iMSC-mediated delivery of ACVR2B-Fc fusion protein reduces heterotopic ossification in a mouse model of fibrodysplasia ossificans progressiva.

BACKGROUND: Fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP) is a rare genetic disease caused by a gain-of-function mutation in ACVR1, which is a bone morphogenetic protein (BMP) type I receptor. Moreover, it causes progressive heterotopic ossification (HO) in connective tissues. Using FOP patient-derived induced pluripotent stem cells (FOP-iPSCs) and mouse models, we elucidated the underlying mechanisms of FOP pathogenesis and identified a candidate drug for FOP. METHODS: In the current study, healthy mesenchymal stem/stromal cells derived from iPSCs (iMSCs) expressing ACVR2B-Fc (iMSCACVR2B-Fc), which is a neutralizing receptobody, were constructed. Furthermore, patient-derived iMSCs and FOP mouse model (ACVR1R206H, female) were used to confirm the inhibitory function of ACVR2B-Fc fusion protein secreted by iMSCACVR2B-Fc on BMP signaling pathways and HO development, respectively. RESULTS: We found that secreted ACVR2B-Fc attenuated BMP signaling initiated by Activin-A and BMP-9 in both iMSCs and FOP-iMSCs in vitro. Transplantation of ACVR2B-Fc-expressing iMSCs reduced primary HO in a transgenic mouse model of FOP. Notably, a local injection of ACVR2B-Fc-expressing iMSCs and not an intraperitoneal injection improved the treadmill performance, suggesting compound effects of ACVR2B-Fc and iMSCs. CONCLUSIONS: These results offer a new perspective for treating FOP through stem cell therapy.

Bases teóricas y aplicación clínica de las proteínas morfogenéticas óseas en cirugía maxilofacial / Base theories and the clinical application of bone morphogenetic proteins in maxillofacial surgery

Uno de los grandes avances en la neoformación ósea ha sido laidentificación de factores de crecimiento importantes para ella como son lasproteinas morfogenéticas óseas (PMO) que regulan la diferenciación ósea ycartilaginosa in vivo. La depuración, clonación genética y expresión de lasPMO han establecido las bases para el análisis celular y molecular del desarrolloy la regeneración ósea. El estudio genético de las PMO señala que sonesenciales para la función normal animal y en la osteogénesis postfetal esimportante en el desarrollo embrionario orgánico, esquelético y de los tejidosdentales y craneofaciales. La disponibilidad de las PMO proporciona retosy oportunidades para mejorar los conocimientos que regulan la regeneraciónósea con el fin de optimizar los resultados en el paciente(AU)

One of the fundamental advances in bone neoformationhas been the identification of important growth factors like the bonemorphogenetic proteins that regulate live cartilage and bonedifferentiation. The cleansing, genetic cloning and expression ofrecombinant human bone morphogenetic proteins (BMP) have laidthe basis for cellular and molecular analysis of bone developmentand regeneration. The genetic study of the BMPs indicates that theyare essential to the normal development and function of animals.BMP post-natal bone development is also very important inembryonic organic, skeletal, craniofacial and dental tissuedevelopment. The availability of BMPs provides several challengesand opportunities to improve insights into the mechanisms thatregulate the regeneration of bone for optimal outcome in the patient(AU)

Bone morphogenetic proteins: its application in the process of repairing the dentin pulp complex

Evolution of knowledge related to molecular Biology has been applied in different areas of clinical Biology, Dentistry among them, allowing the use of these new advances in the treatment of offenses to the pulpal organ. The use of bone morphogenetic proteins (BMPs) represents another possibility in the treatment of exposed pulps with no contact with aggressive agents and free from undesirable effects to maintain pulp vitality.

La evolución del conocimiento relacionado a la Biología Molecular ha sido aplicado en diferentes áreas de la Biología Clínica, entre ellas la Odontología, permitiendo el uso de esos nuevos adelantos en el tratamiento de agresiones al órgano pulpar. El uso de proteínas óseas morfogenéticas (BMPs), representa otra posibilidad en el tratamiento de pulas expuestas sin la presencia de agentes agresores, libre principalmente de los efectos indeseables a la mantención de la vitalidad pulpar.

