BMP2蛋白质具有出色的骨形成作用，在欧美被用于治疗难治性骨折及脊柱固定手术，以加速骨骼愈合。由于胶原蛋白是骨骼的主要构成成分，且具有良好的生物相容性，目前主要采用含有BMP2的胶原蛋白海绵（CS），但在移植早期，CS中的BMP2会快速释放到周围，引发强烈的炎症反应，甚至可能在非预期部位形成骨骼。大阪大学研究生院医学系研究科博士生古市拓也和特任副教授海渡贵司、教授冈田诚司等人组成的研究团队发现，若在骨再生过程中，将纳米粘土凝胶（NC）与促进骨和软骨形成的蛋白质BMP2混合，几乎不会引发炎症反应，同时可实现高质量的骨再生。该研究为可安全实现骨愈合的次世代骨再生资料开辟了新的可能。该研究成果已发表在《Bioactive Materials》上。
图1.CS和NC成骨模式示意图。BMP2在CS中较早释放，导致强烈的炎症反应。在NC中，几乎不会产生炎症反应，且内部会形成优质骨骼。（供图：大阪大学）
研究团队通过用NC取代CS，与BMP2结合后，NC几乎不会将BMP2释放到周围环境，不仅抑制了BMP2引发的炎症反应，还在预期位置实现了高质量的骨形成，从而验证了纳米黏土凝胶作为新型骨形成材料的有效性。
首先，研究团队将混合了NC和BMP2的材料移植到小鼠筋膜下，测试其抑制炎症反应和促进骨形成的效果。使用CS时，随着BMP2剂量的增加，炎症细胞会在CS外部聚集，形成厚厚的炎症反应层。而当使用NC时，炎症细胞几乎没有积聚，只有少量的炎症细胞聚集在NC内部。而且即使增加BMP2的剂量，也未见炎症向周围组织扩散。
此外，使用CS时，CS的外侧会形成非预期的骨质（异位骨化），而新生骨骼内侧因充满脂肪组织则显得疏松。另一方面，使用NC时，在内部形成大量均匀的软骨后，软骨会转化为骨骼，从而形成致密且坚固的骨骼，且只在预期部位生长。
在模拟人体脊柱手术的模型实验（大鼠脊椎固定手术）中证实，使用NC可实现骨质致密坚固的骨愈合。此外，基于细胞的实验表明，NC本身具有促进细胞分化为软骨或骨组织的作用（促进分化），并能抑制进行骨吸收的破骨细胞的活动。
古市拓也表示：“人工关节（不愈合）和骨缺损会给患者带来疼痛和活动限制，治疗难度大。BMP2作为一种强效骨再生促进蛋白备受关注，但其副作用风险一直是个问题。该研究的结果表明，BMP2可以有效、安全地使用。我们希望通过这项再生医学的进展，让患者的骨骼更快愈合，早日恢复到自由生活状态。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Bioactive Materials
论文：Nanoclay gels attenuate BMP2-associated inflammation and promote chondrogenesis to enhance BMP2-spinal fusion
DOI：doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.10.027
