补骨脂素促进小鼠胚胎成纤维细胞直接化学重编程为成骨样细胞

背景/目的：通过直接化学重编程获得的成骨细胞是骨再生的有希望的来源，但其效率有待提高。在此，我们系统评估了天然化合物补骨脂素（Psr）是否能增强这一过程，并探讨了其治疗潜力和作用机制。方法：用毛喉素和苯那普利（FP）的混合物处理小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs），并添加Psr。通过碱性磷酸酶和茜素红S染色、逆转录定量PCR、免疫荧光和Western blot评估体外分化。在临界大小颅骨缺损、股骨皮质缺损和皮下异位植入模型中，使用显微计算机断层扫描和组织学评估所得化学诱导成骨样细胞（ciOBs）的骨再生潜力。通过使用抑制剂SQ22536分析腺苷酸环化酶9（ADCY9）/环磷酸腺苷（cAMP）/蛋白激酶A（PKA）/cAMP反应元件结合蛋白（CREB）轴，获得Psr的机制见解。结果：Psr与FP混合物协同作用，驱动MEFs的高效成骨重编程。在25μM的最佳浓度下，Psr能够最有力地诱导早期成骨标志物，并在体外产生成熟的、矿化的ciOBs。在体内，FP+Psr诱导的ciOBs修复了临界大小的颅骨和股骨皮质缺损，并在异位部位产生了大量的、血管化的骨组织。机制上，Psr联合处理有效激活了ADCY9/cAMP/PKA/CREB通路，而该通路的药理学抑制完全消除了Psr的促成骨作用。结论：Psr作为直接化学重编程的强效协同增强剂，通过激活ADCY9/cAMP/PKA/CREB通路，产生具有强大骨再生能力的功能性成骨样细胞。