STUDIU. O terapie personalizată, bazată pe celule stem, ar putea permite regenerarea măduvei spinării și refacerea funcției motorii




Conform statisticilor Organizației Mondiale a Sănătății din 2013, între 250.000 și 500.000 de oameni suferă anual leziuni la nivelul măduvei spinării la nivel global, având un risc de până la 5 ori mai mare de deces prematur, comparativ cu cei care nu au experimentat niciodată astfel de leziuni. În momentul de față nu există tratamente care să poată permite persoanelor paralizate redobândirea în totalitate a abilităților motorii, însă există studii în desfășurare care adresează această provocare.

Un studiu publicat în jurnalul Advanced Science a investigat dezvoltarea unui țesut pe bază de celule stem pluripotent induse (IPSCs), încapsulate într-o matrice de hidrogel, cu scopul obținerii unui implant care să regenereze componenta lezată a măduvei spinării. Implantul a fost testat atât in vitro, cât și in vivo pe modele de laborator (șoareci), demonstrând rezultate promițătoare în rândul subiecților cu paralizie acută și cronică.

abonare

Țesutul dezvoltat de oamenii de știință de la Tel Aviv University reprezintă de fapt o rețea neuronală tridimensională, funcțională, ale cărei componente structurale au demonstrat atât in vitro cât și in vivo un efect sinergic care promovează neurogeneza. Dezvoltarea unui astfel de tratament cu potențial regenerativ implică cel mai ridicat nivel de personalizare, utilizându-se chiar celulele pacientului.

Terapie bazată pe celule stem a condus la rezultate promițătoare în subiecții de laborator cu paralizie cronică sau acută

După rezultatele promițătoare obținute în urma testelor pe animale de laborator, autorii studiului urmăresc inițierea următoarei etape a studiului, și anume testarea implantului pe oameni.

„Tehnologia noastră se bazează pe utilizarea unei biopsii de țesut adipos de la nivelul stomacului pacientului. Acest țesut, precum toate celelalte țesuturi din corp, conține celule învelite într-o matrice extracelulară. După separarea celulelor de matricea extracelulară am folosit tehnici de inginerie genetică pentru a reprograma celulele, reîntorcându-le la un stadiu asemănător cu cel de celule stem embrionare – celule capabile să se dezvolte în orice alt tip de celulă din organism” – explică Prof. Tal Dvir, Director Laboratory for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Tel Aviv University.

Obținerea și testarea implantului

Pentru obținerea rețelei neuronale 3D, oamenii de știință au pornit de la extragerea unei biopsii de țesut adipos de la nivelul bursei omentale (cavitatea peritoneală mică), fiind un țesut foarte bine vascularizat și bogat în glicozaminoglicani sulfatați. După extragerea biopsiei s-a realizat separarea celulelor propriu-zise de matricea extracelulară.

Celulele au fost reprogramate ulterior pentru a deveni celule stem pluripotent induse (iPSCs), în timp ce matricea extracelulară (ECM) a fost modificată în așa fel încât să poată fi obținut un hidrogel personalizat. Componenta de personalizare a întregului proces constă în faptul că fiecare astfel de implant este specific pacientului de la care se prelevă biopsia. 

Odată devenite iPSCs, celulele au fost încapsulate în hidrogelul obținut din matricea extracelulară, rezultând un mediu care să promoveze diferențierea celulelor stem în celule neuronale, întreg procesul mimând dezvoltarea naturală a măduvei spinării. Ulterior, celulele stem s-au diferențiat în neuroni motori, specifici măduvei spinării, iar implantul a fost caracterizat și evaluat atât in vitro, cât și in vivo pe șoareci de laborator care prezentau leziuni cronice și acute. În realizarea implantului au fost utilizate celule stem umane și hidrogel obținut din matrice extracelulară porcină. Întreg procesul de obținere este prezentat în imaginea următoare.

Procesul de obținere al implantului pe bază de iPSCs
Imagine preluată din L. Wertheim et. al, „Regenerating the Injured Spinal Cord at the Chronic Phase by Engineered iPSCs-Derived 3D Neuronal Networks”, Advanced Science, 2022

Rezultatele au fost favorabile, observându-se in vitro un efect sinergic potențat între componentele sistemului, efect care promovează neurogeneza. Primele teste in vivo au constat în implantarea subiecților de laborator cu paralizie acută. Rezultatele au arătat un proces de recuperare accelerat, o coordonare mai bună și un număr semnificativ de axoni care au putut ajunge și depăși zona leziunii, comparativ cu grupul subiecților de laborator care nu au fost implantați. Prezența acestui număr crescut de axoni la nivelul leziunii este esențială pentru transmiterea impulsurilor electro-chimice și regenerare.

Următoarele teste in vivo s-au axat pe implantarea subiecților de laborator cu paralizie cronică. Nici în acest caz rezultatele nu au încetat să apară. Deși în primele săptămâni nu puteau fi observate diferențe semnificative între subiecții tratați și grupul de control, după cea de-a patra săptămână a fost evidențiată o îmbunătățire majoră în cazul grupului de studiu. Conform autorilor studiului, această îmbunătățire se datorează integrării implantului la nivelul leziunii, precum și fixarea axonilor sănătoși deasupra și sub leziune.

Utilizarea celulelor stem specifice fiecărui pacient, un nou nivel de personalizare a tratamentului

Utilizarea celulelor stem în diverse afecțiuni nu este un concept nou în lumea medicală și științifică, însă a început să fie o abordare din ce în ce mai studiată în ultimii ani. Cele mai multe cercetări se regăsesc în zona tratamentului sclerozei multiple și a sclerodermiei.

Conform unui studiu publicat în cadrul Congresului Comitetului European de Tratament și Cercetare a Sclerozei Multiple (ECTRIMS) din 2018, transplantul de celule stem, utilizat drept primă linie de terapie în cazul pacienților cu o formă extrem de agresivă de scleroză multiplă, conduce la stoparea progresiei bolii și la îmbunătățirea scorului de dizabilitate în peste 90% din cazuri. Mai mult decât atât, un alt studiu a demonstrat eficacitatea auto-transplantului de celule stem și la pacienții cu scleroză multiplă recurent remisivă, această abordare fiind semnificativ mai eficientă în întârzierea progresiei bolii comparativ cu administrarea terapiei modificatoare de boală.

În ceea ce privește sclerodermia severă, transplantul de celule stem hematopoietice (HSCT) îmbunătățește în mod semnificativ rezultatele pacienților, acestea menținându-se chiar și la 11 ani după intervenție. Rata totală de supraviețuire în cazul persoanelor care primesc un astfel de transplant este de 80%, comparativ cu 52% în cazul celor tratate cu ciclofosfamidă.

Citește și: