人源重组骨形态发生蛋白
骨形态发生蛋白诱导成骨增加人工关节稳定性的相关研究
医科 大 学 附 属 第
一
纳入标准 ：①与骨形 态发生蛋 白增 强人 工 关节稳 定性相 关。②与骨形 态发生蛋 白诱 导成 骨作用有关。 排除标准 ：①重 复性研 究。②与本文 关 系
不 大的 研 究 。
医院骨 科， 黑龙
江 省 哈 尔 滨 市
１ ０ ０１ ５０
陈 嘉利 ，男，１７ ９５
认为，骨形态发生蛋 白 ２主要对 未分化间充质 细胞和 骨系细胞起到 募集和分化作 用。在 骨形
成早期 ，骨形态发 生蛋 白 ２不仅可使未分化间
白凝胶微 球可以较 长时间持 续释放 活性 重组人 骨形 态发生蛋 白 ２ ，作 为重组人骨形 态发生蛋 白 ２的缓释载体 ，可 以明显促进成骨细胞增殖 和分化【１ ｍ。李建军 １ 建骨形态发生蛋 白 ２ 构 真核表达质粒 ，使其在人骨髓基质干细胞 中表
年生 ， 龙江省 大 黑 庆 市 人 ，汉 族 ，
２ ｏ１ 年 大 庆 职 工 ０
文献选择 ：初检得到 ９ ５篇文献， 中文 ５ ０
医学 院毕 业 ， 学
士 ，主 治 医 师 ，主
篇 ，英文 ４ ５篇。阅读标题和摘要 进行初 筛，排 除因研 究 目的与此文无 关的 ４ ０篇 ， 内容重复性
骨 ” 。
３２ 检索 方 法 ．
研 究发现与其他 因子相 比，骨形态发生蛋 白 ２ 具有 强大的诱导 间充质 细胞 向骨母 细胞及类成 骨 细胞转化的作 用，Ｍａｒ ｈ ａｔ 刨 ｙ－ ｌ ｒ Ｗｏ ｆ 研究发 现骨形 态发生蛋白 ２不但具有促 进骨髓基质细 胞 向成 骨细胞定 向分化 的作 用，同时还 具有促 进 细胞增殖的作 用， 且其浓度在 ５ ～ ０ ｇ ０ １０ ／ Ｌ 时效应 最强。段智 霞等［研 究认 为骨形 态发生 ７ １ 蛋 白 ２活性多肽能有效地促 进骨髓基质细胞向 成 骨方 向分化 ， 导作 用存 在剂量依 赖关 系， 其诱
重组人骨形态发生蛋白异源二聚体蛋白及高效表达和复性方法[发明专利]
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(10)申请公布号 (43)申请公布日 2015.01.14C N 104277118A (21)申请号 201410334579.5(22)申请日 2014.07.14C07K 19/00(2006.01)C12N 1/21(2006.01)C12N 15/70(2006.01)C12N 15/62(2006.01)(71)申请人天津科技大学地址300457 天津市滨海新区经济技术开发区十三大街29号(72)发明人刁爱坡 党建利 李玉银 时威威罗深恒(74)专利代理机构天津盛理知识产权代理有限公司 12209代理人赵瑶瑶(54)发明名称重组人骨形态发生蛋白异源二聚体蛋白及高效表达和复性方法(57)摘要本发明涉及一种重组人骨形态发生蛋白异源二聚体蛋白及高效表达和复性方法，方法包括以下步骤：利用融合PCR 技术通过编码(GlyGlyGlyGlySer)3的DNA 片段将BMP7和BMP2基因连接，将融合基因插入pHis-NusA 质粒中，构建重组质粒，重组质粒导入大肠杆菌BL21(DE3)中，37℃培养，0.5mM IPTG 诱导表达，结果表明此方法高效表达BMP7/BMP2异源二聚体蛋白，表达蛋白以包涵体形式存在，经过简便的包涵体纯化和复性即能得到大量复性蛋白，本方法获得BMP活性蛋白操作简单，极大地降低了制备成本，适合大规模发酵生产，为BMP 在临床上治疗骨损伤的广泛应用提供了可能。