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Collagen-binding peptide reverses bone loss in a mouse model of cerebral palsy based on clinical databases - 18/05/21

Doi : 10.1016/j.rehab.2020.09.009 
Yoon-Kyum Shin a, b, Jeong Hyun Heo a, c, Jue Yeon Lee e, Yoon-Jeong Park e, f, Sung-Rae Cho a, b, c, d,
a Department and Research Institute of Rehabilitation Medicine, Yonsei University College of Medicine, 03722 Seoul, Republic of Korea 
b Brain Korea 21 PLUS Project for Medical Science, Yonsei University College of Medicine, 03722 Seoul, Republic of Korea 
c Graduate Program of NanoScience and Technology, Yonsei University College of Medicine, 03722 Seoul, Republic of Korea 
d Rehabilitation Institute of Neuromuscular Disease, Yonsei University College of Medicine, 03722 Seoul, Republic of Korea 
e Central Research Institute, Nano Intelligent Biomedical Engineering Corporation (NIBEC), 03080 Seoul, Republic of Korea 
f Department of Dental Regenerative Biotechnology, School of Dentistry, Seoul National University, 03080 Seoul, Republic of Korea 

*Corresponding author at: Department and Research Institute of Rehabilitation Medicine, Yonsei University College of Medicine, 50–1, Yonsei-ro, Seodaemun-gu, 03722 Seoul, Republic of Korea.Department and Research Institute of Rehabilitation Medicine, Yonsei University College of Medicine50–1, Yonsei-ro, Seodaemun-guSeoul03722Republic of Korea

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Highlights

We developed an animal model with cerebral palsy (CP) mimicking human-like features of bone loss.
A new medication, collagen-binding peptide (CBP), was based on human transcriptome analysis.
CBP medication has anabolic effects in the CP model with bone loss.

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Abstract

Background

Individuals with cerebral palsy (CP) experience bone loss due to impaired weight bearing. Despite serious complications, there is no standard medication.

Objective

To develop a new pharmacological agent, we performed a series of studies. The primary aim was to develop an animal model of CP to use our target medication based on transcriptome analysis of individuals with CP. The secondary aim was to show the therapeutic capability of collagen-binding peptide (CBP) in reversing bone loss in the CP mouse model.

Methods

A total of 119 people with CP and 13 healthy adults participated in the study and 140 mice were used for the behavioral analysis and discovery of therapeutic effects in the preclinical study. The mouse model of CP was induced by hypoxic-ischemic brain injury. Inclusion and exclusion criteria were established for CBP medication in the CP mouse model with bone loss.

Results

On the basis of clinical outcomes showing insufficient mechanical loading from non-ambulatory function and that underweight mainly affects bone loss in adults with CP, we developed a mouse model of CP with bone loss. Injury severity and body weight mainly affected bone loss in the CP mouse model. Transcriptome analysis showed SPP1 expression downregulated in adults with CP who showed lower bone density than healthy controls. Therefore, a synthesized CBP was administered to the mouse model. Trabecular thickness, total collagen and bone turnover activity increased with CBP treatment as compared with the saline control. Immunohistochemistry showed increased immunoreactivity of runt-related transcription factor 2 and osteocalcin, so the CBP participated in osteoblast differentiation.

Conclusions

This study can provide a scientific basis for a promising translational approach for developing new anabolic CBP medication to treat bone loss in individuals with CP.

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Keywords : Cerebral palsy, Bone loss, Osteopontin, Collagen-binding peptide, Bone formation


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Vol 64 - N° 3

Article 101445- mai 2021 Retour au numéro
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  • No pain, no gain? Children with cerebral palsy and their experience with physiotherapy
  • Laetitia Houx, Christelle Pons, Hélène Saudreau, Amandine Dubois, Mathilde Creusat, Philippe Le Moine, Olivier Rémy-Néris, Juliette Ropars, Jean-Yves LeReste, Sylvain Brochard
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