Стволовые клетки при инсульте: результаты I фазы клинических испытаний
01.08.2005
5003
0
50030
Аутологичная трансплантация мезенхимальных cтволовых клеток для восстановления после ишемического инсульта – результаты I фазы клинических испытаний.
Инсульт – остро развивающееся нарушение мозгового кровообращения, сопровождающееся повреждением ткани головного мозга и расстройством его функций. Различают геморрагический и ишемический инсульт. Геморрагический инсульт обусловлен кровоизлиянием в мозг. В основе ишемического инсульта лежит размягчение мозговой ткани – инфаркт мозга. Инфаркт мозга развивается при закупорке сосудов атеросклеротической бляшкой, тромбом или эмболом, также за счет атерогенного сужения сосудов мозга или их спазма [1]. Инсульт – самый частый синдром в неврологической практике. При этом существует ряд нерешенных терапевтических задач – восстановление структуры и функции после инсульта, ангиогенез в ишемизированной области. Нерешенная проблема неврологического восстановления после инсульта приводит к социальной дезадаптации, инвалидизации пациентов и является также и важнейшей социальной задачей.
Различные исследовательские группы на модели ишемического инсульта (ИИ) испытывали методы клеточной трансплантации нейронов выделенных из тератокарциномы [2], фетальных нервных клеток животных [3] и человека [4], клеток пуповинной крови [5], стромальных клеток костного мозга [12-15] и подкожного жира [6]. После успешных доклинических исследований эффективности методов клеточной трансплантации при ИИ, некоторые протоколы были разрешены к клиническим испытаниям.
Лечение инсульта клетками начинает свою клиническую историю с 1998 года, когда врачи Медицинского центра Питтсбургского университета (США) впервые выполнили нейротрансплантацию нейрональных клеток, выделенных из линии тератокарциномы (NT2N), в гловной мозг больных, перенесших инсульт [7]. В 2002 году впервые опубликовано исследование по выживаемости пересаженных клеток больному после инсульта. Морфологические исследования головного мозга были выполнены после смерти больного (от сердечной патологии), которому 27 месяцев до этого была выполнена операция по нейротрансплантации после ИИ [8]. Результаты исследования показали, что нейроны, полученные из тератокарциномы, выживают в мозге человека более 2-х лет после трансплантации, без злокачественного перерождения [8]. В настоящее время метод нейротрансплантации по «Питтсбургскому протоколу» завершает II стадию клинических испытаний. Совсем недавно исследовательской группой Savitz–Caplan был апробирован другой метод нейротрансплантации при ИИ ксенографтинга фетальных нейронов свиньи [9]. Однако FDA приостановила эти испытания в США после завершения I фазы [9].
В связи с большим интересом к стволовым клеткам костного мозга и их применению в клинике лечения ишемии конечностей [10] и миокарда [11] подобные эксперименты в последнее время были проведены и на модели ИИ. При этом была показана эффективность трансплантации мезенхимальной стволовой фракции костного мозга МСК [12-15]. У крыс с моделью ИИ после трасплантации человеческих МСК улучшалось кровоснонабжение в ишемизированных областях и востанавливалась утраченная в результате инсульта функция мозга [12-15]. Было доказано, что ведущую роль в функциональном восстановлении после инсульта играет ангиогенез и стимулирующее действие ростовых факторов, выделяемых клетками.
В журнале Annals of Neurology опубликованы результаты I фазы клинических испытаний метода аутотрансплантации мезенхимальных клеток костного мозга (МСК) пациентам с ИИ в Ajou University Hospital (Южная Корея). Корейская группа показала безопасность и эффективность такой клеточной терапии. Исследователи рандомизированно назначали пациентам с инфарктом мозга в бассейне средней мозговой артерии с тяжелым неврологическим дефицитом либо стандартную программу реабилитации, либо эту же программу с дополнительным ведением стволовых клеток.