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书7页序列表3页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书7页序列表3页 附图3页(10)申请公布号CN 104277118 A1.一种重组人骨形态发生蛋白异源二聚体蛋白，其特征在于：所述蛋白从N端到C端的顺序是BMP7-连接肽-BMP2，所述连接肽是由3个GlyGlyGlyGlySer重复氨基酸序列组成。
2.表达权利要求1所述蛋白的基因工程菌，其特征在于：所述宿主菌为大肠杆菌感受态BL21(DE3)，所述表达载体为pHis-NusA，所述载体的目的序列为BMP7和BMP2成熟肽基因通过编码连接肽的DNA片段连接，获得编码BMP异源二聚体的核苷酸序列。
骨形态发生蛋白-2(BMP2)基因的生理功能和信号通路研究进展
骨形态发生蛋白-2（BMP2）基因的生理功能和信号通路研究进展费晓娟1，金美林1，卢曾奎2，狄冉1，魏彩虹1*（1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京100193；2.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，甘肃兰州730050）摘 要：骨形态发生蛋白-2（BMP-2）是转化生长因子β（TGF-β）超家族的成员。
BMP2参与骨形成、生长发育、脂肪沉积和癌症发生等多个生物学过程。
BMP2与绵羊尾部脂肪沉积相关，是调控绵羊尾型发育的候选基因。
本研究主要介绍了BMP2基因的发现与结构、表达、生理功能和参与信号通路的研究进展，为BMP2基因的研究提供理论基础。
关键词：BMP2基因；结构和表达；生理功能；信号通路中图分类号：S826.2 文献标识码：A DOI编号：10.19556/j.0258-7033.20200326-06绵羊是重要的家畜之一，拥有11 000年的驯化史，是史上第一个被驯化的游牧动物。
根据绵羊尾型可分为短瘦尾羊、长瘦尾羊、短脂尾羊、长脂尾羊和肥臀羊五类[1]。
肥尾羊大约在5 000年前从瘦尾羊中演化而来，目前肥尾羊数量已占全世界总羊数的四分之一[2]。
本实验室前期的研究表明，在哈萨克羊（肥尾羊）和藏羊（瘦尾羊）脂肪组织中有464个基因差异表达，其中BMP2基因与绵羊脂尾的发育有关[3-5]。
进一步研究表明，BMP2基因能够促进绵羊前体脂肪细胞的分化，参与绵羊尾部脂肪沉积，从而影响绵羊尾型发育[6]。
1965年 Urist 在成人的脱钙骨基质中提取出一种能诱导异位骨发生的活性蛋白，并根据其生物学特性命名为骨形态发生蛋白（Bone Morphogenetic Protein，BMPs），属于转化生长因子β（The Transforming Growth Factor-β，TGF-β）超家族[7]。
BMPs家族成员至少有40个，目前关于骨代谢的研究最多[8]。
BMPs家族被分为5个亚型，其中，BMP2与骨的生长和分化相关，属于第一类亚型[9-10]。
骨形态发生蛋白BMP和骨形成的研究进展
骨形态发生蛋白BMP与骨形成的研究进展1陈于东2陈锦平1义乌市中医院2浙江省人民医院1965年，Urist等人将脱钙牛骨基质植入皮下和肌内后发现能够诱导新骨形成，他们认为脱钙骨基质中存在能诱导骨生长的未知物质，称之为BMPs。
