CELL THERAPY OF STROKE AND SPINAL CORD INJURY COMPLICATIONS

Abstract


The review analyzes the current advances of cell therapy for neurological complications of ischemic stroke and spinal cord injury (SCI). We demonstrate the most recent data on the use of different types of stem cells for the treatment of these severe damages, obtained both in experimental studies using animal models and in clinical studies. We particularly discuss the use of mesenchymal stem cells (MSC) and neural stem/progenitor cells (NSC/NPC) for the treatment of stroke and SCI. We also discuss the prospects for a further development of cell therapy of these diseases.

Список сокращений: НСК - нейральные стволовые клетки НПК - нейральные прогениторные клетки ЦНС - центральная нервная система МСК - мезенхимальные стволовые клетки ПСМТ - позвоночно-спинномозговая травма ЭСК - эмбриональные стволовые клетки СГЗ - субгранулярная зона СВЗ - субвентрикулярная зона NIH - National Institutes of Health (Нацио- нальные Институты Здоровья, США) Ишемический церебральный инсульт явля- ется второй по значимости причиной смерти в развитых странах мира и ведущей причиной инвалидизации взрослого населения трудо- способного возраста. Социальные затраты, связанные с расходами на лечение больных инсультом в стационарных и амбулаторных условиях, являются главной статьей расходов здравоохранения многих стран, в том числе и в России. Инвалидизация после перенесенно- го инсульта занимает первое место среди всех причин стойкой утраты трудоспособности [1]. Единственным эффективным способом патогенетической терапии инсульта являет- ся реканализация окклюзированных сосудов; однако, вследствие узкого временного окна и особенностей логистики пациентов с ишеми- ческим инсультом в России, применение дан- ной процедуры весьма ограничено. Посколь- ку у подавляющего большинства пациентов сохраняется неврологический дефицит даже после успешно проведенного тромболизиса, очень актуальна разработка эффективных ме- тодов регенеративной терапии, способствую- щей ремоделированию и репарации нервной ткани. Одним из таких способов терапии может стать трансплантация стволовых клеток. В экспериментах на животных с различными моделями ишемического инсульта было пока- зано, что трансплантация стволовых клеток - как мезенхимальных, полученных из костного мозга, так и нейральных прогениторных кле- ток (НПК) или нейральных стволовых клеток (НСК), способствует восстановлению невро- логического дефицита [2]. Позвоночно-спинномозговая травма (ПСМТ) является вторым после ишемического ин- сульта неврологическим заболеванием, как по частоте (в различных географических регионах варьирует от 29,4 до 100 случаев на один миллион жителей), так и по тяжести инвали- дизации, а также отсутствию эффективных методов терапии неврологических осложне- ний. В частности, в Северной Америке еже- годно регистрируется в среднем 10 тыс случа- ев ПСМТ, а в целом в мире - около 500 тыс случаев ПСМТ [3]. В крупных российских го- родах, таких как Москва, Санкт-Петербург и Нижний Новгород, частота ПСМТ составляет 0,58 - 0,6 на 10 000 населения, таким обра- зом, в Москве ежегодно происходит около 700 случаев ПСМТ. По России в целом ежегодно количество пострадавших с ПСМТ увеличи- вается на 8 тысяч. С учётом того, что лишь 20 - 30% пациентов с ПСМТ способны в результате интенсивной реабилитации хотя бы частично восстановить утраченные функции, когорта пациентов с тяжелыми последствиями ПСМТ также ежегодно увеличивается. За последние двадцать лет значительные успехи были достигнуты в понимании па- тофизиологии травматического поврежде- ния спинного мозга. Кроме того, значитель- ные результаты также были достигнуты в исследовании природы как стволовых клеток в различных системах клеточного обновления взрослого организма (среди которых особое место занимают МСК), так и эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), а также в изучении различных путей их дифференцировки в НСК и НПК. Предполагается, что эти достижения могут быть объединены для создания эффек- тивной стратегии лечения ПСМТ. Например, трансплантация соответствующим образом коммитированных НСК теоретически может воссоздать цитоархитектонику поврежденных проводящих путей и способствовать восста- новлению двигательных функций. Стволовые и прогениторные клетки в экс- периментальных моделях инсульта В определенных областях взрослого мозга, таких как субгранулярная зона (СГЗ) зубчатой извилины и субвентрикулярная зона (СВЗ) боковых желудочков, эндогенный нейрогенез сохраняется и во взрослом возрасте [4]. Эти нейрогенные ниши включают НПК, которые дифференцируются в нейроны в физиологи- ческих условиях [5]. На животных моделях инсульта было показано, что ишемия головно- го мозга стимулирует эндогенный нейрогенез, jл,…,че“*= C!=*2,*= 13-4, 2015 http://clinpractice.ru 49 nKƒ%!/ и НПК мигрируют из СГЗ и СВЗ к месту по- вреждения, где они пролиферируют и диффе- ренцируются в нейроны [6]. К сожалению, как степень дифференцировки, так и степень вы- живания эндогенных НПК низка [7]. По этой причине, функциональный вклад эндогенного нейрогенеза в постишемическое неврологиче- ское восстановление остается предметом дис- куссий. Благодаря хорошо изученным терапевтиче- ским свойствам стволовых и прогениторных клеток, они были использованы на животных моделях ишемического инсульта для стиму- лирования неврологического восстановле- ния. Эмбриональные стволовые клетки, хотя и обладают способностью давать начало всем клеточным линиям, имеют ограниченный те- рапевтический потенциал, в связи с потенци- альной угрозой образования тератом и из-за этических проблем при их получении и ис- пользовании [8]. Хорошие результаты пока- зало применение дефинитивных стволовых и прогениторных клеток, полученных из раз- личных тканевых источников, которые были трансплантированы локально или системно животным, с моделированной фокальной це- ребральной ишемией [9]. Хотя