骨形态发生蛋白

+ Geraghty等人最近发表的一项研究描述了一种新 的，可行的骨软骨异体移植物，其包含能够刺激 MSC的细胞外基质（ECM）蛋白和软骨形成生长 因子（即TGF-β1和3，BMP2,4,7，bFGF和IGF1）， 完成山羊模型中的体内软骨修复。
上述研究显示使用与MSC相关的BMP促进关节 软骨修复带来有限的有利结果。同时，使用其
+ 细胞外基质相关的骨形态发生蛋白（BMP）控制多 种生物过程。
+ 在多年的研究中，特别是两种BMP，BMP2和BMP7 已经获得了较大的突破，用于治疗各种软骨和骨缺 损。
+ 由于BMP在生物医学应用中的潜力，对研究间充质 干细胞（MSC）的生物学，其分化能力下的规则以 及测试其在组织工程中的真实能力的研究逐渐增多。 事实上，MSC的特异性分化为用于移植的靶向细胞 型谱系是再生医Байду номын сангаас的主要目标。
+ BMPs在体内诱导软骨形成和异位骨生长，建立， 促进和支持软骨形成和成骨。
+ 已知大约20个BMP家族成员。BMP结合两种类型的 丝氨酸/苏氨酸激酶受体，即I型（BMPR-I）和II型 受体（BMPR-II）。在配体结合后，BMP信号通过 Smad依赖性（规范途径）或Smad非依赖性途径转 导到靶基因。
+ 3D培养和伴随的TGF-β的存在是获得真正的软骨 细胞表型所必需的条件。
有研究探讨使用封装在骨诱导支架或形态生物材 料中的MSCs以增强骨和软骨在体内的自然愈合 过程。结果表明这些多能细胞似乎都能够在支架 内区分自身以及吸引邻近自体祖细胞的因子。这 种行为可以更快地完成骨折愈合，并且所得新骨 的质量优于单独使用的骨诱导或软骨形成的骨架。 因此，这些结果促使进一步研究，探索伴随使用 MSC和BMP家族的最有希望的成员。即，嵌入合 适的支架或载体中的BMP2和7已经用于治疗实验 动物模型中的几种软骨缺陷和骨折，有希望很快 被应用于临床。
+ 相关研究数据表明，与单独的MSC或BMP7相比， 两者的缔合提供了更好的骨诱导移植物。
+ 最后，Schiavi等人测试了用BMP7纳米储库功能 化并装备有人MSC微组织的新型3D胶原纳米纤 维植入物。植入物被优化用于细胞定植，分化 和生长。该组实验清楚地证明，与单独使用 BMP7或MSC微组织的对照相比，偶联的BMP7 / MSC微组织的体内异位骨生长的加速。
软骨缺损如椎间盘和膝关节的退化是关节残疾的 常见原因，能够影响世界各地许多人的生活质量。 关节软骨在损伤后自发修复的能力有限。
接种自体软骨细胞以促进软骨再造具有一些优于 同种异体软骨细胞或固体组织移植的好处。但由 于在体外扩张期间软骨细胞去分化以及需要大量 软骨样品，其应用受到限制。
因此，MSC在用于软骨修复有良好的研究前景。如 已经提到的，BMP2和BMP7都具有大量被证明的增 强体内软骨修复的能力以及促进在体外在适当的 诱导培养基中培养的MSC的软骨形成分化的能力。
谢谢！
他软骨形成诱导因子例如TGF-β蛋白或者诸如 PRP或Geraghty等人描述的嵌入新的骨软骨同种 异体移植物中的因子的异质混合物已经证明了 更好的结果。可能是因为这些因素以及包含
BMPs，比单独使用BMPs软骨修复更有希望。 事实上，BMP与MSC一起在体内显示比成软骨 细胞更高的骨诱导能力。
骨骼疾病，肿瘤切除，创伤和先天性畸形是需要 骨重建的骨缺损的主要原因。几十年来，自体骨 移植已经是临床上治疗骨缺损的金标准。由于自 体骨移植物的有限的可用性和供体位点的发病率， 基于干细胞的组织工程策略作为替代性治疗方法 是非常有希望的。但是，由于：1、免疫排斥；2、 早期再吸收；3、可能的感染传播。限制了同种异 体移植的使用。
1、更高的骨折不连续率； 2、局部炎症反应； 3、伤口愈合并发症； 4、血肿形成； 5、异位骨形成。 因此，这些分子的剂量需要在每个临床环境中精细 校准。且主要应用与骨折愈合失败高风险的患者。