其后的研究表明BMPs是一组复合物，迄今为止，人们己经成功分离出了40余种这类蛋白质，而且通过DNA重组技术，人的9种不同的BMP （1-9）己经得到了清楚的解释。
Wozney等曾详细报道了BMP1、BMP2、BMP3的分子克隆和分子结构与活性的关系。
BMPs是一个重要的骨相关细胞因子家族，除BMP-1外均属于TGF-B超家族，可由间充质细胞、成骨细胞及软骨细胞产生。
BMPs家族的成员通过结合I型和II型丝氨酸2苏氨酸激酶受体发挥作用，BMPs是目前发现的唯一能在体内异位诱导化骨与软骨的细胞因子，能诱导未分化的间充质细胞分化为骨软骨母细胞并产生骨软骨基质，还能刺激成骨细胞和软骨细胞分化，在骨和软骨的生长和发育中起重要作用。
1 BMP-2的理化性质人类成熟的BMP-2是一种可溶的、低分子跨膜糖蛋白，分子量约为32Kd，包括N端疏水性分泌性引导序列、中间区域的前肽和C端成熟区。
具有活性的BMP-2分子是由两个相同亚基形成的二聚体，两个亚基之间以二硫键相连，它的C-端拥有七个高度同源性的半胱氨酸残基片段，其中六个半胱氨酸残基在多肽链内形成二硫键，依赖半胱氨酸二硫键维持特定构象并保持一定的生理活性，N-端的10个碱基序列是肝素的结合位点，与细胞外的肝素特异性结合，可影响BMP-2受体激活，并调节其生物活性。
Tabas等利用体细胞杂交株，用cDNA探针杂交技术确定了BMP-2基因定位于20p-12p。
2 内源性BMP来源BMP分布于各种动物的硬组织，且骨皮质含量高于骨松质，其它组织含量甚少，但内源性BMP 确切来源目前没有完整的结论，原位杂交分析和免疫组化研究发现BMP-2的mRNA可在骨组织和多种间充质组织中表达，如肢芽、心脏、和颌骨滤泡等，但BMP-2的mRNA在骨组织中表达水平比在其它组织高40倍。
人源重组骨形态发生蛋白
人源重组骨形态发生蛋白人源重组骨形态发生蛋白（BMP）是一种重要的生物活性蛋白质，对骨骼生长、愈合和再生具有重要的作用。
BMP最早是从动物骨细胞的培养上分离出来的，后经过基因重组技术，可以在大肠杆菌、哺乳动物细胞等生物系统中大规模表达。
BMP作为一种多功能性生长因子，对于促进成骨细胞的增殖和分化，以及在骨骼生长、愈合过程中的相关信号传导起着关键作用。
BMP不仅在骨骼组织中具有重要的生物学功能，而且还能够促进软骨、齿、肌肉以及神经组织的形态生成和修复，因此在医学领域有着广泛的应用前景。
BMP通过与细胞表面的受体结合，激活细胞内信号通路，促进转录因子的激活，进而调控相关基因的表达，从而影响细胞增殖、分化和骨基质的沉积。
在临床上，BMP已经被广泛应用于骨科领域，用于骨折愈合、骨缺损修复，以及脊柱融合手术等方面。
通过外源性的BMP，可以促进骨细胞的增殖和分化，加速骨折的愈合，减少骨折的愈合时间，同时也可以用于治疗骨缺损和进行脊柱融合手术。
这些临床应用有效地提高了骨骼组织的再生和修复能力，使得一些原本难以治愈的骨科疾病得到了有效的治疗，对于患者的康复具有重要的意义。
此外，BMP还被广泛应用于组织工程和再生医学领域。
在组织工程中，通过载体材料载体等途径将BMP导入到受损组织中，可以促进受损组织的修复和再生，为组织工程的应用提供了有力的支持。
在再生医学领域，BMP可以用于促进肌骨组织的再生和修复，为一些临床难题提供新的治疗思路。
同时，BMP也为器官移植、皮肤再生、血管再生等领域提供了新的可能性和方法。
不过，尽管BMP在临床和研究中有着广泛的应用前景，但是其在临床应用中也存在一些问题。