прижившиеся клетки, как полагают, и не интегрировались в существующие нейронные сети, зато они спо- собствовали неврологическому восстановле- нию через непрямые паракринные механизмы, которые включают в себя стимуляцию эндо- генного ангионейрогенеза и пластичности ней- ронов, стабилизацию гематоэнцефалического барьера, а также модуляцию периферического и центрального иммунного ответа [10]. Клинические испытания терапии инсульта с использованием стволовых и прогенитор- ных клеток Несмотря на то, что вопросы, связанные с выбором оптимального типа клеток, а также наиболее адекватного времени и способа их введения, продолжают активно обсуждаться, клинические испытания уже ведутся, причем некоторые из них демонстрируют многообе- щающие результаты. Как и во многих других клинических исследованиях, наиболее ши- роко используемым типом стволовых клеток для терапии инсульта являются аутологичные и аллогенные МСК, полученные из костного мозга или жировой ткани человека. МСК для терапии инсульта МСК характеризуются способностью к ад- гезии на культуральном пластике, экспрес- сией таких клеточных маркеров, как CD29, CD44, CD73, CD90, CD105, а также способно- стью дифференцироваться в клетки жировой, костной, хрящевой и ряда других тканей [11]. МСК могут быть легко получены из различ- ных тканевых источников, включая костный мозг и жировую ткань [12]. Они также могут быть легко размножены in vitro и рассматри- ваются как иммунологически инертные, что снижает риск отторжения трансплантирован- ных клеток при аллогенной трансплантации [13]. Хотя МСК могут быть дифференциро- ваны в клетки нервной ткани in vitro [14], их потенциал к нейральной дифференцировке довольно низок. Тем не менее, трансплантация МСК улучшает неврологические показатели в экспериментальных моделях инсульта, что в первую очередь связано с паракринными эф- фектами трансплантированных клеток [15]. Перспективные предклинические резуль- таты привели к применению МСК для кли- нической терапии инсульта. В одном из самых первых рандомизированных клинических испытаний, Bang и соавт [16] внутривенно трансплантировали аутологичные МСК два раза в течение 9 недель после инсульта. За вре- мя годового периода наблюдения у пациентов, получавших МСК, выявлено достоверное уве- личение индекса Бартеля (индекса, применяе- мого для оценки восстановления больных, пе- ренесших мозговой инсульт в остром периоде заболевания) по сравнению с контрольными пациентами, атакжевозросшаяоценкатерапев- тического эффекта по шкале инсульта Нацио- нальных Институтов Здоровья (NIHSS), хотя исходные показатели повреждения головного мозга, оцениваемые по тестам магнитно-резо- нансной томографии (МРТ), не отличались между группами. К сожалению, количество пациентов в этом исследовании было недоста- точно большим (5 пациентам трансплантиро- вали МСК и 25 пациентов было в контрольной группе), что, возможно, объясняет отсутствие значимого различия результатов в группах. Принимая во внимание этот статистический недостаток, а также озабоченность по поводу безопасности применяемой при культивирова- нии МСК эмбриональной телячьей сыворотки [17], та же исследовательская группа провела 50 jл,…,че“*= C!=*2,*= 13-4, 2015 http://clinpractice.ru nKƒ%!/ дополнительное открытое клиническое иссле- дование на пациентах с последствиями тяже- лого инсульта, с периодом наблюдения 5 лет [18]. Как и в более раннем исследовании, МСК трансплантировали внутривенно два раза в общей сложности 16 пациентам, в то время как в контрольной группе пациенты не полу- чали клеточных инъекций. Хотя 4 пациента из группы, получающей МСК (25% от общего числа в группе), умерли во время периода на- блюдения от различных осложнений тяжелого инсульта, никаких существенных побочных эффектов или сопутствующих заболеваний, связанных с трансплантацией МСК, не наблю- далось. Для сравнения: в контрольной группе во время периода наблюдения умер 21 пациент (58,3% от общего числа в группе). Важно отме- тить, что оценка по модифицированной шкале измерений (mRS) была значительно улучшена у больных, получающих МСК, в течение всего периода наблюдения. Это улучшение сопрово- ждалось повышением в сыворотке крови уров- ня фактора SDF-1, который активируется при инсульте у грызунов и, как было показано, яв- ляется одним из важнейших факторов, инду- цирующих хоминг МСК [19]. Хотя Lee и соавт [18] значительно расширили период наблюде- ния (до 5 лет), более определенные выводы об эффективности МСК не могут быть сделаны по данным этого исследования, в котором не была использована рандомизация и слепой метод. Интересно, однако, что полезные эф- фекты, связанные с терапией МСК, видимо, коррелируют с вовлечением субвентрикуляр- ной зоны (СВЗ) боковых желудочков в очаг инсульта. Так, трансплантация МСК была бо- лее эффективной, когда СВЗ не была частью повреждения развивающегося инсульта, что позволяет предположить, что непрямое дей- ствие МСК способствует активации механиз- мов эндогенной нейрорепарации. По данным недавнего МРТ-исследования, СВЗ находится в непосредственной близости от очагов инсульта у большей части пациентов, перенесших инсульт. В изучаемой группе, со- стоящей из 108 пациентов, впервые перенес- ших инсульт, расстояние от ближайшего края инфаркта до СВЗ было 2 мм у половины всех пациентов, демонстрирующих видимое по- вреждение на изображении, полученном ме- тодом диффузионно-взвешенной МРТ [20]. Таким образом, связь между повреждением при инсульте и СВЗ может являться важным фактором, влияющим на результат клеточной терапии [18]. В то же время, дальнейшие клинические испытания представили доказательства, что внутривенная трансплантация МСК являет- ся безопасной и целесообразной при терапии инсульта человека [21]. Тем не менее, научные выводы из этих исследований также затруд- нены из-за неоднородного дизайна исследо- ваний, различных сроков трансплантации клеток и значительных различий в размерах групп сравнения. Так, только