Zespół badaczy ze Stanford Medicine poinformował o przełomowym odkryciu, które może w przyszłości zmienić sposób leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów, dotykającej miliony ludzi na całym świecie. W badaniu opublikowanym w Science naukowcy odkryli, że blokowanie białka związanego ze starzeniem się przywraca chrząstkę u starszych myszy i zapobiega rozwojowi zapalenia stawów po urazach kolana. Wczesne testy laboratoryjne na próbkach ludzkiej chrząstki również wykazały oznaki regeneracji.


Wstrzykiwany lek przywrócił chrząstkę stawową u starszych i zranionych myszy

Chociaż odkrycia pozostają na etapie eksperymentalnym, naukowcy twierdzą, że wyniki sugerują, że przyszłe terapie mogą potencjalnie zmniejszyć lub opóźnić potrzebę operacji wymiany stawu.

W oświadczeniu opublikowanym przez Stanford Medicine, dr Helen Blau, profesor mikrobiologii i immunologii, powiedziała: "Jest to nowy sposób regeneracji dorosłych tkanek, który jest obiecujący klinicznie w leczeniu zapalenia stawów spowodowanego starzeniem się lub urazami. Szukaliśmy komórek macierzystych, ale najwyraźniej nie są one zaangażowane. To bardzo ekscytujące".

Blau, który kieruje Baxter Laboratory for Stem Cell Biology i posiada tytuł profesora Fundacji Donalda E. i Delii B. Baxterów, oraz dr Nidhi Bhutani, profesor nadzwyczajny chirurgii ortopedycznej, są starszymi autorami badania.

Choroba zwyrodnieniowa stawów dotyka około jednej na pięć osób dorosłych w Stanach Zjednoczonych i generuje dziesiątki miliardów dolarów rocznie w bezpośrednich kosztach opieki zdrowotnej. Możliwość stworzenia leku zdolnego do odbudowy chrząstki stanowi istotną zmianę w stosunku do obecnych metod leczenia opartych na objawach.

Ukierunkowanie na białko związane ze starzeniem się

Badanie koncentrowało się na białku znanym jako 15-PGDH, opisanym przez naukowców jako gerozym lub enzym związany ze starzeniem się tkanek. Poziom 15-PGDH wzrasta wraz ze starzeniem się organizmu. Białko to rozkłada prostaglandynę E2, cząsteczkę zaangażowaną w naprawę i regenerację tkanek.

"Co ciekawe, prostaglandyna E2 jest powiązana ze stanem zapalnym i bólem" - powiedział Blau w oświadczeniu. "Badania te pokazują jednak, że na normalnym poziomie biologicznym niewielki wzrost prostaglandyny E2 może sprzyjać regeneracji".

Poprzednie badania przeprowadzone przez ten sam zespół wykazały, że blokowanie 15-PGDH poprawiło siłę mięśni u starszych myszy. W najnowszym badaniu naukowcy sprawdzili, czy to samo podejście może wpłynąć na zdrowie chrząstki. Chrząstka, w szczególności gładka chrząstka szklista wyściełająca stawy, ma bardzo ograniczoną zdolność do regeneracji po uszkodzeniu. Choroba zwyrodnieniowa stawów rozwija się, gdy chrząstka pogarsza się z powodu wieku, urazu lub stresu mechanicznego, prowadząc do stanu zapalnego, obrzęku i przewlekłego bólu. Obecnie metody leczenia koncentrują się na łagodzeniu objawów lub chirurgicznej wymianie uszkodzonych stawów. Żadne zatwierdzone leki nie są w stanie odwrócić procesu utraty chrząstki.

