生長因子能夠刺激多種細胞過程，包括細胞增殖、遷移和分化。因此，它們為再生醫學帶來了巨大希望，已有多種基于生長因子的產品進入臨床應用。然而，基于重組生長因子的療法仍然受到諸多限制的阻礙，包括低劑量時效果不佳和高劑量時產生嚴重副作用。例如，這些限制已促使美國食品藥品監督管理局（USFDA）對某些生長因子（如骨形態發生蛋白-2（BMP-2）和血小板衍生生長因子-BB（PDGF-BB））發布了黑框警告。限制生長因子在再生醫學中應用的問題無疑與使用了非合適的遞送系統有關。因此，研究人員已開發出多種策略，以確保重組生長因子在組織中的精確定位并控制其釋放。然而，控制生長因子的定位和釋放可能只是提高其再生潛力和安全性的第一步。理解生長因子釋放后其信號傳導如何受到組織微環境的影響，很可能至關重要。免疫反應幾乎總是伴隨組織修復再生過程，但免疫系統和炎癥信號對生長因子信號傳導的影響一直被忽視且知之甚少。特別是，細胞對生長因子的反應可能會因遞送部位的炎癥和免疫微環境的不同而改變。此外，盡管遞送生長因子的初衷是靶向那些生成新組織的細胞，如組織駐留干細胞和祖細胞，但它們也不可避免地會作用于受損組織中存在的免疫細胞，因為許多免疫細胞都表達生長因子受體。然而，局部遞送重組生長因子后免疫細胞的反應仍不清楚。

促炎細胞因子白細胞介素-1（IL-1）及其普遍表達的受體（IL-1R1）是先天免疫和炎癥的核心介質，幾乎影響所有細胞和器官。此外，研究表明IL-1R1在多種組織的修復和再生中具有顯著影響。例如，我們發現IL-1R1的激活會抑制致密骨來源間充質基質細胞（本文中稱為MSCs）的骨再生活性。基于這些發現，我們開發了一種細胞遞送系統，該系統整合了MyD88的抑制劑，而MyD88是IL-1R1信號通路中關鍵的銜接蛋白。在本研究中，我們探究了IL-1R1介導的促炎信號傳導在多大程度上影響重組生長因子驅動的組織再生，最終目標是設計出整合免疫系統控制的成功再生策略。我們使用BMP-2和PDGF-BB驅動的小鼠骨再生作為模型系統，這兩種生長因子是再生醫學中具有臨床相關性的生長因子。

圖5. IL-1R1信號傳導使骨形成細胞對生長因子脫敏的擬議機制。骨形成細胞（MSCs和成骨細胞）中的IL-1R1信號傳導刺激PHLPPs和Smurf2的表達。PHLPPs水平升高會促進Akt更快地去磷酸化，從而削弱PDGF-BB信號傳導。Smurf2水平升高會促進Smad1/5/8的泛素化進而使其降解，從而損害細胞對BMP-2的響應能力。IL-1R1信號傳導還可能通過Smurf2加速細胞衰老。BMP-2和PDGF-BB進一步刺激巨噬細胞釋放IL-1β。磷酸化由帶有字母P的小圓圈表示。

由于IL-1β是骨愈合背景下最主要的IL-1R1配體，我們測量了生長因子治療后顱骨缺損中IL-1β的濃度。出乎意料的是，雖然骨損傷后確實有IL-1β釋放，但在治療后前兩周內，遞送BMP-2或PDGF-BB導致該細胞因子水平顯著升高（圖4A）。接下來，為了確定缺損微環境中IL-1β的主要來源細胞類型，我們在通過氯膦酸鹽脂質體耗竭巨噬細胞的小鼠中重復了該實驗（圖S7），因為這些細胞會釋放大量的IL-1β（20）。在缺乏巨噬細胞的情況下，遞送BMP-2或PDGF-BB并未使骨缺損中IL-1β濃度升高，這表明這兩種生長因子通過巨噬細胞觸發IL-1β的釋放（圖4B）。我們確認，原代骨髓來源巨噬細胞（未極化）具備響應PDGF-BB和BMP-2的能力，因為它們表達這些生長因子的部分受體（PDGFRα、PDGFRβ，以及激活素受體1型（ACVR1），還有骨形態發生蛋白受體1B型（BMPR1B）和2型（BMPR2），后者表達程度較低；圖S8）。體外用BMP-2或PDGF-BB刺激巨噬細胞可誘導IL-1β的釋放，這證實了生長因子觸發巨噬細胞釋放IL-1β（圖4C）。綜合以上結果，我們表明：暴露于IL-1R1信號傳導會抑制骨形成細胞（MSCs和成骨細胞）對BMP-2和PDGF-BB的響應，而局部遞送這些生長因子則通過觸發巨噬細胞釋放IL-1β，進一步加劇了IL-1R1信號傳導（圖5）。

