15-PGDH: Enzymblockade lässt Knorpel bei Mäusen wieder nachwachsen

Bislang existiert kein zugelassenes Medikament, das direkt an den biologischen Ursachen des fortschreitenden Knorpelverlusts ansetzt, wie Nidhi Bhutani festhält. Nach Angaben der Deutschen Arthrose-Hilfe leiden in Deutschland rund 5 Millionen Menschen an Arthrose, während weltweit fast 600 Millionen Betroffene verzeichnet werden.

Aktuelle wissenschaftliche Untersuchungen zeigen nun neue molekulare Ansätze auf: Ein Forschungsteam der Stanford-Universität um Helen Blau identifizierte das Enzym 15-PGDH als wesentlichen Steuerungsfaktor beim Knorpelabbau.

Rolle des Enzyms 15-PGDH im Gelenkknorpel

Das Enzym 15-PGDH baut das Signalmolekül PGE2 ab. In Untersuchungen des Stanford-Teams zeigte sich, dass der Gehalt an 15-PGDH im Knieknorpel alter Mäuse etwa doppelt so hoch ausfällt wie bei jüngeren Tieren.

Eine medikamentöse Blockade dieses Enzyms, verabreicht entweder systemisch oder über Injektionen direkt in das Kniegelenk, führte bei gealterten Tieren zu einer Verdickung des zuvor ausgedünnten Knorpels. Dabei bildeten sich wieder normale Gewebestrukturen aus, und der hyaline Knorpel kehrte zurück.

Die behandelten Mäuse zeigten ein gleichmäßigeres Gangbild und belasteten das betroffene Bein stärker. Bei jungen Mäusen mit einem Verletzungsmodell, das einem Kreuzbandriss entspricht, verhinderte die Gabe des Hemmstoffs das Entstehen einer posttraumatischen Arthrose. Dies gilt als klinisch relevanter Faktor, da rund 50 Prozent der Betroffenen nach einer solchen Verletzung binnen 15 Jahren eine Arthrose ausbilden.

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Befunde an menschlichem Gewebe und Entwicklungsstand

Ergänzende Tests des Stanford-Teams an menschlichen Knorpelproben, die aus Knie-Totalendoprothesen-Operationen stammten, zeigten nach einer einwöchigen Behandlung die Neubildung von Knorpelgewebe.

Die Chondrozyten nahmen jugendlichere Eigenschaften an, während Genmarker für Gewebeabbau sanken – und dies ohne den Einsatz von Stammzellen. Zudem erwiesen sich die behandelten menschlichen Gewebeproben als mechanisch steifer und wiesen weniger Entzündungszeichen auf.

Helen Blau gründete 2017 ein Unternehmen, das 2021 von der in San Diego ansässigen Epirium Bio übernommen wurde. Laut PitchBook sammelte Epirium über 90 Millionen US-Dollar ein und erreichte eine Bewertung von 135 Millionen US-Dollar.

Das Unternehmen bereitet eine Phase-2b-Studie mit einer täglichen Pille gegen Sarkopenie vor, deren Rekrutierung für Anfang 2027 erwartet wird, und prüft den Wirkstoff zugleich für Indikationen wie Osteoporose und Arthrose.

Phase-1-Studien des Stanford-Teams mit einem 15-PGDH-Hemmer gegen Muskelschwäche belegten bereits die Sicherheit bei gesunden Personen. Eine Knorpelstudie am Menschen steht jedoch noch aus; entsprechende klinische Prüfungen sind derzeit offen.

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Parallele Ansätze im NITRO-Programm

Parallel dazu fördert das NITRO-Projekt des US-Gesundheitsministeriums alternative Wege zur Regeneration, da herkömmliche Knieprothesen aus Metall und Kunststoff typischerweise nur 15 bis 20 Jahre halten. Von ursprünglich fünf im Jahr 2024 gestarteten Teams verbleiben vier, die für den Erhalt ihrer Förderung binnen zwei Jahren Phase-1-Studien am Menschen initiieren müssen. Ziel sind FDA-Gespräche sowie Phase-1-Prüfungen innerhalb von fünf Jahren.

Zu den NITRO-Projekten gehört ein Team der Columbia-Universität um Clark Hung und Nadeen Chahine, das einen dreidimensional gedruckten lebenden Knieersatz entwickelte. Dieser hielt im Kadaver-Knie Belastungen von hunderten Kilogramm stand; Tests an Patienten mit fortgeschrittener Arthrose sind in rund 18 Monaten geplant.

An der Washington-Universität untersuchen Farshid Guilak und Christine Pham genetisch programmierte Zellen, die über Nanopartikel verabreicht werden. Ein Team der University of Colorado Boulder um Stephanie Bryant erprobt eine Ein-Jahres-Depot-Injektion mit flüssigem Biomaterial, während Benjamin Alman an der Duke University Wirkstoffkombinationen in Nanoträgern erforscht.