综述：适配体功能化生物材料在骨相关疾病治疗中的应用

这篇综述系统阐述了适配体功能化生物材料在骨相关疾病治疗中的前沿进展。文章重点总结了针对不同靶点（如细胞、炎症因子、生长因子等）的适配体及其功能化策略（如共价/非共价修饰），并详细介绍了其在骨缺损、骨关节炎、骨质疏松、类风湿性关节炎和骨肉瘤等疾病中的创新应用，包括靶向药物递送、微环境调控和生物传感等。最后，文章探讨了该领域面临的挑战（如稳定性、脱靶效应）和未来发展方向（如临床转化、多靶点策略），为骨相关疾病的精准医疗提供了新视角。

分类：骨相关疾病中的适配体

适配体是一类通过指数富集的配体系统进化技术筛选出的单链短RNA或DNA寡核苷酸，因其特异性高、免疫原性低、易于合成修饰等特点，被誉为“化学抗体”。在骨相关疾病中，适配体的靶点主要分为两大类：细胞和蛋白质。

靶向细胞

骨骼和关节组织中的主要细胞，如间充质基质/干细胞、成骨细胞、破骨细胞、软骨细胞和滑膜细胞，在疾病进展和组织再生中扮演重要角色，是适配体靶向的重要目标。

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  MSC靶向： 由于MSCs具有多向分化潜能，在促进骨和软骨再生方面前景广阔。例如，Apt19S适配体能特异性结合细胞膜上的生物矿化相关碱性磷酸酶，被广泛用于功能化生物材料以招募MSCs。HM69适配体也对MSCs表现出高亲和力。
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  成骨细胞和破骨细胞靶向： 成骨细胞特异性适配体CH6可用于引导成骨 siRNA的靶向递送，促进骨形成。针对破骨细胞关键调控通路RANK/RANKL的适配体，则有望特异性识别破骨细胞并调控骨代谢。
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  软骨细胞和滑膜细胞靶向： 软骨细胞特异性适配体tgg2通过结合成纤维细胞生长因子受体1发挥作用。滑膜细胞特异性适配体CX3则可用于构建靶向药物递送系统，用于治疗关节炎。

靶向蛋白质

适配体另一主要靶点是蛋白质，包括炎症因子、蛋白酶、生长因子等，它们在骨关节疾病的病理生理过程中至关重要。

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  炎症因子靶向： 针对白细胞介素17（IL-17A、IL-17A/F）、IL-6、肿瘤坏死因子α（TNF-α）及其受体的适配体，能够有效阻断其信号通路，在骨关节炎和类风湿性关节炎治疗中显示出潜力。
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  蛋白酶靶向： 如靶向ADAMTS-5（一种重要的蛋白聚糖酶）的适配体，是保护软骨、延缓关节退变的候选分子。
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  生长因子靶向： 针对结缔组织生长因子、成纤维细胞生长因子2、血管内皮生长因子的适配体，可用于调控组织再生过程中的细胞增殖、分化和血管生成。

靶向生物材料的适配体功能化策略与平台

将适配体与生物材料结合，可构建智能靶向平台，主要策略包括非共价修饰和共价修饰。

修饰策略

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  非共价策略： 依靠氢键、静电相互作用等较弱的可逆相互作用，例如适配体自组装成二维阵列、三维纳米结构（如四面体框架核酸）等。
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  共价策略： 通过迈克尔加成、点击化学等反应在适配体和生物材料表面形成牢固的化学键，实现持久的功能化。

结合平台

适配体可与多种载体平台结合，增强其功能。

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  微/纳米载体： 包括聚合物纳米粒（如PLGA）、树枝状聚合物、脂质体等有机载体，以及金纳米粒、介孔二氧化硅等无机载体。例如，适配体功能化的PLGA纳米粒可实现成骨细胞靶向的siRNA递送。
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  细胞外囊泡： 作为天然载体，EVs具有良好的生物相容性。将MSC特异性适配体Apt19S与MSC来源的EVs结合，可构建具有靶向骨组织能力的工程化EVs，促进骨质疏松模型中的骨愈合。
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  水凝胶： 适配体可作为超分子交联剂整合入水凝胶网络，实现程序化蛋白质控释和细胞招募。例如，将适配体与明胶甲基丙烯酰水凝胶结合，可特异性捕获关节内的滑膜细胞和半月板细胞。
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  支架： 通过静电纺丝、3D打印等技术制备的支架经适配体功能化后，可作为“细胞捕获器”招募内源性干细胞，并控制生长因子的释放，用于骨软骨组织工程。
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  四面体框架核酸： tFNAs是一种稳定的三维DNA纳米结构，易于修饰不同适配体，具有良好的细胞内涵能力和组织穿透性，能促进细胞增殖、迁移和成骨/成软骨分化，并具有抗炎和抗氧化特性，在骨相关疾病中应用广泛。

