Nature Communications | 深圳先进院李光林/唐为研究团队等提出原位释氢调控衰老微环境促老龄骨修复的策略

　　近年来，人口老龄化日益加剧，老龄化不仅直接导致了对组织修复材料和制品的巨大需求。值得关注的是，老龄患者的组织损伤伴有衰老相关变化，衰老环境中免疫系统紊乱，衰老细胞发生DNA损伤、线粒体功能障碍、过度氧化应激反应等现象，且大量表达由炎症因子、趋化因子、基质降解蛋白酶等组成的衰老相关分泌表型因子（Senescence-Associated Secretory Phenotype，SASP），严重制约组织再生修复效果。尽管一系列抗衰老药物被报道，但均具有半衰期短、系统性毒副作用、有效性不足（不同细胞对药物的敏感程度不一）等问题。目前国内外缺乏针对改善衰老微环境的组织修复材料。 

　　近日，集成所神经工程中心李光林/唐为研究团队联合上海交通大学氢科学中心何前军教授、华东理工大学刘昌胜院士在Nature Communications发表了题为Local H₂ release remodels senescence microenvironment for improved repair of injured bone 的文章，共同提出了原位长效释氢阻止衰老进程、重塑老龄组织修复能效的策略，并系统探究了氢分子对于老龄骨组织中三类关键细胞（干细胞、巨噬细胞、骨细胞）衰老行为的影响。研究发现，氢分子具有广谱抗衰老效应，并展现出明显的SASP抑制效应（senomorphics）和一定程度的衰老细胞清除效应（senolytics）。基于此，设计、开发了一种具有高产氢率（911 mL/g）、良好生物相容性的硅化钙纳米材料（CaSi₂，CSN），采用静电电喷策略以可降解聚合物聚羟基脂肪酸酯为载体（Polyhydroxyalkanoate，PHA）共电喷于介孔活性玻璃支架上（Mesoporous Bioactive Glass，MBG），实现了体内原位超1周释氢，较传统注射等量富氢水释氢量高46000倍。体内原位释氢显著性减缓了修复过程中多细胞衰老进程，介导衰老巨噬细胞抑炎极化和干细胞活性与功能维持，促进老龄骨缺损衰老与炎症叠加的病理微环境向促再生方向转化，有效实现24月龄老龄小鼠临界股骨缺损修复。 

　　中国科学院深圳先进技术研究院、上海交通大学与华东理工大学为该论文共同通讯单位。中国科学院深圳先进技术研究院为论文第一完成单位。该工作也得到了国家自然科学基础科学中心、中国科学院人机智能协同系统重点实验室、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科创委基础研究项目、中国科学院青年创新促进会、博士后创新人才支持计划和上海交通大学氢科学中心等的资助。