杨操教授团队研究成果为促进感染性骨组织修复提供新思路

2024-05-16    点击量:479 我要说

来源:华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科

作者:杨操

感染性骨疾病包括椎旁脓肿、骨髓炎、骨折相关的感染是目前临床治疗的难题,常规治疗需要充分的手术清创和抗生素治疗。手术清创会加重骨缺损,抗生素有引起严重副作用的危险。因此,消除细菌感染,同时促进成骨分化是感染性骨疾病迫切需要的。

近日,华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科杨操教授团队联合新加坡南洋理工大学赵彦利教授团队于《Advanced Materials》发表了题为“A Janus-ROS Healing System Promoting Infectious Bone Regeneration via Sono-Epigenetic Modulation”的论文。华中科技大学同济医学院附属协和医院为论文第一完成单位及通讯作者单位。

在这项研究中,研究者开发了一种用于感染性骨再生的双向ROS治疗系统。制备了一种阿仑膦酸钠调节的缺陷金属有机框架声敏剂,在不同超声照射下能有效清除MRSA感染并促进成骨分化。值得注意的是,在低功率超声照射下,通过低浓度ROS增加成骨相关基因和FOXO1的染色质可及性,促进骨修复。椎旁感染、骨折合并感染和骨髓炎的动物模型表明,通过快速消除MRSA、抑制破骨细胞活性和促进骨再生,成功地实现了对各种感染性骨组织的靶向和有效修复。这一双向ROS治疗系统为其他感染性组织再生提供了新的治疗思路。


该研究团队从临床问题出发,制备了不同阿仑膦酸掺杂的MOF声敏剂,并对其性能进行优化,研究者首先通过TEM, SEM等对其形貌进行了表征,接下来通过电化学工作站进一步证实了其超声响应能力。进一步通过理论计算对其声催化机制进行了解析。通过体外细胞实验发现,低频超声刺激能显著促进成骨分化,通过转录组联合ATAC测序分析发现低浓度ROS增加成骨相关基因和FOXO1的染色质可及性。通过敲低FOXO1,显著的抑制了成骨。最后,使用三种骨科感染相关的动物模型,进一步验证了其治疗效果,体内安全性评价显示,材料具有良好的生物安全性。


综上所述,本研究的结果表明,药物介导的缺陷型超声增敏剂可以通过声动力抗感染和声表观遗传来治疗感染相关的疾病。

华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科杨操教授、谭磊副教授及新加坡南洋理工大学赵彦利教授为本文共同通讯作者,华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科马良博士、冯晓波副教授及新加坡南洋理工大学成雨博士为本文共同第一作者。研究成果得到了国家自然科学基金项目等课题项目的资助。

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