A csontmorfogenetikai fehérjék (BMP-k) növekedési faktorok csoportja (más néven citokinek ), amelyeket eredetileg a csont- és porcképződést befolyásoló képességük miatt fedeztek fel . Mostanra kimutatták, hogy a BMP fehérjék a morfogenetikus jelátviteli fehérjék egyik fő csoportja, amelyek a test szöveteinek felépítését szervezik. A BMP-k fontosságát szemlélteti az a tény, hogy megzavarásuk számos patológiával jár. A BMP jelátviteli rendszer diszregulációja különösen gyakori a rákos megbetegedéseknél. A BMP-jelátvitel hiánya például fontos tényező a vastagbélrák kialakulásában, a BMP-jelátvitel túlzott mennyisége pedig nyelőcsőgyulladást okozhat , provokálja a "Barrett-nyelőcső" megjelenését, és így fontos szerepet játszik a rák megnyilvánulásában . nyelőcső adenokarcinóma .
Kezdetben hét ilyen fehérjét fedeztek fel. Ezek közül hat (BMP2-BMP7) a transzformáló növekedési faktor-béta szupercsaládba tartozik. A BMP1 egy metalloproteáz. Azóta további 13 BMP fehérjét fedeztek fel. Így ma már húszféle BMP ismert.
A BMP-ket ma géntechnológiai módszerekkel állítják elő. A szájüregi és ortopédiai sebészetnek nagy haszna származott a BMP-készítmények piaci bevezetéséből. A BMP-t a regeneratív gyógyászatban is használják. Mivel a BMP-vel végzett növekedésstimulációt lokalizálni és több hétig fenn kell tartani, a BMP-t csontgraftba helyezik, ahonnan fokozatosan eljut a törés helyére az oszteogenezis javítása érdekében. Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala jelenleg két BMP-termékkel rendelkezik, amelyet az orvosi gyakorlatban való használatra engedélyeztek (hosszú csontok törése, csigolyaközi porckorong helyreállítása). Ezek az Infuse BMP-2 (Medtronic) és az OP-1 BMP-7 (Stryker Biotech). Az Infuse terméket a fogászat egyes területein is engedélyezték, de a Medtronicot azzal vádolták, hogy elfogult a terméke piacra dobását célzó kutatások során. Bár a termék megfelel a rendeltetésének, beültetés után gyakran irritálja a körülötte lévő bőrt és izomszövetet.
A BMP-k a sejtek felszínén lévő specifikus receptorokon keresztül, úgynevezett BMP -receptorokon (BMPR) hatnak a sejtekre. A jelátviteli útvonalak, köztük a BMP, BMPR és SMAD fontos szerepet játszanak a szív, a központi idegrendszer és a porcok fejlődésében, valamint a posztnatális csontfejlődésben. Fontos szerepet játszanak az embrionális fejlődésben, az embrió fejlődésében és a csontváz korai kialakulásában. Mint ilyen, a BMP jelátvitel megzavarása hatással lehet a fejlődő magzat testszerkezetére. Például a BMP4 és NOG- és chordin- inhibitorai segítenek szabályozni a magzati polaritást (azaz az elülső-hátulsó testtengely kialakulását). A BMP-k és inhibitoraik mutációi felelősek számos, a csontvázat érintő emberi betegségért. Egyes BMP-ket "porc morfogenetikai fehérjéknek" (CDMP-knek), míg másokat "növekedési és differenciációs faktoroknak" (GDF-eknek) neveznek.
