近年来，越来越多研究证实免疫系统与骨骼系统之间存在广泛的交互调控。2023年8月，香港中文大学医学院李刚/林思恩教授团队联合中国科学院香港创新研究院Micky D. Tortorella研究员和沈阳协合生物医药李洪义工程师等在Advanced Science杂志发表题为Low-dose Staphylococcal Enterotoxin C2 Mutant maintains Bone Homeostasis via regulating Crosstalk between Bone Formation and Host T cells Effector Immunity的研究论文。该研究报道了超级抗原葡萄球菌肠毒素突变体SEC2 2M-118通过调控T细胞免疫对骨稳态的调控作用及其相关机制（图1），为靶向T细胞免疫干预骨质疏松提供了参考依据。
葡萄球菌肠毒素（SEs） 是一种经典的超级抗原，可有效活化 T 细胞。其中，C型SEs（SECs）是一组高度保守的蛋白质，保留了T细胞刺激能力但毒性较低，这使得将SECs开发为免疫治疗的潜在药物成为可能。研究团队在野生型SEC2基础上制备了其突变体2M-118，使SEC2的体内应用更加安全。此次发表的研究论文证实SEC2突变体2M-118体内应用可促进骨形成并延缓雌激素缺乏诱导的骨丢失，且这种效应依赖于SEC2 2M-118对T细胞免疫的调控。
图1. 葡萄球菌肠毒素突变体SEC2 2M-118维持骨稳态机制。
研究人员首先建立了雌性小鼠卵巢切除 （OVX） 模型，发现OVX小鼠SEC2 2M-118治疗后3周及9周均显著增加了小鼠股骨远端松质骨量，并在9周改善了股骨力学强度，血清标志物及IHC染色均提示SEC2 2M-118主要通过促进成骨延缓了小鼠骨质疏松的进展 （图2）。
图2. SEC2 2M-118通过促进骨形成延缓OVX小鼠骨丢失。
在明确了SEC2 2M-118的体内作用后，研究人员通过在T细胞缺陷的裸鼠上重复SEC2 2M-118治疗实验，发现T细胞的缺失剥夺了SEC2 2M-118增加松质骨量的效果，而T细胞的重建则部分恢复了SEC2 2M-118的作用 。进一步的体外及体内实验证实，SEC2 2M-118可有效促进T淋巴细胞增殖，活化T细胞并促进细胞因子的分泌 。为明确T淋巴细胞介导SEC2 2M-118促进成骨的关键因子，研究人员首先通过体外成骨实验证实SEC2 2M-118刺激淋巴细胞后的条件培养基可显著促进成骨分化，进一步中和培养基中的IFN-gamma可显著剥夺条件培养基的促成骨作用，证实IFN-gamma为介导SEC2 2M-118促进成骨的关键因子（图3）。
图3. IFN-gamma为介导SEC2 2M-118促进成骨的关键因子。
研究人员进一步通过RNAseq分析IFN-gamma作用于成骨前体细胞后的差异基因，证实iNOS下游的一氧化氮 （NO）是介导IFN-gamma促进成骨的关键信号 。为验证NO信号是否参与SEC2 2M-118对骨的作用，研究人员首先在体外制备了SEC2 2M-118刺激脾淋巴细胞后的条件培养基。裸鼠接受条件培养基注射后显示出同正常鼠接受SEC2 2M-118治疗相同的效果，且中和IFN-gamma和NO都可部分剥夺条件培养基的作用。体外实验亦证实NO补充剂可放大低剂量IFN-gamma的促成骨作用。进一步的实验证明，NO激活的p38 MAPK信号介导了IFN-gamma的促成骨作用 （图4） 。
图4. NO激活的p38 MAPK信号介导了IFN-gamma的促成骨作用。
最后，研究人员亦探讨了SEC2 2M-118在体外对破骨细胞分化的影响。结果显示，SEC2 2M-118刺激T细胞分泌的IFN-gamma可直接抑制破骨细胞分化，但同时IFN-gamma会通过刺激巨噬细胞分泌TNF-α和IL-1β从而间接促进破骨细胞分化。最终，SEC2 2M-118在体内对破骨细胞骨吸收的影响并不显著 。
