Naukowcy ze Stanford Medicine zablokowali białko 15-PGDH, które z wiekiem niszczy zdolność stawów do samonaprawy. Efekt: odbudowa chrząstki stawowej u starych myszy i regeneracja ludzkiej tkanki pobranej podczas operacji endoprotezy. Jeśli terapia zadziała u ludzi, miliony pacjentów mogłyby uniknąć wymiany stawu na sztuczny.
Naukowcy ze Stanford Medicine dokonali czegoś, na co medycyna czekała od dziesięcioleci: odtworzyli zużytą chrząstkę stawową u starych myszy i powstrzymali rozwój artretyzmu po poważnych urazach kolan. Ludzka tkanka pobrana podczas operacji wszczepienia endoprotezy zaczęła produkować nową, sprawną chrząstkę po zetknięciu z tą samą terapią. Wyniki opublikowano w prestiżowym czasopiśmie „Science”.
Najważniejsze:
Czytaj także: Koniec z protezami stawów? Stanford odtwarza chrząstkę i cofa artretyzm – przełom w leczeniu zwyrodnienia
- Naukowcy zablokowali białko o nazwie 15-PGDH, które z wiekiem niszczy zdolność stawów do samonaprawy.
- Odbudowana tkanka to chrząstka szklista, właściwy rodzaj dla zdrowych stawów, a nie jej gorszy funkcjonalnie zamiennik.
- Ludzkie próbki z operacji wszczepienia endoprotezy również zareagowały regeneracją.
- Doustna wersja leku jest już testowana w badaniach klinicznych u ludzi, choć na razie przy zaniku mięśni związanym ze starzeniem, to skraca potencjalną ścieżkę zatwierdzenia dla kolejnych wskazań.
- Do leku na artretyzm dostępnego w aptece droga wciąż daleka, typowa ścieżka od badań na myszach do rejestracji trwa wiele lat.
Kluczem jest jedno białko: 15-PGDH
Przez lata medycyna koncentrowała się na leczeniu objawów osteoartretyzmu, przeciwbólowych tabletkach i, w skrajnych przypadkach, wymianie stawu na sztuczny. Żaden zatwierdzony lek nie był w stanie spowolnić, zatrzymać ani odwrócić samego procesu niszczenia chrząstki. Nowe badanie sugeruje, że korzeń problemu tkwi w białku 15-PGDH.
Czytaj także: Koniec z protezami? Stanford odbudował chrząstkę stawową – co to znaczy dla polskich pacjentów
Białko to należy do grupy tzw. gerozymów, klasy białek, którą ten sam zespół jako pierwszy opisał w 2023 roku. Gerozymów z wiekiem przybywa, a ich nadmiar stopniowo sabotuje zdolność różnych tkanek organizmu do regeneracji. Wcześniejsze badania grupy ze Stanford wykazały, że 15-PGDH odpowiada za postępujące osłabienie mięśni u starszych myszy: jego zablokowanie przywraca im masę i wytrzymałość mięśniową, a sztuczne zwiększenie poziomu u młodych myszy powoduje, że ich mięśnie stają się słabsze i mniejsze. Podobny mechanizm zaobserwowano w regeneracji kości, nerwów i komórek krwi. Teraz okazuje się, że te same zależności dotyczą stawów.
Czytaj także: Jedno proste przestawienie diety może obniżyć biologiczny wiek. Australijskie badanie nie wymaga rezygnacji z mięsa
Mechanizm jest stosunkowo prosty: 15-PGDH rozkłada prostaglandynę E2, substancję kluczową dla regeneracji wielu tkanek. Gdy badacze porównali chrząstkę młodych i starych myszy, poziom 15-PGDH był u tych drugich mniej więcej dwukrotnie wyższy. Zablokowanie białka pozwala przywrócić poziom prostaglandyny E2 i uruchomić procesy naprawcze, dotychczas uśpione przez starzenie się organizmu.
