骨关节炎是一种常见的关节退行性衰老疾病。随着社会人口老龄化的加剧，越来越多的人被骨关节炎所困扰。尽管当前有多种骨关节炎干预手段，但仍没有改变疾病进程的治疗方法。
近日，中国科学院国家纳米科学中心研究员聂广军团队与清华大学长庚医院教授余家阔团队合作，构建了软骨组织特异性药物储库平台，可显著改善抗骨关节炎药物的药代动力学，提升治疗效果。相关研究在线发表于《科学-转化医学》。
骨关节炎的特征为关节软骨磨损、滑膜炎症和病理性软骨下骨重塑，这导致患者关节长期慢性疼痛并最终发展为关节功能障碍。目前，临床上对骨关节炎治疗的各种方案均有一定局限性。
运动方案需要坚持锻炼，但患者很难坚持将关节周围肌肉练到一定强度；手术方案包括关节镜清理、截骨保膝和人工关节置换，但都无法将已磨损的软骨恢复如初；药物治疗方案目前只有非甾体类消炎药用于临床，其主要作用是消炎和止痛，但对严重骨关节炎患者来说不能治本。
由于关节软骨没有血管，在全身系统性给药情况下，软骨内药物会分布不足。直接在关节腔内注射是提高药物在关节内利用率和最小化全身不良反应的一种方法。然而，即使对关节腔局部给药，药物也会通过关节滑膜毛细血管和淋巴引流被迅速清除，导致药物在关节腔内滞留时间短暂。而在关节腔内残留的少量药物进一步被关节软骨细胞外基质致密的空间结构限制，阻碍了药物向软骨组织内渗透和进一步被软骨细胞摄取。
聂广军团队长期致力于利用细胞膜-纳米技术加强多种疾病治疗方面的研究。他们通过肿瘤细胞膜与细菌内膜的共同递送，制备出个性化的杂合膜纳米肿瘤疫苗，还建立了利用中性粒细胞膜中和炎症因子的特性及微针经皮递送系统，以及提出利用血小板膜纳米海绵对抗血小板药物特异性逆转的策略等。余家阔团队则擅长骨与关节伤病的基础与临床研究。
他们通过生物力学、结构及生化刺激的协同作用，构建了异质性工程半月板；利用DNA水凝胶抗摩擦系统提升干细胞治疗骨关节炎疗效，减缓软骨退变等。
研究人员发现，软骨细胞膜表面的膜蛋白，比如多种整合素受体及部分CD蛋白家族成员，能分别与Ⅱ型胶原、纤连蛋白及透明质酸等软骨基质成分结合。这些膜蛋白存在于仿生纳米药物表面，使纳米药物特异性地和软骨细胞外基质结合，从而“铆”在细胞外基质上。同时，仿生纳米药物表面包的细胞膜来自软骨细胞，而目标治疗细胞也是软骨组织中的软骨细胞。两者具有同源靶向性，其被软骨细胞内吞的能力也得到增强。
基于此，联合团队利用纳米技术，巧妙地设计出一种基于细胞与细胞外基质相互作用的软骨组织原位“纳米药物库”，将药物“伪装”在软骨组织内进行长期治疗。研究人员将一种聚合物纳米颗粒，黏附于大鼠及人源退变软骨外基质，发现其可在大鼠软骨组织内滞留超过一个月。论文审稿人认为，使用膜包覆纳米载体结合细胞外基质并靶向治疗骨关节炎是一个“有趣又巧妙的方法”。
该工作提出一种创新策略改善药物在软骨中的保留，并使药物缓慢释放至组织中，这种药物储库平台可以显著提升药物长效治疗效果。
目前，联合团队已开始申请临床试验。他们期待这种药物递送体系能为骨关节炎患者带来福音。