使用SLACS系统分离成骨细胞的示意图（左）以及单药治疗与联合治疗后骨质量变化的骨横截面图像（右）。来源：《Bone Research》，原发表于《Bone Research》
研究团队发现了一种能有效治疗超级老龄化社会代表性疾病——骨质疏松症的新机制和药物组合策略。研究结果于4月2日发表在《Bone Research》期刊上。该研究由首尔国立大学工程学院的Sunghoon Kwon教授和Sang Wan Kim教授领导。
骨质疏松症是一种骨量减少、骨微结构恶化的疾病，使患者容易因轻微冲击（如咳嗽）而发生骨折。该病已变得极为普遍，影响约三分之一50岁以上的女性，且仍具有致命性，髋部或脊柱骨折后一年内的死亡率接近20%。因此，旨在增加骨量的积极药物治疗对于骨质疏松症治疗和骨折预防至关重要。
然而，临床实践中使用的药物存在各种局限性和副作用，使治疗变得困难。最常用的"抗吸收剂"可以抑制骨流失，但在增加新骨量方面效果有限，且停用这些药物可能导致快速骨流失，称为"反弹性骨流失"。
此外，目前最有效的"促骨形成剂"由于长期使用会增加心血管风险，治疗时间被严格限制在一年到两年内。由于治疗选择仍然有限，临床医生和患者都面临重大挑战，亟需开发更安全、更有效的治疗策略。
要建立骨质疏松症的根本治疗策略，准确理解成骨细胞的激活机制至关重要。然而，成骨细胞紧密附着在坚硬骨表面的极薄层中，使用传统细胞分离技术几乎不可能在不损伤的情况下分离和分析它们。这种技术限制长期以来一直是阐明成骨细胞激活机制和开发新治疗策略的主要障碍。
为应对这一挑战，Kwon教授的研究团队利用了自主研发的基于激光的细胞分离系统（空间分辨激光激活细胞分选仪，SLACS）。
为了在保留细胞在组织内的空间信息的同时精确定位特定细胞，该团队将微加工技术与激光光学相结合。结果，他们设计了一种特殊的"牺牲层"，在红外激光照射下会迅速烧蚀。这使他们能够建立一种新型技术，可以高精度地分离细胞，就像从纸上"冲压"出特定区域一样。
该系统是世界上唯一能够基于空间信息分离细胞的系统，它最大限度地减少了对细胞的物理损伤，同时能够快速提取极为稀有的细胞群。利用这种创新的工程技术，研究团队成功地从坚硬的骨组织中分离出成骨细胞，并首次在转录组水平上精确解码了调控骨形成的关键机制。
分析进一步揭示了除先前已知通路外的另一个调控骨形成的机制。
目前临床实践中最有效的骨质疏松症药物罗莫索单抗（商品名Evenity）通过抑制抑制骨形成的蛋白质硬化素（sclerostin），从而激活对成骨细胞激活至关重要的WNT信号通路来发挥作用。
然而，通过对成骨细胞激活不同阶段的转录组分析，研究团队发现，除了WNT信号通路外，TGF-β信号通路也在成骨细胞激活和骨形成效率中发挥关键作用。虽然罗莫索单抗调控一条通路（WNT信号），但这项研究确定了另一个对骨形成有贡献的主要通路（TGF-β）。
此外，该团队提出了一种同时靶向两条通路的联合治疗策略。通过给予罗莫索单抗和抗TGF-β抗体（1D11抗体）的组合，他们在动物实验中证明，骨量增加比单独使用罗莫索单抗更快、更有效，为骨质疏松症的下一代联合疗法开辟了新的可能性。
这一成就代表了真正跨学科合作的成果，结合了工程创新和临床洞察。医学研究团队确定了在现实患者护理中遇到的临床未满足需求，并提出了克服治疗局限性的假设。工程团队随后利用SLACS系统揭示了以前难以捉摸的成骨细胞激活机制。
通过整合医学团队在临床前实验方面的丰富专业知识，研究人员成功设计了最佳药物组合并验证了其有效性，展示了一个连接基础科学和临床应用的转化研究案例。
SLACS系统——本研究的核心技术——已经超越学术研究，进入实际工业应用。该技术已被生物技术初创公司Meteor Biotech开发为名为"CosmoSort"的设备并实现商业化，已成为高精度生物样本分析的领先平台。
包括主要制药公司在内的全球领先研究小组采用该技术，进一步证明了其技术影响力。因此，SLACS系统有望成为一个改变游戏规则的平台，不仅可以显著缩短骨质疏松症的药物开发过程，还可以用于癌症、免疫疾病和其他难治性疾病。
第一作者Ahyoun Choi博士表示："通过这项研究，我们认识到开发能够完全重建药物治疗过程中体内发生的复杂调控网络的技术的重要性。在这一工作的基础上，我们计划超越简单的药物组合，开发能够同时靶向多条通路的下一代双特异性抗体疗法，为患者提供更安全、更方便的治疗。"
她补充说，她正在准备海外学习，以进一步拓宽学术视野，成为一名具有全球竞争力的生物研究人员。
Kwon教授强调："这项研究只是一个开始。使用SLACS系统确定药物机制将成为发现最佳药物组合的新标准策略，不仅适用于骨质疏松症，还适用于各种疾病。"
更多信息
Ahyoun Choi等，《空间分辨成骨细胞追踪转录组学揭示TGF-β作为骨质疏松症中与硬化素联合治疗的靶点》，《Bone Research》(2026)。DOI: 10.1038/s41413-026-00521-9
关键医学概念
骨质疏松症
临床分类
风湿病学 临床药理学
由首尔国立大学提供
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