xiàn)種子。
由助理教授 Tomohide Takaya 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組之前發(fā)現(xiàn)了一種誘導(dǎo)肌肉分化的寡脫氧核苷酸 (ODN)。該研究小組認(rèn)為可能存在促進(jìn)骨分化的ODN，并進(jìn)行了這項(xiàng)研究。結(jié)果，該小組成功地鑒定了一種 18 個(gè)堿基的成骨 ODN (osteoDN)，即 iSN40，它促進(jìn)了小鼠成骨細(xì)胞從來自乳酸菌基因組序列的 44 種 ODN 分化。研究證實(shí)，iSN40具有誘導(dǎo)骨分化和成熟鈣沉積骨細(xì)胞所需基因表達(dá)的作用。iSN40作為一種激活成骨細(xì)胞的ODN，有望作為一種核酸藥物用于治療骨質(zhì)疏松癥。
本研究旨在直接作用于成骨細(xì)胞并促進(jìn)骨分化，并發(fā)現(xiàn)對治療骨質(zhì)疏松癥有用的核酸藥物種子。盡管許多人因骨質(zhì)疏松而面臨骨折的風(fēng)險(xiǎn)，但目前使用的治療劑是蛋白質(zhì)/肽制劑，例如抗體和激素(地諾單抗、romosozumab等)，難以大量生產(chǎn)且價(jià)格昂貴。另一方面，可以廉價(jià)地合成核酸。因此，Takaya 助理教授希望提出核酸藥物治療骨質(zhì)疏松癥的可能性，因?yàn)楹怂嵋子谥圃旌蛢Υ?，為下一代藥物提供潛在的納米分子。
該研究小組準(zhǔn)備檢查大量 DNA 序列并進(jìn)行長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)以尋找osteoDN，當(dāng)時(shí)尚不清楚它們是否存在。他們準(zhǔn)備進(jìn)行長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，檢查許多 DNA 序列，但對找到 ODN 的容易程度感到驚喜。有人可能會認(rèn)為這可能只是運(yùn)氣，或者更確切地說，Takaya 助理教授認(rèn)為，這是我們尚未發(fā)現(xiàn)osteoDNs 的事實(shí)。影響細(xì)胞命運(yùn)的 ODN 序列(例如osteoDN)可能比我們之前認(rèn)為的要多得多。
OsteoDNs 是短的單鏈 DNA，可以促進(jìn)骨細(xì)胞的形成。這種成骨的osteoDN有望作為骨質(zhì)疏松癥的治療藥物。下一步是在動物模型中證明成骨骨化骨的作用。最終，目標(biāo)是在臨床環(huán)境中應(yīng)用它作為治療骨質(zhì)疏松癥的藥物。
研究結(jié)果發(fā)表在《納米材料》上。
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