一方面，目前尚缺乏对BMP临床应用的有效标准和规范，导致一些不规范的使用，容易出现不当使用和副作用等问题。
另一方面，在大规模生产BMP的过程中，也存在成本高、纯度低、活性不稳定等问题，限制了其在临床中的应用。
因此，未来需要加强对BMP的研究和开发，提高其纯度和活性，建立有效的临床应用标准和规范，以便更好地发挥其在医学领域的作用。
骨形态发生蛋白-2在骨形成过程中的作用机制(一)
骨形态发生蛋白-2在骨形成过程中的作用机制(一)骨和软骨组织中含有多种参与调节骨骼发育及生长的多肽类生长因子。
此类因子通过自分泌、旁分泌或者内分泌的方式，在细胞与细胞之间，细胞与细胞外基质之间传递信息，参与复杂的骨形成调节过程。
在诸多因子中，骨形态发生蛋白(bonemorphogeneticproteins，BMPs)是唯一能够单独诱导骨组织形成的局部生长因子。
由于BMPs与转化因子在C端都含有7个保留的半胱氨酸残基，所以属于转化生长因子-B超家族(transforminggrowthfactor-batesuperfamily,TGF-βs)成员。
本文仅对骨形态发生蛋白-2(BMP-2)在骨形成过程中分子生物学作用机制综述如下。
1骨形态发生蛋白研究概况1965年，Urist首次将0.6M盐酸制备的脱钙骨基质(decalcifiiedbonematrix,DBM)植入鼠股肌内，成功诱导异位骨形成，从而提出了骨诱导理论(Osteoimductivetheory)。
Urist认为DBM 中存在着非特异性物质，其降解片段能够诱导血管周围的未分化间充质细胞分化为骨系细胞。
在异位或常位的骨组织或软骨组织中形成过程中〔1〕，这类骨诱导物质作为形态原(Morphogen)，可以为反应细胞所感知，通过激活或抑制细胞内的基因，调节骨系细胞的分化和增生。
1971年，Urist将这类诱导成骨物质定义为骨形态发生蛋白(BMPs)〔2〕。
在近20年中，人们不仅从多种动物骨组织中分离和纯化出天然的BMP-1、BMP-2、BMP-3和BMP-4，而且还通过基因重组技术进一步在中国仓鼠的卵母细胞和大肠杆菌中表达出了人类基因重组的骨形态发生蛋白(rhbMPs)〔3，4〕。
迄今为止，已经报导了13种BMPs，而且数目仍在继续增加〔5〕。
研究结果表明，在动物生长发育中，BMPs及其相应的受体几乎遍及动物体内所有内脏及体表器官。
因此，BMPs的功能远远地超出了单纯的骨诱导作用。
重组人骨形态发生蛋白-2结合纳米晶胶原基骨材料植骨融合在腰椎不稳症中的临床应用
Ｊ Ａ 评价 标准 ， １ ， ６ ， ３ 。优 良率 ８． Ｏ 优 ４例 良 例 可 例 ６ ％。 结论 ｒＢ 一 合 ｎ Ａ ９ ｈ ＭＰ２结 Ｈ Ｃ行 腰椎 问 融台 治疗腰 椎 稳
症是 一种 比较 理想 的治 疗方 法 。 Ｉ 关键词 ｌ 重组人 骨形 态 发生 蚩 门一 ；纳米 晶胶 原基 材料 ；脊 ＃不 稳 ２ 胃
ｍ ｉ ｉ ａ ｏ— ｙ ｒ ｘ ｐａｉｅｃ ｌａ ｎ （ｎ ｘ ｗ ｔ ｎ ｎ ｈ ｄ ｏ ｙａ ｔｔ ｏ ｌｇｅ ｈ ＨＡＣ ）Ｏ ｔｅ ｔｌｍ ｂ ｒｓ ｇ ｅ ａ ｎｓａ ｉｉｙ Ｍ ｅ ｈｏ ｏ Ｊ ｎ ２ ０８ ｔ ｃ ｔ ｒａ ｕ ａ ｅ ｍ ｎｔｌｉ ｔｂ ｌ ｔ ｔ ｄ Ｆｒ ｍ ａ ０ ｏ Ｄｅ ２０１ ０．２ ａｉｎ ｓ（ ｅ ｍ ｅ ｔ ｗｉｈ ｕ ｂ ｒｓ ｇ ｅ ｔ ｌｉ ｔｂ ｌｙ ｗｅ ｅｔｅ ｔｄ ｂｙ ｉ ｅｎａ ｘ ｔｏ ｍ ｂ ｒＳ ｎ ３ ｐ ｔｅ ｔ ２７ ｓ ｇ ｎ ｓ） ｔ ｍ ａ ｅ ｍ ｎ ａ ｎｓａ ｉｉ ｒ ｒａ ｅ ｎｔｒ ｌｆ ａ ｉｎ ｏｆＬｕ ｔ ｉ ａ ｐｏ —
