Ein knochenmorphogenetisches Protein (BMP) ist ein Protein aus der Familie der transformierenden Wachstumsfaktoren (TGF), das die Produktion von Knochen und Knorpel stimulieren kann. BMPs spielen eine Schlüsselrolle bei der Bildung der embryonalen Wirbel und scheinen auch eine Schlüsselrolle bei der Signalisierung der Anordnung anderer Gewebekonstruktionen im Körper zu spielen. Eine Fehlfunktion dieses Systems kann einen Krankheitszustand verursachen.
Die Entdeckung des knochenmorphogenetischen Proteins wird allgemein Dr. Marshall Urist Anfang der 1960er Jahre zugeschrieben. Er entdeckte, dass demineralisierte, pulverisierte Knochensegmente bei der Implantation in Kaninchenbeutel zur Bildung von neuem Knochen führten. Dr. Urist hat den Begriff knochenmorphogenetisches Protein vorgeschlagen.
Derzeit sind 20 Arten von knochenmorphogenetischem Protein bekannt. Ursprünglich gab es nur sieben und sechs davon, BMP2-BMP7, wurden als Teil der Beta-Superfamilie des transformierenden Wachstumsfaktors angesehen. BMP1 ist eine sogenannte Metalloprotease, ein Enzym, an dessen katalytischen Prozess Metall beteiligt ist. Jedes BMP befindet sich auf einem bestimmten Chromosom.
Knochenmorphogenetische Proteine wirken durch Interaktion mit Zellrezeptoren, die als knochenmorphogenetische Proteinrezeptoren (BMPRs) bekannt sind. BMPRs signalisieren dann anderen Proteinen, die SMADs genannt werden, um das Wachstum zu induzieren. Dieser Prozess trägt zur Entwicklung des zentralen Nervensystems (ZNS), des Herzens und des Knorpels bei. Es trägt auch zur postnatalen Knochenentwicklung bei.
Diese Proteine spielen alle eine Rolle bei der frühen Bildung des Embryos. Wenn die von ihnen erzeugten Prozesse und Signale gestört werden, kann dies die Entwicklung des Skelettsystems und die allgemeine Körpermusterung beeinträchtigen. Untersuchungen haben ergeben, dass 70 % der erblichen pulmonalen arteriellen Hypertonie durch Mutationen in BMPR2 verursacht werden. Mutationen auf den Chromosomen und dem dazugehörigen knochenmorphogenetischen Protein können ebenfalls Anomalien und Störungen des Skeletts verursachen. Krebserkrankungen beinhalten oft auch eine Fehlfunktion des BMP-Signalsystems.
Es wurde gefunden, dass Mitglieder des knochenmorphogenetischen Proteins bei der Therapie der Wirbelsäule nützlich sind. In den Vereinigten Staaten erhielten BMP-2 und BMP-7 die Zulassung der Food and Drug Administration (FDA) für die Anwendung am Menschen, weil sie bei Problemen helfen, bei denen Knochenstrukturen an Pseudarthrose und verzögerter Vereinigung leiden, zwei Aspekte, die bei den Knochenheilungsprozess. Sie können mit einem Knochenimplantat kombiniert werden, das schrittweise über einen Zeitraum von Wochen freigesetzt wird, um die Heilung zu unterstützen. Obwohl teuer, können die BMP-Behandlungen im Laufe der Zeit weniger kosten, wenn man die Anzahl der Korrekturoperationen berücksichtigt, die bei Knochenverletzungen erforderlich sein können. Es wurde auch festgestellt, dass BMP-7 bei der Heilung von Schäden an den Nierenglomeruli als Folge von Sklerose hilft.