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骨形态发生蛋白专家讲座
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研究背景
细胞外基质相关骨形态发生蛋白（BMP）控制各种生物过程。
在多年研究中，尤其是两种BMP，BMP2和BMP7已经取得了较大突破，用于治疗各种软骨和骨缺损。
因为BMP在生物医学应用中潜力，对研究间充质干细胞（MSC）生物学，其分化能力下规则以及测试其在组织工程中真实能力研究逐步增多。实际上，MSC特异性分化为用于移植靶向细胞型谱系是再生医学主要目标。
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BMPS
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家族组员。BMP结合两种类型丝氨酸/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信号经过Smad依赖性（规范路径）或Smad非依赖性路径转导到靶基因。
BMP / Smad信号通路也能够被一组细胞外蛋白拮抗剂严格调整，它们作为BMP信号传导中拮抗剂基本作用经过在缺乏这些蛋白之一试验动物中发生许多严重或致死缺点来证实。
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BMPS在骨形成
在脊椎动物中，骨形成能够经过成膜细胞在膜性骨化中直接分化来实现，或者在软骨内骨化中从软骨细胞分化开始。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主分化诱导，造成骨和软骨形成。
已报道BMP2,4,6,7和9诱导人MSC体外软骨形成。
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在人类骨髓起源（BM）MSCs中，BMP2（在TGF-β3存在下）是软骨形成最有效诱导物，与BMP4和BMP6相比，更能诱导富含蛋白多糖软骨产生，而在滑膜外植体中，BMP7是比BMP2更有效地引发软骨细胞分化。
最新研究证实BMP4和7诱发人类MSC体外显著反应，表明这些因子在体内使用促进软骨损伤修复。
使用人重组BMP2，BMP4 ，BMP6或BMP7早期试验证实这么蛋白能够在各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现已被同意用于临床中用于治疗非联合骨折作为辅助治疗。
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即使这些分子在骨折愈合中使用已经很广泛，但它不良作用依然需要引发重视，尤其是在高剂量下，主要有以下几个不良作用：
1、更高骨折不连续率；
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。
所以，这些分子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患者。
这些不良作用依然需要深入研究，以期在今后临床应用中逐步降低。
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间充质干细胞（MSC）
成骨修复包括BMMSCs（人类骨髓起源MSCs）中，其作为能够侵入骨折部位骨软骨祖细胞起源，增殖并分化成软骨和骨。 MSC是含有自我更新能力并分化成多个谱系多潜能成体细胞，这些细胞在1980年被发觉，MSCs最近在再生医学中潜力越来越受到关注。
1、因为对调整其活性原因了解有限；
2、缺乏对这些细胞和它们生态微环境组分之间复杂相互作用了解。
因为以上两个原因，MSC临床应用受到限制。仍有待相关研究深入探索。
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MSCS在致癌和生殖细胞分化中应用
当在一个或多个（转化生长因子-β）TGF-β超家族组员存在下将MSC以无血清3D培养形式（为细胞提供一个愈加靠近体内生存条件微环境培养技术）接种时，发生软骨形成份化。在该条件中，细胞放弃经典成纤维细胞形态并开始产生软骨特异性基质组分。细胞通常在不超出2-3周内分化成份泌蛋白多糖软骨细胞样细胞。
3D培养和伴随TGF-β存在是取得真正软骨细胞表型所必需条件。
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有研究探讨使用封装在骨诱导支架或形态生物材料中MSCs以增强骨和软骨在体内自然愈合过程。结果表明这些多能细胞似乎都能够在支架内区分本身以及吸引邻近自体祖细胞因子。这种行为能够更加快地完成骨折愈合，而且所得新骨质量优于单独使用骨诱导或软骨形成骨架。所以，这些结果促使深入研究，探索伴随使用MSC和BMP家族最有希望组员。即，嵌入适当支架或载体中BMP2和7已经用于治疗试验动物模型中几个软骨缺点和骨折，有希望很快被应用于临床。
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