Protein-Blocker regeneriert Knorpel bei Mäusen und Menschen

Arthrose betrifft Hunderte Millionen Menschen weltweit und ist der Hauptgrund für Kniegelenkersatz. Bislang gibt es kein Medikament, das den fortschreitenden Knorpelverlust aufhält oder rückgängig macht – nur Schmerzmittel und entzündungshemmende Mittel. Eine Studie der Stanford University, veröffentlicht im Fachmagazin Science, könnte das nun ändern.

Die Forscher identifizierten ein Protein namens 15-PGDH, das in alternden Gelenken auf etwa das Doppelte ansteigt. Es gehört zu einer Klasse von Proteinen, die die Forscher „Gerozyme“ nennen – sie sammeln sich mit dem Alter an und unterdrücken die Geweberegeneration. 15-PGDH baut ein Molekül namens Prostaglandin E2 ab, das für die Gewebereparatur wichtig ist. Steigt 15-PGDH, sinkt Prostaglandin E2, und die Regeneration kommt zum Erliegen.

Überraschend war für die Wissenschaftler, dass die Knorpelregeneration nicht wie bei anderen Geweben über Stammzellen läuft. Stattdessen verändern die bereits vorhandenen Knorpelzellen, sogenannte Chondrozyten, ihre Genaktivität und kehren in einen funktionsfähigeren Zustand zurück. „Wir haben nach Stammzellen gesucht, aber sie sind eindeutig nicht beteiligt“, sagte Helen Blau, Professorin für Mikrobiologie und Immunologie und leitende Autorin der Studie. „Das ist sehr aufregend.“

In Versuchen mit alten Mäusen verabreichten die Forscher einen Wirkstoff, der 15-PGDH blockiert – entweder als Spritze in den Bauchraum oder direkt ins Kniegelenk. Beide Methoden führten dazu, dass der abgenutzte Knorpel wieder dicker wurde. Entscheidend: Es wuchs hyaliner Knorpel nach, die hochwertige, belastbare Form, die für normale Gelenkbewegungen nötig ist – nicht die minderwertige Ersatzform Faserknorpel. Der Anteil der Zellen, die Knorpel abbauen, sank von acht auf drei Prozent, während die Zellen, die gesunden Knorpel aufbauen, von 22 auf 42 Prozent stiegen.

Auch nach einer Verletzung, die einem Kreuzbandriss beim Menschen entspricht, schützte die Behandlung: Unbehandelte Mäuse entwickelten innerhalb von vier Wochen Arthrose – ein Prozess, der beim Menschen über ein Jahrzehnt dauert. Mit dem Inhibitor zweimal wöchentlich blieb der Knorpel weitgehend intakt, und die Mäuse liefen normaler.

Der vielleicht wichtigste Teil der Studie: menschliches Knorpelgewebe aus Kniegelenkersatz-Operationen – also bereits völlig zerstörte Gelenke – reagierte nach nur einer Woche Behandlung mit neuem Knorpelwachstum. „Es ist klar, dass eine große Anzahl bereits vorhandener Zellen im Knorpel ihre Genexpressionsmuster ändert“, sagte Nidhi Bhutani, außerordentliche Professorin für Orthopädie und Co-Seniorautorin. „Indem wir diese Zellen zur Regeneration anregen, könnten wir klinisch eine größere Wirkung erzielen.“

Ein Phase-1-Test eines 15-PGDH-Hemmers gegen Muskelschwäche ist bereits abgeschlossen – mit bestätigter Sicherheit und biologischer Aktivität. Eine Studie zur Knorpelregeneration ist der nächste Schritt. „Bisher gab es kein Medikament, das direkt die Ursache des Knorpelverlusts behandelt“, so Bhutani. „Dieser Gerozym-Hemmer bewirkt eine dramatische Regeneration des Knorpels, die über das hinausgeht, was für jedes andere Medikament oder jede andere Intervention berichtet wurde.“