关键词：大骨节病；磁转染；初级纤毛

客户论文发表 | 磁转染介导的 siRNA 递送通过靶向 SIRT3 并保护初级纤毛改善大骨节病的软骨损伤
文献信息

四川大学华西医院骨科研究所骨科、四川大学华西医院动物实验中心等团队的研究成果“Magnetofection-mediated siRNA delivery ameliorates cartilage damage in Kashin-Beck disease via targeting SIRT3 and protecting primary cilia”（磁转染介导的 siRNA 递送通过靶向 SIRT3 并保护初级纤毛改善大骨节病的软骨损伤）在学术期刊《Theranostics》（IF=14.9）上发表。平生公司的小动物离活一体CT（型号：NEMO）产品在论文中提供了重要的大鼠膝关节CT图像和定量分析。

该研究的通讯作者为周宗科教授。第一作者为陈杨梦凡助理研究员。

文献摘要

研究背景：大骨节病（KBD）是由T‑2毒素引发的地方性骨软骨病，但 T‑2 毒素造成软骨细胞损伤的分子机制尚不明确。本研究旨在阐明T‑2毒素在大骨节病中的致病作用，并构建电磁场增强的纳米治疗策略，用于改善大骨节病相关软骨损伤。

研究方法：本研究通过检测蛋白乙酰化水平、初级纤毛完整性以及软骨分化标志物（Sox9、Col2a1）的表达，探究T‑2毒素介导的软骨细胞损伤。采用药物抑制与基因干预两种方式实现SIRT3功能抑制开展体外实验。为实现软骨细胞保护，制备 si‑SIRT3@SPIONs 纳米复合物，并施加电磁场以提升细胞转染与基因沉默效率。采用 SD 大鼠构建大骨节病动物模型验证体内治疗效果；通过免疫组化染色、显微 CT 扫描及三维重建，全面评估体内治疗疗效。

研究结果：T‑2毒素介导SIRT3病理性过表达，扰乱软骨细胞蛋白乙酰化修饰，破坏初级纤毛结构完整性，并抑制软骨分化标志物基因表达。体外实验中，抑制SIRT3 可有效缓解T‑2毒素诱导的软骨细胞毒性。此外，电磁场辅助si‑SIRT3@SPIONs 干预能够减轻大骨节病模型大鼠的软骨损伤，维持软骨基质组分，恢复软骨细胞正常表型。

研究结论：T‑2毒素主要通过破坏初级纤毛完整性与蛋白乙酰化修饰诱导软骨细胞损伤，推动大骨节病进展，SIRT3 过表达是该过程的介导因子。电磁场增强的 si‑SIRT3@SPIONs 治疗可有效防护T‑2毒素导致的初级纤毛损伤与软骨退变，为大骨节病提供一种具有应用前景的治疗手段。

实验用 SPF 级妊娠 SD大鼠。所有动物均饲养于受控环境（温度23‑25 ℃，湿度 40%‑60%，12h明暗交替光照周期）；饲料分别添加或不添加0.1mg/kg T‑2 毒素。整个妊娠期间，母鼠持续饲喂对应饲料。仔鼠出生后由母鼠哺乳至断奶，断奶后子代继续饲喂与母鼠相同的饲料。

关节腔内给药操作：采用 29G 针头胰岛素注射器，向大鼠右侧膝关节腔内注射 25μL 溶于无菌 PBS 的 si‑SIRT3@SPION 混悬液，每周给药 2 次。电磁场（EMF）干预：将 SD 大鼠放置于亥姆霍兹线圈内部，每日给予电磁场刺激 30 min，连续干预 3 周。其余 SD 大鼠继续饲喂对应饲料（含 / 不含 T‑2 毒素）共 10 周，构建疾病晚期动物模型。

Micro-CT分析

采用显微 CT（Micro‑CT，型号 NMC‑100，平生医疗科技有限公司）对膝关节骨组织进行检测。简述如下：显微 CT 扫描参数设置为电压 80 kV、电流 0.08 mA。所有样本均采用统一扫描参数，对目标感兴趣区（ROI）进行扫描并分析。

实验结果

膝关节是大骨节病患者最常受累的部位之一，因此作者首先通过三维CT重建（图7H）以及CT旁矢状位断层图像（图7I）评估膝关节骨质情况。单独施加电磁场（EMF）干预未见显著效应。此外，T‑2 毒素组未观察到骨组织结构及定量参数发生明显改变（图 S14），这可能与该动物模型尚处于疾病早期阶段有关。更为显著的骨破坏或许会在疾病晚期或老年动物模型中显现。

图 7 T‑2 毒素对 SD 大鼠骨骼发育影响的体内评价。 (A) 10 日龄 SD 大鼠整体骨骼染色代表性图像，采用阿尔新蓝（标记软骨）与茜素红（标记矿化骨）染色； (B) 骨骼局部位点高倍视野，显示软骨与骨组织结构； (C) 掌骨、(D) 肱骨、(E) 跖骨长度定量分析，比较对照组与 T‑2 毒素处理组 SD 大鼠（以对照组作为参照）； (F) 在施加 / 不施加电磁场（EMF）条件下，si‑SIRT3@SPION 处理后 SD 大鼠的体重； (G) 体内实验原理及实验流程； (H) 膝关节 CT 三维重建结果； (I) 经施加 / 不施加电磁场（EMF）的 si‑SIRT3@SPION 处理后 SD 大鼠膝关节的微 CT 旁矢状位断层图像。采用双尾 t 检验进行统计学分析，*p＜0.05。N=3，n=3。

实验结论

T‑2 毒素会扰乱软骨细胞蛋白乙酰化修饰，并破坏初级纤毛的结构完整性，进而诱发大骨节病（KBD）的软骨损伤。本研究中，电磁场增强的 si‑SIRT3@SPIONs 可提升递送稳定性与细胞转染效率。体内实验证实，该干预策略能够保护初级纤毛结构完整，维持软骨细胞表型，并缓解大骨节病相关的软骨退变。上述研究结果阐明了大骨节病一项关键病理机制，同时为大骨节病提供了一种安全、无创的靶向治疗手段。

使用设备

Micro CT (型号：NEMO) (平生医疗科技)

影像软件：Avatar（平生医疗科技）