EHBMP-2

Zusammenfassung

Durch die gezielte Mutation der Aminosäuresequenz ist es erstmalig gelungen, ein nicht natürliches BMP-Analog (EHBMP-2) mit osteoinduktiven Eigenschaften gentechnisch durch Expression in E.-coli-Bakterien herzustellen. Der Ersatz von 12 N-terminalen Aminosäuren des BMP-2-Moleküls durch eine Nonsense-Sequenz führt zu einer nicht mehr meßbaren Affinität von EHBMP-2 zur extrazellulären Matrix. In vitro induziert EHBMP-2 dosisabhängig die Knorpelbildung in neonatalem Muskelgewebe. Die alleinige i.m. Implantation in Mäuse führt zur Bildung eines Ossikels mit funktionell aktivem Knochenmarkanteil. Die Größe des Ossikels wird durch die Menge an implantiertem EHBMP-2 beeinflußt und kann durch die Kombination von EHBMP-2 mit Kollagen signifikant gesteigert werden. Die größte Knochenneubildung wird nach der Injektion von EHBMP-2-haltigen Kollagensuspensionen beobachtet. In Ratten kann durch die Koppelung von EHBMP-2 an Kollagenscheiben eine stärkere osteoinduktive Aktivität in der Muskulatur erzielt werden als durch die Koppelung von natürlichem BMP-2 an denselben Kollagenträger. In Kombination mit pulverförmiger kollagener Knochenmatrix (ICBM) gelingt die knöcherne Konsolidierung von „critical size defects“ im Kieferwinkel von Ratten durch EHBMP-2. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, inwiefern die veränderte Pharmakokinetik von EHBMP-2 Vorteile beim therapeutischen und gewebetechnolgischen Einsatz bietet.

Summary

For the first time a non natural BMP-variant (EHBMP-2) with osteoinductive properties was produced by expression in E. coli through specific mutation of the amino acid sequence. The substitution of 12 N-terminal amino acids by a nonsense sequence results in a neglectible affinity of EHBMP-2 to the extracellular matrix. In vitro EHBMP-2 induces dose-dependent cartilage formation in neonatal muscle tissue. Single intramuscular implantation in mice results in the formation of an ossicle with functional active bone marrow. The size of the ossicle depends on the amount of implanted EHBMP-2 and can significantly be increased by the combination with a collagen carrier. The largest bone formation is observed after injection of EHBMP-2 containing collagen suspensions. In rats a stronger osteoinductive activity can be achieved by coupling of EHBMP-2 to collagen discs than by coupling natural BMP-2 to the same collagen carrier. Critical size defects in rats’ mandibular angels can be restored by the combination of granular collagenous bone matrix (ICBM) with EHBMP-2. Further investigations have to show whether the altered pharmacokinetics of EHBMP-2 has advantages regarding its therapeutical use and tissue-engineering.