中心简介
研究方向
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中心简介


骨肌系统生物学研究中心依托上海市伤骨科研究所“三中心一平台”理念建立。深入研究骨骼与肌肉系统的发育过程及其相关性疾病,如骨质疏松、骨关节炎、椎间盘退变及肌腱损伤的关键分子机制及发现关键治疗靶点;开展针对骨关节疾病的中药药效物质基础、作用机制研究和中药源头的创新药物开发。

中心现有专职科研人员和技术人员9人,其中高级职称3人,研究生导师2人;近5年承担包括国家自然科学基金在内的科研项目30余项,省部级以上人才计划5项。中心紧紧围绕骨骼与肌肉系统的发育及相关疾病展开研究,主要研究方向包括:

一、骨肌肉系统细胞分化诱导与骨肌系统相关病损的发病机理及其防治

二、魏氏伤科的传承与发展及其中药现代化



研究方向

研究方向一:

骨系细胞分化诱导与骨关节病损的发病机理及其防治

诠释骨再生、骨关节发生发育进程中骨系细胞定向分化的关键调控环节,探讨骨质疏松、骨关节炎等重要性骨关节病损的发生发展机制的关键分子机制及治疗靶点。

(1) 低氧相关通路在骨改建及骨修复中的作用及分子机制研究

相关成果介绍 鉴于骨系细胞生长分化的低氧微环境,发现成骨细胞低氧HIF-1α通路在调控骨髓单核细胞向破骨细胞分化,骨髓基质干细胞向成骨细胞分化及成骨细胞向骨细胞的分化成熟中均发挥关键性作用(Cell Death Dis 2016; Front Immunol 2017; Front Cell Dev Biol  2021; 图1);设计合成了亲骨性低氧模拟化合物SF-DFO,发现其能特异性的靶向骨组织,激活低氧通路,而抑制因雌激素缺失等引起的骨量流失,显示出良好的临床应用前景(Bone 2018; 图2);尽管低氧通路对骨形成及骨修复具有促进作用,但低氧通路的过度激活会引起骨改建的异常,造成大量非成熟性类骨质的大量增生,降低新生骨的质量(Front Cell Dev Biol  2021;图3);发现USP26作为低氧通路下游蛋白【】,其能够放协同调控骨吸收及骨形成过程而维持骨稳态(Cell Death Differ 2022; 图4)。


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图1. 成骨细胞低氧信号通路调控骨改建的机制图


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图2. SF-DFO靶向骨组织并抑制去势性骨量流失


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3. 骨细胞低氧通路的持续激活造成非成熟类骨质的大量堆积、骨的力学性能下降


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4. USP26调控成骨及破骨细胞形成的分子机制图


(2)非编码RNA和蛋白分子在骨与关节疾病中的作用机制研究及应用探索

相关成果介绍 发现microRNA-17/92a基因簇能够通过影响成骨细胞-破骨细胞相互调节引起骨代谢失衡;证实了糖皮质激素能够通过microRNA-34a调控NOTCH信号通路,影响间充质干细胞向成骨细胞的分化;以及糖皮质激素通过响microRNA-199a影响骨形成的过程。其中,关于microRNA-199a介导糖皮质激素性骨质疏松中成骨分化的调节研究,在2017年和2018年连续两年评为Journal of molecular endocrinology杂志的单篇最高引用文章之一。此外,课题组在国内较早开展外泌体通过携带非编码RNA在骨与关节疾病中的作用机制研究,并获得了包括国家自然基金面上项目在内的一系列课题资助,取得了重要的研究进展。课题组发现,炎症因子TNF-α通过调节破骨细胞产生富含circHmbox1的外泌体,间接影响成骨细胞的分化,从而参与异常骨代谢的调节,该发现对于完善绝经后骨质疏松的发病机制提供了新的理论依据。此外,我们发现力学刺激能够促进软骨细胞产生富含miR-224-5p的外泌体,从而间接的引起软骨下骨的代谢失衡,滑膜组织的肥大及血管新生,该研究结果一方面有助于骨关节炎发病机制的阐释,另一方面对于骨关节炎临床诊断标志物开发提供了新的思路。课题组也将骨与关节疾病领域的基础研究发现,与再生医学材料课题组进行合作,以求将基础研究的发现做进一步的转化应用探索。


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课题组在基础研究领域的研究发现


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课题组将基础研究领域取得的成果进行转化探索


研究方向二:

魏氏伤科的传承与发展及其中药现代化

归纳学术思想,建立并形成魏氏伤科的理论体系,系统整理并拓展魏氏伤科经验方剂的临床应用,促进中西医结合防治骨关节病损的发展。

药物组研究方向:

开展伤骨科中药药效物质基础、作用机制研究和中药源头的创新药物开发

依托上海市伤骨科研究所科研平台,本课题组在该研究方向取得了一系列研究成果:

1.络石藤-伸筋草药对是著名中医骨伤流派魏氏伤科治疗风湿痹痛常用的配伍组合,其具有祛风除湿、通痹止痛的作用,在临床治疗骨关节炎、慢性腰背痛中有广泛的运用。中医理论认为络石藤具有祛风除湿、通络凉血、强壮筋骨作用,《本草汇言》中记载:“凡服此,能使血脉流通,经络调达,筋骨强利”。我们的研究结果表明:络石藤提取物(TJE)在体外抑制RANKL诱导的骨髓源单核-巨噬细胞向破骨细胞分化的过程,并抑制成熟破骨细胞的骨吸收功能。通过有效成分分析,揭示了TJE该作用的化学物质基础;通过网络药理学分析和实验验证,进一步阐明TJE通过干预RANK/RANKL途径中NF-κB信号通路,MAPK信号通路和AKT信号通路发挥抑制破骨细胞分化的作用,并下调RANK/RANKL途径的关键转录因子和基因的表达。该研究揭示了络石藤调控骨代谢的化学物质基础与作用机制,为络石藤的临床使用提供了新的指导意义,推动络石藤的进一步开发与应用。

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2.卫矛科的多个药用植物在民间用于治疗关节炎和筋骨疼痛。传统认为具有免疫抑制,抗炎和抗骨流失作用的雷公藤甲素和雷公藤内酯醇为这些植物治疗骨科疾病的有效成分。我们从卫矛科植物独子藤的茎部分离得到多个新型二氢-β-沉香呋喃型倍半萜,并利用光谱分析,单晶X射线衍射以及ECD计算等多种手段对新型化合物进行结合解析,并证实了该类化合物在骨保护方面的作用以及作用机制。该研究阐释了卫矛科植物治疗关节炎和筋骨疼痛药效物质基础,挖掘了该类倍半萜在骨代谢疾病中潜在的药用价值。



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中心成员
科研岗:





技术岗:
常蕾蕾                         王天琪                         胡芳琼                       但舟                         周蓉
地址:上海市瑞金二路197号                                                                                电话:021-64313534
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