Assessment of bovine biomaterials containing bone morphogenetic proteins bound to absorbable hydroxyapatite in rabbit segmental bone defects

PURPOSE: To evaluate the osteo-regenerative capacity of two proprietary bone grafting materials, using a segmental defect model in both radial diaphyses of rabbits. METHODS: The right defect was filled with pooled bone morphogenetic proteins (pBMPs) bound to absorbable ultrathin powdered hydroxyapatite (HA) mixed with inorganic and demineralized bone matrix and bone-derived collagen, derived from bovine bone (Group A). The left defect was filled with bovine demineralized bone matrix and pBMPs bound to absorbable ultrathin powdered HA (Group B). In both groups, an absorbable membrane of demineralized bovine cortical was used to retain the biomaterials in the bone defects, and to guide the tissue regeneration. The rabbits were euthanized 30, 90 and 150 days after surgery. Radiographic, tomographic and histologic evaluations were carried out on all specimens. RESULTS: At 30 days, the demineralized cortical bone cover was totally resorbed in both groups. HA was totally resorbed from Group A defects, whereas HA persisted in Group B defects. A prominent foreign body reaction was evident with both products, more pronounced in sections from Group B. At 90 days, the defects in Group B exhibited more new bone than Group A. However, at 150 days after surgery, neither treatment had stimulated complete repair of the defect. CONCLUSION: The partial bone healing of the segmental defect occurred with low or none performance of the biomaterials tested.

OBJETIVO: Avaliar a capacidade osteo-regenerativa de dois biomateriais utilizando um modelo de defeito segmentar efetuado nas diáfises do rádio de coelhos. MÉTODOS: O defeito direito foi preenchido com pool de proteínas morfogenéticas ósseas (pBMPs) e hidroxiapatita em pó ultrafina absorvível (HA) combinada com matriz óssea inorgânica desmineralizada e colágeno, derivados do osso bovino (Grupo A). O defeito esquerdo foi preenchido com matriz óssea desmineralizada bovina com pBMPs e hidroxiapatita em pó ultrafina absorvível (Grupo B). Em ambos os defeitos utilizou-se membrana reabsorvível de cortical bovina desmineralizada para reter os biomateriais no defeito ósseo e guiar a regeneração tecidual. Os coelhos foram submetidos à eutanásia aos 30, 90 e 150 dias após a cirurgia. Foram efetuados exames radiográficos, tomográficos e histológicos em todos os espécimes. RESULTADOS: Aos 30 dias de pós-cirúrgico, o osso cortical desmineralizado foi totalmente reabsorvido em ambos os grupos. A HA tinha reabsorvido nos defeitos do Grupo A, mas persistiu nos do Grupo B. Uma reação de corpo estranho foi evidente com ambos os produtos, porém mais pronunciada no Grupo B. Aos 90 dias os defeitos do grupo B tinham mais formação óssea que os do Grupo A. Entretanto, aos 150 dias após a cirurgia, nenhum tratamento havia promovido o completo reparo do defeito. CONCLUSÃO: Os biomateriais testados contribuíram pouco ou quase nada para a reconstituição do defeito segmentar.

Histomorphometric analysis of rat alveolar wound healing with hydroxyapatite alone or associated to BMPs