Клетки выделяли из костного мозга пациентов, затем культивировали в течение 30 дней. Перед инфузией клетки имели фенотип SH2+/SH4+/CD34-/CD45-. МСК вводили внутривенно, через 4-5 недель после развития инсульта, а также повторно, спустя 8-9 недель. В опытной группе (n=5) было проведена внутривенная инфузия 100 миллионов МСК (дважды), в группу контроля вошло 25 пациентов. Динамика неврологического дефицита сравнивалась через год после лечения.
По данным нейровизуализационных методов было показано, что у пациентов с лечением МСК динамика состояния была существенно лучше по сравнению с контролем, а именно уменьшалась область инсульта. Функциональные тесты у больных, получавших инфузию стволовых клеток, были существенно лучше, чем в группе контроля, при осмотре через 3, 6 и 12 месяцев. Так, в течение всех 12 месяцев в группе с трансплантацией клеток показатели по шкале Barthel и модифицированной шкале Rankin были лучше. Улучшение по шкале NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) было незначительным.
Нейровизуализация. Сравнение зоны инфаркта в контроле и в группе с использованием МСК по данным МРТ в динамике за 1 год. Для сравнения использовали объем желудочков и области инфаркта. Область инфаркта оставалась одинаковой в обеих группах, тогда как в контрольной группе наблюдается расширение желудочков за счет истощения периинфарктной области - эти изменения видны на фоне группы с трансплантацией МСК.
Использование аутологичных МСК для лечения инсульта – новый этап развития нейротранслантологии. Это исследование выгодно отличается от всех предыдущих клинических протоколов нейротрансплантации после ИИ. Авторами представлен первый клинический протокол лечения последствий ишемического инсульта методом аутологичной транспланатации мезенхимальных клеток костного мозга. При этом, авторы стремились решить сразу две задачи – индукция ангиогенеза и стимуляция выживаемости поврежденных нейронов мозга. В рамках I фазы клинических испытаний была продемонстрирована безопасность и эффективность метода. Использование собственных клеток пациента, позволяет избежать этические вопросы, возникающих при использовании эмбрионального и ксеногенного материала. Другим преимуществом является то, что испытания были рандомизированы и включали группу контроля.
Остается неясным, за счет чего достигается положительный клинический эффект после трансплантации МСК пациентам с ИИ. Возможные механизмы, предполагаемые рядом авторов – дифференцировка в нейрональные клетки, слияние с клетками хозяина, паракринная стимуляция нейро– и ангиогенеза факторами роста. Следует отметить, что способность МСК к миграции в головной мозг и преодоление гемато-энцефалического барьера (ГЭБ) дискутабельно. Это свойство доказано только для гемопоэтических клеток костного мозга [16]. Однако исследования группы Chopp M. обнаруживают МСК в зоне инфаркта после их интракаротидного введения. Тем не менее, только 0,02% (из 2 миллионов введенных МСК) окрашивались позитивно на нейрональные маркеры in situ [13]. Это значит, что наиболее вероятным механизмом действия МСК как стимулятора ангио- и нейрогенеза является паракринный, за счет синтеза ими факторов роста. Так, было показано, что биохимические сигналы из зоны мозгового инфаркта способны стимулировать МСК к синтезу факторов роста [17]. Интересное исследование по трансплантации клеток пуповинной крови, выполненное Borlongan [18] на модели ИИ, подтверждает, что клетки не мигрируют через ГЭБ, а лишь стимулируют эндогенный нейро- и ангиогенез. Так, было выявлено повышение концентрации GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) на 68% в головном мозге инсультных животных после введения клеток и маннитола (повышающего проницаемость ГЭБ) [18]. Суммарно все эти данные ставят под сомнение миграцию клеток из периферической крови в головной мозг и их дифференцировку в нейроны, сколько-либо значимую для терапевтического эффекта.
