Риск развития опухолей после применения рекомбинантных человеческих костных морфогенетических белков

Риск развития опухолей после применения рекомбинантных человеческих костных морфогенетических белков

Автор: Мухаметов Урал Фаритович, Люлин Сергей Владимирович, Борзунов Дмитрий Юрьевич, Суфианов Ринат Альбертович, Гареев Ильгиз Фанилевич

Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii

Рубрика: Обзор литературы

Статья в выпуске: 4 т.28, 2022 года.

Бесплатный доступ

Введение. Костные морфогенетические белки (BMPs) являются членами большого семейства факторов роста, известного как суперсемейство трансформирующего фактора роста-β (TGF-β). В связи с их способностью индуцировать образование новой кости BMPs успешно используются в клинической практике при некоторых ортопедических и нейрохирургических операциях. Сообщалось об остеоиндуктивной способности нескольких видов BMPs, таких как BMP-2, -4 и -7. В частности, рекомбинантный человеческий костный морфогенетический белок-2 (rhBMP-2) и рекомбинантный человеческий костный морфогенетический белок-7 (rhBMP-7) широко используются в операциях по исправлению дефектов костной ткани и при спондилодезах. В дополнение к их влиянию на формирование костной ткани BMPs также играют роль в детерминации клеточных линий, дифференцировке, пролиферации и апоптозе, а рецепторы BMPs присутствуют во многих типах клеток, включая опухолевые. Большое количество исследований in vitro и in vivo изучали роль BMPs в стимуляции онкогенеза и метастазирования. Поэтому имеются некоторые опасения по использованию rhBMPs в клинической практике. Цель. В данной обзорной статье мы попытаемся выяснить причинно-следственную связь между применением rhBMPs и онкогенезом, предоставив результаты некоторых доклинических и клинических исследований. Материалы и методы. Используя базы данных PubMed, Embase, базу данных Кокрановской библиотеки (Cochrane Database) и Google Scholar, мы провели всесторонний поиск литературы, демонстрирующей причинно-следственную связь между применением rhBMPs в терапевтических целях и онкогенезом. Результаты. В данной работе приведены результаты изучения роли и выявления молекулярных механизмов вовлечения BMP в онкогенез. Кроме того, проанализированы результаты работ, демонстрирующих возможный риск развития онкологических заболеваний после применения rhBMPs как в доклинических, так и в клинических исследованиях. Заключение. Требуется дальнейшее проведение клинических исследований с возможностью изучения больших популяций пациентов с более длительным сроком наблюдения.

Еще

Костные морфогенетические белки, рекомбинантные человеческие костные морфогенетические белки, онкогенез, осложнения, терапия

Короткий адрес: https://sciup.org/142235733

IDR: 142235733   |   DOI: 10.18019/1028-4427-2022-28-4-592-598

Список литературы Риск развития опухолей после применения рекомбинантных человеческих костных морфогенетических белков

