Injizierbares Medikament programmiert Zellen um, regeneriert Knorpel und kann Arthritis verhindern
Forscherinnen und Forscher von Stanford Medicine haben eine Injektion entwickelt, die Zellen umprogrammieren und so Knorpel nachwachsen lassen kann, indem sie das Protein 15-PGDH blockiert. In Mausmodellen führte dies zu einer Verdickung des Knieknorpels und verringerte nach ACL-Verletzungen das Arthrose-Risiko deutlich, während eine orale Variante des 15-PGDH-Inhibitors Phase-1-Studien bereits erfolgreich durchlaufen hat.
Forscherinnen und Forscher von Stanford Medicine gaben im November eine Injektion bekannt, die Zellen so umprogrammieren kann, dass sie Knorpel nachwachsen lassen, und die dazu beitragen könnte, die Entstehung von Arthritis zu verhindern. Die Behandlung stellt das erste Medikament dar, das möglicherweise Knorpelverlust behandeln kann, und bietet einen neuen Ansatz zur Regeneration von Erwachsenengewebe mit erheblichem klinischem Potenzial für die Behandlung von Arthritis infolge von Alterung oder Verletzung.
Die Forschenden nahmen eine der Grundursachen der Arthrose (osteoarthritis) ins Visier: ein Protein namens 15-PGDH. Das Team hatte 15-PGDH zuvor als „Gerozym“ – einen zentralen Regulator des Alterns – identifiziert, der Prostaglandin E2 abbaut, das für die Funktion von Muskelstammzellen essenziell ist. In ihren Untersuchungen stellten sie fest, dass die Spiegel des Proteins mit zunehmendem Alter deutlich ansteigen. Als sie versuchten, das Protein zu blockieren, beobachteten sie bei älteren Mäusen eine Zunahme von Muskelmasse und Ausdauer. Ihre Ergebnisse wurden zusätzlich untermauert, als sie feststellten, dass die Gabe von 15-PGDH an junge, gesunde Mäuse deren Muskeln tatsächlich schrumpfen ließ.
Anschließend konzentrierten sich die Forschenden gezielt auf den Knorpel selbst. Sie injizierten den Mäusen ein niedermolekulares Medikament und variierten dabei den Applikationsort. Einige Mäuse erhielten die Injektion in den Bauchraum, was theoretisch den gesamten Körper beeinflussen würde; anderen injizierten die Forschenden das Medikament direkt in die Gelenke. Beide Verabreichungswege führten zu einer Verdickung des Knieknorpels. Mit dieser Behandlung gelang es den Forschenden, die Uhr bei Chondrozyten – also den im Knorpel vorkommenden Zellen – zurückzudrehen, sie zu einem „jüngeren“ Zustand zu bewegen und funktionsfähigen Knorpel zu produzieren – ganz ohne Stammzellen.
Der Direktor des Baxter Laboratory for Stem Cell Biology in Stanford erklärte in einer Pressemitteilung: „Wir haben nach Stammzellen gesucht, aber sie sind eindeutig nicht beteiligt. Das ist sehr aufregend.“ Der leitende Autor der in der Zeitschrift Science veröffentlichten Arbeit merkte an, dass die Knorpelregeneration in diesem Ausmaß bei alten Mäusen das Team überrascht habe, und bezeichnete den Effekt als bemerkenswert.
Über altersbedingte Gelenkschmerzen hinaus könnte die Therapie auch Arthrose infolge von Verletzungen adressieren, darunter vordere Kreuzbandrisse (ACL tears), die bei Athletinnen und Athleten in Sportarten mit hoher Stoßbelastung häufig sind. Nach einigen Schätzungen tritt die Erkrankung bei bis zu 87 Prozent der Patientinnen und Patienten mit früheren ACL-Verletzungen auf. Das Stanford-Forschungsteam stellte fest, dass zwei Injektionen pro Woche über ein Zeitfenster von vier Wochen die Wahrscheinlichkeit, dass Mäuse eine Arthrose entwickeln, signifikant reduzierten.
Für eine orale Version des 15-PGDH-Inhibitors wurden bereits erfolgreiche klinische Phase-1-Studien abgeschlossen, in denen die Wirkung des Medikaments auf Muskelschwäche geprüft wurde. Die Forschenden hoffen, eine ähnliche Studie durchzuführen, um das Potenzial der Injektion für die Knorpelregeneration vollständig zu verstehen. Der Direktor des Baxter Laboratory erklärte: „Wir sind sehr begeistert von diesem potenziellen Durchbruch. Stellen Sie sich vor, bestehenden Knorpel nachwachsen zu lassen und einen Gelenkersatz zu vermeiden.“