适配体功能化生物材料在骨相关疾病中的应用

软骨和半月板缺损

关节软骨自我修复能力差，适配体功能化生物材料为软骨再生提供了新策略。

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  生物活性细胞招募： 研究者设计了适配体功能化的双层支架，上层释放kartogenin（KGN），下层为成骨活性层，通过Apt19S招募内源性MSCs，显著修复了大鼠的骨软骨缺损。利用3D打印技术制备的含适配体HM69的生物墨水支架，也能有效招募MSCs并促进软骨再生。
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  微环境调控： 将适配体Apt19S交联到脱细胞软骨细胞外基质支架中，并掺入镁离子（Mg²⁺），可调节早期炎症微环境，促进软骨再生。将适配体与KGN结合构建的可注射水凝胶，能靶向MSCs并缓释KGN，创造有利的成软骨微环境。此外，靶向Notch-1的适配体与成软骨诱导培养基联用，在三维低氧环境中对MSCs pellets表现出协同促成软骨作用。

骨骨折或缺陷

适配体功能化生物材料通过靶向递送、招募细胞和调控微环境来促进骨再生。

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  靶向药物递送： 成骨细胞特异性适配体CH6功能化的脂质纳米粒可实现siRNA的靶向递送，改善骨质疏松模型的骨微结构。将靶向适配体和靶向肽（C11）修饰的树枝状聚合物纳米载体，能改善药物在骨组织的分布。
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  生物活性细胞招募： 将Apt19S修饰在电纺聚己内酯/黑磷纳米纤维支架表面，结合温和光热效应，能有效招募内源性MSCs，促进骨缺损修复。3D打印的序贯释放适配体（招募MSCs）和BMP2（诱导成骨）的支架，能显著增加骨形成。
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  微环境调控： 在钛植入体表面构建过氧化氢（H₂O₂）响应系统，接合成骨生长肽和Apt19S，可调控局部MSCs招募和成骨。针对骨细胞分泌的硬化蛋白的适配体Aptscl56，可被整合到骨靶向纳米药物中，通过捕获硬化蛋白促进骨形成。
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  生物传感和细胞招募： 适配体生物传感器可检测骨钙素等骨代谢标志物。细胞招募策略在骨质疏松治疗中仍有待探索。

骨关节炎

OA是一种退行性关节疾病，适配体策略侧重于靶向递送和微环境调控。

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  靶向药物递送： 软骨细胞特异性适配体tgg2能与成纤维细胞生长因子受体1结合，用于构建靶向纳米平台递送治疗性miR-141/200c，通过sirtuin 1/IL-6通路缓解OA进展。滑膜细胞特异性适配体CX3功能化的脂质体可递送senolytics（达沙替尼和槲皮素），清除衰老样滑膜成纤维细胞，延缓OA软骨退变。
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  微环境调控： 靶向ADAMTS-5的DNA G-四链体适配体能抑制细胞外基质降解。CD200R1激动剂适配体CCS13可通过调节炎症反应减轻OA。IL-17A适配体（如RA10-6）能抑制滑膜增厚和炎症因子产生。
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  生物传感和细胞招募： 基于适配体的生物传感器可用于早期检测炎症因子。适配体引导的内源性MSCs招募也是OA治疗的潜在方向。

类风湿性关节炎

RA是一种自身免疫性疾病，适配体功能化生物材料可实现靶向药物递送和微环境调控。

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  靶向药物递送： 利用可分离微针平台共递送TNF-α靶向适配体Apt1-67和抗IL-6R抗体托珠单抗，在胶原诱导性关节炎小鼠模型中显示出协同疗效。PEG化的IL-17A适配体也显示出治疗潜力。
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  微环境调控： 靶向核染色质蛋白DEK的适配体（如DTA-64）可抑制中性粒细胞胞外陷阱形成和滑膜细胞迁移，缓解关节炎。将靶向TNF受体1的适配体和DEK适配体部分结合ATP适配体互补序列，可自组装成ATP响应的Y形DNA纳米结构（DAT），在类风湿性关节炎模型中有效改善病情。
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  生物传感和细胞招募： 适配体生物传感器可用于检测IL-6等生物标志物。靶向VEGF的适配体可能抑制血管翳形成。细胞招募在RA治疗中研究较少。

骨肉瘤

OS是常见的恶性骨肿瘤，适配体基系统可用于特异性诊断和靶向治疗。

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  靶向药物递送： 骨肉瘤特异性适配体LC09功能化的载蜂毒肽胶束能诱导免疫原性细胞死亡，抑制OS恶化。CD133适配体功能化的纳米粒可靶向癌症干细胞，增强化疗药物效果。表皮生长因子受体适配体功能化的杂化纳米粒能靶向OS细胞并减少肿瘤球形成。
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  微环境调控： 适配体LC09功能化的脂聚合物可封装编码VEGF gRNA的CRISPR-Cas9质粒，选择性分布于原位OS和肺转移灶，抑制肿瘤血管生成和生长。
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  生物传感： 基于荧光共振能量转移的适配体生物传感器可灵敏检测骨钙素等标志物，用于骨肿瘤早期诊断。适配体功能化的纳米材料也可用于OS成像。

结论与展望

适配体功能化生物材料在治疗骨相关疾病方面展现出巨大潜力，但仍面临诸多挑战。稳定性、脱靶效应、体内命运、免疫原性和大规模生产等问题是临床转化的主要障碍。未来研究应关注：利用3D生物打印、微流控等新技术构建更复杂的多功能材料；开发双适配体或多适配体系统以及刺激响应性材料以实现协同治疗；加强器官芯片等体外模型验证；并推进严谨的临床评估和长期随访。尽管前路漫漫，适配体功能化生物材料作为精准医疗的新平台，有望为骨相关疾病治疗带来突破性进展。