  • Bone Morphogenetic Proteins, Carriers, and Animal Models in the Development of Novel Bone Regenerative Therapies / N. Stokovic, N. Ivanjko, D. Maticic, F.P. Luyten, S. Vukicevic // Materials (Basel). 2021. Vol. 14, No 13. P. 3513. DOI: 10.3390/ma14133513.
  • Bone morphogenetic proteins, breast cancer, and bone metastases: striking the right balance / C. Zabkiewicz, J. Resaul, R. Hargest, W.G. Jiang, L. Ye // Endocr. Relat. Cancer. 2017. Vol. 24, No 10. P. R349-R366. DOI: 10.1530/ERC-17-0139.
  • Expression of bone morphogenetic proteins in giant cell tumor of bone / N. Kudo, A. Ogose, T. Ariizumi, H. Kawashima, T. Hotta, H. Hatano, T. Morita, M. Nagata, Y. Siki, A. Kawai, Y. Hotta, M. Hoshino, N. Endo // Anticancer Res. 2009. Vol. 29, No 6. P. 2219-2225.
  • Mechanisms of action of bone morphogenetic proteins in cancer / H. Davis, E. Raja, K. Miyazono, Y. Tsubakihara, A. Moustakas // Cytokine Growth Factor Rev. 2016. Vol. 27. P. 81-92. DOI: 10.1016/j.cytogfr.2015.11.009.
  • Bone morphogenetic protein receptor signal transduction in human disease / M.C. Gomez-Puerto, P.V. Iyengar, A. Garcia de Vinuesa, P. Ten Dijke, G. Sanchez-Duffhues // J. Pathol. 2019. Vol. 247, No 1. P. 9-20. DOI: 10.1002/path.5170.
  • Katagiri T., Watabe T. Bone Morphogenetic Proteins // Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2016. Vol. 8, No 6. P. a021899. DOI: 10.1101/cshperspect. a021899.
  • Impact of surgeon rhBMP-2 cost awareness on complication rates and health system costs for spinal arthrodesis / M. McGrath, A.H. Feroze, D. Nistal, E. Robinson, R. Saigal // Neurosurg. Focus. 2021. Vol. 50, No 6. P. E5. DOI: 10.3171/2021.3.FOCUS2152.
  • Badhiwala J.H., Fehlings M.G. Use of OP-1 (rhBMP-7) in posterolateral lumbar arthrodesis // J. Spine Surg. 2016. Vol. 2, No 4. P. 338-344. DOI: 10.21037/jss.2016.12.02.
  • Bone morphogenetic proteins: indications and uses / C. Bibbo, J. Nelson, D. Ehrlich, B. Rougeux // Clin. Podiatr. Med. Surg. 2015. Vol. 32, No 1. P. 35-43. DOI: 10.1016/j.cpm.2014.09.005.
  • Chen G., Deng C., Li Y.P. TGF-p and BMP signaling in osteoblast differentiation and bone formation // Int. J. Biol. Sci. 2012. Vol. 8, No 2. P. 272288. DOI: 10.7150/ijbs.2929.
  • Guo D., Huang J., Gong J. Bone morphogenetic protein 4 (BMP4) is required for migration and invasion of breast cancer // Mol. Cell. Biochem. 2012. Vol. 363, No (1-2). P. 179-190. DOI: 10.1007/s11010-011-1170-1.
  • Involvement of bone morphogenetic protein 4 (BMP-4) in pituitary prolactinoma pathogenesis through a Smad/estrogen receptor crosstalk / M. Paez-Pereda, D. Giacomini, D. Refojo, A.C. Nagashima, U. Hopfner, Y. Grubler, A. Chervin, V. Goldberg, R. Goya, S.T. Hentges, M.J. Low, F. Holsboer, G.K. Stalla, E. Arzt // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2003. Vol. 100, No 3. P. 1034-1039. DOI: 10.1073/pnas.0237312100.
  • Lin Y., Kynaston H., Jiang W.G. Bone morphogenetic protein-10 suppresses the growth and aggressiveness of prostate cancer cells through a Smad independent pathway // J. Urol. 2009. Vol. 181, No 6. P. 2749-2759. DOI: 10.1016/j.juro.2009.01.098.
  • BMP4 inhibits breast cancer metastasis by blocking myeloid-derived suppressor cell activity / Y. Cao, C.Y. Slaney, B.N. Bidwell, B.S. Parker, C.N. Johnstone, J. Rautela, B.L. Eckhardt, R.L. Anderson // Cancer Res. 2014. Vol. 74, No 18. P. 5091-5102. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-13-3171.
