科研成果
IF=20.3 骨缺损治疗“锌”机制 | 郭力嘉/刘怡团队揭示干细胞治疗促进骨再生的细胞内锌稳态机制及增效策略
近日，由首都医科大学附属北京口腔医院郭力嘉/刘怡团队在《Bioactive Materials》（中科院一区TOP刊，IF=20.3）发表题为“Mechanism and regulatory strategy study on promoting vascularized bone regeneration via intracellular zinc ion transport”的研究论文，首次揭示了间充质干细胞（MSCs）在骨缺损修复中通过锌离子（Zn??）转运调控血管生成与成骨偶联的关键机制，并创新性开发出“靶向递送+光热调控”的双级治疗策略，为临床大面积骨缺损修复提供了解决方案。
骨缺损修复是临床难题，尤其是大面积缺损无法自行愈合。近年来干细胞治疗为骨缺损疾病的治疗带来了希望，但局部缺氧缺血的微环境严重影响回植干细胞的功能，导致修复效率低下。研究团队发现，局部缺氧微环境诱导回植干细胞线粒体通透性增加，引发胞内锌离子稳态变化，这一过程是回植干细胞旁分泌调控局部血管新生重建的关键机制。
该研究发现，骨损伤局部缺氧微环境诱导回植干细胞线粒体通透性增加，导致细胞质中锌离子蓄积，这是激活 JAK1/STAT1/MMP-10 通路的关键因素。在此过程中，细胞质锌离子富集引起的 ZRT/IRT 样蛋白 6（ZIP6）抑制是关键起始因素。基于这些发现，团队设计并构建了工程化纳米粒子CD90@ZIF-8-ICG，其外膜嵌合了CD90 抗体，实现将锌离子靶向递送至局部宿主间充质干细胞的胞质内，在组织修复早期通过提高细胞内锌离子含量促进局部 MMP-10 的产生，进而调控血管的新生重建。同时通过吲哚菁绿的装载实现了通过激光干预在组织修复后期持续促进局部干细胞光热效应依赖的成骨分化，最终通过二阶段的有序调控实现安全高效的骨缺损修复治疗。
本研究创新性地阐述了干细胞治疗过程中细胞内锌离子稳态在回植干细胞旁分泌功能中的重要作用，以及相关增效策略的开发。不仅为干细胞治疗的分子机制阐明提供思路，也为基于干细胞治疗的生物材料设计与增效策略研发贡献了参考。
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