含溴域蛋白9（BRD9）是非典型BAF染色質(zhì)重塑復合物的組成部分，已被確定為血液病的關鍵治療靶點。盡管破骨細胞起源于造血，但BRD9在破骨細胞形成和骨病中的作用仍未解決。

本研究發(fā)現(xiàn)髓系Brd9缺陷通過下調(diào)干擾素-β（IFN-β）信號通路增強破骨細胞譜系的增殖和骨吸收，并抑制破骨細胞生成。研究發(fā)現(xiàn)BRD9與轉錄因子FOXP1相互作用，隨后激活Stat1轉錄和IFN-β信號。

此外，BRD9與BRD4在破骨細胞形成過程中的功能特異性也得到了評估。利用BRD9的藥理學調(diào)節(jié)和柔韌性可注射絲素水凝膠的優(yōu)勢，設計了一種局部給藥系統(tǒng)，可有效緩解脂多糖誘導的局限性侵襲性牙周炎的唑來膦酸鹽相關頜骨骨壞死和急性骨丟失。

總之，這些結果證明了BRD9在破骨細胞生成中的功能及其對骨病的治療潛力。

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本期與您分享的是：BRD9介導的染色質(zhì)重塑通過負反饋機制抑制破骨細胞形成。

主要用到的試劑有：

(+)-JQ1（Abmole，M2167，純度>99%）是一種BET bromodomain抑制劑，作用于BRD4（2），IC50為33 nM，結合到BET家族的所有Bromodomain結構域，而不結合到BET家族以外的Bromodomain結構域，JQ1通過c-MYC介導的途徑下調(diào)CD47的表達。

Zoledronic acid（Abmole，M2329，純度>99%）唑來膦酸，是第三代含氮二磷酸鹽，具有高效的抗骨質(zhì)再吸收活性。Zoledronic Acid 能抑制破骨細胞的分化和凋亡。

PROTACs（蛋白水解-靶向嵌合體），直接蛋白質(zhì)特異性降解使用雙功能分子與多肽連接E3連接酶和靶蛋白配體，被報道為臨床試驗中各種疾病的一種有前途的治療策略。用化學PROTAC BRD9降解劑dBRD935評估了BRD9在破骨細胞形成過程中的功能。

研究證實，dBRD9處理RANKL誘導的BMDMs中TRAP+多核分化破骨細胞的數(shù)量和大小呈劑量依賴性增加，在1 μM濃度下沒有明顯的細胞毒性圖7a, b。選擇0.3 μM dBRD9濃度進一步評價其促進破骨細胞形成的最顯著作用。與使用iBRD9的結果一致，根據(jù)轉錄譜確定IFN-β信號通路活性是BRD9降解后的主要下調(diào)信號通路之一，并發(fā)現(xiàn)BRD9降解導致Mmp9、Acp5、Dcsstamp破骨基因表達增強，Stat1表達下調(diào)（圖7c）。此外，上調(diào)IFN-β信號后，dBRD9治療后增加的破骨細胞生成得以恢復，如TRAP +分化的破骨細胞數(shù)量和大小減少（圖7d），以及Mmp9、Acp5和Dcstamp破骨基因表達下調(diào)（圖7e）。

據(jù)報道，BRD9通過與BRD412合作調(diào)節(jié)巨噬細胞的激活。除了BRD9抑制破骨細胞形成的發(fā)現(xiàn)外，之前的研究表明BRD4抑制抑制了RANKL誘導的破骨細胞形成。為了區(qū)分BRD9和BRD4的功能特異性，比較了破骨細胞形成過程中BRD9降解后與dBRD9的轉錄譜，以及BRD4抑制與JQ1的轉錄譜。除破骨細胞相關基因發(fā)生明顯相反的變化外（圖7f），還列出了JQ1處理組較dBRD9處理組富集的前十大改變信號通路（圖7g）。

我們注意到，與dBRD9治療組相比，JQ1治療組細胞周期和破骨細胞分化過程是最主要的改變途徑。JQ1處理組細胞周期相關特征基因明顯下調(diào)（圖7h），提示其可能在破骨細胞形成過程中導致dBRD9與JQ1作用相反，具體機理有待進一步研究。