Из-за невозможности проведения морфологических исследований пациентов можно только предполагать, что действие введенных клеток обусловлено либо миграцией и заселением ими области инсульта, либо за счет паракринной стимуляции ангиогенеза и нейрогенеза. Кроме того, авторы не решили и ряд клинических вопросов, например, в какие сроки после инсульта проводить клеточную терапию? Решить ряд подобных вопросов, по-видимому, позволит продолжение клинических испытаний метода.
Литература:
1. Шмидт Е.В. Стеноз и тромбоз сонных артерий и нарушения мозгового кровообращения. М., 1963
2. Borlongan CV, Tajima Y, Trojanowski JQ, Lee VM, Sanberg PR. Transplantation of cryopreserved human embryonal carcinoma derived neurons (NT2N cells) promotes functional recovery in ischemic rats. Exp Neurol 1998; 149: 310–321
3. Dinsmore JH, Martin J, Siegan J, et al. CNS grafts for treatment of neurologic disorders. In: Methods of tissue engineering , Ed 1, pp1127–1134. San Diego: Academic Press, 2002
4. Jeong SW, Chu K, Jung KH, et al. Human neural stem cell transplantation promotes functional recovery in rats with experimental intracerebral hemorrhage. Stroke 2003; 34: 2258–2263
5. Willing AE, et al. Intravenous versus intrastriatal cord blood administration in a rodent model of stroke. J Neurosci Res 2003; 73; 3: 296-307
6. Kang SK, Lee DH, Bae YC, et al. Improvement of neurological deficits by intracerebral transplantation of human adipose tissue-derived stromal cells after cerebral ischemia in rats. Exp Neurol 2003; 183: 355–366
7. Kondziolka D, Wechsler L, Goldstein S, et al. Transplantation of cultured human neuronal cells for patients with stroke. Neurology 2000; 55: 565
8. Nelson PT, Kondziolka D, Wechsler L, et al. Clonal human (hNT) neuron grafts for stroke therapy: neuropathology in a patient 27 months after implantation. Am J Pathol 2002; 160: 1201
9. Savitz SI, Dinsmore J, Wu J, et al. Neurotransplantation of fetal porcine cells in patients with basal ganglia infarcts: a preliminary safety and feasibility study. Cerebrovasc Dis 2005; 20: 101–107
10. Tateishi-Yuyama E, Matsubara H, Murohara T, et al. Therapeutic Angiogenesis using Cell Transplantation (TACT) Study Investigators. Therapeutic angiogenesis for patients with limb ischaemia by autologous transplantation of bone-marrow cells: a pilot study and a randomised controlled trial. Lancet 2002; 360: 427–435
11. Strauer BE, Brehm M, Zeus T, et al. Repair of infarcted myocardium by autologous intracoronary mononuclear bone marrow cell transplantation in humans. Circ 2002;106: 1913–1918
12. Chen J, Li Y, Wang L, et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke 2001; 32: 1005–1011
13. Li Y, Chen J, Chen XG, et al. Human marrow stromal cell therapy for stroke in rat: neurotrophins and functional recovery. Neurology 2002; 59: 514 –523
14. Zhao LR, Duan WM, Reyes M, et al. Human bone marrow stem cells exhibit neural phenotypes and ameliorate neurological deficits after grafting into the ischemic brain of rats. Exp Neurol 2002; 174: 11–20
15. Chen J, Zhang ZG, Li Y et al. Intravenous administration of human bone marrow stromal cells induces angiogenesis in the ischemic boundary zone after stroke in rats. Circ Res 2003; 92: 692–699
16. Massengale M, Wagers AJ, Vogel H, Weissman IL. Hematopoietic cells maintain hematopoietic fates upon entering the brain. J Exp Med 2005 201: 1579
17. Chen X, Li Y, Wang L et al. Ischemic rat brain extracts induce human marrow stromal cell growth factor production. Neuropathology 2002; 22: 275–279
18. Borlongan CV, et al. Central nervous system entry of peripherally injected umbilical cord blood cells is not required for neuroprotection in stroke. Stroke. 2004; 35: 2385
Станков Д.С., http://celltranspl.ru
По материалам Ann Neurol 2005; 57: 874–882
Инсульт – остро развивающееся нарушение мозгового кровообращения, сопровождающееся повреждением ткани головного мозга и расстройством его функций. Различают геморрагический и ишемический инсульт. Геморрагический инсульт обусловлен кровоизлиянием в мозг. В основе ишемического инсульта лежит размягчение мозговой ткани – инфаркт мозга. Инфаркт мозга развивается при закупорке сосудов атеросклеротической бляшкой, тромбом или эмболом, также за счет атерогенного сужения сосудов мозга или их спазма [1]. Инсульт – самый частый синдром в неврологической практике. При этом существует ряд нерешенных терапевтических задач – восстановление структуры и функции после инсульта, ангиогенез в ишемизированной области. Нерешенная проблема неврологического восстановления после инсульта приводит к социальной дезадаптации, инвалидизации пациентов и является также и важнейшей социальной задачей.
