Natürliches Peptid zeigt Potenzial als neues Knochenreparaturmittel

Forscher aus Birmingham haben gezeigt, dass PEPITEM, ein natürlich vorkommendes Peptid (kleines Protein), ein vielversprechendes neues Therapeutikum zur Behandlung von Osteoporose und anderen Knochenschwunderkrankungen ist und klare Vorteile gegenüber bestehenden Medikamenten bietet.

PEPITEM (Peptide Inhibitor of Trans-Endothelial Migration) wurde erstmals 2015 von Forschern der Universität Birmingham identifiziert.

Jüngste Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift Cell Reports Medicine veröffentlicht wurden, haben zum ersten Mal gezeigt, dass PEPITEM als neuartige und frühzeitige klinische Intervention zur Umkehrung altersbedingter Erkrankungen des Bewegungsapparats eingesetzt werden kann. Die Daten zeigen, dass PEPITEM die Knochenmineralisierung, -bildung und -stärke verbessert und den Knochenschwund in Tiermodellen dieser Erkrankungen umkehrt.

Knochen werden im Laufe des Lebens kontinuierlich gebildet, erneuert und umgestaltet. Bis zu 10 % des menschlichen Knochens werden jährlich durch ein komplexes Zusammenspiel zweier Zelltypen ersetzt – der knochenbildenden Osteoblasten und der knochenzerstörenden Osteoklasten. Störungen dieses sorgfältig koordinierten Prozesses sind für die Entstehung von Krankheiten wie Osteoporose und rheumatoider Arthritis verantwortlich, die durch übermäßigen Knochenabbau gekennzeichnet sind, oder ankylosierender Spondylitis, die mit abnormalem Knochenwachstum einhergeht.

Die am häufigsten eingesetzten Osteoporosetherapien (Bisphosphonate) zielen auf Osteoklasten ab, um weiteren Knochenschwund zu verhindern. Zwar gibt es neuere „anabole“ Wirkstoffe, die die Knochenneubildung fördern können, doch sind sie in der klinischen Anwendung eingeschränkt. Teriparatid (Parathormon, auch Parathormon genannt) wirkt nur 24 Monate lang, und Romosozumab (ein Anti-Sklerostin-Antikörper) wird mit kardiovaskulären Ereignissen in Verbindung gebracht.

Daher besteht ein klarer Bedarf an der Entwicklung neuer Therapien zur Stimulierung der Knochenreparatur bei altersbedingten Erkrankungen des Bewegungsapparats, von denen Osteoporose die häufigste ist.

Forscher unter der Leitung von Dr. Helen McGettrick und Dr. Amy Naylor, darunter Dr. Jonathan Lewis und Catherine Frost vom Institute of Inflammation and Ageing der Universität Birmingham sowie Dr. James Edwards von der Nuffield-Abteilung für Orthopädie, Rheumatologie und Muskel-Skelett-Wissenschaften der Universität Oxford, begannen mit der Untersuchung der potenziellen therapeutischen Wirkung von PEPITEM bei diesen Erkrankungen.

PEPITEM ist ein natürlich vorkommendes kurzes Protein (Peptid), das im Körper produziert wird und in geringen Mengen im Blut aller Menschen zirkuliert.

Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass PEPITEM den Knochenumbau reguliert und dass eine Erhöhung seiner Menge im Körper die Knochenmineralisierung in „jungen Knochen“ stimuliert, die sich nicht in einem erkrankten oder präosteoporotischen Zustand befinden, und dass dies zu einer erhöhten Knochenstärke und -dichte führt, ähnlich wie bei den derzeitigen Standardmedikamenten (Bisphosphonate und PTH).

Ein entscheidender Test für ein potenzielles neues Therapeutikum ist jedoch seine Fähigkeit, einen natürlichen Reparaturprozess anzusprechen, der durch das Alter oder entzündliche Erkrankungen gestört wird.

Die Forscher zeigten, dass die Einnahme von PEPITEM in Tiermodellen der Menopause, einer häufigen Ursache für osteoporotischen Knochenschwund beim Menschen, den Knochenschwund einschränkte und die Knochendichte verbesserte. Ihre Studien zeigten ähnliche Ergebnisse auch in Modellen der entzündlichen Knochenerkrankung (Arthritis), wo PEPITEM Knochenschäden und -erosionen signifikant reduzierte.

Diese Ergebnisse wurden durch Studien mit menschlichem Knochengewebe unterstützt, das älteren Patienten während Gelenkoperationen entnommen wurde. Diese Studien zeigten, dass Zellen älterer Menschen auf PEPITEM reagieren, indem sie die Reifung von Osteoblasten und deren Fähigkeit zur Bildung und Mineralisierung von Knochengewebe signifikant steigern.

Ihre Arbeit mit Zellen und Gewebekulturen zeigte, dass PEPITEM eine direkte Wirkung auf Osteoblasten hat und die Knochenbildung durch die Erhöhung der Osteoblastenaktivität und nicht deren Anzahl stimuliert. Weitere Studien identifizierten den NCAM-1-Rezeptor als spezifischen Rezeptor für PEPITEM in Osteoblasten und legten nahe, dass der NCAM-1-β-Catenin-Signalweg für die Erhöhung der Osteoblastenaktivität verantwortlich ist. Dieser Rezeptor und Signalweg unterscheiden sich von zuvor beschriebenen PEPITEM-Rezeptoren in anderen Geweben.

Die Forscher untersuchten auch die Auswirkungen von PEPITEM auf Osteoklasten und Knochenresorption. Studien an Mäusen zeigten, dass PEPITEM die Anzahl der Osteoklasten signifikant reduzierte, was zu einer Verringerung der Knochenmineralresorption führte. Die Forscher wiesen anschließend nach, dass die Verringerung der Osteoklastenaktivität auf eine lösliche Substanz zurückzuführen war, die lokal im Knochengewebe von durch PEPITEM „aktivierten“ Osteoblasten sezerniert wurde.

Dr. Helen McGettrick sagte: „Während die am häufigsten verwendeten Medikamente, die Bisphosphonate, die Wirkung der Osteoklasten blockieren, wirkt PEPITEM, indem es das Gleichgewicht zugunsten der Knochenbildung verschiebt, ohne die Fähigkeit der Osteoklasten zu beeinträchtigen, beschädigtes oder schwaches Knochengewebe durch normalen Knochenumbau zu resorbieren.“

Helen Dunster, Business Development Manager, die in den vergangenen acht Jahren das geistige Eigentum im Zusammenhang mit PEPITEM betreut hat, sagte: „PEPITEM ist Gegenstand einer Reihe von Patentfamilien, die sich auf seine Wirkung bei Entzündungen und entzündlichen, immunvermittelten, Knochen- und Fettleibigkeitserkrankungen beziehen und aus kleineren PEPITEM-Pharmakophoren bestehen.“