骨头断了,还能再长出来吗?可以。但骨本身的“自愈力”相当有限,断口超过1毫米就无法自己长好。如何找到一种让骨头加速生长的“催化剂”呢?骨形态发生蛋白2(BMP-2)是目前已知成骨能力最强的生长因子,将其负载于骨修复材料上,能有效促进断骨再生。
华东理工大学刘昌胜院士团队经过20余年产学研协同攻关,找到了“长骨头”的秘诀。这个与中山医院、华西医院共同合作的项目名为“载生长因子(rhBMP-2)高活性骨修复体的创制及临床应用”。
骨是人体重要的组织,近年来,因人口老龄化等原因导致的骨损伤患者数量巨大,而且严重影响患者的身体健康和生活质量。由于缺乏有效的骨修复产品,大量患者治疗效果不理想,致残率高,临床治疗面临着严峻的挑战。
在骨修复再生的这个复杂过程中,骨生长因子起着重要的作用。通过“材料+活性因子”的策略构建活性骨修复材料,目前最有可能在临床取得突破。骨形态发生蛋白2(BMP-2)已被证明为对骨形成作用最强的生长因子,但其来源却比较困难,要从动物骨组织中提取,不仅含量低、纯度低、提取工艺复杂,而且存在动物病原体感染的风险。而使用国外的基因工程重组技术,也因为成本高、产量低而存在大规模生产方面的困难。此外,体内环境复杂,生长因子也容易失活。于是,为起到有效的治疗作用,不得不加大使用量,这样不仅增加了治疗成本,也增加了潜在的风险。
刘昌胜团队“不走寻常路”,他们创造性地从大肠杆菌原核表达出发,探索出一条规模化制造高活性BMP-2的新方法。
一项技术在实验室里取得突破是“从0到1”,距离造福患者的“从1到100”,还有很长的路要走。拿骨修复来说,想要用rhBMP-2成功诱导出新骨,不仅需要解决蛋白的复兴和纯化技术,还要研发适用于该产品的骨病治疗新技术。
2013年,团队拿到国内第一张骨修复产品注册证,价格仅为国外同类产品的五分之一。他们在青浦创立上海瑞邦生物材料有限公司,开启科技成果转化进程。10年来,团队不断研发多种骨病治疗新技术,拓展材料应用的临床边界,相关产品已在全国800余家医院累计使用超过30万例,对骨修复难题的临床治疗有效率达90%以上。
为更好地发挥活性因子的效果,该项目研究模拟人体骨组织的结构与功能,在国际上首创出高活性rhBMP-2/类骨磷灰石多级结构骨修复体及其制备技术。该项技术生物相容性好,关键指标达到国际领先水平,获批国内第一张此类产品注册证,产品价格仅为国外产品得五分之一左右,显著提升了我国骨修复产品的国际竞争力。
以此为基础,项目组发展了基于该高活性骨修复体的多种临床治疗新方法,能够解决多类型骨修复难题,主要包括:可使难愈合骨损伤成为可愈合,缩短愈合周期,减少骨不连发生;发展斜外侧腰椎椎间融合新技术,推动椎体微创治疗新技术发展;利用材料的特定功能,实现早中期股骨头坏死保髋的变革性治疗,为该骨科顽症提供治疗新策略;在国际上率先将含BMP-2材料拓展应用于口腔颌面领域,提升了临床治疗水平。
本文获得上海市2023年度“科技创新行动计划”科普专项项目(项目编号:23DZ2305100)的支持。
原标题:华理团队,找到促进“断骨再生”的秘诀