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2026-01-04 19:20:00
高齢のマウスの膝に注射すると、長年にわたって磨耗した軟骨が再生した。これらは移植された幹細胞や生物工学的に作られた足場ではありません。加齢とともに増加するたんぱく質の阻害剤で、これが阻害されると、すでに関節に存在する細胞が数年前に戻るよう説得します。関節置換手術中に採取された人間の組織にも作用します。 膝の軟骨が再生し、関節の進行が遅くなるか停止します。
のチーム ヘレン・ブラウ e ニディ・ブータニ スタンフォード医学から出版された 科学 関節軟骨は運命の組織であるという考えを覆す研究。私たちは何十年もの間、幹細胞を移植したり、生物学的な足場を構築したりすることで修復を試みてきました。ただし、ここでは内部から作業します。 15-PGDH組織再生の鍵となる分子であるプロスタグランジン E2 を分解するタンパク質。結果: 軟骨細胞 (軟骨細胞) は遺伝的プロファイルを変化させ、若い状態に戻り、幹細胞や移植片を使用せずに再び機能的な軟骨を生成し始めます。
ゲロザイム: 組織を老化させるタンパク質
15-PGDH は次のように分類されます。 ゲロジマ2023 年に同じ研究グループによって作られた用語。ゲロザイムは加齢とともに増加し、組織の機能低下に寄与する酵素です。筋肉では、15-PGDH が増加すると、筋力と筋肉量が減少します。高齢のマウスでそれをブロックすると、筋力と体積が回復します。それを若いマウスに強制的に投与すると、マウスの老化が早まります。このタンパク質は骨、神経、血球の再生にも関与しています。
しかし、軟骨の挙動は異なります。他の組織では、回復は特定の幹細胞の活性化に依存します。ここではありません。軟骨細胞は遺伝子発現を自律的に変更し、より若々しい状態に向けて自身を再プログラムします。幹細胞は関与しません。 「これは成人組織を再生する新しい方法です」とブラウ氏は語った。 「私たちは幹細胞を探していましたが、明らかに必要ではありません。」
老齢マウス、再生された膝
研究者らは、若齢マウスと老齢マウスの膝軟骨の 15-PGDH レベルを測定しました。高齢者の場合、タンパク質は約2倍になります。次に、15-PGDH 阻害剤を最初に腹部に注射し (全身効果)、次に関節に直接注射しました。どちらの場合も、軟骨（年老いたマウスでは薄く、機能不全に陥っている）が関節表面全体で厚くなっていました。
その後の分析により、軟骨細胞が生成していることが確認されました。 硝子軟骨 （滑らかで機能的な関節）ではなく、線維軟骨（緻密で機能が低下し、「パッチ」として形成されることもあります）ではありません。
「これほどまでに軟骨が再生することに私たちは驚きました」とブータニ氏はコメントした。 「効果は顕著でした。」 治療を受けたマウスは歩行が良くなり、影響を受けた足により多くの体重がかかり、関節痛の兆候が減りました。
若いマウス (上)、老マウス (中央)、および治療を受けた老マウス (下) の膝関節。赤は軟骨を示します。
学習シート
- 研究機関： スタンフォード医学 / バクスター幹細胞生物学研究所
- 主任研究者: ヘレン・ブラウ、ニディ・ブータニ、マムタ・シングラ、ユー・シン・ワン
- 出版年: 2024年（11月27日）
- 雑誌： 科学
- 土井： 10.1126/science.adx6649
- TRL: 3-4 – 概念実証は動物モデルおよび生体外ヒト組織で検証され、他の適応症（筋力低下）に対する 15-PGDH 阻害剤の第 1 相臨床試験がすでに進行中です。
スポーツによる怪我: 変形性関節症の予防
フットボール、バスケットボール、スキーなどのスポーツで頻繁に起こる損傷である前十字靱帯（ACL）断裂に類似した膝損傷を負ったマウスでも、同様の結果が得られた。これらの病変は、たとえ外科的に修復されたとしても、15 年以内に症例の 50% で関節症を引き起こします。
研究者らは、傷害後4週間にわたって週に2回、阻害剤を投与した。治療を受けた動物は、対照動物の半分の 15-PGDH レベルを示し、その後 4 週間以内に変形性関節症を発症しませんでした。コントロールはい。
興味深い詳細: プロスタグランジン E2 は通常、炎症や痛みに関連しています。 しかし、ここでは、通常の生物学的レベルでは、わずかな増加が再生を促進すると考えられます。 「直感に反しますが、生理学的用量でプロスタグランジン E2 が組織の回復を促進できることが研究で示されています。」とブラウ氏は述べました。
人間の組織：同じ答え
次のステップは、全関節置換手術中に除去されたヒト膝軟骨で阻害剤をテストすることでした。関節症によって損傷を受けた組織。軟骨細胞が損傷し、細胞外マトリックスが劣化しています。
15-PGDH阻害剤による1週間の治療後、組織は15-PGDHを発現する細胞の減少、軟骨分解と線維軟骨の生成に関連する遺伝子の減少、および機能的な関節軟骨の再生の開始を示した。
より詳細な分析により、細胞亜集団レベルでの変化が明らかになりました。 15-PGDH および炎症遺伝子を発現する軟骨細胞のカテゴリー 8%から3%に下がりました。 もう一つは線維軟骨を生成し、 16％から8％に低下しました。 3番目の集団は15-PGDHを産生しないが、硝子軟骨形成のための遺伝子を発現する。 22%から42%に増加。
本質的には、細胞は入れ替わることなく、その遺伝子プロファイルをより若い状態に移行させたということです。
研究室から診療所へ: 手術中に採取された人体組織は治療に反応します。次の目的地は、立っている人たちです。
幹細胞を使わない再プログラミング
「このメカニズムは本当に驚くべきもので、組織再生がどのように起こるのかについての私たちの見方を変えました」とブータニ氏は説明した。
「軟骨にすでに存在する細胞の大規模なプールが遺伝子発現パターンを変化させていることは明らかです。再生のためにこれらの細胞を標的にすれば、より広範な臨床効果が得られる可能性があります。」
ブラウはこう付け加えた。
「筋力低下に対する 15-PGDH 阻害剤の第 1 相臨床試験では、健康なボランティアを対象とした 15-PGDH 阻害剤の安全性と有効性が示されました。私たちの希望は、軟骨再生に対するその効果をテストするために、同様の試験が間もなく開始されることです。私たちは、この画期的な進歩の可能性に非常に興奮しています。既存の軟骨を再生し、関節置換を回避することを想像してみてください。」
私たちの生活はいつ、どのように変わるのか
臨床試験で人体での安全性と有効性が確認された場合は、局所注射または錠剤が投与されます。 3～5年以内に入手可能になる可能性がある 外傷後の関節症を予防し、加齢に伴う関節炎を遅らせます。
推定節約額: 数十億ドルの手術が回避され、何百万人もの人々が移動性と自立性をより長く維持できるようになりました。この技術はすでに別の適応症についてテストされており、スケジュールが短縮されます。
変形性関節症は、年間何千万人もの人々に影響を与えています。現在、病気を止めたり回復させたりする承認された薬はありません。痛みの管理だけで十分ではない場合は、関節置換術を行います。この研究は、症状を軽減するのではなく、原因を逆転させるという別の道を切り開きます。タンパク質の老化をブロックし、細胞に残りの処理を任せます。
もちろん、私たちはまだ実験室および動物モデルのレベルにいます。臨床試験では、それが人に本当に効果があるかどうか、どのくらいの用量で、どのような副作用があるかがわかります。しかし、道は明らかです。移植や補綴物を使わずに内側から再生するのです。膝への注射、細胞の再プログラミング、そしておそらく（おそらく）あと数年は座って他の人が走るのを見なくても済むかもしれない。
#注射で膝軟骨を再生する