斯坦福医学院发现，阻断一种随年龄增加的蛋白，可以让老化或受伤的膝关节重新生成软骨，并阻止关节炎发生。这种方法不依赖干细胞，而是让现有软骨细胞恢复年轻状态。
斯坦福医学院的研究人员发现，只要阻断一种与衰老相关的蛋白，就能让老年小鼠膝盖中自然磨损的软骨重新生长。不仅如此，在模拟前交叉韧带撕裂这类常见运动损伤后，这种注射治疗还能阻止关节炎的发生。类似机制的口服药物，已经在针对老年人肌肉衰弱的临床试验中测试。
研究人员还测试了人类膝关节软骨。这些样本来自接受关节置换手术的患者。结果显示，在接受处理后，包含细胞外基质和软骨细胞的组织开始生成新的软骨，而且功能正常。
这些结果提示，因衰老或关节炎而丢失的软骨，未来可能通过局部注射或口服药物恢复，从而避免膝关节或髋关节置换手术。
这种治疗并不是缓解疼痛，而是直指骨关节炎的根源。骨关节炎是一种退行性关节疾病，在美国大约每五个成年人中就有一人受到影响，每年带来约650亿美元的直接医疗支出。目前还没有任何药物能够阻止或逆转这一疾病，临床主要依赖止痛和关节置换。
研究的核心靶点是一种叫15-pgdh的蛋白。它会随着年龄增长而增加，研究团队将这类推动组织老化的酶称为衰老酶。早在2023年，这个团队就提出，衰老酶在多种组织功能衰退中起关键作用。在小鼠中，15-pgdh升高会导致肌肉力量下降。阻断它后，老年小鼠的肌肉质量和耐力明显改善。相反，让年轻小鼠大量产生这种蛋白，会导致肌肉萎缩无力。此前研究还发现，它与骨骼、神经和血细胞的再生有关。
在这些组织中，修复通常依赖干细胞的激活和分化。但软骨的情况不同。研究发现，软骨细胞本身会改变基因表达，回到更年轻的状态，从而完成再生，全程不需要干细胞参与。
研究负责人之一、微生物与免疫学教授Helen Blau表示，这是成年组织再生的一种全新方式，对治疗因衰老或损伤引起的关节炎具有重要临床潜力。
这项研究发表于《Science》，由Helen Blau和骨科外科副教授Nidhi Bhutani共同担任通讯作者，Mamta Singla和Yu Xin Wang为第一作者。
人体内有三种主要软骨。弹性软骨柔软有弹性，构成外耳等结构。纤维软骨坚韧，负责缓冲冲击，比如椎骨之间。第三种是透明软骨，也叫关节软骨，表面光滑，摩擦小，存在于踝、髋、肩和膝等关节，是骨关节炎最常受累的类型。
当关节受到衰老、损伤或肥胖压力时，软骨细胞会释放促炎分子并分解胶原蛋白。胶原减少后，软骨变薄变软，炎症引发肿胀和疼痛。在正常情况下，关节软骨几乎不会自行再生。
研究人员发现，老年小鼠膝关节中的15-pgdh水平约为年轻小鼠的两倍。向老年小鼠体内或直接向关节内注射15-pgdh抑制剂后，原本变薄、功能下降的软骨在整个关节表面明显增厚，而且生成的是功能良好的透明软骨，而不是质量较差的纤维软骨。
类似效果也出现在模拟前交叉韧带撕裂的小鼠身上。受伤后连续四周、每周两次注射抑制剂，可以显著降低随后发生骨关节炎的概率。接受对照药物的小鼠则在几周内出现关节炎。
行为观察显示，接受治疗的小鼠活动更自然，在受伤腿上的承重也更接近正常。
进一步分析发现，治疗后软骨细胞的基因表达整体向年轻状态转变。与炎症和软骨退化相关的细胞比例下降，而负责生成透明软骨和维持细胞外基质的细胞比例明显上升。这一过程完全由现有细胞完成，没有干细胞参与。
在人类样本中，来自骨关节炎患者的软骨组织在接受15-pgdh抑制剂处理一周后，退化相关基因表达下降，关节软骨开始再生。
研究人员认为，通过重新编程已有软骨细胞，而不是依赖移植或激活干细胞，可能带来更广泛、更可控的临床效果。
Blau表示，用于治疗肌肉衰弱的15-pgdh抑制剂一期临床试验已经证明安全有效。她希望类似试验能尽快用于软骨再生研究，让长出新软骨、避免关节置换成为现实。
本文译自 scitechdaily，由 BALI 编辑发布。
