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Bone Research
生物制剂促进骨再生研究

2026-01-14

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该综述系统总结了生物制剂在骨再生医学中的最新进展,涵盖蛋白治疗、基因治疗、转录治疗、细胞治疗等多种策略,为骨不连及骨代谢疾病治疗提供了新方向。

 

文献概述

本文《Biologics for bone regeneration: advances in cell, protein, gene, and mRNA therapies》,发表于Bone Research杂志,回顾并总结了多种生物制剂在骨再生中的应用进展,包括蛋白治疗、基因治疗、转录治疗、细胞治疗等策略,强调其在骨折愈合、尤其是骨不连治疗中的潜力。文章同时探讨了生物制剂在骨质疏松症、成骨不全症、骨肿瘤等病理背景下的应用前景,为骨再生治疗提供了系统性的理论支持。

背景知识

骨不连(nonunion)是骨折愈合失败的一种严重临床状况,影响患者生活质量并增加治疗成本。传统治疗包括自体骨移植、异体骨移植、合成生物材料等,但存在供区并发症、免疫排斥及机械强度不足等问题。近年来,生物制剂(biologics)通过激活内源性再生机制,为骨再生提供了新策略。骨愈合过程包括炎症期、软骨痂形成期、骨化期和重塑形期,涉及多种生长因子如BMP、FGF、PDGF、TGF-β1、VEGF、IGF等。这些因子在不同阶段由不同细胞分泌,调控骨形成与血管生成。然而,单独蛋白治疗存在半衰期短、剂量依赖性副作用等问题,基因治疗则面临整合突变与监管障碍。因此,转录治疗(如化学修饰mRNA)成为新的研究热点,因其安全性高、表达可控,且无需基因组整合。此外,小分子与肽类制剂因其低免疫原性、合成便捷,也被广泛探索。本文系统总结了这些生物制剂的机制、优势与挑战,并分析了其在不同骨疾病模型中的转化潜力,为骨再生研究提供了全面的参考。

 

提供基因编辑小鼠模型,支持骨代谢疾病研究,包括骨质疏松、成骨不全等,涵盖基因敲除、点突变、人源化等多种策略,助力骨再生机制探索与治疗开发。

 

研究方法与实验

文章系统性回顾了生物制剂在骨再生中的作用机制,包括蛋白治疗、基因治疗、转录治疗、细胞治疗及小分子/肽类治疗。重点分析了BMP、FGF、PDGF、TGF-β1、VEGF、IGF、NGF等生长因子在骨愈合中的表达模式、细胞来源及功能。同时,总结了基因治疗中常用的病毒与非病毒载体(如LNP、聚合物)及其在骨缺陷模型中的应用效果。转录治疗部分则讨论了化学修饰mRNA的稳定性、表达效率及递送策略。小分子与肽类研究则聚焦于其生物活性、靶向性与合成可行性。

关键结论与观点

  • 蛋白治疗(如rhBMP-2、rhBMP-7)已获FDA批准,但高剂量使用存在异位骨化、炎症及神经压迫等副作用,限制其广泛应用。
  • 基因治疗通过病毒或非病毒载体递送BMP、VEGF等基因,可实现局部持续表达,但其临床转化受限于安全性与监管挑战。
  • 转录治疗采用化学修饰mRNA,具有表达效率高、免疫原性低、制造成本低等优势,是骨再生治疗的新兴策略。
  • 单克隆抗体(如抗硬化蛋白抗体、抗DKK1抗体)可系统性促进骨形成,但其在骨不连中的疗效仍需进一步验证。
  • 细胞治疗(如MSCs、BMSCs)可直接参与骨再生,但存在细胞获取、扩增与分化的技术瓶颈。
  • 小分子与肽类(如TP508、Chrisalin)可促进骨细胞粘附、增殖与血管生成,但需进一步优化其生物活性与靶向性。

研究意义与展望

该综述强调,生物制剂与生物材料的联合应用有望克服传统骨再生疗法的局限性。未来研究应聚焦于优化递送系统、提升治疗稳定性,并探索多因子协同治疗的可行性。同时,针对骨代谢疾病(如骨质疏虫、成骨不全症)的生物制剂研究,将为临床转化提供更精准的治疗策略。

 

提供病毒包装服务,支持BMP、VEGF、Wnt等骨再生相关基因的高效表达与调控,适用于基因治疗、细胞治疗及动物模型构建。

 

结语

综上所述,生物制剂在骨再生治疗中展现出广泛的应用潜力,尤其在克服传统骨移植治疗的局限性方面。尽管蛋白治疗、基因治疗和细胞治疗已在动物模型中取得积极进展,但在临床转化中仍面临安全性、剂量控制、递送效率等挑战。转录治疗作为一种新兴策略,因其无需基因组整合、表达可控、制造成本低等优势,成为骨再生治疗的有力候选。此外,小分子与肽类治疗因具备低免疫原性、易于合成和修饰,也为骨愈合提供了新的思路。未来,结合生物材料、优化递送系统、探索多因子协同表达等策略,将有助于推动生物制剂在骨不连、骨代谢疾病中的临床应用,提升治疗效果并减少副作用。赛业生物提供的相关服务,如基因编辑动物模型、病毒包装、细胞系构建等,为骨再生机制研究与治疗开发提供了坚实的实验平台支撑。

 

文献来源:
Claudia Del Toro Runzer, Elizabeth R Balmayor, and Martijn van Griensven. Biologics for bone regeneration: advances in cell, protein, gene, and mRNA therapies. Bone Research.
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