- Eine Behandlung, die durch Alterung geschädigten Knorpel regeneriert und das Auftreten von Arthritis nach Knieverletzungen verhindert, wurde in Tierversuchen und an menschlichem Gewebe bestätigt
- Der Schlüssel ist ein injizierbares oder oral verabreichtes Medikament, das das altersassoziierte Protein 15-PGDH hemmt; dadurch wurde der Knorpel gealterter Mäuse dicker und seine Funktion wiederhergestellt
- Diese Proteininhibition bewirkt ohne den Einsatz von Stammzellen eine Rückversetzung der Genexpression von Chondrozyten in einen jüngeren Zustand und induziert so die Regeneration von hyalinem Knorpel
- Auch Knorpelgewebe aus menschlichen Kniegelenksersatz-Operationen zeigte nach Behandlung mit demselben Inhibitor frühe Anzeichen einer Geweberegeneration
- Die Studie zeigt das Potenzial einer Therapie, die direkt auf die Grundursache von Arthritis abzielt, und könnte künftig künstliche Gelenkoperationen ersetzen
Regeneration gealterten Knorpels und Prävention von Arthritis
- Ein Forschungsteam der Stanford School of Medicine machte den Verlust von Knieknorpel bei gealterten Mäusen mit einer Injektion, die das altersassoziierte Protein 15-PGDH blockiert, rückgängig
- Dieselbe Behandlung unterdrückte auch das Auftreten von Arthritis nach einer Knieverletzung ähnlich einem ACL-Riss
- Bei den behandelten Mäusen verbesserten sich Beweglichkeit und Gelenkfunktion deutlich
- Auch in Knorpelproben aus menschlichen Kniegelenksersatz-Operationen wurde die Bildung von neuem funktionalem Knorpel beobachtet
- Das Forschungsteam zeigt, dass dieser Ansatz gealterten oder geschädigten Knorpel in Form einer Injektion oder eines oral verabreichten Medikaments wiederherstellen könnte
Ein grundlegendes Ziel bei Osteoarthritis
- Osteoarthritis betrifft in den USA einen von fünf Erwachsenen und verursacht jährlich Gesundheitskosten von 65 Milliarden US-Dollar
- Die derzeitige Behandlung konzentriert sich auf Schmerzlinderung oder Operationen; ein Medikament, das Knorpelschäden rückgängig macht, existiert nicht
- Diese Therapie eröffnet die Möglichkeit eines Paradigmenwechsels, indem sie nicht die Symptome, sondern die Ursache der Erkrankung selbst adressiert
Die Rolle des Alterungsenzyms 15-PGDH
- 15-PGDH ist ein mit dem Altern zunehmendes „Gerozym“ (gerozyme), das zu einem Funktionsverlust von Gewebe führt
- Frühere Studien zeigten, dass die Hemmung dieses Enzyms Muskelmasse und Ausdauer erhöht, während Überexpression Muskeln schwächt
- 15-PGDH steht auch mit der Regeneration von Knochen-, Nerven- und Blutzellen in Verbindung
- Im Knorpel wechseln nicht Stammzellen, sondern Chondrozyten durch veränderte Genexpression in einen jüngeren Zustand
Ein neuer Weg der Geweberegeneration
- Studienleiterin Helen Blau betonte das klinische Potenzial und bezeichnete dies als einen „neuen Weg, erwachsenes Gewebe ohne Stammzellen zu regenerieren“
- Mitautorin Nidhi Bhutani sagte, dieser Inhibitor habe eine stärkere knorpelregenerierende Wirkung als jedes andere Medikament gezeigt
- Knorpel im menschlichen Körper wird in elastischen, fibrösen und hyalinen Knorpel unterteilt; die vorliegende Studie konzentriert sich auf die Regeneration von hyalinem Gelenkknorpel
Warum sich Knorpel schlecht regeneriert
