上海市技术发明特等奖|华理团队创制载生长因子(rhBMP-2)高活性骨修复体,为骨损伤患者带来福音
2023-05-26 上海

青年报·青春上海记者 刘昕璐 

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。在最新公布的上海市科技奖励项目名单中,以华东理工大学为第一完成单位,与复旦大学附属中山医院、四川大学附属华西医院、上海瑞邦生物材料有限公司等单位共同完成的“载生长因子(rhBMP-2)高活性骨修复体的创制及临床应用”项目喜获技术发明特等奖,护航人民的生命健康。

  ◆  历经20余年的多学科联合攻关  ◆  

在骨修复这个复杂的过程中,骨生长因子对于骨愈合起了主要作用。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)虽被证明对骨形成作用最强的生长因子,但其来源却比较困难,要从动物骨组织中直接提取,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,会因为成本高、产量低而存在着大规模生产方面的困难。与此同时,体内环境复杂,生长因子也容易失活。为起到有效的治疗作用,不得不加大使用量,但这样不仅增加了治疗成本,也增加了潜在的风险。

瞄准骨修复的临床难题,由华东理工大学教授、中国科学院院士刘昌胜领衔的这一项目组潜心于高活性骨修复材料的研制,从2000年开始历经20余年的多学科联合攻关,通过创新多项关键技术,最终获得优异的临床效果。

据刘昌胜院士介绍,该项研究打破了国外在高端骨修复材料上的技术垄断,针对国外技术路线产量低、成本高等问题,创新生物制造方法,设计了原核表达系统,发明了高活性重组人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2)的规模化生物制造新方法,制备出高纯度、高活性的rhBMP-2,并实现量产,大幅降低生产成本,骨诱导活性达到国外产品最好水平,填补了规模化生物制造骨生长因子的技术空白。

此前,项目组经过反复试验发现,利用大肠肝菌表达系统生物制造重组人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2),以满足实际需求。但问题又来了,虽然rhBMP-2在大肠杆菌中的表达量很高,但它是以无活性的包涵体形式存在,在应用上还存在一个复性和纯化的问题。因此,针对蛋白的复性过程,又是一个严谨而漫长的调整各项工艺和创新技术的过程。二十年磨一剑,向着坚定的目标,项目组最终使之达到与天然蛋白结构一样的全序列呈现。

  ◆  未来将有更广泛的骨修复应用  ◆  

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,国际首创出高活性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。

“当这一骨修复产品植入人体后,通过快速调动人体自身的修复潜能,诱导植入区周围未分化的间充质干细胞分化为成骨细胞,参与骨的生长发育及其重建过程,随着材料的降解,就能形成新生的骨组织。”刘昌胜院士说道。

如今,以此为基础,项目组还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,临床治疗有效率大于90%,明显提高患者的生活质量,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;国际率先将含BMP-2材料拓展应用于口腔颌面领域,提升了临床治疗水平等。

记者获悉,该项目组研发的相关产品目前已在全国800余家医院累计使用超过30万例,显著降低病患的治疗费用,提高患者的生活质量,推动我国高端医疗器械及相关产业的进步,产生重大的社会和经济效益。

“面对老龄化以后骨组织修复的难题,利用这一材料的特性,未来我们还可以增加针对性的治疗,并希望让产品适应更多的老龄群体,惠及更多的骨损伤患者。”这是刘昌胜院士团队共同的心愿。

青年报·青春上海记者 刘昕璐

编辑:张红叶

来源:青春上海News—24小时青年报

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