два из вышеупо- мянутых исследований включали контроль- ные группы без введения клеток [21, 22]. По- этому следует считать, что положительные эффекты, связанные с трансплантацией МСК, описанные Bhasin и соавт [21], нуждаются в дальнейшей оценке с точки зрения доказа- тельной медицины; механизмы подобного те- рапевтического влияния также должны быть уточнены. Поскольку хоминг МСК и других стволо- вых клеток в головном мозге ограничен при внутривенной трансплантации, группой бра- зильских исследователей было выполнено внутриартериальное введение 99mTc -меченных МСК у шести пациентов, перенесших инсульт, с целью добиться возможного увеличения количества клеток, трансплантируемых в го- ловной мозг [23]. Было показано, что хоминг клеток в ишемизированном полушарии на- блюдался уже через 2 ч после развития инсуль- та, однако, хоминг значительно уменьшался через 24 ч после инсульта. В течение периода наблюдения (120 дней), не наблюдалось ника- ких существенных побочных эффектов, свя- занных с клеточной трансплантацией. Похожие результаты были получены Battistella и соавт [24] для периода наблюде- ния в 180 дней после внутриартериального введения МСК в течение хронической фазы инсульта. В целом, было показано, что внутри- артериальная трансплантация МСК пациен- там с неврологическими последствиями ише- мического инсульта не обладает значительным преимуществом по сравнению с внутривенной [25], что также было ранее показано и в иссле- дованиях на животных [26]. В другом клиническом исследовании Suarez-Monteagudo и соавт трансплантиро- вали аутологичные МСК стереотаксически jл,…,че“*= C!=*2,*= 13-4, 2015 http://clinpractice.ru 51 nKƒ%!/ в мозг пяти пациентов, перенесших инсульт, после чего наблюдали их в течение года [27]. Хотя авторы утверждали наличие дискрет- ного функционального улучшения в течение длительного времени, научная оценка этого исследования, конечно, затруднена, в связи с небольшим числом пациентов и отсутствием адекватной контрольной группы. Нейральные прогениторные клетки и дру- гие стволовые клетки для терапии инсульта По сравнению с МСК, другие типы ство- ловых клеток реже использовали для терапии инсульта в клинических исследованиях. В частности, НПК, полученные из СВЗ боковых желудочков мозга, индуцируют мощный ней- ропротекторный эффект и ремоделирование головного мозга, как при системном, так и при локальном (интрацеребральном) введении. Этот аспект заслуживает особого внимания, так как по отношению к НПК до сих пор досто- верно не показана возможность их интеграции в нейронные сети, действие в основном проис- ходит через паракринные механизмы [9, 10]. Два последовательных клинических ис- пытания продемонстрировали возможность стереотаксического введения культивируе- мых нейральных стволовых клеток [28, 29]. В первом исследовании авторы провели им- плантацию 2-6 млн клеток непосредственно в зону повреждения 12 больным с хронически- ми инфарктами в области базальных ганглиев [28]. Через 24 недели наблюдалось улучшение у шести пациентов (по Европейской шкале инсульта), отсутствие изменений - у трех па- циентов, и ухудшение - еще у трех пациентов. По шкале NIH, у восьми пациентов наблюда- лось улучшение, один пациент был неизмен- ным, и состояние трех ухудшилось. Один из исследуемых пациентов умер через 27 месяцев после трансплантации клеток от острого ин- фаркта миокарда. Вскрытие показало наличие нейральных клеток в ткани головного мозга в месте трансплантации. В целом, смертей и других неблагоприятных событий, связанных с трансплантацией клеток, не было зафикси- ровано. Впоследствии теми же исследователями была проведена вторая фаза рандомизирован- ного слепого исследования на 18 пациентах: 9 пациентов с ишемическим инсультом и 9 па- циентов с геморрагическим инсультом [29]. Пациентам в клеточной группе имплантиро- вали в зону инфаркта 5, либо 10 млн клеток. Наблюдалось ощутимое улучшение у некото- рых пациентов; однако, не было улучшений моторной функции по сравнению с контроль- ной группой. В целом, хотя трансплантация клеток и способствовала некоторому функ- циональному улучшению, основной оценкой результатов исследования была констатация того факта, что изменение моторного показа- теля по Европейской шкале инсульта (ESS) не было достигнуто, что, возможно, связано с небольшим количеством трансплантируемых клеток (в настоящее время при внутривенном введении рекомендуется применять 2-3 млн клеток на 1 кг массы тела пациента [18]. В исследовании, проводимом Savitz с соавт, использовали фетальные свиные НПК, пред- варительно обработанные антителами к MHC class I для предотвращения отторжения транс- плантата [54], при интрацеребральной транс- плантации клеток пяти пациентам. Данное исследование было остановлено в результате значительных побочных эффектов у двух па- циентов: у одного из них было отмечено вре- менное ухудшение моторного дефицита через 3 недели после трансплантации, в то время как у другого были зафиксированы эпилепти- ческие припадки через 1 неделю после транс- плантации [30]. В другом исследовании использовали ин- тратекальную трансплантацию человеческих фетальных клеток, полученных из незрелых нервной и гемопоэтической тканей [31]. У всех 10 пациентов в течение 6-месячного периода наблюдения не было обнаружено серьезных побочных эффектов, хотя у некоторых повы- шалась температура и отмечались менингеаль- ные знаки через 48 ч после проведения клеточ- ной трансплантации [31]. Среди опубликованных клинических ис- следований (по данным clinicaltrials.gov), примечательным является исследование сте- реотаксической внутримозговой трансплан- тации аллогенных НПК (NCT01151124 и NCT02117635, соответственно I и II фазы ис- следования), проводимая компанией ReNeu- ron Limited. В других исследованиях применя- ли клетки, полученные из плаценты человека (NCT01310114) или нейральные клетки из обонятельной выстилки носа (NCT01327768). К сожалению, вышеупомянутые исследова- 52 jл,…,че“*= C!