- Остеоартрит — распространенное хроническое заболевание, которое может приводить к повреждению хряща.
- Исследователи заинтересованы в поиске способов решения проблемы повреждения хряща.
- В недавнем исследовании ученые разработали «танцующие молекулы», которые могут сыграть ключевую роль в ускорении восстановления хряща.
Остеоартрит — хроническое заболевание, поражающее суставы и способное привести к деградации хряща.
Современные варианты лечения остеоартрита часто сосредоточены на купировании симптомов, но исследователей также интересует, что должно произойти для восстановления хряща.
Одной из областей интереса является возможность использования белка, трансформирующего фактор роста (TGF)-β1, для содействия восстановлению хряща, а также то, в каких обстоятельствах этот белок может быть наиболее эффективным.
Исследование, недавно опубликованное в журнале Journal of the Американское химическое общество исследовали применение имитатора пептида TGF-β1 с кольцевой структурой для индукции восстановления хряща.
Исследователи обнаружили, что версия имитатора пептида TGF-β1, разработанная для более свободного движения, привела к наилучшим результатам.
«Танцующие молекулы» наиболее эффективны для восстановления хряща
Хрящ — это особый тип ткани в организме, который помогает смягчать суставы. Изменения в этом хряще — часть того, что может произойти, когда у кого-то остеоартрит.
Автор исследования Сэмюэл И. Стапп, доктор философии, профессор кафедры химии в колледже искусств и наук Вайнберга Северо-Западного университета, штат Иллинойс, объяснил: Медицинские новости сегодня:
«Хрящевая ткань, которая является важнейшим компонентом всех наших основных суставов в организме, представляет собой ткань, которая в отличие от других тканей (…) не обладает способностью к регенерации у взрослых (…) (Это исследование) направлено на поиск способов разработки материалов, которые регенерируют хрящ».
Исследователи стремились создать специфическое молекулярное вещество, содержащее пептидные амфифилы (ПА), которые представляют собой тип самоорганизующихся молекул, и эпитоп-миметик трансформирующего фактора роста TGF-β1.
Миметические эпитопы — это синтетические молекулы, которые имитируют структуры и функции соответствующих молекул на поверхности определенных белков.
Исследователи подтвердили, что пептид-миметик кольцевого фактора роста является наиболее эффективной структурой по сравнению с линейной структурой.
Исследователи изучили воздействие на хондроциты суставов человека и подтвердили, что кольцевой эпитоп помогает активировать сигнал TGF-β1 в клетках хряща.
Они также обнаружили, что одна круговая сборка эпитопов, которая двигалась более свободно, лучше способствовала производству факторов, участвующих в регенерации хряща. Эти результаты указывают на то, что увеличение движения в этих сборках эпитопов помогает повысить эффективный ответ в хондроцитах по сравнению с сборками с меньшим движением.
По сути, исследователи превратили свои конструкции в то, что они называют «танцующими молекулами», которые, как они обнаружили, более эффективно стимулируют восстановление хряща.
«Мы изменили структуру молекул, чтобы активировать движение молекул. Мы обнаружили еще в 2021 году, что движение молекул очень важно для того, чтобы сделать их очень эффективными в передаче сигналов клеткам», — объяснил Стапп.
Текущее исследование «стало вторым открытием того, что это движение молекул важно в совершенно другой биологии», — сказал он нам. «Мы подтвердили, что надмолекулярное движение также важно в хряще. Мы проверили его на клетках хряща человека (и) обнаружили, что движение молекул заставило их (клетки хряща) производить большее количество компонентов хрящевой ткани».
В целом результаты показывают, что существует новый способ восстановления хряща, который может быть очень полезен для людей с остеоартритом.
Ограничения исследования и продолжение исследований
Это исследование имеет ограничения. Главное ограничение заключается в том, что, хотя исследователи использовали человеческие ткани, исследование не проверяло результаты на людях. Таким образом, неясно, насколько хорошо результаты будут переноситься в клиническую практику, где задействованы другие факторы.
Будущие исследования могут повторить результаты этого исследования, повысить точность и изучить еще больше базовых механизмов.
Другое исследование, недавно проведенное Стаппом и его коллегами, проверяло использование аналогичного биоактивного материала на овцах. Стапп отметил, что им нужно будет проверить, какой биоактивный материал является наиболее эффективным, прежде чем начинать добиваться одобрения клинических испытаний.
«Как только мы сделали свой выбор, нам нужно провести исследование в лаборатории, чтобы узнать, как масштабировать его до больших объемов, и разработать метод производства, чтобы его можно было коммерциализировать. Затем следующим шагом будет обращение в FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами) с просьбой дать нам разрешение на проведение первого клинического испытания на пациентах», — рассказал нам Стапп.
Берт Мандельбаум, доктор медицины, специалист по спортивной медицине и хирург-ортопед в Институте Керлана-Джоба и содиректор Центра регенеративной ортобиологии в Медицинском центре Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе, не принимавший участия в текущем исследовании, прокомментировал следующее:
«(Миллионы людей) во всем мире страдают от дегенерации хряща. Это очень интересное исследование, раскрывающее некоторые потенциально новые и захватывающие механизмы. Систематически необходимо больше наблюдений, перенося это на человеческие аспекты. Потенциал есть, но он требует систематического пути различных исследований по доказательству концепции, а затем, наконец, физического переноса ее на людей, чтобы доказать ее эффективность».
Новая надежда для людей с остеоартритом
Остеоартрит трудно поддается лечению и поражает многих людей в Соединенных Штатах и во всем мире. В США
Исследования, подобные этому, подчеркивают, что исследования продвигаются вперед в решении проблем остеоартрита и других состояний, связанных с повреждением хряща. Это исследование может улучшить варианты лечения и привести к лучшим клиническим результатам и качеству жизни для людей с остеоартритом.
Джая Сонкар, доктор медицины, магистр общественного здравоохранения, основатель и президент JSR Health Rheumatology, которая не принимала участия в этом исследовании, отметила, что «(остеоартрит) может существенно влиять (…) на качество жизни».
«В настоящее время варианты лечения в основном включают консервативные меры, обезболивание и физиотерапию. Учитывая его высокую распространенность и значительную потерю лет жизни с поправкой на качество (QALY), которую оно вызывает, продвижение исследований новых методов лечения имеет решающее значение», — пояснила она.
«Трансформирующий фактор роста-β1 (TGF-β1) играет ключевую роль в развитии остеоартрита. Недавние исследования подчеркивают многообещающие аспекты TGF-β1, которые могут иметь решающее значение в разработке эффективных методов лечения. Хотя необходимы дополнительные исследования и прогресс может быть постепенным, эти идеи дают надежду на создание инновационных методов лечения, которые потенциально могут трансформировать управление остеоартритом и переосмыслить старость», — сказал Сонкар.