BMP-2 mRNA 转染 BMSCs：颅盖骨再生的新希望

口腔和颅面部大尺寸骨缺损再生困难。研究人员评估编码骨形态发生蛋白 - 2（BMP-2）的 mRNA 在大鼠颅盖骨缺损模型中的作用。结果显示 BMP-2 mRNA 可促进骨再生，这为口腔和颅面部骨缺损治疗提供了新方向。

　　在口腔和颅面部外科领域，大尺寸的关键骨缺损再生一直是个令人头疼的难题。想象一下，患者因外伤、疾病等原因导致口腔或颅面部出现骨缺损，这不仅影响外貌，还会给患者的生理功能和心理健康带来极大的困扰。目前，自体骨移植虽被视为 “黄金标准”，但它存在诸多弊端，比如需要开辟第二手术部位，这不仅增加了手术的侵入性，还会让患者承受更高的手术费用、更长的手术时间、更多的痛苦，甚至可能引发供体部位的并发症。此外，现有的组织工程方法，如使用干细胞、支架、生长因子和基因疗法等，效果也参差不齐。像重组人骨形态发生蛋白 - 2（rhBMP-2）蛋白，虽然已获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于替代自体骨移植，但它在体内的半衰期短，往往需要高剂量或多次给药才能达到治疗效果，这无疑增加了治疗成本，还可能带来术后水肿等不良事件。

为了解决这些难题，来自朱拉隆功大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于评估编码骨形态发生蛋白 - 2（BMP-2）的 mRNA 在促进骨再生方面的有效性，旨在探索一种更安全、有效的治疗口腔和颅面部骨缺损的方法。最终，他们发现 BMP-2 mRNA 能够有效促进骨再生，这一成果为该领域的治疗带来了新的希望，相关论文发表在《Scientific Reports》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是 mRNA 的设计与制备，通过特定方法合成并纯化了 BMP-2 mRNA 等；接着进行体外细胞转染，将 mRNA 转染到细胞中；然后构建大鼠颅盖骨缺损模型，在该模型上开展体内实验；还利用微计算机断层扫描（μCT）、组织学染色（如 H&E 染色、Masson’s trichrome 染色）以及 qRT-PCR 等技术，对骨再生情况和细胞的成骨分化等进行评估 。

研究结果

1. BMP-2 mRNA 的体内外蛋白表达：在体外，转染不同浓度 m¹Ψ 修饰的 BMP-2 mRNA 的 HEK 293T 细胞可表达 BMP-2 蛋白，且呈剂量依赖性，同时未引起细胞毒性。在体内，将 BMP-2 mRNA 与不同载体混合注入大鼠牙龈组织后发现，BMP-2 mRNA 脂质纳米颗粒（LNP）组在给药 24 小时后牙龈组织中 BMP-2 蛋白表达显著升高，且在 5 小时就能检测到蛋白表达，72 小时仍可检测到 。
2. BMP-2 mRNA-LNP 负载支架对颅盖骨再生的影响：将 BMP-2 mRNA-LNP 负载到丝素蛋白（SF）或明胶 - 丝素蛋白复合（G）支架上，植入大鼠颅盖骨缺损处 4 周后，μCT 扫描显示，与对照组相比，处理组矿化骨基质数量增加，骨缺损闭合率提高，且不同剂量 BMP-2 mRNA-LNP 处理组的骨体积分数（% BV/TV）均有显著增加，不过不同剂量间以及两种支架类型间无显著差异。
3. BMP-2 mRNA 转染 rBMSCs 对颅盖骨再生的影响：将体外转染 BMP-2 mRNA 的大鼠骨髓间充质干细胞（rBMSCs）负载到支架上植入颅盖骨缺损处，4 周后发现，与未转染的 rBMSCs 负载支架对照组相比，转染组有大量新骨组织沉积。μCT 图像显示转染组骨形成明显，骨缺损闭合率和 % BV/TV 显著增加，且优于 BMP-2 mRNA-LNP 治疗组。组织学染色也证实了转染组的骨形成 。
4. FGF-2 mRNA 或 PDGF-BB mRNA 转染 rBMSCs 对颅盖骨再生的影响：研究发现，FGF-2 mRNA 转染的 rBMSCs 单独或与 BMP-2 mRNA 转染的 rBMSCs 联合使用，均不能增强颅盖骨再生；PDGF-BB mRNA 转染的 rBMSCs 单独使用不能改善骨再生，且与 BMP-2 mRNA 转染的 rBMSCs 联合使用时，会显著抑制骨再生。
5. BMP-2 mRNA 转染 rBMSCs 与转染大鼠成纤维细胞的比较：BMP-2 mRNA 转染的大鼠成纤维细胞与转染的 rBMSCs 促进骨再生的能力相当。进一步的体外成骨分化实验表明，BMP-2 mRNA 转染的 rBMSCs 和大鼠成纤维细胞均未表现出成骨分化，而 BMP-2 mRNA 转染的人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）则出现了成骨分化。

研究结论与讨论

这项研究表明，修饰后的 BMP-2 mRNA 在大鼠颅盖骨缺损模型中能有效促进骨再生，有望成为传统 rhBMP-2 蛋白的可行替代方案。BMP-2 mRNA-LNP 通过支架递送可适度增强颅盖骨再生，而 BMP-2 mRNA 转染的 rBMSCs 则能更显著地促进骨再生，不过其具体机制还需进一步研究。此外，FGF-2 mRNA 和 PDGF-BB mRNA 转染的 rBMSCs 在促进颅盖骨再生方面效果不佳，甚至 PDGF-BB mRNA 转染的 rBMSCs 会抑制 BMP-2 mRNA 转染的 rBMSCs 的促骨再生作用。

值得注意的是，本研究存在一定局限性，如所用支架在植入 4 周后部分降解，未来可能需要寻找更合适的支架材料。但总体而言，该研究为骨再生领域，尤其是口腔和颅面部骨缺损的治疗提供了重要的理论依据和实践参考，为后续进一步的临床研究和应用奠定了坚实基础。随着研究的不断深入和技术的持续改进，相信基于 BMP-2 mRNA 的治疗方法将在未来的临床治疗中发挥更大的作用，为众多患者带来新的希望 。