據(jù)最新一期《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》報(bào)道，美國(guó)西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用快速移動(dòng)的“跳舞分子”修復(fù)受損的人類軟骨細(xì)胞。該療法可在短短4小時(shí)內(nèi)激活再生軟骨所需的基因表達(dá)。而且，僅僅3天后，人類細(xì)胞就產(chǎn)生了軟骨再生所需的蛋白質(zhì)成分。研究人員還發(fā)現(xiàn)，隨著分子運(yùn)動(dòng)的增加，治療的有效性也隨之增加。換言之，分子的“跳舞”對(duì)于觸發(fā)軟骨生長(zhǎng)至關(guān)重要。

這種可注射療法是西北大學(xué)研究人員于2021年11月推出的。當(dāng)時(shí)，該療法利用快速移動(dòng)的“跳舞分子”來(lái)修復(fù)組織，并成功逆轉(zhuǎn)了小鼠因嚴(yán)重脊髓損傷造成的癱瘓。

骨關(guān)節(jié)炎是一種退行性疾病，關(guān)節(jié)組織會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化。嚴(yán)重骨關(guān)節(jié)炎患者中，軟骨可能因磨損而變得非常薄，而唯一有效的治療方法通常是昂貴的且具有侵入性的關(guān)節(jié)置換手術(shù)。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，“跳舞分子”有望促進(jìn)頑固性組織再生。“跳舞分子”是一種由數(shù)十到數(shù)十萬(wàn)個(gè)分子組成的合成納米纖維組裝體。“跳舞分子”具有強(qiáng)大的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)能力，移動(dòng)的分子能迅速找到并正確結(jié)合細(xì)胞受體。

一旦進(jìn)入體內(nèi)，“跳舞分子”就會(huì)模仿周圍組織的細(xì)胞外基質(zhì)。通過(guò)匹配基質(zhì)的結(jié)構(gòu)，模仿生物分子的運(yùn)動(dòng)，并整合受體的生物活性信號(hào)，這種合成材料能夠與細(xì)胞進(jìn)行通信。

團(tuán)隊(duì)研究了對(duì)軟骨形成和維持至關(guān)重要的特定蛋白質(zhì)的受體。為了靶向這種受體，他們開發(fā)了一種新的環(huán)形肽，該肽模擬了轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β-1（TGFb-1）的蛋白質(zhì)生物活性信號(hào)。

接著，他們將這種肽整合到兩種不同的分子中。兩種分子相互作用在水中形成超分子聚合物，每個(gè)分子都具有相同的模擬TGFb-1的能力。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種具有特殊結(jié)構(gòu)的超分子聚合物，使其分子能夠在大型組裝體內(nèi)更自由地移動(dòng)。然而，另一種超分子聚合物限制了分子運(yùn)動(dòng)。

3天后，暴露在更具移動(dòng)性的分子組裝體中的人體細(xì)胞，產(chǎn)生了更多軟骨再生所需的蛋白質(zhì)成分。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，對(duì)于軟骨基質(zhì)中的一種關(guān)鍵成分——膠原蛋白Ⅱ的產(chǎn)生，含有激活TGFb-1受體的環(huán)形肽的“跳舞分子”甚至比生物系統(tǒng)中具有此功能的天然蛋白質(zhì)更有效。