Peptida alami menunjukkan potensi sebagai agen perbaikan tulang baru

Peneliti dari Birmingham telah menunjukkan bahwa PEPITEM, suatu peptida (protein kecil) yang terjadi secara alami, memiliki potensi sebagai agen terapeutik baru untuk pengobatan osteoporosis dan gangguan pengeroposan tulang lainnya, dengan keunggulan yang jelas dibandingkan obat-obatan yang sudah ada.

PEPITEM (Peptide Inhibitor of Trans-Endothelial Migration) pertama kali diidentifikasi pada tahun 2015 oleh para peneliti di Universitas Birmingham.

Penelitian terkini yang diterbitkan dalam jurnal Cell Reports Medicine telah menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa PEPITEM dapat digunakan sebagai intervensi klinis baru dan awal untuk membalikkan penyakit muskuloskeletal terkait usia, dengan data yang menunjukkan bahwa PEPITEM meningkatkan mineralisasi, pembentukan dan kekuatan tulang, dan membalikkan pengeroposan tulang pada model hewan penyakit tersebut.

Tulang terus terbentuk, dibangun kembali, dan dimodel ulang sepanjang hidup, dengan hingga 10% tulang manusia diganti setiap tahun melalui interaksi kompleks antara dua jenis sel—osteoblas, yang membentuk tulang, dan osteoklas, yang menghancurkan tulang. Gangguan pada proses yang terkoordinasi dengan saksama ini bertanggung jawab atas manifestasi penyakit seperti osteoporosis dan artritis reumatoid, yang ditandai dengan kerusakan tulang yang berlebihan, atau ankylosing spondylitis, yang melibatkan pertumbuhan tulang yang tidak normal.

Terapi osteoporosis yang paling umum digunakan (bifosfonat) menargetkan osteoklas untuk mencegah pengeroposan tulang lebih lanjut. Meskipun ada agen "anabolik" yang lebih baru yang dapat meningkatkan pembentukan tulang baru, agen tersebut memiliki keterbatasan dalam penggunaan klinis, dengan teriparatide (hormon paratiroid, atau PTH) hanya efektif selama 24 bulan dan romosozumab (antibodi anti-sklerostin) yang dikaitkan dengan kejadian kardiovaskular.

Oleh karena itu, ada kebutuhan yang jelas untuk mengembangkan terapi baru untuk merangsang perbaikan tulang pada penyakit muskuloskeletal terkait usia, di mana osteoporosis merupakan yang paling umum.

Para peneliti yang dipimpin oleh Dr Helen McGettrick dan Dr Amy Naylor, termasuk Dr Jonathan Lewis dan Catherine Frost dari Institut Peradangan dan Penuaan di Universitas Birmingham, dan Dr James Edwards dari Departemen Ortopedi, Rematologi, dan Ilmu Muskuloskeletal Nuffield di Universitas Oxford, mulai menyelidiki potensi efek terapeutik PEPITEM dalam kondisi ini.

PEPITEM adalah protein pendek (peptida) alami yang diproduksi dalam tubuh dan ditemukan beredar pada semua manusia dalam kadar rendah.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa PEPITEM mengatur remodeling tulang dan peningkatan jumlahnya dalam tubuh akan merangsang mineralisasi tulang pada "tulang muda" yang tidak dalam kondisi sakit atau pra-osteoporosis, dan hal ini menghasilkan peningkatan kekuatan dan kepadatan tulang yang serupa dengan obat standar saat ini (bifosfonat dan PTH).

Namun, uji kunci untuk terapi baru yang potensial adalah kemampuannya untuk menargetkan proses perbaikan alami yang terganggu oleh usia atau penyakit inflamasi.

Di sini, para peneliti menunjukkan bahwa suplemen PEPITEM membatasi kehilangan tulang dan meningkatkan kepadatan tulang pada model hewan menopause, penyebab umum kehilangan tulang akibat osteoporosis pada manusia. Studi mereka juga menunjukkan hasil serupa pada model penyakit radang tulang (artritis), di mana PEPITEM secara signifikan mengurangi kerusakan dan erosi tulang.

Temuan ini didukung oleh penelitian yang menggunakan jaringan tulang manusia yang diambil dari pasien lanjut usia selama operasi sendi. Penelitian ini menunjukkan bahwa sel-sel dari orang lanjut usia merespons PEPITEM dengan meningkatkan pematangan osteoblas dan kemampuan mereka untuk memproduksi dan memineralisasi jaringan tulang secara signifikan.

Pekerjaan mereka dengan sel dan kultur jaringan menunjukkan bahwa PEPITEM memiliki efek langsung pada osteoblas, merangsang pembentukan tulang dengan meningkatkan aktivitas osteoblas daripada jumlahnya. Penelitian lebih lanjut mengidentifikasi reseptor NCAM-1 sebagai reseptor spesifik untuk PEPITEM pada osteoblas dan sangat menyarankan bahwa jalur pensinyalan NCAM-1-β-catenin bertanggung jawab untuk meningkatkan aktivitas osteoblas. Reseptor dan jalur ini berbeda dari reseptor PEPITEM yang dijelaskan sebelumnya pada jaringan lain.

Para peneliti juga meneliti efek PEPITEM pada osteoklas dan resorpsi tulang. Di sini, penelitian pada tikus menunjukkan bahwa PEPITEM secara signifikan mengurangi jumlah osteoklas, yang menyebabkan penurunan resorpsi mineral tulang. Para peneliti kemudian menunjukkan bahwa penurunan aktivitas osteoklas merupakan hasil dari zat terlarut yang disekresikan secara lokal di jaringan tulang oleh osteoblas yang “diaktifkan” oleh PEPITEM.

Dr. Helen McGettrick berkata: "Sementara obat yang paling umum digunakan, bifosfonat, bekerja dengan menghalangi aksi osteoklas, PEPITEM bekerja dengan menyeimbangkan keseimbangan demi pembentukan tulang tanpa memengaruhi kemampuan osteoklas untuk menyerap kembali jaringan tulang yang rusak atau lemah melalui perombakan tulang normal."

Helen Dunster, manajer pengembangan bisnis, yang telah mengawasi kekayaan intelektual yang terkait dengan PEPITEM selama delapan tahun terakhir, mengatakan: "PEPITEM merupakan subjek dari sejumlah keluarga paten yang terkait dengan aktivitasnya dalam peradangan dan penyakit inflamasi yang dimediasi imun, penyakit terkait tulang dan obesitas, serta terdiri dari farmakofor PEPITEM yang lebih kecil."