Regeneracja bez komórek macierzystych, to zmienia rozumienie naprawy tkanek
Dotychczas zakładano powszechnie, że regeneracja tkanek wymaga komórek macierzystych, które dzielą się i przekształcają w nowe, wyspecjalizowane komórki. W chrząstce podobnych komórek macierzystych nie udało się dotąd zidentyfikować, co uznawano za główny powód jej wyjątkowo słabej zdolności do samonaprawy. Nowe badanie obala tę logikę.
Jak wynika z wyników, chrząstka rządzi się innymi prawami. Chondrocyty, komórki produkujące chrząstkę, potrafią zmienić aktywność swoich genów i wrócić do stanu przypominającego młodość, bez udziału komórek macierzystych. To, jak podkreśla kierująca laboratorium profesor Helen Blau, zupełnie nowy mechanizm regeneracji tkanki dorosłego organizmu.
„To nowy sposób regeneracji tkanki dorosłego człowieka i ma on ogromne znaczenie kliniczne dla leczenia artretyzmu wywołanego starzeniem się lub urazem”, powiedziała Blau. „Szukaliśmy komórek macierzystych, ale najwyraźniej nie są one zaangażowane. To bardzo ekscytujące”.
W praktyce oznacza to, że starsze chondrocyty, zamiast aktywować geny odpowiedzialne za stan zapalny i niekorzystne przekształcanie chrząstki w kość, pod wpływem terapii częściej uruchamiają geny związane z tworzeniem zdrowej chrząstki. Terapia odwróciła wiele z tych niekorzystnych zmian epigenetycznych.
Co dokładnie zaobserwowano u myszy i w ludzkich tkankach
Starszym myszom podawano lek blokujący aktywność 15-PGDH, albo w zastrzykach działających ogólnoustrojowo, albo bezpośrednio do stawu kolanowego. Obie metody przyniosły wyraźne rezultaty: ścieńczała, gorzej funkcjonująca chrząstka odrosła na całej powierzchni stawu. Odtworzona tkanka to chrząstka szklista, dokładnie ten rodzaj, który jest potrzebny do swobodnego i bezbolesnego ruchu stawu, a nie fibrochrząstka, która jest twardsza i mniej elastyczna.
Profesor Nidhi Bhutani z działu chirurgii ortopedycznej Stanford podkreśliła, że do tej pory nie istniał żaden lek bezpośrednio leczący przyczynę utraty chrząstki. „Ten inhibitor gerozymów powoduje dramatyczną regenerację chrząstki wykraczającą poza to, co opisano w odpowiedzi na jakikolwiek inny lek lub interwencję”, zaznaczyła.
Kluczowym krokiem było też sprawdzenie, czy mechanizm działa u ludzi. Próbki tkanki pobrane podczas operacji wszczepienia endoprotezy, czyli od pacjentów z zaawansowanym artretyzmem, zaczęły produkować nową, funkcjonalną chrząstkę po kontakcie z terapią. To sygnał, że mechanizm nie jest specyficzny tylko dla myszy.
Ochrona stawu po urazie, szansa dla sportowców i nie tylko
Badacze sprawdzili też, czy lek może chronić staw po urazie podobnym do zerwania więzadła ACL. To ważny problem: jak podaje Stanford Medicine, mniej więcej połowa osób z takim urazem w ciągu około piętnastu lat od zdarzenia rozwija artretyzm w uszkodzonym stawie, nawet jeśli pierwotna kontuzja została dobrze wyleczona.
Myszy, które przez cztery tygodnie po urazie otrzymywały inhibitor gerozymów dwa razy w tygodniu, były znacznie mniej narażone na artretyzm. Zwierzęta bez leczenia miały poziom 15-PGDH dwukrotnie wyższy niż nieuszkodzone myszy i w ciągu czterech tygodni rozwinęły artretyzm. Leczone myszy chodziły sprawniej i bardziej normalnie obciążały chorą kończynę.
