骨科相关疾病研究进展（2022年7月）

【1】NEJM：决定性证据来了！2.5万人随访5年发现，无VD缺乏骨密度低的普通老年人，每天补充维生素D不能预防骨折

2022-08-01报道，一项包含2.5万参与者、长达5年的大型临床研究，将相关结果公布于期刊《新英格兰医学杂志》，宣布补充维生素D用于普通中老年人降低骨折风险的挑战——失败。 

来自布莱根妇女医院的Meryl S. LeBoff和她的同事们发现，对于无维生素D缺乏、骨密度低的症状或骨折史的普通中老年人，每天补充2000IU 维生素D与骨折风险之间无明显关联[1]。 对此结果，活跃在骨骼健康领域的Steven R. Cummings博士等人点评道，这项研究可以作为决定性证据，以支持维生素D并无预防骨折的效果，终结无止境的争论。

总体来说，这项大型队列研究聚焦于补充维生素D的获益。再加上以往的大量研究成果，关于“普通人群依靠每日单纯补充维生素D，到底能不能预防骨折？”这一争论，这次总算是给出了一个掷地有声的回答——不能！ 值得注意的是，已有不少研究指出，补充维生素D对骨骼无益，甚至有害。对于不缺乏维生素D的人，超量补充维生素D不仅不能防止骨质疏松，反而可能还会让骨密度下降的更快，每日补充10000 IU维生素D的人相比400 IU的人，骨密度降低速度几乎快了2倍。

参考文献： www.nejm.org/doi/pdf/10.1056/NEJMe2205993

【2】重磅研究！Klotho介导的信号转导是牙槽骨重建和再生的重要组成部分

2022-06-20报道，近日，来自四川大学华西口腔医院的研究者们在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志上发表了题为“Klotho in Osx+-mesenchymal progenitors exerts proosteogenic and anti-inflammatory effects during mandibular alveolar bone formation and repair”的文章，该研究结果证实了Klotho在OSX+-间充质前体细胞中的表达在下颌牙槽骨形成和修复过程中控制成骨细胞分化和破骨细胞生成的机制。Klotho介导的信号转导是牙槽骨重建和再生的重要组成部分。它也可能是未来治疗的目标。

本研究证明了OSX+-间充质祖细胞中Klotho基因的特异性缺失减少了下颌骨的牙槽骨形成和骨吸收，导致牙槽骨量增加。研究者发现Klotho缺陷的成骨细胞表达较少的RANKL，RANKL负责抑制破骨细胞的形成。

原文：doi: 10.1038/s41392-022-00957-5.

【3】非编码RNA: CircRNA422通过SP7/LRP5轴促进骨髓间充质干细胞早期成骨分化

2022-06-23报道，近日，来自浙江大学医学院的研究者们在Molecular Therapy杂志上发表了题为“circRNA422 enhanced osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells during early osseointegration through the SP7/LRP5 axis”的文章，该研究揭示了CircRNA422可能是促进种植体骨结合的潜在治疗靶点。

本研究证实了CircRNA422通过SP7/LRP5轴促进BMSCs的成骨分化。该研究表明，过表达CircRNA422的BMSCs表现出比对照组更强的增殖和成骨分化能力。局部应用CircRNA422可促进早期骨整合。CircRNA422可能是促进种植体骨结合的潜在靶点。

原文：doi: 10.1016/j.ymthe.2022.05.020.

【4】新发现！TLR4抑制剂改善实验性膝骨性关节炎对软骨细胞免疫天然信号反应的影响

2022-07-18报道，近日，来自马德里自治大学的研究者们在Br J Pharmacol杂志上发表了题为“6-shogaol treatment improves experimental knee OA exerting a pleiotropic effect over immune innate signaling response in chondrocytes”的文章，该研究证实了6S对骨性关节炎小鼠的软骨和滑膜炎症有预防作用。6S效应不仅可能通过抑制TLR4配体与软骨细胞中TLR4/MD-2复合体的相互作用，还可能通过抑制ERK的磷酸化而发挥作用，提示6S对骨关节炎过程中激活的不同介质具有多效性，有望成为治疗骨性关节炎的有效药物。

本研究表明，6S可以预防实验性膝骨性关节炎的软骨破坏和关节炎症，阻碍TLR4配体和TLR4/MD-2之间的细胞外相互作用。此外，6S还可抑制细胞内ERK的磷酸化。因此，该化合物可以对TLR4信号产生多效性作用，从而增强其对疾病的有益作用。6S可被认为是人类骨性关节炎的一种新的治疗方案。

原文：doi: 10.1111/bph.15908.