W nowych eksperymentach starszym myszom wstrzyknięto małocząsteczkowy inhibitor 15-PGDH. Niektóre zwierzęta otrzymywały zastrzyki ogólnoustrojowe, podczas gdy inne były leczone bezpośrednio w stawie kolanowym. W obu przypadkach naukowcy zaobserwowali pogrubienie chrząstki, która wcześniej stała się cienka i uległa degradacji wraz z wiekiem. Dodatkowe testy potwierdziły, że zregenerowana tkanka przypominała funkcjonalną chrząstkę szklistą, a nie chrząstkę włóknistą, która jest słabsza mechanicznie.

"Regeneracja chrząstki w takim stopniu u starszych myszy zaskoczyła nas" - powiedziała Nidhi Bhutani w oświadczeniu Stanford. "Efekt był niezwykły".

Zapobieganie zapaleniu stawów po urazie

Naukowcy przetestowali również lek na myszach z urazami kolana przypominającymi zerwanie więzadła krzyżowego przedniego (ACL), częstym urazem sportowym, który znacznie zwiększa długoterminowe ryzyko choroby zwyrodnieniowej stawów. Myszy leczone inhibitorem dwa razy w tygodniu przez cztery tygodnie po urazie były znacznie mniej narażone na rozwój choroby zwyrodnieniowej stawów niż zwierzęta nieleczone. Leczone myszy wykazywały również lepszą zdolność poruszania się i obciążania uszkodzonej kończyny.

Co ciekawe, leczenie wydawało się przeprogramowywać istniejące komórki chrząstki, znane jako chondrocyty, zamiast polegać na komórkach macierzystych. Analiza wykazała przesunięcie ekspresji genów w kierunku bardziej młodzieńczego profilu chrząstki, w tym zmniejszoną ekspresję markerów stanu zapalnego i genów degradujących chrząstkę.

"Mechanizm jest dość uderzający i naprawdę zmienił nasze spojrzenie na to, jak może przebiegać regeneracja tkanek" - powiedział Bhutani w oświadczeniu. "Oczywiste jest, że duża pula już istniejących komórek w chrząstce zmienia swoje wzorce ekspresji genów".

Wczesne sygnały w tkankach ludzkich

Aby zbadać potencjalne znaczenie dla ludzi, naukowcy ze Stanforda poddali obróbce próbki chrząstki uzyskane od pacjentów poddawanych operacji wymiany stawu kolanowego z powodu choroby zwyrodnieniowej stawów. Po tygodniu ekspozycji na inhibitor 15-PGDH, tkanka wykazywała mniej komórek wytwarzających enzym związany ze starzeniem się i wczesne objawy molekularne zgodne z regeneracją chrząstki.

Doustny inhibitor 15-PGDH zakończył już testy bezpieczeństwa fazy 1 dotyczące osłabienia mięśni związanego z wiekiem, wykazując bezpieczeństwo i aktywność biologiczną u zdrowych ochotników. Naukowcy mają nadzieję, że podobne badania ostatecznie ocenią jego wpływ na chrząstkę stawową. Blau dodał: "Badania kliniczne fazy 1 inhibitora 15-PGDH na osłabienie mięśni wykazały, że jest on bezpieczny i aktywny u zdrowych ochotników. Mamy nadzieję, że podobne badanie zostanie wkrótce rozpoczęte w celu przetestowania jego wpływu na regenerację chrząstki. Jesteśmy bardzo podekscytowani tym potencjalnym przełomem. Wyobraź sobie odrastanie istniejącej chrząstki i uniknięcie wymiany stawu".

Eksperci ostrzegają jednak, że wyniki uzyskane na myszach nie zawsze przekładają się na ludzi. Wiele terapii regeneracyjnych okazało się obiecujących w modelach zwierzęcych, ale napotkało wyzwania w rozwoju klinicznym. Niezależne badania kliniczne będą niezbędne do ustalenia, czy podejście to jest bezpieczne i skuteczne u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów. Na razie odkrycia stanowią wczesny, ale potencjalnie znaczący krok w zrozumieniu, w jaki sposób można pewnego dnia odwrócić utratę chrząstki związaną ze starzeniem się.