近日，北京大學國際癌癥中心和北京大學口腔醫(yī)學院與醫(yī)院的團隊，利用深度學習算法，確定了抗瘧藥物雙氫青蒿素（DHA）作為潛在的骨質疏松癥治療方法。這項研究表明，DHA在活體小鼠中成功逆轉了骨質疏松引起的骨密度喪失，通過幫助維持骨髓間充質干細胞（BMMSCs）的“干細胞特性”。

《ACS Central Science》雜志上的報告稱，他們的研究表明：“DHA通過維持BMMSC的干細胞特性，可能成為治療骨質疏松的有望治療藥物。” 骨質疏松癥是一種影響骨骼系統(tǒng)的退行性疾病，其特征是骨密度喪失和骨微結構的破壞。在健康人中，有骨母細胞建立新骨骼和破壞它的破骨細胞之間的平衡。但當“拆遷隊”過于活躍時，會導致骨質流失和骨質疏松，這通常影響到老年人。 BMMSCs是骨母細胞的前體，對骨質疏松癥起著至關重要的作用?！癇MMSCs通過承諾性分化和穩(wěn)定增殖和更新的本地人口，共同構成了BMMSCs在生理運動下的干細胞特性，以維持功能性骨母細胞的持續(xù)流供?！?因此，維持BMMSC的干細胞特性對于骨骼平衡和再生至關重要。

然而，在骨質疏松癥期間，這些多能細胞往往會轉變成產生脂肪的脂肪細胞，并且具有“降低的再生潛力”，作者繼續(xù)說。 “因為BMMSCs為骨修復提供了持續(xù)的骨母細胞供應，因此找到恢復其功能的方法至關重要。”

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，北京大學的鄭偉博士和他的同事們訓練了一個深度學習算法，以預測細胞對藥物治療的反應，并最終通過比較疾病和藥物處理細胞的基因表達譜的變化來準確預測新藥物的有效性。對于他們最新的研究，他們想利用該算法找到一種針對BMMSCs的骨質疏松癥新治療策略。

該團隊在新生小鼠和成年小鼠的不同表達基因（DEGs）文件中運行了程序。其中排名最高的化合物之一是DHA，這是青蒿素的衍生物，也是抗瘧疾療法的關鍵組成部分。 “從排名最高的候選藥物中，我們確定了雙氫青蒿素（DHA），這是一種能促進BMMSC干細胞特性的傳統(tǒng)中國草藥提取物，有助于建立更健康的骨平衡，” 研究人員指出。

體內研究顯示，將DHA提取物口服給經卵巢切除的骨質疏松小鼠模型進行六周，顯著減少了動物大腿骨的骨密度喪失，幾乎完全保持了骨結構。 “總的來說，DHA的口服能夠拯救OVX小鼠體內的mBMMSC干細胞特性，同時糾正了從脂肪生成向骨生成傾斜的偏見分化傾向，” 科學家解釋道。 為了提高傳遞效果，該團隊隨后設計了一個更強大的系統(tǒng)，使用注射的、裝載了DHA的納米顆粒，旨在靶向骨骼。 “為了提高雙氫青蒿素在骨質疏松癥中的治療效果，設計了攜帶骨靶向葉酸（ALN）的介孔二氧化硅納米顆粒（MSN）來傳遞DHA，” 他們指出。在隨后的體內實驗中，他們發(fā)現(xiàn)，接受了納米顆粒傳遞的MSN-ALN@DHA納米顆粒的骨骼與對照組的骨骼相似，治療沒有毒性跡象。在進一步的測試中，該團隊確定了DHA與BMMSCs互動以維持其干細胞特性，最終產生更多的骨母細胞。他們還表明，MSN-ALN對抑制骨破壞活動具有一定作用。

研究人員表示，這項研究證明了DHA是治療骨質疏松癥的有望藥物。他們在論文中評論說：“這些發(fā)現(xiàn)也展示了深度學習方法加速藥物開發(fā)和促進精準醫(yī)學的潛力?！?/p>

參考文獻：Deep Learning-Predicted Dihydroarteminsinin Rescues Osteoporosis by Maintaining Mesenchymal Stem Cell Stemness through Activating Histone 3 Lys 9 Acetylation

編輯：王洪

排版：李麗