In einer Entwicklung, die alternde Sportler und Treppensteiger überall vorsichtig optimistisch stimmen wird, haben Forscher der Stanford Medicine herausgefunden, wie man verlorenen Knieknorpel bei älteren Mäusen nachwachsen lassen und Arthritis nach schweren Gelenkverletzungen verhindern kann – und sie haben menschliche Gewebeproben, die das untermauern.

Der Schlüssel ist ein Protein namens 15-PGDH, das die Forscher als „Gerozym“ bezeichnen – im Grunde ein biologischer Idiot, der mit dem Alter häufiger wird und verschiedene Gewebe ruiniert. Blockiert man dieses Protein, beginnen ältere Mäuse, die Art von Knorpel nachwachsen zu lassen, die man von einem viel jüngeren Nagetier erwarten würde. Proben von echten menschlichen Kniegelenkersatzoperationen begannen ebenfalls, neuen funktionsfähigen Knorpel zu produzieren, wenn sie der Behandlung ausgesetzt wurden.

Osteoarthritis, die häufigste Form von Arthritis, betrifft etwa einen von fünf Erwachsenen in den USA und verursacht jährlich rund 65 Milliarden Dollar direkte Gesundheitskosten. Aktuelle Behandlungen sind im Grunde Schmerzmittel und, wenn es richtig schlimm wird, Gelenkersatz – es gibt kein zugelassenes Medikament, das die Krankheit verlangsamt, stoppt oder umkehrt. Dieser Ansatz, der schließlich als lokale Injektion oder sogar als orales Medikament kommen könnte, soll das ändern.

„Dies ist ein neuer Weg, um Erwachsenengewebe zu regenerieren, und er hat ein erhebliches klinisches Potenzial zur Behandlung von Arthritis durch Alterung oder Verletzung“, sagte Helen Blau, PhD, Professorin für Mikrobiologie und Immunologie, die die Studie gemeinsam mit Nidhi Bhutani, PhD, leitete. „Wir suchten nach Stammzellen, aber sie sind eindeutig nicht beteiligt. Es ist sehr aufregend.“

Hier ist der seltsame Teil: Knorpel regeneriert sich nicht wie andere Gewebe. Anstatt auf Stammzellen angewiesen zu sein, entscheiden knorpelproduzierende Zellen, sogenannte Chondrozyten, offenbar einfach, sich wieder jung zu verhalten – sie verändern ihre Genaktivität wie ein Mensch mittleren Alters, der plötzlich mit dem Skateboarden anfängt. Die Behandlung wirkt, indem sie 15-PGDH blockiert, das normalerweise Prostaglandin E2 abbaut, ein Molekül, das bei der Regeneration hilft.

Als das Team ältere Mäuse behandelte – entweder durch Bauchinjektion oder direkte Knieinjektion – wuchs Knorpel, der mit dem Alter dünner geworden war, wieder dicker über die Gelenkoberfläche. Und es war der gute Stoff: hyaliner Knorpel, die glatte, rutschige Art, die es den Knien ermöglicht, sich zu bewegen, ohne wie ein Sack Kies zu klingen, nicht der weniger effektive Faserknorpel.

„Knorpelregeneration in diesem Ausmaß bei gealterten Mäusen hat uns überrascht“, sagte Bhutani. „Der Effekt war bemerkenswert.“

Die Forscher testeten die Behandlung auch in einem Mausmodell, das Kreuzbandrisse nachahmt – die Art von Verletzung, die Fußballspieler und Skifahrer an den Rand drängt und oft innerhalb von etwa 15 Jahren zu Osteoarthritis führt. Mäuse, die den Gerozym-Inhibitor nach der Verletzung zweimal wöchentlich über vier Wochen erhielten, entwickelten weitaus seltener Arthritis, liefen normaler und belasteten das verletzte Bein stärker.

In menschlichen Knorpelproben von Kniegelenkersatzoperationen reduzierte eine einwöchige Behandlung mit dem 15-PGDH-Inhibitor knorpelabbauende Zellen und steigerte die Produktion von neuem Gelenkknorpel.

Eine orale Version der Behandlung wird bereits in klinischen Studien für altersbedingte Muskelschwäche getestet, und Blau merkte an, dass Phase-1-Studien gezeigt haben, dass sie bei gesunden Freiwilligen sicher und aktiv ist. „Wir hoffen, dass bald eine ähnliche Studie gestartet wird, um ihre Wirkung bei der Knorpelregeneration zu testen“, sagte sie. „Stellen Sie sich vor, vorhandenen Knorpel nachwachsen zu lassen und Gelenkersatz zu vermeiden.“

Die Forschung wurde in Science veröffentlicht und von einer Who-is-Who der biomedizinischen Finanzierungsquellen finanziert, darunter die National Institutes of Health, die Baxter Foundation und die Li Ka Shing Foundation. Blau, Bhutani und mehrere Co-Autoren haben Patente auf die Technologie, die an Epirium Bio lizenziert ist, wo Blau Mitgründer ist und Anteile hält.