  • Expression of bone morphogenetic protein 7 in lung cancer and its biological impact on lung cancer cells / J. Chen, L. Ye, F. Xie, Y. Yang, L. Zhang, WG. Jiang // Anticancer Res. 2010. Vol. 30, No 4. P. 1113-1120.
  • Molecular impact of bone morphogenetic protein 7, on lung cancer cells and its clinical significance / Y. Liu, J. Chen, Y. Yang, L. Zhang, W.G. Jiang // Int. J. Mol. Med. 2012. Vol. 29, No 6. P. 1016-1024. DOI: 10.3892/ijmm.2012.948.
  • BMP4 signaling induces senescence and modulates the oncogenic phenotype of A549 lung adenocarcinoma cells / S. Buckley, W. Shi, B. Driscoll, A. Ferrario, K. Anderson, D. Warburton // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2004. Vol. 286, No 1. P. L81-L86. DOI: 10.1152/ajplung.00160.2003.
  • Kim J.S., Kurie J.M., Ahn Y.H. BMP4 depletion by miR-200 inhibits tumorigenesis and metastasis of lung adenocarcinoma cells // Mol. Cancer. 2015. Vol. 14. P. 173. DOI: 10.1186/s12943-015-0441-y.
  • BMP4 promotes prostate tumor growth in bone through osteogenesis / Y.C. Lee, C.J. Cheng, M.A. Bilen, J.F. Lu, R.L. Satcher, L.Y. Yu-Lee, G.E. Gallick, S.N. Maity, S.H. Lin // Cancer Res. 2011. Vol. 71, No 15. P. 5194-5203. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-10-4374.
  • BMP7, a putative regulator of epithelial homeostasis in the human prostate, is a potent inhibitor of prostate cancer bone metastasis in vivo/ J.T. Buijs, C.A. Rentsch, G. van der Horst, P.G. van Overveld, A. Wetterwald, R. Schwaninger, N.V. Henriquez, P. Ten Dijke, F. Borovecki, R. Markwalder, G.N. Thalmann, S.E. Papapoulos, R.C. Pelger, S. Vukicevic, M.G. Cecchini, C.W. Lowik, G. van der Pluijm // Am. J. Pathol. 2007. Vol. 171, No 3. P. 1047-1057. DOI: 10.2353/ajpath.2007.070168.
  • BMP-6 over-expression in prostate cancer is associated with increased Id-1 protein and a more invasive phenotype / S. Darby, S.S. Cross, N.J. Brown, F.C. Hamdy, C.N. Robson // J. Pathol. 2008. Vol. 214, No 3. P. 394-404. DOI: 10.1002/path.2292.
  • Inhibitory effects of BMP9 on breast cancer cells by regulating their interaction with pre-adipocytes/adipocytes / T. Wang, Z. Zhang, K. Wang, J. Wang, Y. Jiang, J. Xia, L. Gou, M. Liu, L. Zhou, T. He, Y. Zhang // Oncotarget. 2017. Vol. 8, No 22. P. 35890-35901. DOI: 10.18632/oncotarget.16271.
  • Bone morphogenetic protein 4 induces differentiation of colorectal cancer stem cells and increases their response to chemotherapy in mice / Y. Lombardo, A. Scopelliti, P. Cammareri, M. Todaro, F. Iovino, L. Ricci-Vitiani, G. Gulotta, F. Dieli, R. de Maria, G. Stassi // Gastroenterology. 2011. Vol. 140, No 1. P. 297-309. DOI: 10.1053/j.gastro.2010.10.005.
  • Loss of BMP2, Smad8, and Smad4 expression in prostate cancer progression / L.G. Horvath, S.M. Henshall, J.G. Kench, J.J. Turner, D. Golovsky, P.C.Brenner, G.F. O'Neill, R. Kooner, P.D. Stricker, J.J. Grygiel, R.L. Sutherland // Prostate. 2004. Vol. 59, No 3. P. 234-242. DOI: 10.1002/pros.10361.
  • Bone morphogenetic protein 7 is expressed in prostate cancer metastases and its effects on prostate tumor cells depend on cell phenotype and the tumor microenvironment / C. Morrissey, L.G. Brown, T.E. Pitts, R.L. Vessella, E. Corey // Neoplasia. 2010. Vol. 12, No 2. P. 192-205. DOI: 10.1593/neo.91836.
  • HGF/SF up-regulates the expression of bone morphogenetic protein 7 in prostate cancer cells / L. Ye, J.M. Lewis-Russell, A.J. Sanders, H. Kynaston, W.G. Jiang // Urol. Oncol. 2008. Vol. 26, No 2. P. 190-197. DOI: 10.1016/j.urolonc.2007.03.027.