=*2,*= 13-4, 2015 http://clinpractice.ru nKƒ%!/ ния используют интрапаренхимальный метод трансплантации клеток в ткань, что снижает их клиническую значимость, даже в том слу- чае, если они окажутся успешными. МСК для терапии ПСМТ Использование МСК, получаемых из кост- ного мозга и других источников, при терапии спинальной травмы, уже позволило получить некоторые позитивные клинические результа- ты. Несмотря на то, что после трансплантации МСК не была продемонстрирована возмож- ность воссоздания нормальной архитектуры спинного мозга [32], положительный эффект трансплантации, как полагают, реализуется через нейропротекторные свойства МСК. От- носительная простота подготовки необходи- мого объема клеток для терапии, а также вне- дрение менее инвазивных методов доставки клеточного материала сделали использование МСК достаточно привлекательным методом лечения. Техника артериографии предлага- ет более эффективный механизм доставки МСК по сравнению с более инвазивной, хотя и общепринятой, спинальной хирургией. На данный момент артериография, амбулаторная процедура, выглядит весьма предпочтитель- ной, хотя еще предстоит доказать ее эффек- тивность. В некоторых исследованиях уже показано, что МСК могут дифференцироваться в НСК [33], причем полученные клетки могут экс- прессировать маркеры как МСК, так и НСК [34]. Однако, экспериментальные данные, де- монстрирующие дифференцировку МСК в НСК in vivo и после трансплантации в повреж- денный спинной мозг, опубликованные в ста- тье Hofstetter и соавт [35], еще не позволяют сделать окончательные выводы, поскольку не были продемонстрированы множественные нейрональные маркеры и не приведены соот- ветствующие физиологические доказатель- ства. Действительно, заявленная в этом иссле- довании трансдифференцировка в нейральные клетки была оспорена в других исследовани- ях, предлагающих более строгие критерии для таких доказательств [36, 37]. Тем не менее, в большинстве недавних кли- нических испытаний используются МСК [38- 41]. Так, Chernykh и соавт [38], как и другие исследователи [39-41], использовали аутоло- гичные МСК из костного мозга для терапии спинальной травмы. Когда исследователи сравнили клинические результаты с контроль- ной группой, они сообщили об улучшении по- казателей по шкалам ASIA, Barthel и Ashworth у 66% пациентов [38]. Yoon и соавт [42] изучали лечебный эффект аутологичных МСК, используемых вместе с добавлением гранулоцитарно-макрофагально- го колониестимулирующего фактора (GM- CSF), основываясь на гипотезе, что включение GM-CSF могло бы улучшить результаты бла- годаря усилению нейропротекции, стимули- рованию эндогенных НСК и ингибированию развития глиальных рубцов. Разделив общую группу пациентов в I/II фазе исследования на пациентов с острой (до 14 дней), подострой (14 дней - 8 недель) и хронической (более 8 не- дель) травмой спинного мозга, они обнаружи- ли более низкий процент атрофии дистально- го участка спинного мозга в терапевтической группе, по сравнению с контрольной группой. В целом, наблюдались улучшения в невроло- гическом статусе пациентов в терапевтической группе. Следует отметить, что один из пяти пациентов в данной группе имел нейропати- ческую боль, которая могла быть побочным эффектом введения GM-CSF в спинной мозг. Cristante и соавт [43] проводили терапию 39 пациентам с хронической травмой спинно- го мозга при помощи трансплантации МСК, выделенных из периферической крови, а за- тем введенных в сегмент спинальной травмы с помощью артериографии, используя для вве- дения по 2,5 миллиона МСК на 1 кг веса тела. Соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП), записанные в течение следующих 2,5 лет, показали увеличенную амплитуду у 66,7% пациентов. Однако, следует отметить, что в данном исследовании не было контрольной группы. Обонятельные клетки слизистой оболочки носовой полости (OECs) для терапии ПСМТ Обонятельные клетки слизистой обо- лочки носовой полости (OECs) выполняют естественную функцию посредников между периферической нервной системой (ПНС) и центральной нервной системой (ЦНС). Chhabra и соавт [44] получали OECs из абор- тивного материала, и, после очистки, транс- плантировали эти клетки непосредственно в полость поражения при ПСМТ. Результаты I jл,…,че“*= C!=*2,*= 13-4, 2015 http://clinpractice.ru 53 nKƒ%!/ фазы исследования не выявили никаких по- бочных эффектов трансплантации этих алло- генных клеток [44], хотя эти пациенты и нуж- дались в иммуносуппрессии при пересадке клеток. Альтернативой послужила трансплан- тация аутологичных OECs, выполненная Lima и соавт [45]. Исследователи показали незначи- тельное среднее улучшение по шкале повреж- дения ASIA impairment scale (AIS) на 2 ступе- ни. К сожалению, необходимо отметить, что использование OECs лимитируется их весьма ограниченным количеством в слизистой обо- лочке носа и сложностью их культивирования. Нейральные стволовые и прогениторные клетки для терапии ПСМТ Взрослые нейральные стволовые и про- гениторные клетки (НСК и НПК) мультипо- тентны и могут быть выделены из двух ней- рогенных областей: 1) субвентрикулярная зона боковых желудочков мозга; 2) субграну- лярная зона зубчатой извилины гиппокампа. Кроме того, взрослые НСК существуют в не- нейрогенных областях ЦНС, таких как стриа- тум, кора головного мозга и спинной мозг [46, 47]. Кроме их потенциала к самообновлению, взрослые НСК способны размножаться in vitro в присутствии эпидермального фактора роста (EGF) и основного фактора роста фибробла- стов (bFGF) [48-50]. После удаления росто- вых факторов и/или добавления сыворотки, взрослые НСК дифференцируются в нейроны, астроциты, олигодендроциты in vitro [47, 51, 52]. Также НСК могут быть непосредственно получены из фетальной ткани человека, или из плюрипотентных источников, таких как че- ловеческие эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), или индуцированные плюрипотент- ные стволовые клетки (iPSC) [53]. В целом, НСК и НПК