俄勒冈州EUGENE-研究人员正在接近一种新方法，以改善脊柱融合手术并修复骨折或有缺陷的骨骼，从而避免了目前治疗中常见的骨骼过度生产。

在一项临床前研究中，研究人员使用一种由肝素制成的新型生物材料，通过递送一种称为骨形态发生蛋白(BMP)的有效成骨蛋白，大大减少了大鼠股骨靶向修复区域之外的多余骨骼生长。

由俄勒冈大学菲尔分校和彭尼·奈特校区的生物工程师玛丽安·H·海蒂亚拉奇(Marian H. Hettiaratchi)领导的一个六人研究小组在俄勒冈大学加速了科学影响，该研究小组在1月3日在线杂志《科学进展》上发表了一篇论文。。

五年多以前，Hettiaratchi开始探索使用肝素微粒递送BMP作为阻止异常骨骼生长的一种可能方法，当时佐治亚理工学院的一名博士生在合著者Robert Guldberg和Todd McDevitt的指导下。

单独使用大剂量BMP的传统方法已导致人类发生许多并发症，包括软组织炎症和异常骨化。

对于这项新研究，Hettiaratchi及其同事将在大鼠和试管中进行的实验中的早期结果输入计算机模拟中，以探索在动物试验中调整其基于肝素的方法的BMP水平与人类骨骼修复所需剂量相当的方法。程序。

Hettiaratchi说：“我们专注于使用与临床更相关的剂量。在人类中，典型的治疗方法是每千克体重使用0.1至0.2毫克的BMP，因此我们在大鼠中使用的剂量相同。”“在大鼠中进行的大多数研究使用的BMP修复骨骼的量要少10倍，这与人类所做的相当，并且没有临床BMP剂量的副作用。”

使用两种不同强度的组合，可将异常骨化降低40%至50%。肝素微粒包含肝素的长链线性多糖，具有硫酸化基团，可驱动与BMP的更强结合亲和力。

肝素和BMP混合在藻酸盐水凝胶中，被注入纳米纤维网管中(已在Guldberg的实验室中创建，用于隔离修复区域并于2011年在Biosciences中首次公开)，该管已插入大鼠股骨缺损中。人类医学实践依赖于将高剂量的BMP注入胶原蛋白海绵中，当BMP迅速从海绵中逸出时，这会导致周围软组织的骨化异常。

Hettiaratchi说，这些发现代表了对方法进行微调的概念证明，而不是进入人体临床测试的途径。她说，最终的目标是创造出能够获得相同结果同时避免肝素潜在副作用的合成肝素样微粒。

Hettiaratchi说：“临床上治愈大的骨缺损的问题是使用胶原蛋白海绵递送的BMP会导致异常的骨形成，因为这种药物不会保留在材料上。”“我们的新材料保留了更多的BMP，使其保持局部化。您不会在目标区域之外形成骨形成。”

赫蒂亚拉奇(Hettiaratchi)在多伦多大学获得博士后奖学金后加入了UO。Guldberg于2018年8月加入UO的Knight Campus，担任执行董事。McDevitt现在在旧金山，隶属于Gladstone心血管病研究所和加利福尼亚大学。

在多伦多，Hettiaratchi开始着手开发一种合成材料来定位蛋白质的输送，从而避免了肝素的潜在副作用，肝素是一种广泛使用的抗凝剂，可防止血液凝结。她指出，在大鼠中未见到肝素的已知副作用的一长串清单。另一个潜在的问题是肝素的众多硫酸盐基团可能与其他与骨骼修复无关的蛋白质结合。

她说，理想情况下，可以将合成的肝素样药物设计为仅与BMP结合。此类工作将是她的UO实验室的最初重点，该实验室将于2020年初开放。