  • Expression of bone morphogenetic protein-2 and its receptors in epithelial ovarian cancer and their influence on the prognosis of ovarian cancer patients / Y. Ma, L. Ma, Q. Guo, S. Zhang // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2010. Vol. 29, No 1. P. 85. DOI: 10.1186/1756-9966-29-85.
  • Androgens downregulate BMP2 impairing the inductive role of dermal papilla cells on hair follicle stem cells differentiation / J.M. Ceruti, F.M. Oppenheimer, G.J. Leiros, M.E. Balana // Mol. Cell. Endocrinol. 2021. Vol. 520. P. 111096. DOI: 10.1016/j.mce.2020.111096.
  • Prostate cancer cells and bone stromal cells mutually interact with each other through bone morphogenetic protein-mediated signals / H. Nishimori, S. Ehata, H.I. Suzuki, Y. Katsuno, K. Miyazono // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287, No 24. P. 20037-20046. DOI: 10.1074/jbc.M112.353094.
  • Androgen-dependent gene expression of bone morphogenetic protein 7 in mouse prostate / R. Thomas, W.A. Anderson, V. Raman, A.H. Reddi // Prostate. 1998. Vol. 37, No 4. P. 236-245. DOI: 10.1002/(sici)1097-0045(19981201)37:4<236::aid-pros5-3.0.co;2-c.
  • Opposing roles of TGFß and BMP signaling in prostate cancer development / X. Lu, E.J. Jin, X. Cheng, S. Feng, X. Shang, P. Deng, S. Jiang, Q. Chang, S. Rahmy, S. Chaudhary, X. Lu, R. Zhao, Y.A. Wang, R.A. DePinho // Genes Dev. 2017. Vol. 31, No 23-24. P. 2337-2342. DOI: 10.1101/ gad.307116.117.
  • Yamamoto T., Saatcioglu F., Matsuda T. Cross-talk between bone morphogenic proteins and estrogen receptor signaling // Endocrinology. 2002. Vol. 143, No 7. P. 2635-2642. DOI: 10.1210/endo.143.7.8877.
  • Ying X., Sun Y., He P. Bone Morphogenetic Protein-7 Inhibits EMT-Associated Genes in Breast Cancer // Cell. Physiol. Biochem. 2015. Vol. 37, No 4. P. 1271-1278. DOI: 10.1159/000430249.
  • Antiestrogens specifically up-regulate bone morphogenetic protein-4 promoter activity in human osteoblastic cells / A. van den Wijngaard, W.R. Mulder, R. Dijkema, C.J. Boersma, S. Mosselman, E.J. van Zoelen, W. Olijve // Mol. Endocrinol. 2000. Vol. 14, No 5. P. 623-633. DOI: 10.1210/ mend.14.5.0463.
  • Expression and possible mechanisms of regulation of BMP3 in rat cranial sutures / R.P. Nacamuli, K.D. Fong, K.A. Lenton, H.M. Song, T.D. Fang, A. Salim, M.T. Longaker // Plast. Reconstr. Surg. 2005. Vol. 116, No 5. P. 1353-1362. DOI: 10.1097/01.prs.0000182223.85978.34.
  • Differential expression and regulation of bone morphogenetic protein 7 in breast cancer / M. Schwalbe, J. Sänger, R. Eggers, A. Naumann, A. Schmidt, K. Höffken, J.H. Clement // Int. J. Oncol. 2003. Vol. 23, No 1. P. 89-95.
  • Rapamycin induces Smad activity in prostate cancer cell lines / H.G. van der Poel, C. Hanrahan, H. Zhong, J.W. Simons // Urol. Res. 2003. Vol. 30, No 6. P. 380-386. DOI: 10.1007/s00240-002-0282-1.
  • Kretschmer M., Rüdiger D., Zahler S. Mechanical Aspects of Angiogenesis // Cancers (Basel). 2021. Vol. 13, No 19. P. 4987. DOI: 10.3390/ cancers13194987.
  • Majidpoor J., Mortezaee K. Angiogenesis as a hallmark of solid tumors - clinical perspectives // Cell. Oncol. (Dordr.). 2021. Vol. 44, No 4. P. 715737. DOI: 10.1007/s13402-021-00602-3.
  • Balancing the activation state of the endothelium via two distinct TGF-beta type I receptors / M.J. Goumans, G. Valdimarsdottir, S. Itoh, A. Rosendahl, P. Sideras, P. ten Dijke // EMBO J. 2002. Vol. 21, No 7. P. 1743-1753. DOI: 10.1093/emboj/21.7.1743.
  • Regazzoni C., Winterhalter K.H., Rohrer L. Type I collagen induces expression of bone morphogenetic protein receptor type II // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001. Vol. 283, No 2. P. 316-322. DOI: 10.1006/bbrc.2001.4813.
