摘要：精准医学与蛋白组学关注国内外蛋白组学、蛋白修饰组学应用领域的科研进展，普及蛋白组学在生命科学及基础医学研究中的应用，一起交流学习。如有侵权请联系后台删除
精准医学与蛋白组学关注国内外蛋白组学、蛋白修饰组学应用领域的科研进展，普及蛋白组学在生命科学及基础医学研究中的应用，一起交流学习。如有侵权请联系后台删除
在牙科种植、关节置换等依赖植入物的治疗场景中，异物反应（FBR）常导致植入失败。传统抗排异策略存在副作用大、成本高等局限。自然界中，精液中的亚精胺可通过调节免疫反应、激活细胞自噬，并抑制促炎因子，实现精子在女性免疫系统中的耐受。然而，如何降低植入体所引发的排异反应，系统调控局部免疫微环境并促进组织整合，是植入体临床应用过程中的重要科学问题。
吉林大学刘镇宁、王冰迪团队受此启发，将亚精胺与仿生生物改性剂结合，并通过蛋白质组学分析，揭示了亚精胺通过上调PTEN抑制PI3K-Akt通路，减少种植体周围炎症和纤维化，促进骨整合的核心机制，实现了抗排异植入材料从"被动耐受"到"主动调控"的跨越。景杰生物为该研究提供了蛋白质组学技术支持。相关研究成果于近日以“Spermidine reduces peri-implant inflammation and fibrosis to nurture osseointegration”为题，发表在生物活性材料领域权威期刊Bioactive Materials（IF=20.3）上。
·通讯作者·
刘镇宁
吉林大学仿生科学与工程研究院院长
以通讯作者或第一作者在国际知名学术杂志上发表论文90余篇，获授权国家发明专利20余项。
主要研究方向：聚焦于生物医学、材料科学、医用器械及其交叉领域。
1、从“模仿人体”到“功能增强”：亚精胺生物改性剂的创新构建
精子作为天然"外来物"，依靠精液中的亚精胺成功逃避免疫攻击。基于这一发现，团队首先开发了亚精胺功能化生物改性剂(CST@GOA)，该生物改性剂能够降低植入部位排异反应研发的急性和慢性炎症，并降低植入部位纤维包膜产生。
实验证实该材料兼具安全性与有效性：使用含亚精胺交联剂，可使生物改性剂形成更致密的微孔结构，实现亚精胺的缓慢释放，提高药物作用时间；250μm亚精胺的 CST@GOA 对成骨细胞和巨噬细胞均无毒性，且能促进成骨细胞增殖。
2、CST@GOA可缓解急性炎症与慢性纤维化，促进骨整合
为模拟临床常见的“软组织植入” 场景，研究者将CST@GOA及对照物植入大鼠皮下，在动物体内验证亚精胺的抗排异效果：CST@GOA组植入体周围组织的免疫细胞浸润减少，多种促炎因子mRNA水平降低，多种抗炎因子mRNA水平升高。研究发现亚精胺通过调控AMPK/NF-κB/mTOR信号通路，降低急性FBR的炎症反应。表明CST@GOA可有效减轻非降解材料引发的慢性FBR。
钛合金是骨科植入的 “金标准”，但常因无菌性炎症导致骨整合失败。研究将 CST@GOA与3D打印钛合金支架结合，进一步植入兔股骨缺损模型。结果发现CST@GOA组巨噬细胞比例升高，促炎因子表达减少，破骨细胞数量显著减少。此外，CST@GOA还可促进前成骨细胞迁移，成骨相关基因表达上调，表明其通过调节巨噬细胞极化与抑制破骨生成缓解急性FBR，且可直接促进成骨细胞功能，协同提升骨整合效率。
3、蛋白质组学揭示CST@GOA调控骨稳态的分子机制
为何亚精胺能同时调控炎症、自噬与骨形成？传统实验难以回答这一问题，而蛋白质组学技术成为 “关键钥匙”。
研究团队对兔植入体周围的骨组织进行蛋白质组学分析。结果发现CST@GOA组与其他组存在521个差异表达蛋白，GO和KEGG分析聚焦到PI3K-Akt通路——这是一条调控细胞存活、炎症反应的核心通路。
进一步验证发现，亚精胺能显著上调PTEN蛋白的表达，而PTEN是PI3K-Akt通路的 “负调控因子”：通过抑制Akt的磷酸化，一方面阻断NF-κB炎症通路，减少促炎因子释放；另一方面激活AMPK-mTOR通路，诱导巨噬细胞自噬清除 “炎症垃圾”；同时还能促进成骨细胞中RUNX2、Osx等成骨基因表达。这一发现明确了亚精胺 “多效调节” 的分子基础，也为后续靶向干预提供了精准靶点。
综上所述，本研究通过蛋白质组学分析揭示了亚精胺促进骨整合的调控机制：亚精胺通过上调PTEN表达，调控PI3K-Akt信号通路，进而协调炎症反应、细胞自噬与骨代谢平衡。这一发现不仅阐明了亚精胺的分子作用机制，更凸显了蛋白质组学在解析生物材料-宿主相互作用中的关键价值，尤其为骨科钛合金植入体的骨整合难题提供了临床转化方向。
本研究的突破凸显了蛋白质组学在解析复杂生物材料-宿主互作机制中的核心价值：通过精准量化差异蛋白，快速锁定关键调控通路（如PTEN-PI3K-Akt），为材料功能的分子机制验证提供直接证据。景杰生物提供的蛋白质组学技术凭借高灵敏度、高覆盖度的优势，助力团队高效筛选出炎症、纤维化及骨稳态相关的关键蛋白，避免了传统候选基因验证的盲目性。值得注意的是，未来通过蛋白质组学进一步解析CST@GOA在植入体不同区域的作用差异，或将为区域精细化材料设计提供更多的科学依据。
景杰生物作为蛋白质组学驱动精准医学领域的领军企业，在行业内率先推出高灵敏度和高准确度的4D、10X蛋白质组学、修饰组学技术，相关业务包含：蛋白质组定性/定量/靶向定量、修饰蛋白质组学、空间蛋白质组学/磷酸化修饰、单细胞蛋白质组学等。截至目前，项目成果接连见刊于Nature、Cell、Science等国际顶尖杂志，涵盖医学、动植物学等各领域，欢迎各位老师前来咨询！
来源：景杰生物