與ZOL相關的頜骨的骨壞死（ONJ）與拔牙后患者的破骨細胞生成受損有關，長期服用強抗骨吸收劑此外，最近的研究也揭示了ONJ的發(fā)病機制也與巨噬細胞過度活化和炎癥過程有關。而目前臨床上尚無預防或有效治療ONJ的方法。鑒于化學制劑PROTAC dBRD9在滑膜肉瘤和白血病的臨床前模型中顯示的療效，我們推測，以促破骨細胞生成和抗炎反應為特征的dBRD9降解物的局部治療可以有效地緩解或減輕ONJ。

為了驗證這一假設，我們通過對6周齡WT C57BL/6J小鼠進行ZOL（125μg/kg；每周兩次）和DEX（5μg/kg；每周一次）4周。第一次注射ZOL/DEX兩周后，拔除小鼠上頜左第一磨牙。絲素蛋白（SF）具有良好的生物相容性和可控制的生物降解性，在骨組織工程中得到廣泛應用。除了為各種化學線索提供合適的平臺外，SF的可注射性和光固化特性使其成為口腔醫(yī)學拔牙窩骨再生的理想生物材料。因此，我們構建了含BRD9降解物的改良可注射光固化SF，并在拔牙后立即將其填充到牙槽骨窩中，以含SF的載體為對照組。兩周后，收集各組上頜骨進行評估（圖8a）。

μCT成像對牙槽骨愈合的評估顯示，ONJ對照組小鼠磨牙拔牙部位出現(xiàn)嚴重的骨膜反應（圖8b，箭頭1）、上頜竇底骨質(zhì)疏松（圖8b，箭頭2）以及骨數(shù)量不足，充滿骨硬化樣和固片（圖8b，箭頭3）。而ONJ-dBRD9組小鼠的磨牙拔牙窩充滿了組織良好的新形成的小梁骨（圖8b），與ONJ-對照組小鼠相比，骨壞死和骨膜反應的發(fā)生率降低了80%（圖8c）。組織學檢查顯示，dBRD9組拔牙窩愈合后骨組織結構良好且充滿血管（圖8d，箭頭），對照組小鼠壞死的帶空陷窩的牙槽骨（圖8d，星號）明顯減弱。

TRAP染色和定量分析顯示，與對照組相比，dBRD9降解物處理組愈合的拔牙窩骨表面局部參與骨重構的破骨細胞增多（圖8e, f）。iNOS免疫熒光染色（圖8g），TNF-α（圖8h）和CD86（圖8i）顯示，與對照組相比，dBRD9降解物處理組愈合的拔牙窩骨表面炎癥反應局部緩解。應用dBRD9治療ZOL誘導的ONJ的良好適應證促使我們研究其發(fā)病機制與BRD9在破骨細胞發(fā)生和巨噬細胞激活過程中的功能之間的潛在聯(lián)系。

有趣的是，我們的初步數(shù)據(jù)顯示，在RANKL誘導的破骨細胞發(fā)生和脂多糖（LPS）誘導的巨噬細胞激活過程中，ZOL治療可導致BMDMs中BRD9的表達上調(diào)（圖8j）。這一發(fā)現(xiàn)回顧了BRD9的作用機制，也提示dBRD9應用于ZOL誘導的ONJ是一種潛在的理想的致腫瘤治療方法。不出所料，STAT1作為BRD9下游的關鍵靶點之一，在體內(nèi)，與對照組相比，dBRD9降解物處理組STAT1下調(diào)（圖8k）。

綜合利用BRD9的藥理學調(diào)節(jié)和柔性可注射SF生物材料支架的優(yōu)勢，我們設計了一種用于拔牙缺損的局部骨再生系統(tǒng)，有效預防和緩解ZOL相關的ONJ。

以上這些結果與我們研究中證實的BRD9的分子機制相呼應，更重要的是為未來提供了一種有前景的預防或有效緩解ONJ的策略。

鳴謝：

Jiahui Du, et al. Nat Commun. 2023 Mar 14;14(1):1413.
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