являются наиболее привлекательными в качестве трансплантата для терапии ПСМТ, так как они, будучи орга- носпецифическими клетками-предшественни- ками, в большей степени могут способствовать регенерации нервной ткани и регенерации нервных проводников в зоне повреждения. По данным сайта clinicaltrials.gov, в настоя- щее время проводится или недавно завершено 4 клинических исследования, связанных с ис- пользованием НСК для терапии травмы спин- ного мозга. В декабре 2010 года, StemCells, Inc. (New- ark, CA) инициировала I/II фазу клинических испытаний терапии нейральными стволовыми клетками человека (HuCNS-SC) пациентов с торакальной травмой спинного мозга. Кли- нические испытания проводились на основе предклинических исследований, показавших, что стволовые клетки, выделенные из фе- тального мозга человека, могут дифференци- роваться в миелин-продуцирующие олиго- дендроциты и нейроны, формирующие новые синапсы, что приводит к функциональному восстановлению на моделях ПСМТ грызунов [54-58]. Клиническое исследование было на- чато в марте 2011 года и в настоящее время завершено. Пациенты получали суспензии клеток, вводимых непосредственно в место повреждения ПСМТ с проведением последу- ющего курса транзиентной иммуносупрессии. Впоследствии, состояние пациентов оценива- лось в течение срока свыше 1 года, для контро- ля безопасности и измерения восстановления чувствительности, двигательной функции, а также функций кишечника и мочевого пузы- ря. На данный момент опубликованы резуль- таты, свидетельствующие о безопасности и некоторой эффективности клеточной тера- пии у 12 пациентов со степенью торакального повреждения спинного мозга A-C по шкале Американской Ассоциации Спинального По- вреждения (American Spinal Injury Association impairment scale), в период наблюдения от 3 до 12 месяцев после получения травмы (по дан- ным сайта clinicaltrials.gov). Эта же компания (StemCells, Inc.; Newark, CA) начала в октябре 2014 года новое мульти- центровое исследование терапии нейральны- ми стволовыми клетками человека (HuCNS- SC) пациентов с шейной травмой спинного мозга (по данным сайта clinicaltrials.gov). В настоящее время ведется набор пациентов для данного исследования (планируется набрать 50 пациентов). На основании предклинических данных, опубликованных van Gorp и соавт [59], а так- же Lu и соавт [60], демонстрирующих положи- тельный эффект трансплантации НСК, выде- ленных из человеческого фетального спинного мозга и эмбриона человека, соответственно, для терапии ПСМТ, компания Neuralstem Inc. (Germantown, MD) начала в августе 2014 года I фазу клинических испытаний (по данным сайта clinicaltrials.gov). Это многоцентровое исследование, использующее трансплантацию 54 jл,…,че“*= C!=*2,*= 13-4, 2015 http://clinpractice.ru nKƒ%!/ стволовых клеток для терапии ПСМТ, являет- ся близким по технологии к тому, что проводи- ла ранее корпорация Geron (Menlo Park, CA). Данная компания прекратила в 2011 году кли- ническое исследование эффективности и безо- пасности использования клеток-предшествен- ников олигодендроцитов человека (OPC), полученных из ЭСК, для терапии ПСМТ. В Федеральном научно-клиническом Цен- тре ФМБА России с июля 2014 года, совместно с Novagenesis Foundation (Canada) и Ophiuchus Technologies AG (Switzerland), начато про- ведение I/II фаз клинического исследования эффективности и безопасности использова- ния аутологических нейральных стволовых клеток, полученных из костного мозга паци- ентов по технологии прямого репрограммиро- вания (dr-NSC), разработанной основателем Novagenesis Foundation Jan-Eric Ahlfors, для терапии пациентов с травматическим повреж- дением спинного мозга. В исследовании пла- нируется задействовать 30 пациентов с острой, подострой и хронической ПСМТ. В настоящее время проведены хирургические операции, связанные с трансплантацией в спинной мозг dr-NSC 6 пациентам с хронической ПСМТ, с одновременным введением в зону травматиче- ского повреждения регенеративного матрикса RMx Biomatrix, разработанного Novagenesis Foundation. Заключение Анализ данных по доклиническим и кли- ническим исследованиям в области регенера- тивной медицины позволяет предположить, что развитие начатых в последние годы ис- следований приведет в скором времени к по- вышению эффективности лечения инсульта и ПСМТ с помощью клеточных технологий. Терапевтическая эффективность стволовых клеток может быть улучшена. Нейрогенные клетки, полученные из ЭСК и из активно из- учаемых в последнее время iPS, скорее все- го, не будут в ближайшем будущем системно вводиться пациентам, перенесшим инсульт и ПСМТ, так как полученные образцы клеток могут содержать некоторое количество плю- рипотентных клеток, которые потенциально онкогенны. Более перспективным представ- ляется клиническое применение хорошо из- ученных в предклинических исследованиях МСК, а также аутологических нейральных стволовых клеток, полученных путём прямо- го репрограммирования клеток костного моз- га (так называемые dr-NSC, от англ. directly reprogrammed NSC). Стратегии использования данных стволовых клеток для клинического применения и повышения их терапевтической эффективности, которые отвечают правилам регулирующих организаций, таких как FDA, требуют дальнейших доклинических и кли- нических испытаний. Эти стратегии должны использовать так называемый подход “from bench to bedside” («от лабораторного стола - к пациенту»), т.е. эффективное доведение ре- зультатов лабораторных исследований (отбор наиболее подходящих клеток для трансплан- тации и оптимизация условий их культивиро- вания) до использования в лечении (правиль- ный отбор пациентов, трансплантация клеток с учетом проницаемости ГЭБ, детальный ана- лиз получаемых клинических результатов). Вместе с тем, можно выразить уверенность в том, что регенеративная медицина с примене- нием клеточных технологий - единственный способ восстановить утраченные функции у пациентов с тяжелыми последствиями инсуль- та и ПСМТ.