圖4. 遞送BMP-2和PDGF-BB觸發巨噬細胞釋放IL-1β。（A和B）用含有生理鹽水（僅纖維蛋白）、BMP-2或PDGF-BB（1μg）的纖維蛋白基質處理顱骨缺損。在不同時間點收集缺損周圍帶有骨組織的纖維蛋白基質。（A）中的圖表顯示所采集樣本中的IL-1β濃度（每毫升組織裂解液中的IL-1β濃度）。每個時間點n=3。（B）中的圖表顯示第6天時，在巨噬細胞正常存在（對照脂質體）和巨噬細胞耗竭（Liposoma氯膦酸鹽脂質體）的小鼠中測得的IL-1β濃度。n=4。（C）用BMP-2或PDGF-BB處理原代巨噬細胞。24小時后測量培養基中的IL-1β濃度。n=4。

論文信息：

論文題目：Enhancing the regenerative effectiveness of growth factors by local inhibition of interleukin-1 receptor signaling

期刊名稱：Science Advances

時間期卷：Vol 6, Issue24(2020)

在線時間：2020年6月12日

DOI: 10.1126/sciadv.aba76

產品信息：

貨號：CP-005-005

規格：5ml+5ml

品牌：Liposoma

產地：荷蘭

名稱：Clodronate Liposomes&Control Liposomes

辦事處：靶點科技

Clodronate Liposomes氯膦酸鹽脂質體清除小鼠骨再生模型里巨噬細胞。荷蘭Liposoma巨噬細胞清除劑ClodronateLiposomes見刊于Science Advances：通過局部抑制IL-1受體信號通路提升生長因子的再生修復效能。

Liposoma巨噬細胞清除劑Clodronate Liposomes氯膦酸二鈉脂質體清除巨噬細胞的材料和方法：

In vivo macrophage depletion

One day before surgery, 200 μl of clodronate liposomes (5 mg/ml) or empty liposomes (Liposoma) was intravenously injected in C57BL/6 mice (10 to 12 weeks old). An additional 200 μl of clodronate liposomes or empty liposomes were intraperitoneally injected every 2 days until day 6. Mouse spleens were harvested and crushed, and red blood cells were lysed with red blood cell lysis buffer [ammonium chloride (8.3 g/liter) and 10 mM tris-HCl in distilled water]. Macrophage depletion was verified by resuspending splenocytes in TruStain FcX anti-CD16/32 (1 μg/ml; clone 93, BioLegend) antibodies to block nonspecific binding and 1:500 dilution of Zombie Aqua (BioLegend) diluted in PBS. Subsequently, splenocytes were labeled with the following antibodies: anti-CD11b PE (1 μg/ml; clone M1/70, BioLegend), anti-Ly6G BV421 (1 μg/ml; clone 1A8, BioLegend), and anti-F4/80 biotin (3 μg/ml; clone REA126, Miltenyi Biotech) conjugated to streptavidin APC/Fire 750 (0.4 μg/ml; BioLegend) diluted in flow cytometry buffer (PBS with 1% BSA and 5 mM EDTA). Samples were acquired on a BD FACS Fortessa X20 and analyzed with FlowJo software (TreeStar Inc.).

巨噬細胞清除材料和方法文獻截圖：通過局部抑制IL-1受體信號通路提升生長因子的再生修復效能。