Новий препарат BP-NELL-PEG допоміг успішно повернути назад втрату кісткової маси при остеопорозі. За словами вчених, у майбутньому його можна буде використовувати під час космічних польотів.
Перебуваючи на низькій навколоземній орбіті, космонавти втрачають приблизно один відсоток кісткової маси на місяць, що може стати критично важливим фактором, який ставить під сумнів довгоочікувані тривалі польоти в космос, наприклад на Місяць і Марс. Вчені наполегливо намагаються подолати цю проблему, і нещодавно свій внесок зробили ортопеди, хірурги та біоінженери з Медичної школи Девіда Геффена при Каліфорнійському університеті (Лос-Анджелес, США), а також їхні колеги зі Школи стоматології Германа Остроу при Університеті Південної Каліфорнії та Дослідницького центру Еймса NASA.
“Основні ризики для здоров’я в космічних польотах — вплив мікрогравітації, високі рівні радіації та системні зміни в біологічних рідинах. Усе це провокує фізіологічні погіршення, включно з атрофією м’язів, слабкістю кісток, зниженням імунітету, зміною зору та серцево-судинними захворюваннями. Зокрема, мікрогравітація спричиняє втрату кісткової маси в 12 разів швидше, ніж на Землі. <…> Це підвищує ймовірність переломів під час тривалого космічного польоту і в більш пізньому віці. В основі нинішньої стратегії NASA щодо пом’якшення наслідків – механічне навантаження, спричинене фізичними вправами, для стимулювання функцій остеогенних клітин, що утворюють кісткову тканину, та інгібування функцій остеокластів, а також для підтримки формування кісток. Але така стратегія, ймовірно, недосконала”, – пояснили вчені.
У дослідженні, опублікованому в журналі npj Microgravity, вони розповіли про випробування препарату, що є аналогом людського білка NELL-1 – однієї з сигнальних молекул, які керують процесом росту кісткової тканини. Як і фізнавантаження, NELL-1 посилює функцію остеобластів, інгібує остеокласти та активує Wnt/β-катеніновий сигнальний шлях завдяки його зв’язуванню з геном Cntnap4 і бета-1-інтегрином.
Вчені перевірили ефективність препарату BP-NELL-PEG як терапії при втраті кісткової маси у 30-тижневих мишей, які пережили космічний політ. Перша група гризунів у 2017 році вирушила на МКС разом із місією SpaceX CRS-11 і незабаром повернулася на Землю (одна підгрупа – через чотири з половиною тижні після старту; друга залишалася там дев’ять тижнів), а інша перебувала в ідентичних умовах у Космічному центрі Кеннеді
Починаючи з першого тижня перебування на орбіті і потім кожні два тижні гризуни отримували або плацебо, або ін’єкції BP-NELL-PEG. Аналогічні маніпуляції проробляли з випробовуваними тваринами в лабораторії. Терміни обробки точно збігалися в обох групах. Після цього всіх мишей доставили в Каліфорнійський університет: там дослідники їх умертвили, заморозили і почали вивчати скелети.
“Ми виявили, що BP-NELL-PEG значно посилює процес формування кісток (остеогенез, або кісткоутворення. – Прим. ред.) у мишей, які злітали в космос і залишалися в лабораторії, без очевидних несприятливих наслідків для здоров’я. Наші результати підтвердили, що BP-NELL-PEG – багатообіцяючий терапевтичний засіб, який повернув назад втрату кісткової маси внаслідок тривалого впливу мікрогравітації та дегенерації скелетно-м’язової системи на Землі. Це особливо важливо, коли тренування з обтяженнями неможливі через недієздатність (наприклад, після переломів та інсульту)”, – розповіли автори експерименту.
Щоб ефективно використовувати препарат BP-NELL-PEG і доставляти його на борт Міжнародної космічної станції, вченим доведеться мінімізувати кількість ін’єкцій. Для цього вони вже посилили терапевтичний потенціал NELL-1, продовживши період напіврозпаду молекули з 5,5 до 15,5 години без втрати біоактивності. Тепер у планах дослідників – підтвердити свої висновки у випробуваннях із людьми.