Различные исследовательские группы на модели ишемического инсульта (ИИ) испытывали методы клеточной трансплантации нейронов выделенных из тератокарциномы [2], фетальных нервных клеток животных [3] и человека [4], клеток пуповинной крови [5], стромальных клеток костного мозга [12-15] и подкожного жира [6]. После успешных доклинических исследований эффективности методов клеточной трансплантации при ИИ, некоторые протоколы были разрешены к клиническим испытаниям.
Лечение инсульта клетками начинает свою клиническую историю с 1998 года, когда врачи Медицинского центра Питтсбургского университета (США) впервые выполнили нейротрансплантацию нейрональных клеток, выделенных из линии тератокарциномы (NT2N), в гловной мозг больных, перенесших инсульт [7]. В 2002 году впервые опубликовано исследование по выживаемости пересаженных клеток больному после инсульта. Морфологические исследования головного мозга были выполнены после смерти больного (от сердечной патологии), которому 27 месяцев до этого была выполнена операция по нейротрансплантации после ИИ [8]. Результаты исследования показали, что нейроны, полученные из тератокарциномы, выживают в мозге человека более 2-х лет после трансплантации, без злокачественного перерождения [8]. В настоящее время метод нейротрансплантации по «Питтсбургскому протоколу» завершает II стадию клинических испытаний. Совсем недавно исследовательской группой Savitz–Caplan был апробирован другой метод нейротрансплантации при ИИ ксенографтинга фетальных нейронов свиньи [9]. Однако FDA приостановила эти испытания в США после завершения I фазы [9].
В связи с большим интересом к стволовым клеткам костного мозга и их применению в клинике лечения ишемии конечностей [10] и миокарда [11] подобные эксперименты в последнее время были проведены и на модели ИИ. При этом была показана эффективность трансплантации мезенхимальной стволовой фракции костного мозга МСК [12-15]. У крыс с моделью ИИ после трасплантации человеческих МСК улучшалось кровоснонабжение в ишемизированных областях и востанавливалась утраченная в результате инсульта функция мозга [12-15]. Было доказано, что ведущую роль в функциональном восстановлении после инсульта играет ангиогенез и стимулирующее действие ростовых факторов, выделяемых клетками.
В журнале Annals of Neurology опубликованы результаты I фазы клинических испытаний метода аутотрансплантации мезенхимальных клеток костного мозга (МСК) пациентам с ИИ в Ajou University Hospital (Южная Корея). Корейская группа показала безопасность и эффективность такой клеточной терапии. Исследователи рандомизированно назначали пациентам с инфарктом мозга в бассейне средней мозговой артерии с тяжелым неврологическим дефицитом либо стандартную программу реабилитации, либо эту же программу с дополнительным ведением стволовых клеток.
