Science子刊：余家阔/聂广军团队开发仿生纳米药物，用于骨关节炎治疗
Science子刊：余家阔/聂广军团队开发仿生纳米药物，用于骨关节炎治疗
骨关节炎是一种常见的关节退行性疾病，目前缺乏有效的疾病缓解治疗。近日，国家纳米科学中心聂广军团队与北京大学第三医院余家阔团队合作，在Science子刊Science Translational Medicine上发表重要研究成果，开发了一种仿生纳米药物，能够有效渗透软骨组织并持久留存，为骨关节炎的长效治疗带来了新希望。
骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是一种常见的关节退行性疾病，主要表现为关节软骨的进行性磨损、滑膜炎症和病理性软骨下骨重塑，导致长期慢性关节疼痛和功能障碍。目前虽有各种治疗方法，但没有能够改变疾病进程的疗法，大部分患者最终需要人工关节置换。一些生物制剂和药物显示出抑制软骨退化的潜力，但在临床试验中效果有限。关节内注射被认为是提高药物在关节内效果的合理方法，但面临药物清除快和渗透不足的挑战。因此，需要开发能有效渗透软骨组织并持久留存的药物递送系统，以实现长效治疗。
2024年2月21日，国家纳米科学中心聂广军团队与北京大学第三医院余家阔团队合作，在Science子刊Science Translational Medicine上发表了题为：Chondrocyte membrane-coated nanoparticles promote drug retention and halt cartilage damage in rat and canine osteoarthritis 的研究论文，在骨关节炎治疗纳米药物库方面取得重要进展。
骨关节炎（OA）缺乏有效的疾病缓解治疗，部分原因是难以将治疗药物输送到致密和无血管的软骨组织。该研究使用软骨细胞膜载药纳米颗粒，增加纳米颗粒与软骨的相互作用，能够将纳米颗粒在体内大鼠膝关节中至少保留了34天。在大鼠和犬损伤诱导的骨关节炎模型中，这些纳米颗粒释放的Wnt通路抑制剂有效改善有效改善了关节病理性表现并减缓了软骨组织的退变。这些发现支持进一步开发仿生软骨细胞膜纳米颗粒用于向软骨组织的药物递送和骨关节炎治疗。
受软骨细胞-基质相互作用启发，研究团队基于细胞膜纳米技术巧妙的将含有软骨细胞黏附受体的天然细胞膜修饰在载药纳米颗粒表面，构建了模拟软骨细胞的纳米药物库（CM-NP）。实验结果显示，CM-NP模拟了软骨细胞的特性，能够特异性黏附于退变软骨，并在软骨组织内长时间滞留。
体外实验表明，载有Wnt通路抑制剂Adavivint的CM-NP（CM-NP-Ada）有效抑制了软骨的炎症分解代谢活性。在前交叉韧带断裂的犬模型中，CM-NP-Ada有效改善了关节病理性表现并减缓了软骨组织的退变。
仿生软骨细胞纳米药物制备流程、作用机制和大动物疗效评估
这些结果证明了使用软骨细胞膜包被的纳米颗粒来改善抗骨关节炎药物的药代动力学和功效的可行性。这项研究为改善骨关节炎药物治疗提供了新的思路，有望实现更有效的长效治疗。
北京大学第三医院与国家纳米科学中心联合培养博士生邓荣辉、国家纳米科学中心赵瑞芳为该论文共同第一作者。赵瑞芳副研究员、聂广军研究员和余家阔教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金基础科学中心项目，北京市科技新星，中国科学院战略性先导科技专项等项目支持。
聂广军团队长期致力于利用细胞膜-纳米技术增强多种疾病治疗方面的研究。通过肿瘤细胞膜与细菌内膜的共同递送，制备成个性化的杂合膜纳米肿瘤疫苗（Science Translational Medicine 2021；Nature Protocols 2022）;利用中性粒细胞膜中和炎症因子的特性及微针经皮递送系统，用于炎症性疾病的广谱抗炎治疗（Nano Today 2023）;提出利用血小板膜纳米海绵对抗血小板药物特异性逆转的策略（Circulation Research 2023）等。
余家阔团队长期致力于骨与关节伤病的基础与临床研究，通过生物力学、结构及生化刺激的协同作用构建异质性工程半月板（Science Translational Medicine 2019）；利用DNA水凝胶抗摩擦系统提升干细胞治疗骨关节炎疗效（Advanced Materials 2021）；发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂通过抑制Tnnt3表达从而减缓软骨退变（Nano Letters 2023）等。该工作是两个团队互补优势，深层次合作的结果，充分体现了多学科交叉、融合、渗透及以临床需求为导向的重要性。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.adh9751