近日，北京大学国际癌症中心和北京大学口腔医学院与医院的团队，利用深度学习算法，确定了抗疟药物双氢青蒿素（DHA）作为潜在的骨质疏松症治疗方法。这项研究表明，DHA在活体小鼠中成功逆转了骨质疏松引起的骨密度丧失，通过帮助维持骨髓间充质干细胞（BMMSCs）的“干细胞特性”。
《ACS Central Science》杂志上的报告称，他们的研究表明：“DHA通过维持BMMSC的干细胞特性，可能成为治疗骨质疏松的有望治疗药物。” 骨质疏松症是一种影响骨骼系统的退行性疾病，其特征是骨密度丧失和骨微结构的破坏。在健康人中，有骨母细胞建立新骨骼和破坏它的破骨细胞之间的平衡。但当“拆迁队”过于活跃时，会导致骨质流失和骨质疏松，这通常影响到老年人。 BMMSCs是骨母细胞的前体，对骨质疏松症起着至关重要的作用。“BMMSCs通过承诺性分化和稳定增殖和更新的本地人口，共同构成了BMMSCs在生理运动下的干细胞特性，以维持功能性骨母细胞的持续流供。” 因此，维持BMMSC的干细胞特性对于骨骼平衡和再生至关重要。
然而，在骨质疏松症期间，这些多能细胞往往会转变成产生脂肪的脂肪细胞，并且具有“降低的再生潜力”，作者继续说。 “因为BMMSCs为骨修复提供了持续的骨母细胞供应，因此找到恢复其功能的方法至关重要。”
Osteoporotic mice treated with dihydroartemisinin (DHA) had significantly improved bone density (bottom) compared to controls (top). [Adapted from ACS Central Science, 2023, DOI: 10.1021/acscentsci.3c00794]
此前，北京大学的郑伟博士和他的同事们训练了一个深度学习算法，以预测细胞对药物治疗的反应，并最终通过比较疾病和药物处理细胞的基因表达谱的变化来准确预测新药物的有效性。对于他们最新的研究，他们想利用该算法找到一种针对BMMSCs的骨质疏松症新治疗策略。
该团队在新生小鼠和成年小鼠的不同表达基因（DEGs）文件中运行了程序。其中排名最高的化合物之一是DHA，这是青蒿素的衍生物，也是抗疟疾疗法的关键组成部分。 “从排名最高的候选药物中，我们确定了双氢青蒿素（DHA），这是一种能促进BMMSC干细胞特性的传统中国草药提取物，有助于建立更健康的骨平衡，” 研究人员指出。
体内研究显示，将DHA提取物口服给经卵巢切除的骨质疏松小鼠模型进行六周，显著减少了动物大腿骨的骨密度丧失，几乎完全保持了骨结构。 “总的来说，DHA的口服能够拯救OVX小鼠体内的mBMMSC干细胞特性，同时纠正了从脂肪生成向骨生成倾斜的偏见分化倾向，” 科学家解释道。 为了提高传递效果，该团队随后设计了一个更强大的系统，使用注射的、装载了DHA的纳米颗粒，旨在靶向骨骼。 “为了提高双氢青蒿素在骨质疏松症中的治疗效果，设计了携带骨靶向叶酸（ALN）的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSN）来传递DHA，” 他们指出。在随后的体内实验中，他们发现，接受了纳米颗粒传递的MSN-ALN@DHA纳米颗粒的骨骼与对照组的骨骼相似，治疗没有毒性迹象。在进一步的测试中，该团队确定了DHA与BMMSCs互动以维持其干细胞特性，最终产生更多的骨母细胞。他们还表明，MSN-ALN对抑制骨破坏活动具有一定作用。
研究人员表示，这项研究证明了DHA是治疗骨质疏松症的有望药物。他们在论文中评论说：“这些发现也展示了深度学习方法加速药物开发和促进精准医学的潜力。”
编辑：王洪
排版：李丽
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