Các protein fusion BMP3 nhắm mục tiêu collagen được trình bày trên các ma trận collagen hoặc gốm xốp thấm Type I collagen tăng cường tạo xương trong mô hình khuyết sọ chuột

Journal of Orthopaedic Research - Tập 20 - Trang 747-755 - 2002
Bo Han1, Natalya Perelman1, Baowei Tang1, Fredrick Hall1, Edwin C Shors1,2, Marcel E Nimni1
1Surgical Research Laboratories, Departments of Surgery, Orthopaedics and Biochemistry, University of Southern California, Keck School of Medicine, HMR-810, Los Angeles, CA 90033, USA
2Interpore-Cross International, Irvine, CA 92718, USA

Tóm tắt

Tóm tắtProtein morphogenetic xương 3 (BMP3) là một yếu tố tăng trưởng tạo xương mạnh mẽ thuộc siêu họ TGF-β. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã kỹ thuật một protein BMP3 tái tổ hợp bao gồm một miền nhắm đến collagen từ yếu tố đông máu von Willebrand (vWF). Protein fusion BMP3 nhắm đến collagen (rhBMP3-C) được biểu hiện trong E. coli, tinh khiết từ các thân thiện vi khuẩn, được tái định hình dưới điều kiện oxy hóa khử có kiểm soát và được thử nghiệm hoạt tính sinh học trong ống nghiệm và trong cơ thể. Protein fusion rhBMP3-C tái định hình đã gắn chặt vào các ma trận collagen và ức chế quá trình tổng hợp DNA trong các tế bào xương sọ chuột bình thường và trong hai trong ba dòng tế bào u xương người được thử nghiệm. Hoạt động phosphatase kiềm đã tăng lên trong các tế bào sọ chuột và giảm trong các tế bào u xương trong ống nghiệm theo liều. Các miếng bọt collagen thấm rhBMP3-C và được cấy dưới da ở chuột Fischer-344 đã kích thích sự hình thành canxi bệnh lý theo liều ở ma trận collagen, mà không có dấu hiệu hình thành xương ngoài vị trí. Tuy nhiên, tiêm trực tiếp rhBMP3-C hòa tan trong dung dịch collagen đã kích thích sự hình thành xương mới trên bề mặt màng ngoài xương của sọ chuột. Cuối cùng, trong một mô hình khuyết sọ chuột, cấy ghép phẫu thuật rhBMP3-C được sắp xếp trên hoặc trên các miếng gốm xốp được phủ với collagen Type I thể hiện tính chất tạo xương đáng kể. Nhìn chung, những kết quả này cho thấy tính khả thi của việc kỹ thuật và sản xuất các BMP nhắm mục tiêu, mà thể hiện một lợi ích chức năng tích cực có thể được khai thác để mang lại lợi ích điều trị trong (i) việc tăng cường nồng độ tại chỗ hiệu quả, (ii) ngăn ngừa sự phân bố toàn thân và các tác dụng phụ, và (iii) thiết kế các ma trận tạo xương cải tiến. © 2002 Hiệp hội Nghiên cứu Chấn thương và Xương khớp. Được xuất bản bởi Elsevier Science Ltd. Tất cả các quyền được bảo lưu.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1002/(SICI)1097-0177(199712)210:4<383::AID-AJA3>3.0.CO;2-C 10.1097/00000441-198912000-00003 Bahamonde ME, 2001, BMP3: to be or not to be a BMP, J Bone Joint Surg Am A, 83, 56 10.1007/s002239900230 10.1038/83810 10.1902/jop.1990.61.12.745 10.1006/bbrc.1997.7792 Hall FL, 2000, Design, expression, and renaturation of a lesion‐targeted recombinant epidermal growth factor‐von Willebrand factor fusion protein efficacy in an animal model of experimental colitis, Int J Mol Med, 6, 635 10.1006/prep.1997.0784 10.3109/17453679608997765 Jaatinen R, 1996, Identification of ovarian granulosa cells as a novel site of expression for bone morphogenetic protein‐3 (BMP‐3/osteogenin) and regulation of BMP‐3 messenger ribonucleic acids by chorionic gonadotropin in cultured human granulosa‐luteal cells, J Clin Endocrinol Metab, 81, 3877 10.1097/00006534-199607000-00017 Khouri RK, 1991, Tissue transformation into bone in vivo. A potential practical application, JAMA, 266, 1953, 10.1001/jama.1991.03470140065025 Liu J, 1996, The experimental study on expression of BMP3 gene during fracture healing, Zhonghua Wai Ke Za Zhi, 34, 585 10.1016/S0021-9258(18)80003-5 Luyten FP, 1992, Advances in osteogenin and related bone morphogenetic proteins in bone induction and repair, Acta Orthop Belg, 58, 263 Nimni ME, 1980, The molecular organization of collagen and its role in determining the biophysical properties of the connective tissues, Biorheology, 17, 51, 10.3233/BIR-1980-171-210 10.1016/S0142-9612(97)00050-1 Paralkar VM, 1990, Interaction of osteogenin, a heparin binding bone morphogenetic protein, with type IV collagen, J Biol Chem, 265, 17281, 10.1016/S0021-9258(17)44900-3 ReddiAH. Initiation of fracture repair by bone morphogenetic proteins.Clin Orthop1998;(355 Suppl) :S66–72. 10.1038/nbt0398-247 Reddi AH, 1987, Biologic principles of bone induction, Orthop Clin North Am, 18, 207, 10.1016/S0030-5898(20)30384-9 Ripamonti U, 1993, Reconstruction of the bone–bone marrow organ by osteogenin, a bone morphogenetic protein, and demineralized bone matrix in calvarial defects of adult primates, Plast Reconstr Surg, 91, 27, 10.1097/00006534-199301000-00005 10.1097/00006534-199209000-00004 10.1016/S0934-8832(11)80195-2 Sampath TK, 1987, Isolation of osteogenin, an extracellular matrix‐associated, bone‐inductive protein, by heparin affinity chromatography, Proc Natl Acad Sci USA, 84, 7109, 10.1073/pnas.84.20.7109 10.1097/00005131-199710000-00007 10.2106/00004623-199411000-00011 Takahashi H, 1990, Transcripts for two members of the transforming growth factor‐beta superfamily BMP‐3 and BMP‐7 are expressed in developing rat embryos, Dev Dyn, 207, 439, 10.1002/(SICI)1097-0177(199612)207:4<439::AID-AJA8>3.0.CO;2-I Tuan TL, 1996, Engineering, expression and renaturation of targeted TGF‐beta fusion proteins, Connect Tissue Res, 4, 1, 10.3109/03008209609028888 Vukicevic S, 1994, Developing human lung and kidney are major sites for synthesis of bone morphogenetic protein‐3 (osteogenin), J Histochem Cytochem, 42, 869, 10.1177/42.7.8014470
Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Orthopaedic Research

Tập 20

747-755

Thông tin tác giả