Клетки выделяли из костного мозга пациентов, затем культивировали в течение 30 дней. Перед инфузией клетки имели фенотип SH2+/SH4+/CD34-/CD45-. МСК вводили внутривенно, через 4-5 недель после развития инсульта, а также повторно, спустя 8-9 недель. В опытной группе (n=5) было проведена внутривенная инфузия 100 миллионов МСК (дважды), в группу контроля вошло 25 пациентов. Динамика неврологического дефицита сравнивалась через год после лечения.
По данным нейровизуализационных методов было показано, что у пациентов с лечением МСК динамика состояния была существенно лучше по сравнению с контролем, а именно уменьшалась область инсульта. Функциональные тесты у больных, получавших инфузию стволовых клеток, были существенно лучше, чем в группе контроля, при осмотре через 3, 6 и 12 месяцев. Так, в течение всех 12 месяцев в группе с трансплантацией клеток показатели по шкале Barthel и модифицированной шкале Rankin были лучше. Улучшение по шкале NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) было незначительным.
Нейровизуализация. Сравнение зоны инфаркта в контроле и в группе с использованием МСК по данным МРТ в динамике за 1 год. Для сравнения использовали объем желудочков и области инфаркта. Область инфаркта оставалась одинаковой в обеих группах, тогда как в контрольной группе наблюдается расширение желудочков за счет истощения периинфарктной области - эти изменения видны на фоне группы с трансплантацией МСК.
Использование аутологичных МСК для лечения инсульта – новый этап развития нейротранслантологии. Это исследование выгодно отличается от всех предыдущих клинических протоколов нейротрансплантации после ИИ. Авторами представлен первый клинический протокол лечения последствий ишемического инсульта методом аутологичной транспланатации мезенхимальных клеток костного мозга. При этом, авторы стремились решить сразу две задачи – индукция ангиогенеза и стимуляция выживаемости поврежденных нейронов мозга. В рамках I фазы клинических испытаний была продемонстрирована безопасность и эффективность метода. Использование собственных клеток пациента, позволяет избежать этические вопросы, возникающих при использовании эмбрионального и ксеногенного материала. Другим преимуществом является то, что испытания были рандомизированы и включали группу контроля.
Остается неясным, за счет чего достигается положительный клинический эффект после трансплантации МСК пациентам с ИИ. Возможные механизмы, предполагаемые рядом авторов – дифференцировка в нейрональные клетки, слияние с клетками хозяина, паракринная стимуляция нейро– и ангиогенеза факторами роста. Следует отметить, что способность МСК к миграции в головной мозг и преодоление гемато-энцефалического барьера (ГЭБ) дискутабельно. Это свойство доказано только для гемопоэтических клеток костного мозга [16]. Однако исследования группы Chopp M. обнаруживают МСК в зоне инфаркта после их интракаротидного введения. Тем не менее, только 0,02% (из 2 миллионов введенных МСК) окрашивались позитивно на нейрональные маркеры in situ [13]. Это значит, что наиболее вероятным механизмом действия МСК как стимулятора ангио- и нейрогенеза является паракринный, за счет синтеза ими факторов роста. Так, было показано, что биохимические сигналы из зоны мозгового инфаркта способны стимулировать МСК к синтезу факторов роста [17]. Интересное исследование по трансплантации клеток пуповинной крови, выполненное Borlongan [18] на модели ИИ, подтверждает, что клетки не мигрируют через ГЭБ, а лишь стимулируют эндогенный нейро- и ангиогенез. Так, было выявлено повышение концентрации GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) на 68% в головном мозге инсультных животных после введения клеток и маннитола (повышающего проницаемость ГЭБ) [18]. Суммарно все эти данные ставят под сомнение миграцию клеток из периферической крови в головной мозг и их дифференцировку в нейроны, сколько-либо значимую для терапевтического эффекта.
Из-за невозможности проведения морфологических исследований пациентов можно только предполагать, что действие введенных клеток обусловлено либо миграцией и заселением ими области инсульта, либо за счет паракринной стимуляции ангиогенеза и нейрогенеза. Кроме того, авторы не решили и ряд клинических вопросов, например, в какие сроки после инсульта проводить клеточную терапию? Решить ряд подобных вопросов, по-видимому, позволит продолжение клинических испытаний метода.