A BMP felfedezésének és izolálásának történetének részletes tanulmányozásához javasoljuk, hogy olvassa el AH Reddi Cytokin "Bone Morphogenetic Proteins: an Unconventional Approach to Isolation of First Mammalian Morphogens" című könyvét , valamint a növekedési faktorokról szóló jelentéseket. Hippokratész kora óta ismert, hogy a csontok nagy regenerációs potenciállal rendelkeznek. Nicholas Sen, a Chicagói Orvostudományi Intézet sebésze leírta az antiszeptikus, dekalcifikált csontgraftok használatát az osteomyelitis és bizonyos csontdeformitások kezelésében. Pierre Lacrot azt javasolta, hogy létezik egy hipotetikus anyag, amely serkenti a csontnövekedést. A csontmorfogenezis biológiai elméletét Dr. Marshall R. Urist dolgozta ki. Urist kulcsfontosságú felfedezést tett: megállapította, hogy a csont demineralizált részei serkentik az oszteogenezist . Ezt a felfedezést 1995-ben tették közzé a Science folyóiratban. M. Urist a "Bone morphogenetic protein" nevet javasolta a tudományos irodalomban a Journal of Dental Research 1971-ben. Marshall Urist 2001. február 4-én halt meg. A Journal of Bone and Joint Surger című folyóiratban méltatták őt és kutatásait. A csontindukció folyamatos, többlépcsős folyamat. A legfontosabb lépések a kemotaxis, a mitózis és a differenciálódás. Korai tanulmányaiban H. Reddi meghatározta a csontmorfogenezis folyamatainak sorrendjét. E munka alapján valószínűnek tűnt, hogy a morfogének jelen vannak a csontmátrixban. A csontképződéshez használt bioassay kit segítségével tanulmányt végzett a feltételezett BMP-k izolálására és tisztítására. A BMP izolálásának és tisztításának fő akadálya a demineralizált csontmátrix oldhatatlansága volt. Ennek az akadálynak a leküzdésére H. Reddi és Kuber Sampath disszociálható kivonatokat, például 4 M guanidin HCL-t vagy 1% SDS-t használt. Ez a munka áttörést jelentett a BMP végső tisztítása felé vezető úton H. Reddi laboratóriumában, és lehetővé tette a BMP gén klónozását is (John Wozney és munkatársai).
A csontmorfogenetikus fehérjereceptorok (BMP-receptorok) a transzmembrán kinázok családja, amely két I. típusú receptort (BMPR1A és BMPR1B), valamint a BMPR2 II. típusú receptort tartalmaz . A megfelelő típusok közé tartoznak az ACVR1 és ACVR2 aktivin receptorok is. A ligandumok a TGF-béta szupercsaládba tartoznak. A II-es típusú receptor az I-es típusú receptor hiányában kötődik a ligandumhoz.
A BMPR1A ( Csont morphogenetic protein receptor, IA típus , CD292 is) egy olyan fehérje, amelyet emberben a BMPR1A gén kódol .
A BMPR1A-ról kimutatták, hogy szerepet játszik a sejtdifferenciálódásban, az apoptózisban és a zsírsejtek fejlődésében.
Agonista ligandumok: BMP2, BMP4, BMP6, BMP7, GDF6.
A BMPR1B -t ( B típusú csont morfogenetikus fehérje receptor ) a BMPR1B gén kódolja a humán DNS-ben, és a csont morfogenetikai fehérjéihez kötődik, amelyek a TGF béta ligandum csoport tagjai . Részt vesz a csontképzésben, a sejtnövekedésben és a sejtdifferenciálódásban. A ligandumhoz való kötődés után a jelátviteli kaszkád elindításához a BMPR1B receptornak kötődnie kell a 2-es típusú BMP receptorhoz. Ennek eredményeként komplex receptorkomplex képződik, amely két első és két második típusú receptorból áll.
Az emberi és állati granulosa sejtekben található, és fontos szerepet játszik a petefészek tüszők kialakulásában.
A BMP csoportba tartozó fehérjék potenciálisan hasznosak a csigolya artikulációk terápiájában. A BMP-2 és a BMP-7 jól teljesített a különböző típusú csontpatológiák kezelésében végzett klinikai vizsgálatokban, beleértve a lassú egyesülést és a nem egyesülést. A BMP-2-t és a BMP-7-et az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala engedélyezte humán klinikai felhasználásra. A normál BMP-kezelés 6000 és 10 000 dollár között van, ami lényegesen drágább, mint más módszerek, például a csontátültetés, de olcsóbb, mint a többlépcsős ortopédiai sebészetben szükséges eljárások költsége. A BMP-7-et nemrégiben a krónikus vesebetegségek kezelésében is alkalmazták. Curisnek sikerült kifejlesztenie a BMP-7-et erre a célra. 2001-ben a Curis engedélyezte a BMP-7 gyártását az Ortho Biotech Productsnak, a Johnson & Johnson leányvállalatának.