这些不良作用仍然需要进一步研究，以期在今后的 临床应用中逐渐减少。
+ 成骨的修复涉及BMMSCs（人类骨髓来源MSCs） 中，其作为能够侵入骨折部位的骨软骨祖细胞的 来源，增殖并分化成软骨和骨。 MSC是具有自我 更新能力并分化成多个谱系的多潜能成体细胞， 这些细胞在1980年被发现，MSCs最近在再生医学 中的潜力越来越受到关注。
+ 已报道BMP2,4,6,7和9诱导人MSC的体外软 骨形成。
+ 在人类骨髓来源（BM）MSCs中，BMP2（在TGFβ3存在下）是软骨形成最有效的诱导物，与 BMP4和BMP6相比，更能诱导富含蛋白多糖的软 骨的产生，而在滑膜外植体中，BMP7是比BMP2 更有效地引起软骨细胞分化。
+ 最新的研究证明BMP4和7诱发人类MSC的体外显 著反应，表明这些因子在体内的使用促进软骨的 损伤修复。
+ 使用人重组BMP2，BMP4 ，BMP6或BMP7的早期 实验证明这样的蛋白能够在多种间充质前体细胞 系中单独刺激成骨细胞（或软骨形成）。
+ BMP2和BMP7现已被批准用于临床中用于治疗非 联合骨折作为辅助治疗。
+ 虽然这些分子在骨折愈合中的使用已经很广泛， 但它的不良作用依然需要引起重视，特别是在高 剂量下，主要有以下几个不良作用：
1、由于对调节其活性的因素的理解有限；
2、缺乏对这些细胞和它们的生态微环境的组分之 间的复杂相互作用的了解。
由于以上两个因素，MSC的临床应用受到限制。仍 有待相关研究进一步探索。
+ 当在一个或多个（转化生长因子-β）TGF-β超家族 成员的存在下将MSC以无血清的3D培养形式（为 细胞提供一个更加接近体内生存条件的微环境的 培养技术）接种时，发生软骨形成分化。在该条 件中，细胞放弃典型的成纤维细胞形态并开始产 生软骨特异性基质组分。细胞通常在不超过2-3 周内分化成分泌蛋白多糖的软骨细胞样细胞。
+ 在最近的一项研究中，Seo等人研究了嵌入有 MSC的双层支架和含有TGF-β1及血小板衍生生长 因子（PDGF）的富血小板血浆（PRP）用于软骨 形成层，以及MSC和BMP2用于成骨层，在骨软 骨马模型中的缺陷。缺陷产生在距骨的外侧滑车 脊处，其中通常发现骨软骨病，并插入双层支架。 然后评价组织修复，显示相对于对照，植入支架 显着改善骨软骨组织再生。
BMP已经在再生医学和组织工程领域中展示出巨大 的潜力。它们已经在许多临床前和临床研究中测试， 探索它们在几种动物模型缺陷和人类疾病中的软骨 形成或骨诱导潜能。特别是BMP2和BMP7，已经被 完全用于治疗许多软骨和骨缺损，并且最近被批准 用于不连骨断裂的协议作为辅助治疗。
该领域目前仍是分子细胞研究领域的热门，越来越 多的文献和近年来的研究结果表明，为骨替换生产 理想的移植物这一目标确实可以实现，并且未来的 BMP和MSC将参与特别设计的植入物的生产用于骨 组织工程。
在早期研究中，许多研究人员表明，用BMP2工程 改造的自体或同种异体MSC能够在小鼠，大鼠，兔 子和猪的异位和原位位点的几种动物模型中分化成 成骨细胞谱系并诱导骨形成。因此，得出结论， MSC植入与BMP2基因的组合比单独的MSC植入更 有效地诱导骨形成。
在其他研究中，Chang等人在两种不同的动物模型 中证明了BMP2表达的MSC在大颅骨缺损的骨修复 中的用途：兔模型和猪模型。作者清楚地证明，在 实验的三个月中，在兔子和猪中，相对于对照，通 过包含表达BMP2的MSC的组织工程化的骨几乎完 全修复大颅骨缺损。
+ BMP / Smad信号通路也可以被一组细胞外蛋白拮抗 剂严格调节，它们作为BMP信号传导中的拮抗剂的 基本作用通过在缺乏这些蛋白之一的实验动物中发 生的许多严重或致死缺陷来证明。
+ 在脊椎动物中，骨形成可以通过成膜细胞 在膜性骨化中的直接分化来实现，或者在 软骨内骨化中从软骨细胞的分化开始。这 两个过程由BMPs控制，BMP2和BMP4作为 成骨细胞和软骨细胞表型的主分化诱导， 导致骨和软骨形成。