用户成果｜澳门大学王春明/南京大学董磊团队Nat. Commun.：抗酶“聚糖胶水”MFG-E8结合机制

2025-04-30 13:45:17 10阅读次数

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背景知识

椎间盘退行性病变（IDD）是导致全球腰背痛的主要原因之一，其核心病理表现为细胞外基质（ECM）中糖胺聚糖（GAGs）的降解和关键功能蛋白的丢失。传统手术虽能缓解症状，但无法改善ECM持续性的损伤，且术后具有一定的复发概率。近日澳门大学王春明/南京大学董磊团队以“An enzyme-proof glycan glue for extracellular matrix to ameliorate intervertebral disc degeneration”为题，在《Nature Communications》上发表相关研究，本研究团队通过分析临床样本发现，髓核组织（NP）中MFG-E8蛋白的丢失与GAGs的酶解密切相关，而通过仿生聚糖材料填补ECM可能成为治疗IDD的新方向。

研究方法

研究团队设计了一种抗酶“聚糖胶水”GMOC（葡甘聚糖辛酸酯），通过以下关键实验验证其疗效：

1.分子对接与QCM-D技术：

分子对接提示相比于其他葡甘聚糖衍生物，GMOC具备更强的结合能力，随后利用QSense耗散型石英晶体微天平（QCM-D）定量测定GMOC与MFG-E8的结合亲和力，发现GMOC的结合质量最高（6799.77 ng/cm2）。

2.AFM成像：

GMOC能够模拟天然聚糖与MFG-E8的相互作用模式，并通过原子力显微镜（AFM）观察两者形成的棒状复合物结构。

3.酶稳定性测试：

以基质中常见的透明质酸为例，其会随退变微环境中透明质酸酶（Hyal-1/2）的表达上调而加速降解。实验证实，相比天然聚糖，GMOC对糖苷内切酶具有强抗性。

4.动物模型验证：

在大鼠和兔子的IDD模型中注射GMOC，评估其对NP组织再生、疼痛缓解及力学性能恢复的效果。

实验结果与分析

1.QCM-D揭示结合优势：

QCM-D数据显示，相比于其他葡甘聚糖衍生物，GMOC与MFG-E8的结合能力最强，为其在ECM中稳定富集MFG-E8提供了直接证据。

2.抗酶性与结构稳定性：

相比于透明质酸，GMOC在酶解环境下保持稳定。

3.动物模型疗效显著：

大鼠模型：GMOC治疗4周后，能够显著恢复髓核组织含水量，维持椎间隙高度。行为学评估表明，治疗能够有效缓解疼痛。

兔模型：术后6周，GMOC治疗能够有效保护NP组织，避免进一步的组织丢失。

4.细胞表型维持：

GMOC通过富集MFG-E8激活PI3K/Akt通路，维持髓核细胞（NPCs）的健康表型。

结论与展望

本研究首次提出“抗酶聚糖”GMOC通过有效富集MFG-E8修复ECM的策略，为IDD治疗提供了全新思路。未来研究方向包括：

开发MFG-E8/GMOC复合递送系统，优化蛋白释放动力学；
探索GMOC在大型动物（如灵长类）中的长期疗效；
拓展该策略在软骨修复等其他退行性疾病中的应用。

研究支持

本研究获研究获国家自然科学基金-优青项目、澳门科学技术发展基金项目以及澳门大学项目资助。研究获得苏州大学耿德春教授及团队的协助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58946-5

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