Peptida semulajadi menunjukkan potensi sebagai agen pembaikan tulang baru

Penyelidik dari Birmingham telah menunjukkan bahawa PEPITEM, peptida semulajadi (protein kecil), memegang janji sebagai agen terapeutik baru untuk rawatan osteoporosis dan gangguan kehilangan tulang yang lain, dengan kelebihan yang jelas berbanding ubat sedia ada.

PEPITEM (Perencat Peptida Migrasi Trans-Endothelial) pertama kali dikenal pasti pada tahun 2015 oleh penyelidik di Universiti Birmingham.

Penyelidikan terkini yang diterbitkan dalam jurnal Cell Reports Medicine telah menunjukkan buat kali pertama bahawa PEPITEM boleh digunakan sebagai intervensi klinikal baru dan awal untuk membalikkan penyakit muskuloskeletal yang berkaitan dengan usia, dengan data menunjukkan bahawa PEPITEM meningkatkan mineralisasi, pembentukan dan kekuatan tulang, dan membalikkan kehilangan tulang dalam model haiwan penyakit tersebut.

Tulang sentiasa dibentuk, dibina semula dan diubah suai sepanjang hayat, dengan sehingga 10% tulang manusia diganti setiap tahun melalui interaksi kompleks antara dua jenis sel—osteoblas, yang membentuk tulang, dan osteoklas, yang memusnahkan tulang. Gangguan kepada proses yang diselaraskan dengan teliti ini bertanggungjawab untuk manifestasi penyakit seperti osteoporosis dan arthritis rheumatoid, yang dicirikan oleh kemusnahan tulang yang berlebihan, atau ankylosing spondylitis, yang melibatkan pertumbuhan tulang yang tidak normal.

Terapi osteoporosis (bifosfonat) yang paling biasa digunakan menyasarkan osteoklas untuk mengelakkan kehilangan tulang selanjutnya. Walaupun terdapat agen "anabolik" yang lebih baru yang boleh menggalakkan pembentukan tulang baru, ia mempunyai had dalam penggunaan klinikal, dengan teriparatide (hormon paratiroid, atau PTH) hanya berkesan selama 24 bulan dan romosozumab (antibodi anti-sclerostin) yang dikaitkan dengan kejadian kardiovaskular.

Oleh itu, terdapat keperluan yang jelas untuk membangunkan terapi baru untuk merangsang pembaikan tulang dalam penyakit muskuloskeletal yang berkaitan dengan usia, di mana osteoporosis adalah yang paling biasa.

Penyelidik yang diketuai oleh Dr Helen McGettrick dan Dr Amy Naylor, termasuk Dr Jonathan Lewis dan Catherine Frost dari Institut Keradangan dan Penuaan di Universiti Birmingham, dan Dr James Edwards dari Jabatan Ortopedik, Rheumatologi dan Sains Muskuloskeletal Nuffield di Universiti Oxford, mula menyiasat potensi kesan terapeutik PEPITEM ini.

PEPITEM ialah protein pendek (peptida) semulajadi yang dihasilkan dalam badan dan didapati beredar dalam semua manusia pada tahap yang rendah.

Hasil kajian menunjukkan bahawa PEPITEM mengawal pembentukan semula tulang dan meningkatkan jumlahnya dalam badan merangsang mineralisasi tulang dalam "tulang muda" yang tidak berada dalam keadaan berpenyakit atau pra-osteoporotik, dan ini mengakibatkan peningkatan kekuatan dan ketumpatan tulang yang serupa dengan ubat standard semasa (bifosfonat dan PTH).

Walau bagaimanapun, ujian utama untuk terapeutik baharu yang berpotensi adalah keupayaannya untuk menyasarkan proses pembaikan semula jadi yang terganggu oleh usia atau penyakit radang.

Di sini, para penyelidik menunjukkan bahawa PEPITEM tambahan mengehadkan kehilangan tulang dan meningkatkan ketumpatan tulang dalam model haiwan menopaus, penyebab biasa kehilangan tulang osteoporosis pada manusia. Kajian mereka juga menunjukkan keputusan yang sama dalam model penyakit tulang radang (arthritis), di mana PEPITEM mengurangkan kerosakan dan hakisan tulang dengan ketara.

Penemuan ini disokong oleh kajian menggunakan tisu tulang manusia yang diekstrak daripada pesakit tua semasa pembedahan sendi. Kajian-kajian ini menunjukkan bahawa sel-sel daripada orang tua bertindak balas terhadap PEPITEM dengan meningkatkan kematangan osteoblas dengan ketara dan keupayaan mereka untuk menghasilkan dan memineralkan tisu tulang.

Kerja mereka dengan sel dan kultur tisu menunjukkan bahawa PEPITEM mempunyai kesan langsung pada osteoblas, merangsang pembentukan tulang dengan meningkatkan aktiviti osteoblas dan bukannya bilangannya. Kajian lanjut mengenal pasti reseptor NCAM-1 sebagai reseptor khusus untuk PEPITEM dalam osteoblas dan sangat mencadangkan bahawa laluan isyarat NCAM-1-β-catenin bertanggungjawab untuk meningkatkan aktiviti osteoblas. Reseptor dan laluan ini berbeza daripada reseptor PEPITEM yang diterangkan sebelum ini dalam tisu lain.

Para penyelidik juga mengkaji kesan PEPITEM pada osteoklas dan penyerapan tulang. Di sini, kajian pada tikus menunjukkan bahawa PEPITEM mengurangkan bilangan osteoklas dengan ketara, membawa kepada pengurangan penyerapan mineral tulang. Para penyelidik kemudiannya menunjukkan bahawa pengurangan dalam aktiviti osteoklas adalah hasil daripada bahan larut yang dirembeskan secara tempatan dalam tisu tulang oleh osteoblas "diaktifkan" oleh PEPITEM.

Dr Helen McGettrick berkata: "Walaupun ubat yang paling biasa digunakan, bifosfonat, berfungsi dengan menyekat tindakan osteoklas, PEPITEM berfungsi dengan menyeimbangkan keseimbangan memihak kepada pembentukan tulang tanpa menjejaskan keupayaan osteoklas untuk menyerap semula tisu tulang yang rosak atau lemah melalui pembentukan semula tulang biasa."

Helen Dunster, pengurus pembangunan perniagaan, yang telah menyelia harta intelek yang dikaitkan dengan PEPITEM selama lapan tahun yang lalu, berkata: "PEPITEM adalah subjek beberapa keluarga paten yang berkaitan dengan aktivitinya dalam keradangan dan penyakit yang berkaitan dengan imun, tulang dan obesiti, serta terdiri daripada farmakofor PEPITEM yang lebih kecil."