“跳舞分子”能快速修复软骨细胞

与移动速度较慢的分子相比，用快速移动的“跳舞分子”（左）处理软骨细胞时，软骨细胞会产生更多的蛋白质成分。
图片来源：美国西北大学

7月29日，据最新一期《美国化学学会杂志》报道，美国西北大学团队利用快速移动的“跳舞分子”修复受损的人类软骨细胞。该疗法可在短短4小时内激活再生软骨所需的基因表达。而且，仅仅3天后，人类细胞就产生了软骨再生所需的蛋白质成分。研究人员还发现，随着分子运动的增加，治疗的有效性也随之增加。换言之，分子的“跳舞”对于触发软骨生长至关重要。

这种可注射疗法是西北大学研究人员于2021年11月推出的。当时，该疗法利用快速移动的“跳舞分子”来修复组织，并成功逆转了小鼠因严重脊髓损伤造成的瘫痪。

骨关节炎是一种退行性疾病，关节组织会随着时间的推移而退化。严重骨关节炎患者中，软骨可能因磨损而变得非常薄，而唯一有效的治疗方法通常是昂贵的且具有侵入性的关节置换手术。

研究团队认为，“跳舞分子”有望促进顽固性组织再生。“跳舞分子”是一种由数十到数十万个分子组成的合成纳米纤维组装体。“跳舞分子”具有强大的细胞信号传导能力，移动的分子能迅速找到并正确结合细胞受体。

一旦进入体内，“跳舞分子”就会模仿周围组织的细胞外基质。通过匹配基质的结构，模仿生物分子的运动，并整合受体的生物活性信号，这种合成材料能够与细胞进行通信。

团队研究了对软骨形成和维持至关重要的特定蛋白质的受体。为了靶向这种受体，他们开发了一种新的环形肽，该肽模拟了转化生长因子β-1（TGFb-1）的蛋白质生物活性信号。

接着，他们将这种肽整合到两种不同的分子中。两种分子相互作用在水中形成超分子聚合物，每个分子都具有相同的模拟TGFb-1的能力。团队设计了一种具有特殊结构的超分子聚合物，使其分子能够在大型组装体内更自由地移动。然而，另一种超分子聚合物限制了分子运动。

3天后，暴露在更具移动性的分子组装体中的人体细胞，产生了更多软骨再生所需的蛋白质成分。团队认为，对于软骨基质中的一种关键成分——胶原蛋白Ⅱ的产生，含有激活TGFb-1受体的环形肽的“跳舞分子”甚至比生物系统中具有此功能的天然蛋白质更有效。