【5】《科学》子刊：益生菌或能壮骨！湘雅医院团队发现，动物乳杆菌外囊泡可作用于股骨，促成骨，抗凋亡，缓解激素相关股骨坏死

2022-05-25报道，近期，《科学进展》（Science Advances）发表了中南大学湘雅医院谢辉教授团队关于糖皮质激素与肠道细菌对骨坏死的最新研究结果5。该研究通过小鼠和细胞实验，揭示动物乳杆菌（Lactobacillus animalis）分泌的胞外囊泡（EVs）可作用于股骨头，通过促成骨、促成血管和抗细胞凋亡作用，缓解糖皮质激素诱导的股骨头坏死病症。除此之外，补充动物乳杆菌也有益于巩固健康骨骼。

谢辉团队通过一系列的小鼠、细胞和分子实验，揭示了动物乳酸杆菌通过胞外细胞囊泡抑制糖皮质激素引起股骨头坏死的机制。 遗憾的一点，该研究是基于小鼠模型，动物乳酸杆菌对人体是否有骨保护作用还未知。希望这一研究突破能推动乳酸杆菌对人体骨保护作用的研究。

【6】香港浸会大学在成骨治疗新策略领域引领大学-企业协同创新：从分子靶点研究到适配子药物发现至FDA孤儿药认定

2022-07-29报道：

面向临床未被满足的需求：已经成功上市的硬骨抑素单抗能够促进骨形成并逆转绝经后骨质疏松症，从而显著降低骨折风险。由于硬骨抑素存在心血管保护作用，导致硬骨抑素单抗临床试验出现严重的心血管风险。美国FDA和欧洲EMA由此严格限制了该单抗的临床应用时程（只限一年）和应用对象（禁用或者慎用于有心血管病史的患者）。对于一个面向慢病的成骨治疗新药而言，如果能够规避严重的心血管风险将更加完美。因此，需要为成骨治疗开发新一代的具有心血管安全性的硬骨抑素抑制剂1。

分子靶点研究：开发新一代的心血管安全性良好的硬骨抑素抑制剂，首先需要寻找和鉴定硬骨抑素蛋白上是否存在不参与心血管保护但参与抑制骨形成的特定结构区或者结构域。香港浸会大学罗守辉骨与关节疾病转化医学研究所张戈教授、香港浸会大学粤港澳大湾区适配子转化医学与药物发现国际合作平台于媛媛助理教授、香港浸会大学整合生物信息医学与转化科学研究所/香港浸会大学计算医药实验室吕爱平讲座教授（欧洲科学院院士）和香港中文大学医学院中医学院的张保亭副教授组成的多学科的联合研究团队，发现硬骨抑素蛋白特定结构区loop 3缺失可以促进骨合成代谢Wnt信号传导和成骨潜能，但不影响硬骨抑素对心血管的保护功能（相关研究分别获得香港特区政府研究资助局重大项目主题研究T12-201/20-R、香港特区政府研究资助局优配研究基金GRF12102120和GRF12100921、国家自然科学基金青年基金NSFC81601929的资助）。这一发现为解决在成骨治疗中硬骨抑素单抗所面临的临床挑战-心血管安全问题，提供了新一代硬骨抑素抑制剂药物发现至关重要的分子靶点的方向。这一研究工作（Targeting loop3 of sclerostin preserves its cardiovascular protective action and promotes bone formation）已被Nature子刊Nature Communications（最新影响因子17.69）于7月22日在线发表（ https://www.nature.com/articles/s41467-022-31997-8 ）2。