Several materials and techniques have been proposed to improve alveolar wound healing and decrease loss of bone height and thickness that normally follow dental extraction. The objective of this research was the histologic analysis of bone morphogenetic proteins implanted into dental alveoli of rats after extraction. A total of 45 adult male Wistar rats were divided into three groups of 15 animals each: control (no treatment), implanted with pure hydroxyapatite (HA, 3 mg) and implanted with hydroxyapatite plus bone morphogenetic proteins (HA/BMPs, 3 mg). Five animals from each group were sacrificed at 7, 21 and 42 days after extraction for the histometric analyses of the osteoconductive potential of hydroxyapatite associated or not with BMPs. After dissection, fixation, decalcification and serial microtomy of 6-µm thick sections, the samples were stained with hematoxylin-eosin for histologic and histometric analyses. Both HA and HA/BMPs caused a delay in wound healing compared to control animals, evaluated by the percentage of bone tissue in the alveoli. The treatment with HA/BMPs had the greatest delay at 21 days, even though it produced values similar to the control group at 42 days. The materials did not improve alveolar repair in the normal period of wound healing and the association of HA/BMPs did not have osteoconductive properties with granulated hydroxyapatite as the vehicle

Pool of bovine morphogenetic proteins and guided tissue regeneration in the treatment of intrabony periodontal defects: I- Clinical measurements

Este estudo teve como objetivo avaliar a aplicação do ''pool'' de BMPs bovinas no tratamento de defeitos intra-ósseos. A amostra constou de quinze indivíduos com idade entre 26 e 57 anos, apresentando um par de defeitos intra-ósseos comparáveis, localizados no mesmo arco em dentes do mesmo tipo (pré-molares ou molares) e com perda de inserção (PI) 35mm. Em cada indivíduo, o defeito teste foi tratado com a associação ''pool'' de BMPs- carreador Hidroxiapatita reabsorvível (BMPs-HA), matriz orgânica bovina desmineralizada liofilizada (MO) e barreira de colágeno bovino, enquanto os defeitos controle foram tratados com MO-HA e barreira de colágeno. Na avaliação clínica aos seis meses após a medida inicial, o grupo teste apresentou variação de profundidade de sondagem (PS) de -1,63mm ± 1,141 na vestibular (V) e -1,93mm ± 0,961 na lingual (L) e variação do nível de inserção (NI) de -1,60mm ± 1,168 na V e -1,46mm ± 0,972 na L. O grupo controle apresentou variação de PS de -1,93mm ± 1,347 (V) e -2,0mm ± 1,511 (L) e variação de NI de -1,03mm ± 1,245 (V) e -1,30mm ± 1,114 (L). A análise de variância indicou que a variação de PS e NI foi significativa em ambos os grupos (p<0,05). Entretanto, de acordo com o teste t não houve diferença significativa entre os grupos quanto à variação PS e NI (p<0,05). Em conclusão, a aplicação do ''pool'' de BMPs não oferece benefícios adicionais ao tratamento de defeitos intra-ósseos.

Avaliaçäo da osteogênese com proteínas ósseas morfogenéticas (BMPs): análise em defeitos na calvária e ao redor de implantes de titânio em coelhos / Osseointegration enhancement around titanium implants and calvarial reconstruction induced by bone morphogenetic proteins in rabbits

