骨形態發生蛋白（Bone morphogenetic proteins，BMPs）屬于TGFβ（轉化生長因子）超家族并且是該家族中最大的蛋白家族，其中，BMP-2、BMP-4、BMP-6、BMP-7作為主要的BMP配體發揮功能[1]。BMPs不僅可誘導骨和軟骨形成，還是具有廣泛效應的多功能細胞因子，可調節肺、腎、胃、腸道等多種組織器官的細胞增殖、分化和遷移[2]。
BMP信號通路
BMP信號的活性由結合BMP抑制劑或激動劑來調控以抑制干細胞更新，促進分化以維持干細胞的穩態，常見的BMP抑制劑有Noggin、SMAD等。BMPs可由BMPR-I和BMPR-II組成的受體復合體傳導信號。BMP信號通路可分為經典途徑和非經典途徑：
經典途徑
BMP與II型受體（BMPRII）結合，BMPR II與I型受體（BMPR I）結合并磷酸化BMPR I，招募并磷酸化下游受體SMADs1/5/8形成三聚體復合物，調控下游靶基因的轉錄。
非經典途徑
BMPR I通過X-連鎖的凋亡抑制因子（XIAP）連接到TAK1-TAB1復合體，激活ATF2、c-JUN和c-FOS來調節下游靶基因的轉錄。
BMP信號通路可分為經典途徑和非經典途徑[1]
BMP-4與類器官培養
腸道類器官
腸上皮細胞來源于隱窩底部的“U”形杯狀干細胞，該杯狀細胞的分布可影響腸道上皮細胞的生長與增殖。2022年，發表在Cell Reports上的一篇研究表明，BMP信號轉導控制人類腸道類器官中腸細胞的帶狀基因的表達以及杯狀細胞的分布。
BMP影響腸道類器官的基因表達及杯狀細胞分布[3]
血管類器官
血管是生命機體運輸養分與氧氣，維持基本生命活動的重要基礎。2019年，一篇發表在Nature子刊的研究，通過加入血管發育的關鍵信號通路因子（BMP-4、FGF-2、VEGF-A），研究者成功構建了hiPSC細胞來源的血管類器官，將其移植到小鼠體內時，能夠形成穩定且具有功能性的人類血管系統。
hiPSC細胞來源的血管類器官[4]
腎臟類器官
2023年，美國哈佛大學的研究者通過添加腎臟發育的關鍵信號通路因子（Activin A、BMP-4、FGF-2、FGF-9），研究者成功構建了hiPSC細胞來源的腎臟類器官（輸尿管芽和集合管類器官），該類器官具有復雜的形態和功能性，為研究人類腎臟發育、腎臟疾病建模提供了新的平臺。
hiPSC細胞來源的腎臟類器官[5]
BMP-4蛋白的表達難點
活性狀態：同源二聚體
無活性前體蛋白經過蛋白水解酶切割形成成熟單體，通過二硫鍵連接單體生成活性二聚體分子。
重組表達生產技術難點
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二聚體形成困難：需要正確折疊和形成二硫鍵，對表達系統要求高 -
純度不可控：含有混雜單體、錯配二聚體、異源聚集體等無活性聚體 -
保存條件高：BMP-4疏水性強，易聚集成低活性聚合物。保存條件不當易造成二硫鍵斷裂。
近岸蛋白致力于蛋白質的研發與生產，攻克關鍵技術難點，提供高活性、高批間一致性的新一代BMP4蛋白：Recombinant Human BMP-4 V3 (Cat. No.:C54A)，讓您的類器官培養更可控！
工藝優化升級，蛋白活性提高
Measured by its ability to induce alkaline phosphatase production by ATDC5 mouse chondrogenic cells. The ED50 for this effect is 1.5-9 ng/mL.
Measured by its ability to induce alkaline phosphatase production by ATDC5 mouse chondrogenic cells.The specific activity of Human BMP4 V3(Cat. No.:C54A)is 6.98 ng/mL, and the specific activity of competitor A and competitor B is 10.78 ng/mL and 7.47 ng/mL,respectively. Lower specific activity indicates higher functional potency.
特有類器官應用驗證平臺
近岸蛋白依靠專業的研發團隊，精心打造類器官驗證平臺，致力于為廣大類器官客戶提供經驗證、高活性、可信任的類器官培養產品。已驗證BMP-4、Wnt3a、EGF、Noggin、RSPO1、Activin A、KGF等多種類器官培養因子，讓您的類器官培養更可控！
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目錄號 |
產品名稱 |
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C54A |
Recombinant Human BMP-4 |
BMP-4相關類器官培養
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類器官培養類型 |
相關因子 |
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肝臟類器官 |
Activin A、BMP-4、FGFb、Wnt3a、RSPO1、EGF、HGF、OSM |
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腸道類器官 |
Activin A、BMP-4、FGF-4、Noggin、RSPO1、Wnt3a、EGF |
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肺類器官 |
Activin A、BMP-4、FGFb、Noggin、FGF-10、KGF |
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心臟類器官 |
Activin A、BMP-4、FGFb、Insulin |
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腎類器官 |
Activin A、BMP-4、FGFb、FGFa、KGF、FGF-9、GDNF、RSPO1 |
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胃類器官 |
Activin A、BMP-4、FGF4、Noggin、EGF |
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血管類器官 |
BMP-4、VEGF165、FGFb |
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腦類器官 |
Noggin、Wnt3a、BMP-4、SHH、FGFb、BDNF、GDNF |
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皮膚類器官 |
BMP-4、TGF-β1 |
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參考文獻
[1]ZhangY, Que J. BMP Signaling in Development, Stem Cells, and Diseases of theGastrointestinal Tract. Annu Rev Physiol. 2020;82:251-273.
[2]Weaver M, Dunn NR, Hogan BL. 2000. Bmp4 and Fgf10 play opposing roles during lung bud morphogenesis. Development 127:2695–704
[3]Beumer J, Puschhof J, Yengej FY, Zhao L, Martinez-Silgado A, Blotenburg M, Begthel H, Boot C, van Oudenaarden A, Chen YG, Clevers H. BMP gradient along the intestinal villus axis controls zonated enterocyte and goblet cell states. Cell Rep. 2022 Mar 1;38(9):110438.
[4]Wimmer RA, Leopoldi A, Aichinger M, Kerjaschki D, Penninger JM. Generation of blood vessel organoids from human pluripotent stem cells. Nat Protoc. 2019 Nov;14(11):3082-3100.
[5]Shi M, Fu P, Bonventre JV, McCracken KW. Directed differentiation of ureteric bud and collecting duct organoids from human pluripotent stem cells. Nat Protoc. 2023 Aug;18(8):2485-2508.