M A Konoplyannikov

Email: mkonopl@mail.ru

V P Baklaushev

Email: serpoff@mail.ru

V A Kalsin

M A Tikhonovsky

A V Averyanov

Email: averyanovav@mail.ru

  1. Stein J., Harvey R., Winstein C., Zorowitz R., Wittenberg G. Stroke Recovery and Rehabilitation, 2nd Edition. Demos Medical Publishing, New York, 2014, 3229 pp.
  2. Hess D.C. (ed.), Cell Therapy for Brain Injury. Springer International Publishing Switzerland, 2015, 364 pp.
  3. Fehlings MG, Wilson JR, O’Higgins M (2012) Introduction: Spinal cord injury at the cutting edge of clinical translation: a focus issue collaboration between NACTN and AO Spine North America. J Neurosurg Spine 17: 1-3.
  4. Alvarez-Buylla, A., and Garcia-Verdugo, J. M. (2002). Neurogenesis in adult subventricular zone. J. Neurosci. 22, 629-634.
  5. Liu, J., Solway, K., Messing, R. O., and Doetsch, F., Garca-Verdugo, J. M., and Alvarez-Buylla, A. (1997). Cellular composition and three-dimensional organization of the subventricular germinal zone in the adult mammalian brain. J. Neurosci. 17, 5046-5061.
  6. Sharp, F. R. (1998). Increased neurogenesis in the dentate gyrus after transient global ischemia in gerbils. J. Neurosci. 18, 7768-7778.
  7. Parent, J. M. (2003). Injury-induced neurogenesis in the adult mammalian brain. Neuroscientist 9, 261-272.
  8. Blum, B., and Benvenisty, N. (2008). The tumorigenicity of human embryonic stem cells. Adv. Cancer Res. 100, 133-158.
  9. Bacigaluppi, M., Pluchino, S., Martino, G., Kilic, E., and Hermann, D. M. (2008). Neural stem/precursor cells for the treatment of ischemic stroke. J. Neurol. Sci. 265, 73-77.
  10. Doeppner, T. R., Ewert, T. A., Tnges, L., Herz, J., Zechariah, A., Elali, A., et al. (2012). Transduction of neural precursor cells with TAT-heat shock protein 70 chaperone: therapeutic potential against ischemic stroke after intrastriatal and systemic transplantation. Stem Cells 30, 1297-1310.
  11. Dominici, M., Le Blanc, K., Mueller, I., Slaper-Cortenbach, I., Marini, F., Krause, D., et al. (2006). Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The international society for cellular therapy position statement. Cytotherapy 8, 315-317.
  12. Doeppner, T. R., and Hermann, D. M. (2010). Mesenchymal stem cells in the treatment of ischemic stroke: progress and possibilities. Stem Cells Cloning 3, 157-163.
  13. Aggarwal, S., and Pittenger, M. F. (2005). Human mesenchymal stem cells modulate allogeneic immune cell responses. Blood 105, 1815-1822.
  14. Pittenger, M. F., Mackay, A. M., Beck, S. C., Jaiswal, R. K., Douglas, R., Mosca, J. D., et al. (1999). Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 284, 143-147.
  15. Caplan, A. I. (2009). Why are MSCs therapeutic? New data: new insight. J. Pathol. 217, 318-324.
  16. Bang, O. Y., Lee, J. S., Lee, P. H., and Lee, G. (2005). Autologous mesenchymal stem cell transplantation in stroke patients. Ann. Neurol. 57, 874-882.
  17. Spees, J. L., Gregory, C. A., Singh, H., Tucker, H. A., Peister, A., Lynch, P. J., et al. (2004). Internalized antigens must be removed to prepare hypoimmunogenic mesenchymal stem cells for cell and gene therapy. Mol. Ther. 9, 747-756.
  18. Lee, J. S., Hong, J. M., Moon, G. J., Lee, P. H., Ahn, Y.H., Bang, O. Y., et al. (2010). A long-term follow-up study of intravenous autologous mesenchymal stem cell transplantation in patients with ischemic stroke. Stem Cells 28, 1099-1106.
  19. Shen, L. H., Li, Y., Chen, J., Zacharek, A., Gao, Q., Kapke, A., et al. (2007). Therapeutic benefit of bone marrow stromal cells administered 1 month after stroke. J. Cereb. Blood Flow Metab. 27, 6-13.
  20. Delavaran, H., Sjunnesson, H., Arvidsson, A., Lindvall, O., Norrving, B., van Westen, D., et al. (2013). Proximity of brain infarcts to regions of endogenous neurogenesis and involvement of striatum in ischaemic stroke. Eur. J. Neurol. 20, 473-479.
  21. Bhasin, A., Srivastava, M. V., Kumaran, S. S., Mohanty, S., Bhatia, R., Bose, S., et al. (2011). Autologous mesenchymal stem cells in chronic stroke. Cerebrovasc. Dis. Extra 1, 93-104.
  22. Savitz, S. I., Misra, V., Kasam, M., Juneja, H., Cox, C. S. Jr., Alderman, S., et al. (2011). Intravenous autologous bone marrow mononuclear cells for ischemic stroke. Ann. Neurol. 70, 59-69.
