近日，骨科研究所朱雪松教授、蒋定华教授、张一健医生及其合作者的论文"An“inside-out”-guided genetically engineered hydrogel for augmenting aged bone regeneration"在Bioactive Materials期刊在线发表。朱衍润博士为论文第一作者，骨科研究所朱雪松教授、张一健医生、蒋定华教授、华东理工大学袁媛教授为通讯作者。
老年患者骨再生障碍的核心机制可归纳为细胞内在衰老与微环境失调的双重病理作用。在细胞层面，衰老骨髓间充质干细胞（BMSCs）的表观遗传异常导致成骨关键转录因子表达显著受抑，同时线粒体损伤导致活性氧过度累积。在微环境层面，衰老相关分泌表型（SASP）损害成骨分化和阻碍血管形成。现有疗法存在局限，单纯清除衰老细胞和抑制SASP难以同时解决BMSCs与微环境之间的复杂交互作用。
针对以上难题，我们基于“内外兼修”理念开发了一种过表达NAD依赖性去乙酰化酶SIRT3的聚癸二酸甘油-共聚乙二醇/聚丙烯酸（PEGS /PAA）水凝胶，并用于治疗老年性骨缺损。本研究提出的基因工程水凝胶通过"胞内-胞外"协同作用机制实现对老年骨再生障碍的多维度干预。
在胞内层面，SIRT3过表达通过激活线粒体活性显著增强BMSCs的成骨分化能力，其分子机制涉及SIRT3介导的氧化磷酸化活性恢复，并下调衰老相关标志物P16表达量。在胞外层面，聚丙烯酸（PAA）羧基基团通过特异性螯合微环境中的游离铁离子，模拟生理性缺氧条件，激活HIF-1α信号通路，为骨缺损区域提供支持。这种双轨协同机制不仅能修复衰老细胞成骨功能障碍，还能重塑免疫微环境，最终在老年大鼠骨缺损模型中促进了骨愈合。
PEGS/PAA@SIRT3基因工程水凝胶的主要创新点在于：1.通过缓解BMSCs的衰老损伤并清除SASPs，显著促进成骨分化；2.通过螯合周围铁离子，构建了局部促骨生成的低氧微环境；3.通过调控巨噬细胞极化相关的免疫信号通路，加速老年骨组织修复。
文章题目：
An"inside-out"-guided genetically engineered hydrogel for augmenting aged bone regeneration
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X25001896?via%3Dihub