Литература:
1. Шмидт Е.В. Стеноз и тромбоз сонных артерий и нарушения мозгового кровообращения. М., 1963
2. Borlongan CV, Tajima Y, Trojanowski JQ, Lee VM, Sanberg PR. Transplantation of cryopreserved human embryonal carcinoma derived neurons (NT2N cells) promotes functional recovery in ischemic rats. Exp Neurol 1998; 149: 310–321
3. Dinsmore JH, Martin J, Siegan J, et al. CNS grafts for treatment of neurologic disorders. In: Methods of tissue engineering , Ed 1, pp1127–1134. San Diego: Academic Press, 2002
4. Jeong SW, Chu K, Jung KH, et al. Human neural stem cell transplantation promotes functional recovery in rats with experimental intracerebral hemorrhage. Stroke 2003; 34: 2258–2263
5. Willing AE, et al. Intravenous versus intrastriatal cord blood administration in a rodent model of stroke. J Neurosci Res 2003; 73; 3: 296-307
6. Kang SK, Lee DH, Bae YC, et al. Improvement of neurological deficits by intracerebral transplantation of human adipose tissue-derived stromal cells after cerebral ischemia in rats. Exp Neurol 2003; 183: 355–366
7. Kondziolka D, Wechsler L, Goldstein S, et al. Transplantation of cultured human neuronal cells for patients with stroke. Neurology 2000; 55: 565
8. Nelson PT, Kondziolka D, Wechsler L, et al. Clonal human (hNT) neuron grafts for stroke therapy: neuropathology in a patient 27 months after implantation. Am J Pathol 2002; 160: 1201
9. Savitz SI, Dinsmore J, Wu J, et al. Neurotransplantation of fetal porcine cells in patients with basal ganglia infarcts: a preliminary safety and feasibility study. Cerebrovasc Dis 2005; 20: 101–107
10. Tateishi-Yuyama E, Matsubara H, Murohara T, et al. Therapeutic Angiogenesis using Cell Transplantation (TACT) Study Investigators. Therapeutic angiogenesis for patients with limb ischaemia by autologous transplantation of bone-marrow cells: a pilot study and a randomised controlled trial. Lancet 2002; 360: 427–435
11. Strauer BE, Brehm M, Zeus T, et al. Repair of infarcted myocardium by autologous intracoronary mononuclear bone marrow cell transplantation in humans. Circ 2002;106: 1913–1918
12. Chen J, Li Y, Wang L, et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke 2001; 32: 1005–1011
13. Li Y, Chen J, Chen XG, et al. Human marrow stromal cell therapy for stroke in rat: neurotrophins and functional recovery. Neurology 2002; 59: 514 –523
14. Zhao LR, Duan WM, Reyes M, et al. Human bone marrow stem cells exhibit neural phenotypes and ameliorate neurological deficits after grafting into the ischemic brain of rats. Exp Neurol 2002; 174: 11–20
15. Chen J, Zhang ZG, Li Y et al. Intravenous administration of human bone marrow stromal cells induces angiogenesis in the ischemic boundary zone after stroke in rats. Circ Res 2003; 92: 692–699
16. Massengale M, Wagers AJ, Vogel H, Weissman IL. Hematopoietic cells maintain hematopoietic fates upon entering the brain. J Exp Med 2005 201: 1579
17. Chen X, Li Y, Wang L et al. Ischemic rat brain extracts induce human marrow stromal cell growth factor production. Neuropathology 2002; 22: 275–279
18. Borlongan CV, et al. Central nervous system entry of peripherally injected umbilical cord blood cells is not required for neuroprotection in stroke. Stroke. 2004; 35: 2385
Станков Д.С., http://celltranspl.ru
По материалам Ann Neurol 2005; 57: 874–882
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
