单价从5万降至1万元，拿下上海市技术发明特等奖的人工骨累计应用超30万例

在华东理工大学实验室，有数不清的实验瓶，其中一些装着一种白色物质，看上去像结成块状的糖，定睛细看才发现，这是各种形状的骨块，有条形的、楔形的、梭形的骨块，还有圆锥形的骨棒，以及一颗一颗的松质骨粒等……

这些带有活性因子的“人工骨”材料，可以因材施“料”，为不同部位的骨缺损患者进行修复，按原状完成“人骨拼图”。在2022年度上海市科技奖励项目单上，华东理工大学作为第一完成单位获得上海市技术发明特等奖。这个“载生长因子（rhBMP-2）高活性骨修复体的创制及临床应用”项目，由名校、名医院、创业企业等单位历经20余年多学科联合攻关，创新了多项关键技术，解决了骨修复临床难题。

人工骨样品。徐瑞哲 摄

具体而言，临床应用时，国外同类产品用于四肢骨修复、脊柱融合等，就椎间融合器植骨量而言，单价高达5万元左右；而国内这一产品不仅可以用于四肢骨修复、脊柱融合，还能用于股骨头坏死保髋治疗、口腔植骨等，以椎间融合器植骨量为例，单价仅1万元左右。

目前，项目组研发的相关产品已在全国800余家医院累计使用超过30万例，显著降低了病患的治疗费用，提高了患者的生活质量，推动了我国高端医疗器械及相关产业的进步，产生了重大的社会和经济效益。

【获批国内第一张同类产品注册证】

从“骨干”到“主心骨”，骨是人体重要的组织。但近年来，由于人口老龄化等原因，有骨质疏松的，有意外跌倒的，从而导致骨损伤患者数量巨大，而且严重影响身体健康和生活质量。又因缺乏有效的骨修复产品，大量患者治疗效果并不理想，造成致残率高，临床治疗面临严峻挑战。

事实上，在骨修复这个复杂的过程中，骨生长因子对于骨愈合起了重要作用。通过“材料 活性因子”的策略，构建活性骨修复材料，最有可能在临床取得突破。研究证明，骨形态发生蛋白2（BMP-2）是对骨形成作用最强的生长因子之一。

有了生长因子介入骨头，断骨缝隙可以再生“填补空白”，骨损伤可以更快自主愈合。为更好发挥活性因子的效果，这一项目组研究模拟人体骨组织的结构与功能，在国际上首创出“高活性rhBMP-2/类骨磷灰石多级结构”骨修复体及其制备技术。这项技术的生物相容性好，关键指标达到国际领先水平，获批国内第一张此类产品注册证，而其产品价格仅为国外产品五分之一左右，显著提升了我国骨修复产品的国际竞争力。

同行评价方面，国际生物材料学会联合会主席、美国罗格斯大学Joachim Kohn教授在论文中报道，rhBMP-2/β-TCP活性支架用于羊的3厘米临界节段性骨缺损修复，17周内实现骨再生。Kohn教授认为表达系统对rhBMP-2体外活性和稳定性影响最大，其中ECUST（华理英文缩写）大肠杆菌表达的rhBMP-2活性高、稳定性好。

【按本土市场和患者接受度选择路径】

成功的背后，是科研导向与路径选择的正确性。作为生物材料学家，中国科学院院士刘昌胜在研制之初，就立足中国本土市场特点，考虑国内患者可接受的产品成本，设计技术路线以及成果转化甚至产业化途径。

从因子“源头”看，骨形态发生蛋白2（BMP-2）来源比较困难：从动物骨组织中直接提取，不仅含量低、纯度低、提取工艺复杂，而且存在动物病原体感染的风险。而采用国外的真核细胞表达技术，也存在生产成本高、产量低的缺点。此外，体内环境复杂，生长因子也容易失活。现实中，为起到有效的治疗作用，不得不加大使用量——这样不仅增加了治疗成本，也增加了潜在风险。于是，路径从哺乳动物真核细胞表达，转到了大肠杆菌原核表达。

不妨与国际同类技术来一个综合对比。一方面，从活性因子的制备技术看，两者并不同源。比如，某海外跨国公司以仓鼠卵细胞真核细胞为源，成本高；国产项目则以大肠杆菌原核细胞为源，蛋白表达高，而成本低。另一方面，从骨修复体看，国外采用胶原载体，降解较快，蛋白释放通常只有短短几天，没有缓释功能；而国内载体为低结晶的类骨磷灰石，降解可控，具有多级结构和缓释功能，活性维持时间长，因子固载率高。而临床上，国外同类产品的因子用量大，易引起异位骨化；国内产品因子用量少，无异位骨化。

据刘昌胜院士介绍，该项研究打破了国外在高端骨修复材料上的技术垄断，针对国外技术路线产量低、成本高等问题，创新生物制造方法，基于大肠杆菌原核表达系统，发明了高活性重组人骨形态发生蛋白2（rhBMP-2）的规模化生物制造新方法，成功制备出高纯度、高活性的rhBMP-2，并实现量产。此举不仅大幅降低了企业生产成本以及相应的治疗成本，骨诱导活性也达到国外产品最好水平，填补了规模化生物制造骨生长因子的技术空白。

【从头到尾“产学研用”有效率超90%】

科研成果转化方面，不少科学家团队都通过专利授权等方式，直接“卖”给企业，实现技术转移，走向市场化。而相比这样的前后棒“接力”方式，这一特等奖项目则是“产学研用”结合，从头到尾、一路到底。

在完成人名单上，项目由刘昌胜院士领衔，主要完成人包括华东理工大学材料学院袁媛教授、王靖教授、钱江潮教授、陈芳萍教授、何宏燕副教授，复旦大学附属中山医院张键教授、陈统一教授，四川大学附属华西医院曾建成教授，以及上海瑞邦生物材料有限公司岳述荣、曹雪华等。不难发现，科学家、企业家甚至包括医学专家全程合作，在转化过程中始终手持接力棒进行“折返跑”，不断发现问题、共同解决问题。

从“最初一公里”跑到“最后一公里”，各方联合的项目组发展出基于该高活性骨修复体的多种临床治疗新方法，能够解决多类型骨修复难题，临床治疗有效率大于90%：可使难愈合骨损伤成为可愈合，并缩短愈合周期，减少骨不连的发生；凭借斜外侧腰椎椎间融合新技术，推动椎体微创治疗技术进步；利用材料特定功能，实现早中期股骨头坏死保髋的变革性治疗，为该骨科顽症提供治疗新策略；还在国际上率先将含BMP-2材料拓展应用于口腔颌面领域，提升临床治疗水平……

解放日报·上观新闻记者获悉，由于国内临床需求庞大，目前这类骨修复体仍供不应求，企业还在想方设法扩大产能，新生产线正准备动工建设。

“上海市科委科普项目资助（项目编号：23DZ2305200）”

题图来源：徐瑞哲 摄

图片来源：受访高校

来源：作者：徐瑞哲