堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）的功能和相關研究進展

自二十世紀以來，生物科學和生物工程技術迎來了蓬勃的黃金發(fā)展時期，各項生物技術迅速應用到了生命科學的各個領域。通過大量的研究發(fā)現(xiàn)，人體細胞可利用自身產(chǎn)物來調節(jié)各種生理和生化過程。上個世紀70年代中期，Gospodarow icz從牛腦垂體中純化出一種細胞生長因子，因其能促進成纖維細胞增殖，故被命名為成纖維細胞生長因子（fibrobast growth factor，F(xiàn)GF)[1]。

今天，我們通過本篇文章了解FGF家族重要成員——bFGF！
FGF家族成員具有廣泛的有絲分裂和細胞存活活性，能有效參與到生物體的胚胎發(fā)育、細胞生長、形態(tài)發(fā)生、組織修復、腫瘤生長和侵襲等多種生物學過程。同時，該蛋白亦可作為內皮細胞遷移和增殖的修飾物。

按等電點的不同，F(xiàn)GF可分為堿性成纖維細胞生長因子（basic fibrobast growth factor，bFGF)和酸性成纖維細胞生長因子（acid fibrobast growth factor，aFGF)。bFGF的等電點為9.6，且均為不含糖的肽類，有約56%相同氨基酸排列順序。它也被稱為FGF-2和FGF-β，是一種通過FGF-2基因編碼的生長因子和信號蛋白。
 

bFGF結構圖

bFGF是含155個氨基酸的陽離子多肽，分子量為17 KD，對酸和熱敏感。分子結構中有4個半胱氨基酸，分別位于第25、69、87、92位上。因此，天然的bFGF容易發(fā)生自身聚集，形成二聚體、三聚體等，導致活性喪失。大量研究表明，以絲氨酸（Ser)替代其中第25、69位的半胱氨酸殘基（Cys），bFGF的生物學功能亦不受影響。

bFGF的生物學功能
bFGF是重要的促有絲分裂的因子，也是形態(tài)發(fā)生和分化的誘導因子，主要擁有四大生物學作用：（1）促進血管生成；（2）促進創(chuàng)傷愈合與修復；（3）促進組織再生；（4）參與神經(jīng)再生等。

作為細胞分裂原，bFGF體外作用十分強烈。在細胞大規(guī)模培養(yǎng)領域，堿性成纖維細胞生長因子是胚胎干細胞培養(yǎng)基中的一個重要成分，其作用為使細胞在無血清培養(yǎng)基中保持未分化的狀態(tài)。但天然的bFGF在組織中含量極微，從組織中提取則成本高、產(chǎn)量低，因此目前均采用基因工程技術和發(fā)酵工程技術來制備，以便提高bFGF的產(chǎn)量和活性。

bFGF的強大修復作用
bFGF是哺乳動物和人體中存在的一種非常微量的活性物質，具有廣泛的生理功能和重要的臨床應用價值，分布區(qū)域極為廣泛：腦、心、肝、骨、眼、腎上腺、胎盤等處均有微量表達，且生理功能非常多樣化。bFGF對創(chuàng)傷細胞有明顯的趨向活性，能誘導炎癥細胞、成纖維細胞、血管內皮細胞等向創(chuàng)傷部位移動，激活巨噬細胞的吞噬功能，提高機體免疫活性，顯著降低創(chuàng)面被感染的機會。

根據(jù)臨床研究結果顯示，皮膚被深度燒傷后, 依靠自身的功能是難以完全康復的，即使經(jīng)過較長時間康復了也會留下累累傷痕。外用重組人堿性成纖維細胞生長因子，對于來源于中胚層和外胚層的細胞，具有促進修復和再生的作用。

從細胞自身的調控機制入手，在機體出現(xiàn)創(chuàng)傷時，修復過程中成纖維細胞是肉芽組織與膠原蛋白的基質來源，而 bFGF作為其趨向劑與生長刺激劑，在肉芽組織增生、血管形成中可發(fā)揮關鍵作用［2，3］。而且，bFGF 與相應受體結合后，會促進內皮細胞遷移，有利于毛細血管增生，促進創(chuàng)面新細胞生長分化，誘導皮下微血管形成，從而改善創(chuàng)面的微循環(huán)，使傷口上皮細胞的生長驟然加快, 創(chuàng)面很快就能愈合，不輕易留下疤痕。

bFGF最新研究
1.硫酸肝素蛋白多糖結合堿性成纖維細胞生長因子促進心肌損傷修復
2020年，中國科學院戴建武研究員及其團隊進行了一項“硫酸肝素蛋白多糖結合堿性成纖維細胞生長因子促進心肌損傷修復”研究。

在該項研究中，戴建武團隊將HSPG與堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）復合制備功能生物材料用于心梗損傷治療，希望利用HSPG與bFGF的高結合能力以及HSPG與心臟其它外基質分子的高結合能力，實現(xiàn)bFGF在心臟損傷部位的富集和緩釋；利用HSPG與bFGF的結合抑制體內蛋白酶對bFGF的降解；以及利用HSPG作為bFGF的共受體促進bFGF與受體的高效結合及下游信號激活。

該項研究證實：HSPG復合bFGF可增加心梗后組織血管的新生，減少心臟不利重構導致的心臟體積擴大及心室壁擴展變薄，最終改善心梗后心臟泵血功能。細胞外基質分子及堿性成纖維細胞生長因子的特異結合作用，有力促進不同組織再生。
 

2.bFGF促成纖維細胞遷移
溫州大學玄元虎等人針對bFGF開展的一項研究結果表明，bFGF通過PI3K-Rac1-JNK通路，能明顯加快成纖維細胞的再生和遷移，進而促進創(chuàng)傷愈合。但bFGF促成纖維細胞遷移過程極其復雜，轉錄組分析結果顯示，bFGF調控多條信號通路，包括Hedgehog（Hh）和Wnt等經(jīng)典通路。

bFGF通過上調Smo蛋白的表達，激活PI3K-JNK-β-catenin通路，促進細胞的遷移，而在bFGF下游的β-catenin通過調控Smo和Gli1蛋白，反饋調節(jié)成纖維細胞的遷移速度。
 

Hh通路參與bFGF促成纖維細胞遷移的機制圖

bFGF 利用細胞信號通路對創(chuàng)傷修復中細胞的增殖調節(jié)，無論是對生物的正常健康組織還是對病理組織形成的認識以及未來提供最精準有效的治療手段都將有積極的意義。相信在不久的將來，依托日漸成熟的基因工程技術和再生醫(yī)學技術，我們通過拓展對bFGF的應用，在創(chuàng)傷組織修復應用中，減少出血等并發(fā)癥，一定能提高相關疾病的臨床治療效果 ！

同立海源重組蛋白
北京同立海源生物專注細胞和基因治療上游GMP級原料試劑研發(fā)，具備十余年中試工藝生產(chǎn)經(jīng)驗，擁有哺乳動物細胞表達蛋白質工程平臺，bFGF（貨號：GMP-TL401）采用HEK293真核細胞表達，生物活性優(yōu)于原核表達系統(tǒng)及酵母、昆蟲細胞等表達系統(tǒng)，有效避免了原核細胞表達蛋白不正確折疊，真核細胞具有翻譯后的修飾功能，能更好的維持天然蛋白構相、活性更高、效果更好、穩(wěn)定性高。公司制藥級生產(chǎn)車間和藥用包材，保障了產(chǎn)品高性能和高穩(wěn)定性，支持細胞藥物研發(fā)企業(yè)臨床申報。

參考文獻：
[1]王璐，郭樹忠，隋繼強，等. 生長因子緩釋微球的制備及其對內皮細胞的影響〔J〕. 中國美容醫(yī)學，2007; 16( 11) : 1538-42.

[2]劉 華，陶宏軍.應用重組人堿性成纖維細胞生長因子治療小兒面頸部燒傷的臨床研究［J］.臨床和實驗醫(yī) 學雜志，2012，12（1）：31-32.

[3]孫春沿，王麗萍.重組人堿性成纖維細胞生長因子與磺胺嘧啶銀聯(lián)合治療燒傷的觀察［J］.山西醫(yī)藥雜志（下半月刊），2012，15（3）：285.