Jagged-1 蛋白可望成為骨折新救星 不再擔心骨頭會長歪

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骨折發生的原因,不外乎運動傷害、車禍、跌倒等情況。目前骨折治療方式,通常使用骨釘、骨板或石膏固定,但是骨折在某些情況下,仍無法適當地癒合。此外,骨形態發生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)也被用於骨折修復,但研究指出,使用 BMPs 導致過度或錯誤的骨骼生長,也會產生發炎、脂肪形成、骨肥厚(hypertrophic bone)、骨異位、神經根病(radiculopathy)和死亡等不良反應。因此,仍需研發一種新的治療方法,幫助骨折患者。

近日,密西根大學醫學院(University of Michigan Medical School)Kurt D. Hankenson 博士所率領的研究團隊指出,顱骨(calvarial bone)和股骨(femoral bone)損傷的小鼠和大鼠,接受 Jagged-1 蛋白治療之後,能活化 Notch 訊息傳遞路徑,最後促進牠們的骨頭癒合。然而,接受 BMP 治療的小鼠和大鼠,雖然骨頭也能癒合,但卻產生瀰漫性骨肥厚的副作用。此研究刊登於《npj 再生醫學》(npj Regenerative Medicine)期刊。

該研究團隊指出,他們採用可生物降解的 PLGA 微載體珠(Jag1 的剛性基底)嵌入明膠海綿中,以骨傳導性支架方式,治療大小鼠的顱骨損傷部位,以及直接將 Jag1 黏附於明膠海綿上,然後施用於股骨損傷部位。他們也進一步指出,Notch 是一個演化保留細胞間訊息傳遞路徑,當其配體 Jagged-1 與它結合之後,Notch 受體可以藉由水解它們的細胞內結構域(intracellular domains,NICD)而進入細胞核內,成為轉錄因子,進而活化不同種類的基因,包含骨頭癒合和肌肉骨骼分化等。

Hankenson 博士指出,他們的研究團隊一直在研究 Jagged-1 配體促進骨生成細胞的能力。而研究團隊發現骨骼癒合訊息傳遞是獨一無二的,因為這個特定的配體通常需與一個傳遞細胞結合,活化鄰近細胞中的骨骼癒合。透過這樣的特性,有助於他們確保在損傷部位,適時地補足 Jagged-1 劑量。因此,骨骼生成只會在骨骼應該生成的地方。

儘管需要更多的研究和資助,才能在人類身上進行測試,然而 Jagged-1 具有高度治療再生創傷或先天性骨缺陷的潛力。但該研究團隊指出,嚴重破裂性骨折或一般骨折的患者若需要自體骨頭移植,則可藉由 Jagged-1 注射治療中,獲得不錯的效果。因為自體移植手術涉及到使用身體其他部位的骨骼,將是一個成本高昂的手術,也有可能產生其他併發症。

延伸閱讀:當科幻不再是夢:生物科技如何改寫人類未來

參考資料:
1. Hankenson KD, et al. NPJ Regen Med. 2017 Dec 15;2:32.
2. Carragee, EJ, et al. Spine J. 2011;11:463–468.
3. James, A. W. et al. Tissue Eng. Part. B Rev. 2016;22:284–297.
4. https://www.genengnews.com/gen-news-highlights/hard-to-heal-bones-could-use-a-protein-boost/81255447
5. http://journalhealthcare.com/50/scientists-find-possible-way-to-heal-non-healing-bones/

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