Choroba zwyrodnieniowa stawów - jest nadzieja na skuteczne uśmierzenie bólu

Wszystko za sprawą doświadczeń poczynionych przez grupę naukowców z Wydziału Inżynierii Chemicznej Massachusetts Institute of Technology (MIT) pracujących pod kierunkiem Pauli Hammond.

Naukowcy z MIT wykazali, że dostarczanie tkance chrząstki insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF-1) w opracowanej przez nich postaci zapobiega destrukcji struktury stawu znacznie skuteczniej niż proste wstrzykiwanie hormonu w leczone miejsce.

Choroba zwyrodnieniowa stawów jest postępującą chorobą, która może być spowodowana urazem, takim jak rozdarcie więzadła; może również wynikać ze stopniowego niszczenia chrząstki w miarę procesu starzenia się ludzi. Gładką tkankę łączną, która chroni stawy (wytwarzana jest przez komórki zwane chondrocytami), nie latwo jest zregenerować po uszkodzeniu. Zespół MIT podejrzewał, że problemy w terapii wynikają z faktu, iż leki nie są w stanie dotrzeć do ​​głębokiej warstwy chondrocytów, które powinny być wzmacniane. Naukowcy postanowili zaprojektować materiał, dzięki któremu lek pokonywałby niełwą drogę do wewnętrznych struktur chrząstki.

Rozwiązaniem problemu mają być nanocząsteczki z wieloma rozgałęzionymi strukturami przypominającymi dendrymery. Elementom takom nadano ładunek dodatni na końcu każdej gałęzi, co pomaga jej związać się z ujemnie naładowaną chrząstką.

Kiedy te cząsteczki są wstrzykiwane do stawu, pokrywają powierzchnię chrząstki, a następnie zaczynają przez nią dyfundować. Jest to prostsze do wykonania niż w przypadku podawanego w naturalnej postaci IGF-1 (dodatnie ładunki mikrocząsteczek ułatwiają wiązanie się z chrząstką i zapobiegają ich wymyciu). Ważne, że naładowane cząsteczki nie przylegają do wierzchnich warstw chrząstki na trwale. Dzięki elastycznym molekułom związku PEG (bezwodnik poliglikoli etylenowych) rozmieszczonych na powierzchni leku, które podczas ruchu na przemian uaktywniają i blokują ładunek elektryczny - cząsteczki mogą na krótko odłączyć się od chrząstki, umożliwiając im głębsze wnikanie w tkankę.

- Znaleźliśmy optymalny zakres ładunków, dzięki czemu materiał z lekiem może zarówno wiązać tkankę wierzchnią, jak i bez większych trudności dyfundować w głąb chrząstki.- mówi Brett Geiger z MIT.

Gdy lek dociera do chondrocytów, cząsteczki IGF-1 wiążą się z receptorami na powierzchni komórek i stymulują komórki do rozpoczęcia produkcji proteoglikanów, bloków budulcowych chrząstki i innych tkanek łącznych. IGF-1 stymuluje wzrost komórek i zapobiega ich śmierci.

Naukowcy wstrzykiwali cząsteczki leku do stawów kolanowych szczurów. Okazało się, że specyfik w nowej postaci miał okres półtrwania ok. czterech dni - jest on 10 razy dłuższy niż uprzednio wstrzykiwany IGF-1. Stężenie leku w stawach pozostawało wystarczająco wysokie, aby uzyskać efekt terapeutyczny przez około 30 dni.

W przypadku ludzi wstrzyknięcia mogłyby być realizowane nie częściej niż raz w miesiącu. - twierdzą naukowcy.

W badaniach na zwierzętach naukowcy stwierdzili, że chrząstka w uszkodzonych stawach, leczonych kombinacją nanocząsteczek z lekiem, była znacznie mniej uszkodzona niż chrząstka w nieleczonych stawach lub stawach leczonych samym IGF-1. Zaobserwowano również zmniejszenie stanu zapalenia stawów i powstawanie bodźców kostnych.

Naukowcy wykazali , że ich cząstki mogą penetrować fragmenty chrząstki do 1 mm  jej grubość..

- To bardzo trudne zadanie. Zazwyczaj leki są usuwane z organizmu, zanim mogą przedostać się do wnętrza chrząstki - mówi Brett Geiger.

Naukowcy opracowali ten materiał jako metodę leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów, która powstaje po urazach, ale uważają, że można ją również przystosować do leczenia choroby zwyrodnieniowej związanej z wiekiem.