适配子药物发现：成骨不全症，又名玻璃娃娃或瓷娃娃，是一种罕见的遗传学骨病，目前缺乏有效的治疗药物。遗传学动物实验证据和药理学实验证据提示，硬骨抑素是一个有效改善成骨不全模型的骨量和骨结构的分子靶点。因此，联合研究团队与香港科学园生物医药培育计划资助的安沛治疗有限公司合作，进一步基于上述的分子靶点的研究成果（硬骨抑素蛋白特定结构区loop 3缺失可以促进骨合成代谢Wnt信号传导和成骨潜能，但不影响硬骨抑素对心血管的保护功能），利用位于香港科学园的香港浸会大学粤港澳大湾区适配子转化医学与药物发现国际合作平台建立的创新的人工智能辅助的高通量适配子筛选技术与合成修饰技术，开展了筛选、设计、合成特异性靶向硬骨抑素loop 3的核酸适配子Apc001 的工作（PCT No.: PCT/CN2019/074764. PCT Pub No.: WO2019/ 154410），并进一步在成骨不全动物模型中验证了靶向硬骨抑素蛋白特定结构区loop 3的Apc001的治疗效果（相关研究分别获得香港创新科技署资助的大学-企业合作基金UIM/298和UIM/328、国家科技部重点研发计划专项基金2018YFA0800800、广东省重点项目应用基础研究基金2019B1515120089的资助）。结果显示，与硬骨抑素单抗相比，靶向硬骨抑素蛋白loop3的适配子Apc001在成骨不全小鼠模型中具有促进骨形成的潜能，但在心血管疾病小鼠模型中不增加心血管疾病的风险（图1）。这一研究工作（Therapeutic aptamer targeting sclerostin loop3 for promoting bone formation without increasing cardiovascular risk in osteogenesis imperfecta mice）已被Theranostics于7月18日在线发表（ https://www.thno.org/v12p5645.htm ）3。

FDA孤儿药认定：安沛治疗有限公司发言人指出，安沛治疗有限公司在科学园生物医药企业培育计划资助下，与香港浸会大学领导的联合研究团队紧密合作。公司委托的第三方的独立的毒理学研究显示，在最大探索剂量下，接受Apc001的所有受试动物的各主要脏器的组织病理学检查没有发现任何异常。在另一项公司委托的靶向硬骨抑素蛋白loop3的适配子Apc001的长效剂型在成骨不全动物模型长达12周的治疗研究中，Apc001进一步展示了显著改善骨量、骨结构和骨力学强度的作用（图2）。目前， Apc001用于治疗成骨不全已经获得了美国FDA孤儿药认定（FDA编号：DRU-2019-6966），这也是香港第一个获得美国FDA孤儿药认定的候选新药。公司正在为积极推进长效剂型的Apc001中美新药双报进程而筹备启动进入中试阶段。关于Apc001适应症拓展的基础研究，公司也与香港浸会大学联合研究团队正紧锣密鼓地计划中。

官产学研协同创新：在香港浸会大学知识转移处的推动下，香港浸会大学领导的联合研究团队与安沛治疗有限公司合作，致力于面向临床未被满足的需求，从分子靶点功能的基础研究，到药物发现和疾病转化，再到FDA孤儿药认定，体现了大学与企业充分利用官产学研资源进行优化配置的有机的合作创新模式，建立了一个可持续发展的研发路线。

香港浸会大学罗守辉骨与关节疾病转化医学研究所的博士后王璐瑶博士、香港浸会大学计算生物医药实验室的博士后李迪杰博士、粤港澳大湾区适配子转化医学与药物发现国际合作平台的博士后倪帅建博士为上述两篇文章的共同第一作者。香港浸会大学罗守辉骨与关节疾病转化医学研究所张戈教授（分工：基因功能与骨代谢研究）、香港浸会大学粤港澳大湾区适配子转化医学与药物发现国际合作平台于媛媛助理教授（分工：核酸适配子药物发现与细胞分子生物学研究）、香港浸会大学整合生物信息医学与转化科学研究所/香港浸会大学计算生物医药实验室吕爱平讲座教授（欧洲科学院院士）（分工：系统医学与计算生物）和香港中文大学医学院中医学院的张保亭副教授（分工：心血管功能研究）为上述两篇文章的共同通讯作者。

陆军军医大学（第三军医大学）大坪医院陆军特色医学中心战伤组织修复与康复医学研究室主任陈林教授、空军军医大学（第四军医大学）航空航天医学教育部重点实验室张舒教授、西北工业大学空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室主任商澎教授参与了上述分子靶点的相关研究工作。上海交通大学附属第六人民医院上海市骨疾病临床研究中心主任章振林教授、北京协和医院国家卫健委内分泌重点实验室主任夏维波教授、北京协和医院内分泌科李梅教授、深圳大学第二附属医院骨科中心主任潘晓华教授参与了上述适配子药物发现相关的研究工作。

