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新型核酸适配体介导的功能化纳米颗粒通过增强干细胞募集以增强骨缺损修复

 

Authors Wang M, Wu H, Li Q, Yang Y, Che F, Wang G, Zhang L

Received 14 July 2019

Accepted for publication 1 October 2019

Published 6 November 2019 Volume 2019:14 Pages 8707—8724

DOI https://doi.org/10.2147/IJN.S223164

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Editor who approved publication: Dr Linlin Sun


背景:临床上对于治疗粉碎性骨折导致的延迟愈合及不愈合的新方法有迫切的需求。内源性干细胞移植被认为是修复骨缺损具有前景的一种方法。
目的:本研究的目的则是筛选一个全新的间充质干细胞核酸适配体,并构建首个间充质干细胞核酸适配体构成的纳米颗粒,其具有可行性、经济性、生物相容性和生物功能,无需复杂制备过程等优点,用于募集间充质干细胞以促进骨损伤部位的再生。
方法:采用全细胞指数富集的配基系统进化技术筛选全新的间充质干细胞核酸适配体。使用流式细胞术检测核酸适配体的结合特异性、亲和力和富集能力。采用 NHS/EDC 反应构建核酸适配体纳米颗粒(NAB)。动态光散射技术用来检测纳米颗粒的直径与电荷。CCK8 检测用来评估 NAB 是否会引起非特异性的细胞毒性及细胞增殖。为了检测 NAB 骨损伤修复能力,组织形态染色、茜素红染色和小动物 线被用于检测大鼠动物模型体内骨损伤修复程度。大鼠外周血中骨保护蛋白、骨桥蛋白和碱性磷酸酶的检测采用 ELISA 技术。
结果:MSCs 核酸适配体 HM69 可以高特异性结合间充质干细胞,几乎不与其他细胞结合。HM69 的 MSCs 结合亲和力为 9.67 nMHM69 可以 >89% 的纯度筛选间充质干细胞。体外实验中,NAB 可以有效地结合并捕捉间充质干细胞,并不引起明显的细胞毒性。在体内实验中,NAB 处理的大鼠体内骨保护蛋白、骨桥蛋白和碱性磷酸酶在第 周和第 周显著增加,提示骨修复和骨再生过程。NAB 组大鼠的骨损伤修复明显优于对照组,线观察发现其骨损伤变得模糊,可见局部小梁生长。骨切片染色发现 NAB 组骨髓组织血肿和细胞生长较活跃。
结论:以上结果提示,核酸适配体 HM69 及 HM69 介导的功能化纳米颗粒 NAB 具有在体外及体内募集间充质干细胞的能力,并在大鼠动物模型中发挥了较好的骨损伤修复作用。这些发现证实核酸适配体介导的功能化生物纳米颗粒可通过诱导间充质干细胞达到促进骨损伤修复作用。
Keywords: comminuted fractures, bone defect, aptamer, mesenchymal stem cells, nanoparticles




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