Co to zmienia dla pacjenta, i kiedy
Osteoartretyzm dotyka około jednej piątej dorosłych Amerykanów i generuje szacunkowo sześćdziesiąt pięć miliardów dolarów bezpośrednich kosztów opieki zdrowotnej rocznie. To oznacza miliony operacji wymiany stawu, miesiące rehabilitacji i lata bólu. Jeśli nowa terapia zadziała u ludzi, oznaczałoby to, jeśli przejdzie pełne testy kliniczne, zastrzyk lub tabletkę zamiast rozległej operacji i długiej rehabilitacji. Skala możliwych oszczędności, zarówno finansowych, jak i zdrowotnych, jest trudna do przecenienia.
Istotny szczegół: doustna wersja leku blokującego 15-PGDH jest już testowana w badaniach klinicznych u ludzi, choć na razie w kontekście zaniku mięśni związanego ze starzeniem. To skraca potencjalną ścieżkę zatwierdzenia dla wskazania artretyzmu, część danych dotyczących bezpieczeństwa i tolerancji u ludzi jest już zbierana. Jednak od badań na myszach do rejestracji leku dla nowego wskazania typowo mija wiele lat, a wyniki badań na zwierzętach często nie przekładają się wprost na skuteczność u ludzi. Czytelnik powinien traktować ten przełom jako obiecujący sygnał naukowy, a nie zapowiedź rychłej zmiany w gabinecie ortopedy.
Najczęściej zadawane pytania
Na czym polega odkrycie naukowców ze Stanford?
Badacze znaleźli sposób na odbudowę zużytej chrząstki stawowej poprzez zablokowanie białka 15-PGDH, które z wiekiem coraz skuteczniej niszczy zdolność stawów do samonaprawy. Terapia przywróciła chrząstkę u starszych myszy i zadziałała też na ludzkich próbkach tkankowych pobranych od pacjentów z zaawansowanym artretyzmem.
Czy ten lek jest już dostępny dla ludzi?
Nie. Badania prowadzono na myszach i próbkach ludzkich tkanek. Doustna wersja leku jest testowana w badaniach klinicznych u ludzi, ale na razie przy zaniku mięśni związanym ze starzeniem, nie przy artretyzmie. Droga do rejestracji dla nowego wskazania trwa typowo wiele lat.
Czy to odkrycie wynika z przypadku, czy długoletnich badań?
To efekt wieloletniego, systematycznego programu badawczego. Ten sam zespół ze Stanford jako pierwszy opisał klasę gerozymów w 2023 roku. Wcześniej ustalił, że 15-PGDH odpowiada za zanik mięśni u starszych myszy, a jego zablokowanie przywraca masę i wytrzymałość mięśniową. Naukowcy wykazali też, że prostaglandyna E2, substancja rozkładana przez 15-PGDH, jest kluczowa dla regeneracji kości, nerwów, wątroby, jelita grubego i komórek krwi. Badanie chrząstki było więc kolejnym krokiem w logicznej linii odkryć, nie przypadkowym przełomem.
Jak terapia działa na chrząstkę, bez komórek macierzystych?
Zamiast pobudzać komórki macierzyste (których w chrząstce stawowej dotąd nie udało się zidentyfikować), lek sprawia, że chondrocyty, komórki produkujące chrząstkę, zmieniają aktywność swoich genów i wracają do stanu przypominającego młodość. Odtworzona tkanka to chrząstka szklista, właściwy rodzaj dla zdrowych stawów, a nie jej gorszy zamiennik.
Czy terapia może chronić staw po urazie sportowym?
Tak, przynajmniej w badaniach na myszach imitujących zerwanie więzadła ACL. Myszy leczone przez cztery tygodnie inhibitorem były znacznie mniej narażone na późniejszy artretyzm i chodziły sprawniej niż nieleczone. Jeśli wyniki potwierdzą się u ludzi, terapia mogłaby być stosowana profilaktycznie po poważnych urazach stawów, zanim dojdzie do trwałego uszkodzenia chrząstki.
Komentarze (0)