β-リン酸三カルシウムに吸着させた大腸菌由来組換え型ヒト骨形成蛋白質-2を用いた豚のソケットリフトモデルにおける効率的な骨形成

Efficient bone formation in a swine socket lift model using Escherichia coli-derived recombinant human bone morphogenetic protein-2 adsorbed in β-tricalcium phosphate.

抄録

いくつかの前臨床試験で、大腸菌由来の骨形成タンパク質-2（E-BMP-2）は、哺乳類細胞由来の骨形成タンパク質-2（C-BMP-2）と同様に骨欠損の治療に有効であることが示されています。しかし、E-BMP-2をヒトに本格的に適用するためには、大動物での有効性のさらなる検討と最適な投与量の決定が必要である。本研究では、豚のソケットリフトモデルを用い、β-TCPに吸着させた異なる濃度のE-BMP-2の骨増生および即時インプラントのオッセオインテグレーションに対する有効性を検討した。上顎洞側壁の露出後、3.4mm（直径）の空洞を穿孔し、異なる用量のE-BMP-2（0、10、30、100μg/サイト）を含むβ-TCP 0.1gを充填してシュナイデリアン膜をリフトアップした。その後、すぐに歯科用インプラントを挿入した。骨とインプラントの接触（BIC）および組織学的分析による骨密度（BD）は、骨形成におけるE-BMP-2の効率を評価するためのパラメータとして使用された。インプラントの安定性に対するE-BMP-2/β-TCPの効果を調べるために、Osstellを用いてインプラント安定性指数（ISQ）を測定した。8週間後、E-BMP-2を30μgおよび100μg投与した群では、エレベーテッドスペースにかなりの新生骨が形成されたが、β-TCP単独では骨形成は見られなかった。したがって、BICとBDは、E-BMP-2の投与量の増加に対して用量依存的な反応を示した。しかし、E-BMP-2投与によるインプラントの安定性の向上は見られなかった。以上のことから、E-BMP-2/β-TCP併用療法は、ミニブタのソケットリフトモデルにおいて、インプラントの骨形成およびオッセオインテグレーションに有効であることがわかった。

Several preclinical studies have shown that Escherichia coli-derived bone morphogenetic protein-2 (E-BMP-2) is as effective as mammalian cell-derived bone morphogenetic protein-2 (C-BMP-2) in the treatment of bone defects. However, further investigation of the effectiveness and determination of the optimal dosage of E-BMP-2 in large animals are still necessary before its full application in humans. This study investigated the efficiency of different concentrations of E-BMP-2 adsorbed in β-TCP for bone augmentation and osseointegration of immediate dental implants in a swine socket lift model. Following exposure of the maxillary sinus lateral wall, a 3.4-mm (diameter) cavity was drilled and filled with 0.1 g of β-TCP containing different doses of E-BMP-2 (0, 10, 30, or 100 μg/site) to lift the Schneiderian membrane. A dental implant was then immediately inserted. Bone-to-implant contact (BIC) and bone density (BD) examined via histological analysis were used as parameters to assess E-BMP-2 efficiency in bone formation. The implant stability quotient (ISQ) was measured using Osstell to determine the effect of E-BMP-2/β-TCP on implant stability. After 8 weeks, the groups that received 30 and 100 μg of E-BMP-2 showed substantial new bone formation in the elevated space, while no bone formation was observed with β-TCP alone. Accordingly, BIC and BD presented a dose-dependent response to increasing doses of E-BMP-2. However, there was no increase in implant stability with E-BMP-2 treatment. In conclusion, the E-BMP-2/β-TCP combination was efficient in bone formation and osseointegration of dental implants in a socket lift model in mini-pigs.