综上所述，本研究详细阐述了SEC2 2M-118在体内对骨稳态的作用，表明SEC2 2M-118治疗可显著促进成骨，为基于T细胞免疫开发延缓骨丢失或促进骨再生的治疗策略打下了理论基础。
文章原文链接：http://doi.org/10.1002/advs.202300989
作者简介
第一作者：
王海兴博士：香港中文大学医学院矫形外科及创伤学系博士毕业，先后于香港中文大学和中国科学院香港创新研究院从事博士后研究。主要研究方向为T细胞免疫与骨再生/骨质疏松、生物活性水凝胶与骨缺损修复等。参与发表SCI论文33篇，其中以第一作者或共同第一作者在Advanced Science、Bioactive Materials、Materials Horizons和ACS Nano等杂志发表SCI论文6篇。
林思恩教授：骨外科博士，美国斯坦福大学博士后。香港中文大学医学院矫形外科及创伤学系研究助理教授、博士生及博士后导师。国际华人骨研学会（ICMRS）、美国骨科研究协会（ORS）、国际组织工程与再生医学协会（TERMIS）、美国科学研究协会（Sigma Xi）正式会员、中国康复医学会修复重建外科专委会再生医学转化学组委员。Journal of Orthopaedic Translation （IF 6.6）编委，国家自然科学基金（NSFC）和英国医学研究基金（MRC）同行评审专家。主要研究领域为基于干细胞和免疫微环境的组织工程骨和软骨再生的应用基础研究。主持国家自然科学基金面上项目、香港研究资助局优配研究金和广东省自然科学基金等6项研究项目。在本领域发表Nature Communications、Advanced Science、Journal of the American Chemistry Society（JACS）和Biomaterials等SCI论文80余篇，总被引3000余次。
通讯作者：
李刚教授：香港中文大学医学院矫形外科及创伤学系教授， 香港中文大学李嘉诚健康研究所研究员及香港中文大学深圳研究院研究员， 博士生导师。研究方向：干细胞生物学，骨折愈合及肢体延长技术的原理和临床应用、组织工程学和干细胞的临床应用。以通讯， 第一作者或共同作者在Nature Communications、Advanced Science、 Bone Research、Biomaterials、Bioactive Materials、JBMR、Bone等学术期刊杂志发表300余篇论文，专著15篇，主编2本书。论文被引用超过 16，000次，H index 72。Journal of Orthopaedic Translation执行副主编，Bone and Joint Research、Bone、Journal of Orthopaedic Research 等杂志编委。兼任澳大利亚莫纳什、马来西亚科学大学、南京医科大学等客座教授。荣获科技部科学技术进步一等奖、教育部高等学校自然科学研究优秀成果一等奖、华夏医学科技进步一等奖等各一项。2016年被评选为国际联合骨科研究学会会士，2021年被选为美国骨科研究学会会士。2020-2022年以来入选世界百分之2科学家名录（2022年名列1%世界科学家）。2023年全国百强骨外科学领域学者学术影响力排名第9名（https://mp.weixin.qq.com/s/kA3JeKDbsENAeBgpRfg82A）。
Micky D. Tortorella研究员：毕业于帝国理工大学，曾任Pharmacia和Pfizer公司资深研究员、项目主管，现任中国科学院广州生物医药与健康研究院和香港创新研究院首席技术官，致力于研究治疗癌症、炎症及疼痛、老年痴呆症和传染性疾病等多个尚未满足医疗需求领域的创新药。
李洪义工程师：毕业于沈阳药科大学，现任协合公司新药研发总工程师。长期从事科研和新产品开发工作，主要致力于超抗原肠毒素C2的深入研究及系列新品开发。
转自：“解说科研项目”微信公众号
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