  • Bone morphogenetic protein 4 (BMP-4) and BMP-7 induce vascular endothelial growth factor expression in bovine granulosa cells / T. Shimizu, F. Magata, Y. Abe, A. Miyamoto // Anim. Sci. J. 2012. Vol. 83, No 9. P. 663-667. DOI: 10.1111/j.1740-0929.2012.01032.x.
  • TGF-beta induces proangiogenic and antiangiogenic factors via parallel but distinct Smad pathways / T. Nakagawa, J.H. Li, G. Garcia, W. Mu, E. Piek, E.P. Böttinger, Y. Chen, H.J. Zhu, D.H. Kang, G.F. Schreiner, H.Y. Lan, R.J. Johnson // Kidney Int. 2004. Vol. 66, No 2. P. 605-613. DOI: 10.1111/j.1523-1755.2004.00780.x.
  • Loss of the Smad3 expression increases susceptibility to tumorigenicity in human gastric cancer / S.U. Han, H.T. Kim, D.H. Seong, Y.S. Kim, Y.S. Park, Y.J. Bang, H.K. Yang, S.J. Kim // Oncogene. 2004. Vol. 23, No 7. P. 1333-1341. DOI: 10.1038/sj.onc.1207259.
  • Use of rhBMP-2 for adult spinal deformity surgery: patterns of usage and changes over the past decade / M. Bannwarth, J.S. Smith, S. Bess, E.O. Klineberg, C.P. Ames, G.M. Mundis, H.J. Kim, R. Lafage, M.C. Gupta, D.C. Burton, C.I. Shaffrey, F.J. Schwab, V. Lafage; International Spine Study Group (ISSG) // Neurosurg. Focus. 2021. Vol. 50, No 6. P. E4. DOI: 10.3171/2021.3.FOCUS2164.
  • The use of rhBMP in spine surgery: is there a cancer risk? / J.G. Devine, J.R. Dettori, J.C. France, E. Brodt, R.A. McGuire // Evid. Based Spine Care J. 2012. Vol. 3, No 2. P. 35-41. DOI: 10.1055/s-0031-1298616.
  • Recombinant human bone morphogenetic protein-2 and pancreatic cancer: a retrospective cohort study / D. Mines, Y. Gu, T.D. Kou, G.S. Cooper // Pharmacoepidemiol. Drug. Saf. 2011. Vol. 20, No 2. P. 111-118. DOI: 10.1002/pds.2057.
  • Cancer risk after use of recombinant bone morphogenetic protein-2 for spinal arthrodesis / E.J. Carragee, G. Chu, R. Rohatgi, E.L. Hurwitz, B.K. Weiner, S.T. Yoon, G. Comer, B. Kopjar // J. Bone Joint Surg. Am. 2013. Vol. 95, No 17. P. 1537-1545. DOI: 10.2106/JBJS.L.01483.
  • Routine use of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in posterior fusions of the pediatric spine and incidence of cancer / C. Sayama, M. Willsey, M. Chintagumpala, A. Brayton, V. Briceno, S.L. Ryan, T.G. Luerssen, S.W. Hwang, A. Jea // J. Neurosurg. Pediatr. 2015. Vol. 16, No 1. P. 4-13. DOI: 10.3171/2014.10.PEDS14199.
  • Cooper G.S., Kou T.D. Risk of cancer after lumbar fusion surgery with recombinant human bone morphogenic protein-2 (rh-BMP-2) // Spine (Phila Pa 1976). 2013. Vol. 38, No 21. P. 1862-1868. DOI: 10.1097/BRS.0b013e3182a3d3b4.
  • The risk of cancer with the use of recombinant human bone morphogenetic protein in spine fusion / J.R. Dettori, J.R. Chapman, J.G. DeVine, R.A. McGuire, D.C. Norvell, N.S. Weiss // Spine (Phila Pa 1976). 2016. Vol. 41, No 16. P. 1317-1324. DOI: 10.1097/BRS.0000000000001671.
  • Cooper G.S., Kou T.D. Risk of cancer following lumbar fusion surgery with recombinant human bone morphogenic protein-2 (rhBMP-2): an analysis using a commercially insured patient population // Int. J. Spine Surg. 2018. Vol. 12, No 2. P. 260-268. DOI: 10.14444/50323.
  • Cancer risk from bone morphogenetic protein exposure in spinal arthrodesis / M.P. Kelly, J.W. Savage, S.M. Bentzen, W.K. Hsu, S.A. Ellison, P.A. Anderson // J. Bone Joint Surg. Am. 2014. Vol. 96, No 17. P. 1417-1422. DOI: 10.2106/JBJS.M.01190.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp