- 15-PGDH-Protein-Inhibitoren zeigen die Wirkung, durch Alterung oder Verletzung geschädigten Knieknorpel zu regenerieren und das Auftreten von Arthritis zu verhindern
- Diese Therapie nutzt keine Stammzellen, sondern führt Regeneration herbei, indem sie die Genexpression bestehender Knorpelzellen (Chondrozyten, chondrocytes) in einen jüngeren Zustand zurückversetzt
- Sowohl bei alten Mäusen als auch bei verletzten Mäusen wurden Wiederherstellung der Knorpeldicke und Funktionsverbesserungen beobachtet; auch in menschlichem Kniegewebe wurde eine ähnliche Reaktion bestätigt
- 15-PGDH-Inhibitoren gehören zu einer Gruppe altersbezogener Enzyme, die als „gerozymes“ bezeichnet werden, und sind auch an der Regeneration von Muskeln, Knochen und Nerven beteiligt
- Die Studie zeigt das Potenzial einer neuen regenerativen Therapie, die auf die Grundursache von Arthritis abzielt, und dürfte in künftige klinische Studien münden
Knorpelregeneration durch Blockade des 15-PGDH-Proteins
- Das Forschungsteam bestätigte, dass die Blockade des altersassoziierten Proteins 15-PGDH den Knieknorpel alter Mäuse regeneriert und Arthritis vorbeugt
- 15-PGDH nimmt mit dem Alter zu und wird als „gerozyme“ eingestuft, das einen Rückgang der Gewebefunktion verursacht
- Die Hemmung dieses Proteins erhöht den Spiegel von Prostaglandin E2 (prostaglandin E2) und fördert dadurch die Regeneration von Muskeln, Nerven, Knochen und Blutzellen
- Nach Injektion des Inhibitors in den Bauchraum oder in das Gelenk verdickte sich der ausgedünnte Knorpel alter Mäuse und die Funktion erholte sich
- Der gebildete Knorpel wurde als hyaliner Knorpel (hyaline cartilage) bestätigt, also als die glatte Knorpelform an der Gelenkoberfläche
Reprogrammierung von Knorpelzellen ohne Stammzellen
- Die Studie belegt, dass die Knorpelregeneration durch genetische Reaktivierung bestehender Knorpelzellen statt durch Stammzellen erfolgt
- Nach der Behandlung sank der Anteil der Zellen mit Genen, die mit Entzündung und Knorpelabbau zusammenhängen, von 8 % auf 3 %
- Dagegen stieg der Anteil der Zellen mit Genen für die Bildung von hyalinem Knorpel und die Aufrechterhaltung der extrazellulären Matrix von 22 % auf 42 %
- Auch in Knorpelgewebe, das bei menschlichen Kniegelenksersatz-Operationen gewonnen wurde, führte die Behandlung mit demselben Inhibitor zu einer Abnahme knorpelabbauender Gene und zur Bildung neuen Knorpels
Angriff auf die Grundursache von Arthritis
- Die derzeitige Arthritis-Behandlung stützt sich auf Schmerzlinderung oder künstlichen Gelenkersatz, doch es gibt keine Medikamente, die das Fortschreiten der Krankheit stoppen oder umkehren
- Diese Therapie zielt auf die Grundursache der degenerativen Arthritis (Osteoarthritis) ab, stellt geschädigten Knorpel wieder her und verhindert das Auftreten der Erkrankung
- In den USA leidet jeder fünfte Erwachsene an dieser Erkrankung, die jährlichen Gesundheitskosten belaufen sich auf rund 65 Milliarden US-Dollar
Vorbeugende Wirkung gegen Arthritis nach Verletzungen
- Auch in Modellen für Knieverletzungen wie einen ACL-Riss verringerte eine Injektionsbehandlung mit dem Inhibitor die Arthritis-Rate deutlich
- Mäuse, die vier Wochen lang zweimal pro Woche injiziert wurden, entwickelten fast keine Arthritis, und Beweglichkeit sowie Belastbarkeit näherten sich normalen Werten an
- In der Kontrollgruppe verdoppelte sich der 15-PGDH-Wert, und innerhalb von vier Wochen schritt die Arthritis fort
Klinische Anwendbarkeit und weitere Pläne
- Ein oral verabreichter 15-PGDH-Inhibitor zur Behandlung von Muskelschwäche befindet sich bereits in klinischen Studien; Sicherheit und Aktivität wurden bestätigt
- Das Forschungsteam strebt den Start klinischer Studien zur Knorpelregeneration an
- Die Studie wurde in Science veröffentlicht und gemeinsam von Stanford Medicine und dem Sanford Burnham Prebys Institute durchgeführt
- Unterstützt wurde die Forschung unter anderem von NIH, Baxter Foundation und Li Ka Shing Foundation; die zugehörigen Patente werden von der Stanford University gehalten und an Epirium Bio lizenziert
Bedeutung der Studie
- Ein neuer Ansatz zur Regeneration erwachsenen Gewebes ohne Stammzellen, der einen Paradigmenwechsel bei der Behandlung von Gelenkschäden durch Alterung oder Verletzungen ermöglichen könnte
- Potenzial zur Entwicklung einer Alternative zu künstlichen Knie- und Hüftgelenkoperationen
- Das Forschungsteam bewertet dies so: „Das Reprogrammieren vorhandener Zellen, damit Knorpel wieder nachwächst, hat klinisch große Bedeutung.“
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