Stanford University: 15-PGDH-Protein als Schlüssel zur Knorpelregeneration bei Arthrose

Forschende der Stanford University haben in einer Mausstudie den altersbedingten Verlust von Knorpel auf ein einzelnes Protein zurückgeführt. Das Ergebnis deutet auf künftige Therapien hin, die Seniorinnen und Senioren eines Tages mehr Beweglichkeit verschaffen und Beschwerden lindern könnten.

15-PGDH und der altersbedingte Knorpelabbau

Im Mittelpunkt steht das Protein 15-PGDH, das schon zuvor eng mit Alterungsprozessen in Verbindung gebracht wurde: Mit zunehmendem Alter tritt es häufiger auf und stört Moleküle, die Gewebe reparieren und Entzündungen abschwächen.

Vor diesem Hintergrund prüfte das Team, ob 15-PGDH auch bei Osteoarthrose eine Rolle spielt. Bei dieser Erkrankung führt Belastung der Gelenke dazu, dass Kollagen im Knorpel abgebaut wird – mit Entzündungen und Schmerzen als Folge.

Ergebnisse in Mäusen: 15-PGDH-Inhibitor gegen Osteoarthrose

In Versuchen mit alten Mäusen verdickte sich zuvor abgenutzter Knorpel im Knie, nachdem ein 15-PGDH-Inhibitor verabreicht worden war. In vergleichbaren Tests mit jungen Mäusen, bei denen eine Verletzung vorlag, schützte derselbe Inhibitor vor den üblichen Folgen einer verletzungsbedingten Osteoarthrose.

Zusätzlich lösten die Forschenden bei Mäusen eine Verletzung aus, die einer Schädigung des vorderen Kreuzbands entspricht, und setzten anschließend die Behandlung ein. Unter diesen Bedingungen entwickelte sich keine Osteoarthrose – obwohl dies in solchen Mausmodellen normalerweise zu erwarten ist.

Bisherige Ansätze zur Regeneration von Knorpel umfassten unter anderem den Einsatz von Stammzellen. Das war bei gehemmtem 15-PGDH nicht mehr erforderlich. Stattdessen schienen sich die Chondrozyten, also jene Zellen, die Knorpel bilden und erhalten, in einen gesünderen und funktionaleren Zustand zu verändern.

„Das ist ein neuer Weg, erwachsenes Gewebe zu regenerieren, und er hat ein erhebliches klinisches Potenzial für die Behandlung von Arthrose durch Alterung oder Verletzung“, sagt die Mikrobiologin Helen Blau. „Wir haben nach Stammzellen gesucht, aber sie sind eindeutig nicht beteiligt. Das ist sehr aufregend.“

Die behandelten Mäuse zeigten zudem ein stabileres Gangbild, was darauf hindeutet, dass sie weniger Schmerzen hatten. Außerdem verlagerten sie mehr Gewicht auf die verletzten Beine – Anzeichen dafür, dass die Knorpelwiederherstellung mit einer besseren körperlichen Verfassung einherging.

Befunde in menschlichem Gewebe und nächste Schritte

Dasselbe Experiment führten die Forschenden auch mit menschlichen Gewebeproben durch, die von Personen stammten, die sich einer Operation für eine Knieendoprothese unterzogen. Auch hier zeigten sich deutliche Hinweise auf Regeneration: Der Knorpel wurde steifer und wies weniger Anzeichen von Entzündung auf.

„Der Mechanismus ist ziemlich beeindruckend und hat unsere Perspektive darauf, wie Geweberegeneration ablaufen kann, wirklich verändert“, sagt die Orthopädieforscherin Nidhi Bhutani. „Es ist klar, dass ein großer Pool bereits vorhandener Zellen im Knorpel seine Genexpressionsmuster verändert.“

„Und wenn wir diese Zellen gezielt zur Regeneration anstoßen, könnten wir klinisch insgesamt eine größere Wirkung erzielen.“

Obwohl noch viel Arbeit vor uns liegt, könnte daraus langfristig eine wirksame Behandlung entstehen, um Schäden durch Arthrose oder Alterung generell zurückzudrehen. Damit rückt ein Szenario näher, in dem Hüft- und Knieendoprothesen möglicherweise nicht mehr nötig sind.

Abgesehen vom Ersatz der betroffenen Gelenke sind die heutigen Behandlungsmöglichkeiten bei Osteoarthrose weitgehend auf Schmerztherapie beschränkt. Trotz vielversprechender Forschung der letzten Jahre gibt es bislang nichts, das die eigentliche Ursache der Erkrankung angeht.

Als nächster Schritt kommt eine klinische Studie infrage. Eine frühere Erprobung eines 15-PGDH-Blockers gegen Muskelschwäche ergab in Bezug auf Gesundheit und Sicherheit keine Warnsignale, was die Durchführung von Studien zu ähnlichen Wirkstoffen beschleunigen dürfte.

„Wir sind sehr begeistert von diesem potenziellen Durchbruch“, sagt Blau. „Stellen Sie sich vor, vorhandenen Knorpel nachwachsen zu lassen und einen Gelenkersatz zu vermeiden.“

Die Studie wurde in Science veröffentlicht.