参考文献（#共同第一作者; *共同通讯作者）

1.    Yu, S.#, Li, D.#, Zhang, N.#, Ni, S., Sun, M., Wang, L., Xiao, H., Liu, D., Liu, J., Yu, Y., Zhang, Z., Yeung, S. T. Y., Zhang, S., Lu, A., Zhang, Z.*, Zhang, B.* & Zhang, G.*, Drug discovery of sclerostin inhibitors. Acta Pharmaceutica Sinica B. 12, 5, 2150-2170 (2022). (IF: 11.413)

2.     Yu, Y.#*, Wang, L.#, Ni, S#, Li, D., Liu, J., Chu, H.Y., Zhang, N., Ren, Q., Zhuo, Z., Zhong, C., Xie, D., Li, Y., Zhang, Z.K., Zhang, H., Li, M., Zhang Z., Chen L., Pan, X., Xia, W., Zhang, S., Lu, A.*, Zhang, B.T.* & Zhang, G*. Targeting loop3 of sclerostin preserves its cardiovascular protective action and promotes bone formation. Nature Communications (2022) In press. (IF: 17.69)

3. Wang, L.#, Yu, Y. # *, Ni, S,# Li, D., Liu, J., Xie, D., Chu, H.Y., Ren, Q., Zhong, C., Zhang, N., Li, N., Sun, M., Zhang, Z.K., Zhuo, Z., Zhang, H., Zhang, S., Li, M., Xia, W., Zhang Z., Chen L., Shang, P., Pan, X., Lu, A.*, Zhang, B.T.* & Zhang, G*. Therapeutic aptamer targeting sclerostin loop3 for promoting bone formation without increasing cardiovascular risk in osteogenesis imperfecta mice. Theranostics (2022) In press. (IF: 11.60)

注：

1.粤港澳大湾区适配子转化医学与药物发现国际合作平台（HKAP）：HKAP由香港浸会大学吕爱平院士和张戈教授创建，旨在为粤港澳大湾区以及全球的多学科科学家提供一个协同合作开展适配子的基础研究与临床转化的平台，培育粤港澳大湾区生物医药高端人才。HKAP是首个同时获得香港特区政府主题研究计划（T12-201/20-R）和卓越学科领域计划（AoE/M-401/20）资助的研究平台。另外，HKAP科学家在Frontiers in Cell and Developmental Biology期刊成功主持了Aptamer-based structural biology, computational biology, translational research and drug discovery的主题研究专刊。平台链接:  https://www.hkaptamer.com/

2. 安沛治疗有限公司（Aptacure Therapeutics Limited， http://www.aptacure.com/ ）是香港科学园的生物医药孵化企业，旨在开发适配子创新药物，面向临床未被满足的需求。2020年获得粤港澳大湾区生物科技50强创新企业-潜力企业奖（ https://www.sohu.com/a/440083975_753649 ）。公司与香港浸会大学张戈教授、于媛媛助理教授、吕爱平院士合作的Apc001候选新药（治疗成骨不全）获得美国FDA孤儿药认定（DRU-2019-6966）。

3. 硬骨抑素适配子Apc001治疗成骨不全的视频介绍： https://1drv.ms/v/s !AgYb1GH1lxFxiCBxSjKf4kHuuqLi?e=jLrN7I

4.  孤儿药：又名罕见病药。特指治疗罕见病的药物。美国在1983年颁布孤儿药法案（Orphan Drug Act，ODA）之前，只有38个孤儿药。因为研发成本高，市场小，所以无人研究生产孤儿药。为了改变这种情况，颁布孤儿药法案。孤儿药研发生产激励政策：（1）包括7年研发市场独占，不同于传统专利市场独占，这个市场独占的意思是产品上市后7年之内其他公司不可以研发，也就是无法进行临床试验。（2）课税扣除标准减半。（3）15年亏损预警条款和3年的盈利年亏损补报（这两个都是减税政策）。（4）补助金。（5）上市申请快速通道。（6）取消PDUFA申请费（后来的法案）。

图1 分子机制示意图：靶向硬骨抑素蛋白特定结构区loop 3可以促进骨形成，但不影响硬骨抑素对心血管的保护功能。

图2. Apc001长效剂型给药12周对Col1a2+/G610C 成骨不全小鼠的股骨远端骨量和骨结构的影响：治疗组和对照组的micro-CT重建的三维小梁骨代表图，比例尺：1mm。