Protease-Activatable Porphyrin Molecular Beacon for Osteoarthritis Management
Notice bibliographique
Résumé
High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Despite the substantial burden posed by osteoarthritis (OA) globally, difficult challenges remain in achieving early OA diagnosis and adopting effective disease-modifying treatments. In this study, we use a biomolecular approach to address these limitations by creating an inherently theranostic molecular beacon whose imaging and therapeutic capabilities are activated by early pathological changes in OA. This platform comprised (1) a peptide linker substrate for metalloproteinase-13 (MMP-13), a pathological protease upregulated in OA, which was conjugated to (2) a porphyrin moiety with inherent multimodal imaging, photodynamic therapy, and drug delivery capabilities, and (3) a quencher that silences the porphyrin’s endogenous fluorescence and photoreactivity when the beacon is intact. In diseased OA tissue with upregulated MMP-13 expression, this porphyrin molecular beacon (PP MMP13 B) was expected to undergo sequence-specific cleavage, yielding porphyrin fragments with restored fluorescence and photoreactivity that could, respectively, be used as a readout of MMP-13 activity within the joint for early OA imaging and disease-targeted photodynamic therapy. This study focused on the synthesis and characterization of PP MMP13 B, followed by a proof-of-concept evaluation of its OA imaging and drug delivery potential. In solution, PP MMP13 B demonstrated 90% photoactivity quenching in its intact form and robust MMP-13 activation, yielding a 13-fold increase in fluorescence post-cleavage. In vitro, PP MMP13 B was readily uptaken and activated in an MMP-13 cell expression-dependent manner in primary OA synoviocytes without exuding significant cytotoxicity. This translated into effective intra-articular cartilage (to a 50 μm depth) and synovial uptake and activation of PP MMP13 B in a destabilization of the medial meniscus OA mouse model, yielding strong fluorescence contrast (7-fold higher signal than background) at the diseased joint site. These results provide the foundation for further exploration of porphyrin molecular beacons for image-guided OA disease stratification, effective articular delivery of disease-modify agents, and OA photodynamic therapy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».