  23. Barbosa da Fonseca, L. M., Gutfilen, B., Rosado de Castro, P. H., Battistella, V., Goldenberg, R. C., Kasai-Brunswick, T., et al. (2010). Migration and homing of bone-marrow mononuclear cells in chronic ischemic stroke after intra-arterial injection. Exp. Neurol. 221, 122-128.
  24. Battistella, V., de Freitas, G. R., da Fonseca, L. M., Mercante, D., Gutfilen, B., Goldenberg, R. C., et al. (2011). Safety of autologous bone marrow mononuclear cell transplantation in patients with nonacute ischemic stroke. Regen. Med. 6, 45-52.
  25. Moniche, F., Gonzalez, A., Gonzalez-Marcos, J. R., Carmona, M., Piero, P., Espigado, I., et al. (2012). Intra-arterial bone marrow mononuclear cells in ischemic stroke: a pilot clinical trial. Stroke 43, 2242-2244.
  26. Yang, B., Migliati, E., Parsha, K., Schaar, K., Xi, X., Aronowski, J., et al. (2013). Intra-arterial delivery is not superior to intravenous delivery of autologous bone marrow mononuclear cells in acute ischemic stroke. Stroke 44, 3463-3472.
  27. Surez-Monteagudo, C., Hernndez-Ramrez, P., Alvarez-Gonzlez, L., Garca-Maeso,, et al. (2009). Autologous bone marrow stem cell neurotransplantation in stroke patients. Restor. Neurol. Neurosci. 27, 151-161.
  28. Kondziolka, D., Wechsler, L., Goldstein, S., Meltzer, C., Thulborn, K. R., Gebel, J., et al. (2000). Transplantation of cultured human neuronal cells for patients with stroke. Neurology 55, 565-569.
  29. Kondziolka, D., Steinberg, G. K., Wechsler, L., Meltzer, C. C., Elder, E., Gebel, J., et al. (2005). Neurotransplantation for patients with subcortical motor stroke: a phase 2 randomized trial. J. Neurosurg. 103, 38-45.
  30. Savitz, S. I., Dinsmore, J., Wu, J., Henderson, G. V., Stieg, P., and Caplan, L. R. (2005). Neurotransplantation of fetal porcine cells in patients with basal ganglia infarcts: a preliminary safety and feasibility study. Cerebrovasc. Dis. 20, 101-107.
  31. Rabinovich, S. S., Seledtsov, V. I., Banul, N. V.,Poveshchenko, O. V., Senyukov, V. V., Astrakov, S.V., et al. (2005). Cell therapy of brain stroke. Bull. Exp. Biol. Med. 139, 126-128.
  32. Harrop JS, Hashimoto R, Norvell D, Raich A, et al. (2012) Evaluation of clinical experience using cell- based therapies in patients with spinal cord injury: a systematic review. J Neurosurg Spine 17: 230-246.
  33. Sanchez-Ramos J, Song S, Cardozo-Pelaez F, Hazzi C, Stedeford T, et al. (2000) Adult bone marrow stromal cells differentiate into neural cells in vitro. Exp Neurol 164: 247-256.
  34. Song S, Song S, Zhang H, Cuevas J, Sanchez- Ramos J (2007) Comparison of neuron-like cells derived from bone marrow stem cells to those differentiated from adult brain neural stem cells. Stem Cells Dev 16: 747-756.
  35. Hofstetter CP, Schwarz EJ, Hess D, Widenfalk J, El Manira A, et al. (2002) Marrow stromal cells form guiding strands in the injured spinal cord and promote recovery. Proc Natl Acad Sci U S A 99: 2199-2204.
  36. Krabbe C, Zimmer J, Meyer M (2005) Neural transdifferentiation of mesenchymal stem cells - a critical review. APMIS 113: 831-844.
  37. Phinney DG, Prockop DJ (2007) Concise review: mesenchymal stem/multipotent stromal cells: the state of transdifferentiation and modes of tissue repair-current views. Stem Cells 25: 2896-2902.
  38. Chernykh ER, Stupak VV, Muradov GM, Sizikov MY, Shevela EY, et al. (2007) Application of autologous bone marrow stem cells in the therapy of spinal cord injury patients. Bull Exp Biol Med 143: 543-547.
  39. Dai G, Liu X, Zhang Z, Yang Z, Dai Y, et al. (2013) Transplantation of autologous bone marrow mesenchymal stem cells in the treatment of complete and chronic cervical spinal cord injury. Brain Res 1533: 73-79.
  40. Jang YO, Kim YJ, Baik SK, Kim MY, Eom YW, et al. (2014) Histological improvement following administration of autologous bone marrow-derived mesenchymal stem cells for alcoholic cirrhosis: a pilot study. Liver Int 34: 33-41.
  41. Kishk NA, Gabr H, Hamdy S, Afifi L, Abokresha N, et al. (2010) Case control series of intrathecal autologous bone marrow mesenchymal stem cell therapy for chronic spinal cord injury. Neurorehabil Neural Repair 24: 702-708.
  42. Yoon SH, Shim YS, Park YH, Chung JK, Nam JH, et al. (2007) Complete spinal cord injury treatment using autologous bone marrow cell transplantation and bone marrow stimulation with granulocyte macrophage-colony stimulating factor: Phase I/II clinical trial. Stem Cells 25: 2066-2073.