Objetivos. Avaliar a formaçäo óssea em defeitos ósseos criados em calvárias de coelhos, aplicando proteínas ósseas morfogenéticas (BMPs) carreadas pelo compósito carbonato de cálcio-colágeno. Analisar o percentual linear de contato osso-implante e o volume ósseo percentual no interior das roscas de implantes de titânio, inseridos em alvéolos cirúrgicos, preparados em tíbias de coelho e preenchidos pelo compósito carbonato de cálcio-colágeno combinado à BMPs. Material e métodos. Experimento I: Defeitos criados cirurgicamente em calvária de 45 coelhos (Oryctolagus cuniculus) brancos, raça Nova Zelândia, gênero masculino. Nos sítios teste, preencheu-se estes defeitos com rBMPs extraídas de ossos longos de renas (Rangifer tarandus) combinadas ao compósito carbonato de cálcio-colágeno, tanto em forma granular quanto em forma de bloco. Nos sítios controle, preencheu-se os defeitos com osso autógeno (controle positivo), com as duas formas do compósito. O controle negativo näo recebeu nenhum tipo de tratamento. Experimento II: Confeccionou-se alvéolos cirúrgicos nas tíbias de 30 coelhos. Previamente a inserçäo de implantes rosqueáveis de titânio, apresentando 3,75mm de diâmetro e 11,5mm de comprimento, preencheu-se os alvéolos dos sítios teste com compósito carbonato de cálcio-colágeno combinado a rBMP. Preencheram-se os sítios controle com carbonato de cálcio-colágeno, colágeno e; no controle negativo nenhum tipo de material foi inserido. Resultados. Experimento I: Após os períodos de quatro, seis e dez semanas os animais foram submetidos à eutanásia. A BMP extraída de rena e combinada ao compósito carbonato de cálcio-colágeno promoveu osteogênese semelhante à obtida quando utilizado osso autógeno e superior aos controles de compósito e coágulo sangüíneo. A análise tomográfica apresentou um quadro de resultados semelhantes aos obtidos com a histomorfometria, entretanto, superestimados para os períodos iniciais de observaçäo, nos grupos que receberam enxerto do compósito. O compósito carbonato de cálcio-colágeno isoladamente ou combinado a BMP näo induziu reaçöes inflamatórias desfavoráveis. Experimento II: A BMP extraída de rena e combinada ao compósito carbonato de cálcio-colágeno promoveu osteogênese superior aos controles do compósito, do colágeno e do coágulo sangüíneo, provendo à superfície do implante de titânio maior percentual de contato linear e maior volume percentual de osso no interior de suas roscas...

Avaliaçäo clínica e radiográfica de lesöes periodontais intra-ósseas em humanos tratadas com "pool" de proteínas morfogenéticas bovinas e membrana de colágeno bovino / Radiographical and clinical evaluation of human intrabony periodontal lesions treated with combination bovine bone morphogenetics proteins and bovine collagen membrane

Este estudo teve como objetivo avaliar a aplicaçäo do "pool" de BMPs bovinas no tratamento de defeitos intra-ósseos. A amostra constou de quinze indivíduos com idade entre 26 e 57 anos, apresentando um par de defeitos intra-ósseos comparáveis, localizados no mesmo arco em dentes do mesmo tipo (pré-molares ou molares) e com perda de inserçäo (PI) 5mm. Em cada indivíduo, o defeito teste foi tratado com a associaçäo "pool" de BMPs- carreador Hidroxiapatita reabsorvível (BMPs-HA), matriz orgânica bovina desmineralizada liofilizada (MO) e barreira de colágeno bovino, enquanto os defeitos controle foram tratados com MO-HA e barreira de colágeno. Na avaliaçäo clínica aos seis meses após a medida inicial, o grupo teste apresentou variaçäo de profundidade de sondagem (PS) de -1,63mm 1,141 na vestibular (V) e -1,93mm 0,961 na lingual (L) e variaçäo do nível de inserçäo (NI) de -1,60mm 1,168 na V e -1,46mm 0,972 na L. O grupo controle apresentou variaçäo de PS de -1,93mm 1,347 (V) e -2,0mm 1,511 (L) e variaçäo de NI de -1,03mm 1,245 (V) e -1,30mm 1,114 (L). A análise de variância indicou que a variaçäo de PS e NI foi significativa em ambos os grupos (p < 0,05). Entretanto, de acordo com o teste t näo houve diferença significativa entre os grupos quanto à variaçäo PS e NI (p < 0,05). A radiografia de subtraçäo detectou mudança de densidade óssea de 0,034 0,423 no grupo teste e 0,105 0,423 no grupo controle, sendo as diferenças entre os grupos consideradas näo significativas (teste t p < 0,005). A análise de correlaçäo de Pearson indicou que näo houve correlaçäo entre mudança de densidade óssea e variaçäo do NI e PS. Tais resultados levaram às seguintes conclusöes: a aplicaçäo do "pool" de BMPs näo oferece benefícios adicionais ao tratamento de defeitos intra-ósseos. A näo correlaçäo entre mudança de densidade óssea e melhora dos parâmetros clínicos sugere a näo ocorrência de regeneraçäo periodontal propriamente dita, podendo esta melhora estar relacionada mais à qualidade de resposta dos tecidos moles