副甲状腺ホルモン治療が変形性関節症の発症を遅らせる

コーネル大学の研究者らは、骨粗鬆症の骨量増加に一般的に用いられる副甲状腺ホルモンによる前治療が、軟骨の健康を改善し、変形性関節症の進行を遅らせる可能性があることを発見した。

コーネル大学工学部ジェームズ・M・アンド・マーシャ・マコーミック生物医学工学部のディレクター、マルジョリン・ファン・デル・ミューレン氏が率いる研究チームは、変形性関節症の早期発見に使用できる可能性のある遺伝子発現シグネチャーも特定した。

この研究結果は『サイエンス・アドバンシズ』誌に掲載されました。論文の共著者はアドリアン・アントワネット氏とソフィア・ジムヤン氏です。

ファン・デル・ミューレン氏は、骨格における力学の役割と、下肢と膝関節への体重負荷と圧縮技術を使用して、筋骨格系（骨、軟骨、関節）がどのように負荷に反応するかを研究することに特化しています。

負荷をかけることには長所と短所があります。骨量を増加させ、骨粗鬆症の治療に活用できます。同時に、負荷をかけることで関節軟骨が損傷し、変形性関節症に見られる変性と同様の症状が現れます。ファン・デル・ミューレン氏と彼女の研究室は、関節損傷の発生における骨の役割にますます注目しています。

新たな研究で、研究チームは2段階のプロセスを実施しました。まず、骨粗鬆症の治療薬である副甲状腺ホルモンをマウスに8週間毎日投与し、骨量を増加させました。第2段階では、マウスの脛骨に毎日荷重負荷をかけ、骨の自己修復能力（リモデリング能力）を効果的に阻害する別の骨粗鬆症治療薬であるアレンドロネートを6週間投与しました。

この図は、6週間毎日荷重と治療を行った後の軟骨損傷の程度を、荷重なしかつ軟骨損傷のない対照膝と比較したものです。軟骨は赤く染まり、骨は青緑色に染まっています。全体的に見て、荷重前に副甲状腺ホルモンを前処理し、荷重中にアレンドロネートを投与した場合、軟骨損傷（赤く染まった組織の喪失）が最も少なく、軟骨が最もよく保存されました。出典：Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk8402

研究者らは、副甲状腺ホルモンが軟骨の健康を直接改善し、損傷の進行を遅らせる一方で、アレンドロネートが変形性関節症に関連する軟骨下骨の変化を軽減することを発見した。

「6週間の損傷後でも、8週間の前処理の効果は依然として顕著でした。PTHは骨量の増加だけでなく、軟骨にも影響を及ぼすことが判明しました」とファン・デル・ミューレン氏は述べた。「マウスの膝の軟骨は8週間後に厚くなっていましたが、これは予想外でした。軟骨が厚くなることで、さらなる関節損傷を防ぐことができると考えられます。」

研究チームは実験を繰り返し、マウスの軟骨、骨、リンパ節から抽出したRNAの遺伝子発現をトランスクリプトミクスを用いて解析した。関節損傷は早期のトランスクリプトミクス変化に反映されており、両方の治療法を併用することで免疫シグナル伝達の早期調節が促進された。

「遺伝子発現の結果、両薬剤を併用すると、軟骨損傷に関連する遺伝子の発現を減少させる効果が最も大きく、特に免疫遺伝子の発現を変化させることが示された」とジミアン氏は述べた。

次のステップは、副甲状腺ホルモンによる治療によって変形性関節症の進行を遅らせたり、さらには逆転させることができるかどうかを判定し、遺伝子シグネチャーを使用してこの疾患の早期診断法を開発することです。

「これらの結果は、これらの治療法が人間にも有効である可能性を示唆しています。そして朗報なのは、これらの治療法は、今回の用途ではないものの、すでにFDAの承認を受けていることです」とファン・デル・ミューレン氏は述べた。