NELL1,即NEL-like protein 1,是一种与骨骼再生和发育相关的基因,编码的蛋白质在骨骼形成中发挥重要作用。NELL1蛋白在细胞信号传导中扮演关键角色,尤其是在骨生成和软骨形成过程中。它通过与细胞膜上的整合素α3β1相互作用,促进成骨细胞粘附,并可能参与下游信号传导途径,如焦粘附激酶的激活。
在骨组织工程和再生医学领域,NELL1基因的表达对于促进成骨分化至关重要。研究表明,通过基因修饰使人类诱导多能干细胞来源的间充质干细胞(iPSC-MSCs)过表达NELL1基因,可以显著增强这些细胞在骨组织工程中的应用潜力。过表达NELL1的iPSC-MSCs在钙磷灰石水泥(CPC)支架上的成骨分化能力得到显著提升,表现为碱性磷酸酶活性增加和骨矿化合成提高。这些结果表明,NELL1基因在骨组织工程中具有巨大的应用潜力[1]。
在非缺血性心肌病(NISCM)的治疗方面,NELL1基因也显示出潜在的价值。研究发现,NELL1的表达与NISCM的风险相关,其高表达可能增加患病的风险。然而,针对NELL1的进一步研究可能揭示其在心肌病治疗中的潜在机制和应用价值[2]。
在脂肪来源的干细胞(hADSCs)的研究中,NELL1基因的过表达也显示出促进成骨分化的能力,同时抑制了脂肪分化过程。这一发现表明,NELL1基因可能成为通过基因治疗实现精确和有效骨再生的新方法[3]。
在动物模型中,NELL1基因的过表达显著促进了大鼠股骨牵张成骨模型中的骨再生,提高了骨愈合率并改善了骨的生物力学性能。这些结果进一步证实了NELL1在骨修复和再生中的作用[4]。
NELL1基因还与其他疾病相关,例如在一种罕见的遗传性骨病——骨生成不全(OI)的治疗中,NELL1基因与脂肪来源的间充质干细胞(ADSCs)的联合使用显示出协同促进骨形成的效果,为OI的治疗提供了新的策略[5]。
此外,NELL1基因的异常甲基化与食管腺癌的早期发生和不良预后相关。研究表明,NELL1基因启动子区域的过度甲基化在食管腺癌中普遍存在,并与Barrett食管和食管腺癌的发生发展相关。这一发现提示NELL1基因的甲基化可能作为早期诊断和预后的生物标志物[6]。
综上所述,NELL1基因在骨骼再生、心肌病治疗和其他多种疾病中发挥着重要作用。通过基因修饰和基因治疗策略,NELL1有望成为未来治疗骨疾病和其他相关疾病的新靶点。然而,进一步的研究需要探索NELL1基因在体内的安全性和最佳治疗策略,以期为患者提供更有效的治疗方法。
参考文献:
1. Liu, Jun, Chen, Wenchuan, Zhao, Zhihe, Xu, Hockin H K. 2014. Effect of NELL1 gene overexpression in iPSC-MSCs seeded on calcium phosphate cement. In Acta biomaterialia, 10, 5128-5138. doi:10.1016/j.actbio.2014.08.016. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25220281/
2. Shi, Kaijia, Chen, Xu, Zhao, Yangyang, Guo, Junli, Jie, Wei. 2024. Identification of potential therapeutic targets for nonischemic cardiomyopathy in European ancestry: an integrated multiomics analysis. In Cardiovascular diabetology, 23, 338. doi:10.1186/s12933-024-02431-8. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39267096/
3. Liu, Yajing, Chen, Caiyun, He, Huixia, Liu, Zhongyu, Liu, Hongchen. . Lentiviral-mediated gene transfer into human adipose-derived stem cells: role of NELL1 versus BMP2 in osteogenesis and adipogenesis in vitro. In Acta biochimica et biophysica Sinica, 44, 856-65. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23017834/
4. Xue, Jing, Peng, Jiang, Yuan, Mei, Zhang, Xinli, Lu, Shibi. 2010. NELL1 promotes high-quality bone regeneration in rat femoral distraction osteogenesis model. In Bone, 48, 485-95. doi:10.1016/j.bone.2010.10.166. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20959151/
5. Mignano, Salvatore E, Pascal, Virginie, Odioemene, Nnaemezie E, Sirac, Christophe, Nasr, Samih H. 2024. Monoclonal Immunoglobulin Crystalline Membranous Nephropathy. In American journal of kidney diseases : the official journal of the National Kidney Foundation, 84, 120-125. doi:10.1053/j.ajkd.2023.11.011. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38266972/
6. Liu, Yi, Ju, Mingyan, Wang, Zihan, Lv, Zhe, Li, Guang. 2020. The synergistic effect of NELL1 and adipose-derived stem cells on promoting bone formation in osteogenesis imperfecta treatment. In Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie, 128, 110235. doi:10.1016/j.biopha.2020.110235. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32454289/