获奖项目团队。

骨头断了，还能再长出来吗？可以。但骨本身的“自愈力”相当有限，断口超过1毫米就无法自己长好。如何找到一种让骨头加速生长的“催化剂”呢？骨形态发生蛋白2（BMP-2）是目前已知成骨能力最强的生长因子，将其负载于骨修复材料上，能有效促进断骨再生。

华东理工大学刘昌胜院士团队经过20余年产学研协同攻关，找到了“长骨头”的秘诀，发明了“支架材料+骨生长因子”的骨修复技术，可将2-3厘米的断裂骨头修复如初。如果裂骨原本有桥接，最多可长出5厘米新骨。

今天（5月26日），这一由华东理工大学、复旦大学附属中山医院、四川大学附属华西医院、上海瑞邦生物材料有限公司等单位合作完成的“载生长因子（rhBMP-2）高活性骨修复体的创制及临床应用”项目，获得2022年度上海市技术发明奖特等奖。

从大肠杆菌出发，高效制备成骨生长“催化剂”

骨损伤患者多、危害大，植入骨修复材料是常见治疗手段。由于材料的生物活性不足，尽管已有多种材料应用于临床，但修复效果普遍不理想。

刘昌胜院士（右）与学生。

BMP-2是目前研究最为广泛、诱导成骨活性最强的骨形态发生蛋白之一。想要得到它，通常有两种方法：一种是直接从动物骨组织中提取，但物质提取含量低、纯度低、且工艺复杂，甚至存在动物病原体感染风险；另一种则是通过基因工程重组技术，从哺乳动物表达系统CHO细胞中制备，但成本高、产量低。刘昌胜团队偏偏“不走寻常路”，他们创造性地从大肠杆菌原核表达出发，探索出一条规模化制造高活性BMP-2的新方法。

“生物工程学就像搭积木，BMP-2的蛋白质结构我们能看得一清二楚，可以利用基因重组技术把‘房子’搭出来，但是如何给这座屋子通上水电，也就是构建重组蛋白高产菌，建立科学的质控体系，是这项技术的难点所在。”刘昌胜说。

这个问题困扰了团队很长时间。经过10余年不断试错和探究，团队终于突破了利用大肠杆菌生物制造高成骨活性rhBMP-2的技术。通过优化基因、质粒和宿主，构建了具有自主知识产权的高产菌。经培养基、诱导条件和过程控制优化，实现了高活性重组蛋白的规模化稳定生产。

骨修复产品“第一证”加速损伤愈合创造新术式

一项技术在实验室里取得突破是“从0到1”，距离它能造福患者的“从1到100”，还有很长的路要走。拿骨修复来说，想要用rhBMP-2成功诱导出新骨，不仅需要解决蛋白的复兴和纯化技术，还要研发适用于该产品的骨病治疗新技术。

2013年，团队拿到国内第一张骨修复产品注册证，价格仅为国外同类产品的1/5。他们在青浦创立上海瑞邦生物材料有限公司，开启科技成果转化进程。10年来，团队不断研发多种骨病治疗新技术，拓展材料应用的临床边界，相关产品已在全国800余家医院累计使用超过30万例，对骨修复难题的临床治疗有效率达90%以上。

刘昌胜院士。

在人工骨出现之前，对骨缺陷的治疗，最常见的办法是“剜肉补疮”：从病人其他部位取出一块不那么重要的骨头，移植到患处。骨修复产品的出现，使骨移植手术这一不得已而为之的疗法有了根本改变。

刘昌胜团队研发的骨修复产品通体为白色，可根据患者需要改变形状，可以是颗粒、条块甚至像白“水泥”。只要将加载rhBMP-2的高活性骨修复材料放置于断裂或缺损的骨头上，它就能诱导人体在原位长出新骨。材料可在人体内降解，代谢产物由肾脏排出。

骨质增生、椎间盘突出是现代人的多发病，严重时需要手术治疗。对大多数老年人来说，脊椎手术风险较大，在骨修复新材料的辅助下，老年脊椎疾病微创手术成为现实。近六年来，华西医院已开展1600余台脊椎微创手术，术后两年愈合率达到100%。

除了加速骨损伤愈合、创造新术式，一个未曾预想的方向也被开拓出来——老年人种植牙。种植牙需要种在口腔颌面牙槽骨上，老年人牙槽骨萎缩，容易导致种植失败，因此最需要种植牙的人群反而种不了牙。有了高活性骨修复材料，老年人植牙成功率大大提高。

30年持续攀登人工骨高峰，拿遍科技“三大奖”

人工骨承载着刘昌胜“择一事，终一生”的孜孜追求。

上世纪80年代，自固化人工骨这种新材料随着生物材料工程的发展刚刚出现。90年代初，还是研究生的刘昌胜了解到国际上的这一动向后迅速切入，成为国内第一批研究人工骨的学者之一。此后30余年中，他和团队始终围绕这个领域，从无到有研制出了可医用的人工骨，并实现了产业化。

期间，他也有过艰难选择。1998年，自固化磷酸钙人工骨研制成功，刘昌胜面临两难：是申请新课题，开展新研究，还是推动自固化磷酸钙人工骨产业化。前者对他来说轻车熟路，后者意味着一项全新挑战。他最终选择了后者，创立公司，开始了教授与企业家并行的职业生涯。

有意思的是，刘昌胜院士团队今年获得的是“上海市技术发明奖”，此前，他们已于2003年和2014年分别获得国家科技进步奖二等奖和国家自然科学奖二等奖。也就是说，在从无到有走通我国高活性骨修复材料及临床应用的同时，他带领团队拿满了国家为科技创新不同方向而设立的“三大奖”。

站在“人工骨”这座山峰的顶端，新的难题如期而至。刘昌胜说，科学前沿是无穷无尽的，还有许多问题亟待解决。

作者：沈湫莎

图片：袁婧

责任编辑：任荃

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