Sialic acid-targeting strategies to understand its role in inflammation and arthritis
Doktorsavhandling, 2026
Given the emerging evidence for Sia involvement in OA, improved understanding of the spatiotemporal dynamics of Sia and associated pathways may enable targeted immunomodulation. We identified the presence of Siglec-5/14 in OA synovial fluid, suggesting a functional role in disease. First, focusing on monocytes, a previously uncharacterized immunoregulatory role of Siglec-5 in modulating pro-inflammatory toll-like receptor 4 (TLR4) signaling was identified. Second, we observed inflammation-induced alterations in Sia metabolism which did not correspond with increased cell-surface Sia. Lastly, using an enzyme-based cartilage degradation model, we showed that Sia removal led to cartilage breakdown, reinforcing its importance for cartilage integrity. Together, these findings provide mechanistic insight into the role of Sia in OA pathogenesis.
Building on these findings, Sia, pH changes, and cartilage degradation products were utilized for selective targeting and controlled drug release using polymeric nanoparticles (PNPs). Functionalization with phenylboronic acid (PBA) enabled multivalent and reversible binding to Sia, resulting in measurable immunomodulatory effects on monocyte migration in a transwell assay. Furthermore, pH-responsive drug release was demonstrated in a relevant biological model, underscoring its applicability in inflammation. Finally, glycosylation within the biomolecular corona influences nanoparticle-microenvironment interactions, with glycan structures emerging as key determinants of nanoparticle behavior and therapeutic performance.
Collectively, these findings highlight a mechanistic role for sialylation in inflammation and support glycan-targeting strategies as a foundation for Sia-directed immune modulation in OA.
Sialic acid
inflammation
nanoparticles
Siglec
TLR4
osteoarthritis
Författare
Loise Råberg
Molekylär biovetenskap
Sialoglycans modulate Siglec-5-TLR4 interactions in osteoarthritis
iScience,;Vol. 28(2025)
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Dynamic Release from Acetalated Dextran Nanoparticles for Precision Therapy of Inflammation
ACS Applied Bio Materials,;Vol. 7(2024)
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Råberg, L., Mårtensson, H., Erensoy, G., de Carvalho, V., Al-Wassiti, G., Sundqvist, M., J. Boyd, B., Hultgård Ekwall, A-K., Corciulo, C., Stubelius, A., Multivalent boronolectin nanoparticles modulate monocyte migration via sialic acid shielding in osteoarthritis
Glycosylation-driven interactions of nanoparticles with the extracellular matrix: Implications for inflammation and drug delivery
Biomaterials Advances,;Vol. 171(2025)
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Rajgopalan Nair, R., Råberg, L., Yi Lam, Y., J. Boyd, B., Stubelius, A., Comparative tools to understand the role of sialic acid in osteoarthritis
Artros är en vanlig ledsjukdom som påverkar hela leden, där kronisk inflammation är en central del av sjukdomsförloppet. Sjukdomen leder ofta till smärta, stelhet och nedsatt fysisk funktion, och det saknas fortfarande botande behandlingar. Nanomaterialbaserade system har i stället föreslagits som lovande alternativa behandlingar av komplexa sjukdomar som artros.
I min avhandling undersöker jag hur sialinsyra är involverad i inflammatoriska processer, med särskilt fokus på monocyter som är en av de mest förekommande immuncellerna vid artros. Jag identifierade en tidigare okänd regulatorisk mekanism där en sialinsyrabindande receptor kontrollerar inflammation i monocyter. Inflammation-associerade skiftningar i sialinsyra-uttryck identifierades även i andra cellpopulationer. Genom en särskilt utformad nanopartikel-design, kunde vi påvisa att monocytmigration kan hämmas via sialinsyra.
Sammantaget bidrar detta arbete till ökad förståelse för sialinsyrans roll i inflammation och visar vikten av att ta hänsyn till sjukdomsmiljön för optimal formulering av nanopartikelbaserade terapier.
Ämneskategorier (SSIF 2025)
Cell- och molekylärbiologi
Nanoteknik
Immunologi inom det medicinska området
Styrkeområden
Nanovetenskap och nanoteknik
Hälsa och teknik
Materialvetenskap
Infrastruktur
Chalmers materialanalyslaboratorium
DOI
10.63959/chalmers.dt/5894
ISBN
978-91-8103-437-0
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 5894
Utgivare
Chalmers
KA-salen, Kemigården 4
Opponent: Prof. Salomé Pinho, i3S - Institute for Research and Innovation in Health, Porto, Portugal