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骨形态发生蛋白
骨形态发生蛋白 即bone morphogenetic protein，英文缩写 protein， BMP， 为BMP， 1963年是美国的 1963年是美国的Marshall R.Urist教授发现的。 年是美国的Marshall R.Urist教授发现的 教授发现的。 骨形态发生蛋白能够诱导动物或人体间充 骨形态发生蛋白能够诱导动物或人体间充 质细胞分化为骨、软骨、韧带、 质细胞分化为骨、软骨、韧带、肌腱和神 经组织。 经组织。
临床应用
治疗新鲜骨折 治疗骨缺损、 治疗骨缺损、骨不连 脊柱融合 治疗股骨头缺血性坏死 骨形态发生蛋白与基因治疗
骨形态发生蛋白能够诱导血管周围及结缔组织中的未分化 间充质细胞向骨和软骨细胞方向分化，从而形成骨组织。 间充质细胞向骨和软骨细胞方向分化，从而形成骨组织。 但是它不能单独制成骨的形状， 但是它不能单独制成骨的形状，必须依靠其他支撑材料成 型后才能使用。因此，应用骨形态发生蛋白修复骨缺损时， 型后才能使用。因此，应用骨形态发生蛋白修复骨缺损时， 必须使用一种生物相容性好的载体， 必须使用一种生物相容性好的载体，将骨形态发生蛋白吸 附后再植入骨缺损区
目前所研究应用的载体主要有生物性陶瓷材料 目前所研究应用的载体主要有生物性陶瓷材料、 有生物性陶瓷材料、 生物自身组织材料、高分子聚合材料等等。 生物自身组织材料、高分子聚合
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人源重组骨形态发生蛋白
人源重组骨形态发生蛋白（Human Recombinant Bone Morphogenetic Protein，简称rhBMP）是一种在骨组织工程中广泛应用的生物活性物质。
它是一种生长因子，能够刺激骨组织的形成和修复，常用于骨折、骨不连等骨疾病的临床治疗。
人源重组骨形态发生蛋白是在实验室中通过基因工程技术生产的，与天然骨形态发生蛋白在结构和功能上非常相似。
这种蛋白具有强烈的骨诱导活性，能够诱导未分化的间充质细胞向骨细胞分化，促进骨组织的形成和修复。
人源重组骨形态发生蛋白在临床上的应用主要有两个方面。
一方面是局部注射治疗骨折、骨不连等骨疾病。
这种治疗方法可以刺激局部的骨组织快速形成和修复，加速骨折的愈合，提高治疗效果。
另一方面是将人源重组骨形态发生蛋白与生物材料相结合，制作成骨形态发生蛋白复合物，用于骨组织工程中的种子细胞诱导和骨组织再生。
这种复合物可以促进骨组织的形成和修复，提高骨组织的生物力学性能和耐久性。
虽然人源重组骨形态发生蛋白在临床治疗中取得了很好的效果，但也存在一些问题。
其中最主要的问题是它的生产成本较高，导致价格昂贵，限制了其在临床上的广泛应用。
此外，对于人源重组骨形态发生蛋白的安全性和长期使用效果等方面还需要进一步的研究和探讨。
总之，人源重组骨形态发生蛋白是一种具有重要临床应用价值的生物活性物质。
它能够刺激骨组织的形成和修复，用于治疗骨折、骨不连等骨疾病。
虽然存在一些问题需要解决，但随着科学技术的发展和应用研究的深入，相信其应用前景将会越来越广阔。