- Durch Alterung, Verletzungen, Adipositas und andere Faktoren setzen Chondrozyten entzündliche Moleküle und kollagenabbauende Enzyme frei
- Durch den Kollagenverlust wird der Knorpel dünner, wodurch Schmerzen und Schwellungen entstehen
- Da es im Gelenkknorpel kaum Stammzellen gibt, ist die natürliche Regeneration nur eingeschränkt möglich
Die Verbindung zwischen Prostaglandin und Regeneration
- Frühere Studien zeigten, dass Prostaglandin E2 (PGE2) für die Funktion von Muskelstammzellen essenziell ist
- Da 15-PGDH PGE2 abbaut, fördert seine Hemmung die Regeneration verschiedener Gewebe wie Muskel, Nerven, Knochen und Leber
- In dieser Studie wurde bestätigt, dass im Knieknorpel gealterter Mäuse die 15-PGDH-Werte auf das Doppelte ansteigen
Knorpelregeneration im gealterten Knie
- Das Forschungsteam injizierte einen kleinmolekularen 15-PGDH-Inhibitor in den Bauchraum oder in das Kniegelenk
- In beiden Fällen wurde der ausgedünnte Knorpel über die gesamte Gelenkoberfläche hinweg dicker
- Das regenerierte Gewebe wurde als funktionaler hyaliner Knorpel bestätigt
- Bhutani bewertete das Ausmaß der Regeneration bei gealterten Mäusen als „erstaunliches Ergebnis“
Schutzwirkung für das Gelenk nach Verletzungen
- Auch bei Mäusen in einem ACL-ähnlichen Verletzungsmodell verringerte die Gabe des Inhibitors die Arthritisrate deutlich
- Bei Verabreichung zweimal pro Woche über vier Wochen blieben die 15-PGDH-Werte auf der Hälfte des Niveaus der Kontrollgruppe
- Die behandelte Gruppe stellte einen nahezu normalen Gang und eine normale Gewichtsbelastung wieder her
- Blau erklärte, dass ein Anstieg von PGE2 auf normales Niveau Regeneration statt Entzündung fördert
Reprogrammierung von Chondrozyten ohne Stammzellen
- In Chondrozyten gealterter Mäuse nahmen Gene zu, die mit Entzündung und Verknöcherung zusammenhängen, während knorpelbildende Gene abnahmen
- Nach der Behandlung änderte sich der Anteil 15-PGDH-exprimierender Zellen von 8 % auf 3 %, der mit Faserknorpel assoziierten Zellen von 16 % auf 8 % und der mit hyalinem Knorpel assoziierten Zellen von 22 % auf 42 %
- Das bedeutet, dass die Genmuster vorhandener Zellen ohne Eingriff von Stammzellen in einen jüngeren Zustand zurückkehrten
Nachweise in menschlichem Knorpelgewebe
- Bei Knorpel von Patientinnen und Patienten mit Kniegelenksersatz-Operation führte eine einwöchige Behandlung mit einem 15-PGDH-Inhibitor zu
- einer Abnahme 15-PGDH-exprimierender Zellen, einer Unterdrückung knorpelabbauender Gene und frühen Anzeichen einer Regeneration von hyalinem Knorpel
- Bhutani betonte die „Möglichkeit der Regeneration durch Veränderungen der Genexpression vorhandener Zellen“
Ausblick auf klinische Studien am Menschen
- In einer Phase-1-Studie eines 15-PGDH-Inhibitors zur Behandlung von Muskelschwäche wurden Sicherheit und Aktivität bestätigt
- Das Forschungsteam hofft auf den Start klinischer Studien zur Knorpelregeneration und erklärte, dass sich bestehender Knorpel wieder aufbauen ließe, um künstliche Gelenke zu vermeiden
- Die Studie wurde unter anderem von den NIH, der Baxter Foundation und der Li Ka Shing Foundation unterstützt;
einige Forschende halten einschlägige Patente, und die Technologie wurde an Epirium Bio lizenziert
Noch keine Kommentare.