  43. Cristante AF, Barros-Filho TE, Tatsui N, Mendrone A, Caldas JG, et al. (2009) Stem cells in the treatment of chronic spinal cord injury: evaluation of somatosensitive evoked potentials in 39 patients. Spinal Cord 47: 733-738.
  44. Chhabra HS, Lima C, Sachdeva S, Mittal A, Nigam V, et al. (2009) Autologous olfactory [corrected] mucosal transplant in chronic spinal cord injury: an Indian Pilot Study. Spinal Cord 47: 887-895.
  45. Lima C, Escada P, Pratas-Vital J, Branco C, Arcangeli CA, et al. (2010) Olfactory mucosal autografts and rehabilitation for chronic traumatic spinal cord injury. Neurorehabil Neural Repair 24: 10-22.
  46. Palmer, T. D., Markakis, E. A., Willhoite, A. R., Safar, F., & Gage, F. H. (1999). Fibroblast growth factor-2 activates a latent neurogenic program in neural stem cells from diverse regions of the adult CNS. Journal of Neuroscience, 19 (19), 8487-8497.
  47. Weiss, S., Dunne, C., Hewson, J., Wohl, C., Wheatley, M., Peterson, A. C., et al. (1996). Multipotent CNS stem cells are present in the adult mammalian spinal cord and ventricular neuroaxis. Journal of Neuro- science, 16 (23), 7599-7609.
  48. Roy, N. S., Wang, S., Jiang, L., Kang, J., Benraiss, A., Harrison-Restelli, C., et al. (2000). In vitro neurogenesis by progenitor cells isolated from the adult human hippocampus. Nature Medicine, 6 (3), 271-277.
  49. Wachs, F. P., Couillard-Despres, S., Engelhardt, M., Wilhelm, D., Ploetz, S., Vroemen, M., et al. (2003). High efficacy of clonal growth and expansion of adult neural stem cells. Laboratory Investigation, 83 (7), 949- 962.
  50. Gritti, A., Parati, E. A., Cova, L., Frolichsthal, P., Galli, R., Wanke, E., et al. (1996). Multipotential stem cells from the adult mouse brain proliferate and self-renew in response to basic fibroblast growth factor. Journal of Neuroscience, 16 (3), 1091-1100.
  51. Johansson, C. B., Svensson, M., Wallstedt, L., Janson, A. M., & Frisen, J. (1999). Neural stem cells in the adult human brain. Experimental Cell Research, 253 (2), 733-736.
  52. Reynolds, B. A., & Weiss, S. (1992). Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science, 255 (5052), 1707-1710.
  53. Tsuji, O., Miura, K., Fujiyoshi, K., Momoshima, S., Nakamura, M., & Okano, H. (2011). Cell therapy for spinal cord injury by neural stem/progenitor cells derived from iPS/ES cells. Neurotherapeutics, 8 (4), 668-676.
  54. Cummings, B. J., Uchida, N., Tamaki, S. J., Salazar, D. L., Hooshmand, M., Summers, R., et al. (2005). Human neural stem cells differentiate and promote locomotor recovery in spinal cord injured mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102 (39), 14069-14074.
  55. Cummings, B. J., Uchida, N., Tamaki, S. J., & Anderson, A. J. (2006). Human neural stem cell differentiation following transplantation into spinal cord injured mice: Association with recovery of locomotor function. Neurological Research, 28 (5), 474-481.
  56. Hooshmand, M. J., Sontag, C. J., Uchida, N., Tamaki, S., Anderson, A. J., & Cummings, B. J. (2009). Analysis of host-mediated repair mechanisms after human CNS-stem cell transplantation for spinal cord injury: Correlation of engraftment with recovery. PloS One, 4 (6), e5871.
  57. Salazar, D. L., Uchida, N., Hamers, F. P., Cummings, B. J., & Anderson, A. J. (2010). Human neural stem cells differentiate and promote locomotor recovery in an early chronic spinal cord injury NOD-scid mouse model. PloS One, 5 (8), e12272.
  58. Uchida, N., Buck, D. W., He, D., Reitsma, M. J., Masek, M., Phan, T. V., et al. (2000). Direct isolation of human central nervous system stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 97 (26), 14720-25.
  59. Van Gorp S, Leerink M, Kakinohana O, Platoshyn O, Santucci C, et al. (2013) Amelioration of motor/sensory dysfunction and spasticity in a rat model of acute lumbar spinal cord injury by human neural stem cell transplantation. Stem Cell Res Ther 4: 57.
  60. Lu P, Wang Y, Graham L, McHale K, Gao M, et al. (2012) Long-distance growth and connectivity of neural stem cells after severe spinal cord injury. Cell 150: 1264-73.

Views

Abstract - 259

PDF (Russian) - 145

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2015 Konoplyannikov M.A., Baklaushev V.P., Kalsin V.A., Tikhonovsky M.A., Averyanov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies