骨形成タンパク質（BMP）：それらはどのように機能し、臨床医に何を提供できますか？

骨形態形成タンパク質（BMP）は、形質転換因子ベータ（TGFベータ）の遺伝子のスーパーファミリー内でタンパク質のユニークなグループを形成し、骨誘導、維持、修復の調節において極めて重要な役割を果たします。それらは、細胞表面受容体に結合し、さまざまな細胞タイプに影響を与える一連の下流イベントを開始することにより、オートクリンまたはパラクリンのメカニズムを介して作用します。骨形成剤間葉細胞の分化と骨芽細胞の特徴のアップレギュレーションは、転写レベル以上で作用するBMPの直接的または間接的なガイダンスで表されるサイトカインと成長因子の影響下で発生します。タンパク質のSMADファミリーは、BMPシグナルの下流の伝播因子として特定されていますが、ヘッジホッグ遺伝子はBMP発現の可能なモジュレーターです。創傷修復および骨折治癒中に観察された炎症反応は、BMPと相互作用し、生物学的潜在能力に影響を与える副産物をもたらします。BMPのホモ二量体またはヘテロ二量体型がBMP受容体と相互作用すると、付加的、陰性、または相乗効果が観察されます。骨マトリックス内の保管により、骨芽細胞と破骨細胞の結合を媒介することにより、モデリング/リモデリングプロセスへの関与が可能になります。微小環境条件、用量、可能なキャリア材料、および送達マトリックスの幾何学的パラメーターは、BMP作用の薬物動態の重要な決定因子と創傷修復中の生物学的結果です。それらの骨形成の可能性のため、BMPは骨の癒しの治療剤として非常に興味深いものであり、骨粗鬆症を防ぎ、歯周障害の治療、骨に埋め込まれたアロプラスティック材料の周りの骨形成の強化を促進します。

Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) form a unique group of proteins within the Transforming Growth Factor beta (TGF-beta) superfamily of genes and have pivotal roles in the regulation of bone induction, maintenance and repair. They act through an autocrine or paracrine mechanism by binding to cell surface receptors and initiating a sequence of downstream events that have effects on various cell types. Differentiation of osteoprogenitor mesenchymal cells and up-regulation of osteoblastic features occur under the influence of cytokines and growth factors that are expressed with the direct or indirect guidance of BMPs acting at the transcriptional level or higher. The Smads family of proteins has been identified as the downstream propagator of BMP signals, whereas hedgehog genes are possible modulators of BMP expression. The inflammatory response observed during wound repair and fracture healing, results in by-products that interact with BMPs and affect their biologic potential. Additive, negative or synergistic effects are observed when homodimeric or heterodimeric forms of BMPs interact with BMP receptors. Storage within the bone matrix allows for their involvement in the modeling/remodeling process by mediating coupling of osteoblasts and osteoclasts. Micro-environmental conditions, dose, possible carrier materials and geometrical parameters of delivery matrix are critical determinants of the pharmacokinetics of BMP action and the biologic outcome during wound repair. Because of their osteogenic potential, BMPs are of tremendous interest as therapeutic agents for healing fractures of bones, preventing osteoporosis, treating periodontal defects and enhancing bone formation around alloplastic materials implanted in bone.