Клеточная терапия при травмах спинного мозга

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре уделяется внимание возможностям и наиболее перспективным направлениям клеточной терапии при травмах спинного мозга. Результаты экспериментальных работ и клинических исследований с использованием различных типов клеток ― эмбриональных стволовых, индуцированных плюрипотентных, мезенхимальных стволовых, Шванновских, клеток обонятельной выстилки и др. ― при травматических повреждениях спинного мозга во многих случаях продемонстрировали положительный терапевтический эффект с восстановлением сенсорной и моторной функций спинного мозга. Однако отмечено, что использование отдельных клеточных препаратов связано с определенными методическими и этическими проблемами, а применение некоторых типов клеток малоэффективно или приводит к нежелательным побочным эффектам. Наиболее перспективными показали себя клетки обонятельной выстилки, при этом процедура их получения доступна и безопасна для пациентов. Применение клеток обонятельной выстилки достаточно эффективно для восстановления двигательной функции вследствие ремиелинизации и регенерации аксонов после повреждения спинного мозга. Данные клетки являются тканеспецифичными и аутологичными, поскольку могут быть получены от пациента с травмой спинного мозга и после наращивания в культуре и направленной дифференцировки трансплантированы тому же самому пациенту. Такие преимущества клеток обонятельной выстилки открывают широкие возможности их применения в клеточной терапии при травмах спинного мозга.

Об авторах

А. Д. Воронова

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Автор, ответственный за переписку.
Email: nastyanastyav@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0654-7483

аспирантка кафедры медицинских нанобиотехнологий ГБОУ ВПО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1, тел.: +7 (495) 434-13-01

Россия

О. В. Степанова

Федеральный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского

Email: sms-34@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4863-0442

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории нейрохимии Федерального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского Адрес: 119034, Москва, пер. Кропоткинский, д. 23, тел.: +7 (495) 637-40-00

А. В. Чадин

Федеральный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского

Email: chadin_777@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9377-6673

научный сотрудник лаборатории иммунохимии Федерального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского Адрес: 119034, Москва, пер. Кропоткинский, д. 23, тел.: +7 (495) 637-40-00

И. В. Решетов

Университетская клиническая больница № 1 Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова

Email: 2487784@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0909-6278

октор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор НОКЦ пластической хирургии ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Адрес: 119991, Москва, ул. Большая Пироговская, д. 6, стр. 1, тел.: +7 (499) 248-77-84

В. П. Чехонин

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Федеральный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского

Email: chekhoninnew@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5152-6753

доктор медицинских наук, академик РАМН, профессор, заведующий кафедрой медицинских нанобиотехнологий ГБОУ ВПО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1, тел.: +7 (495) 434-04-56

Список литературы

  1. Yip PK, Malaspina A. Spinal cord trauma and the molecular point of no return. Mol Neurodegener. 2012;7:6. doi: 10.1186/1750-1326-7-6.
  2. Spinal cord injury facts and figures at a glance. J Spinal Cord Med. 2012;35(4):197–198. doi: 10.1179/1079026812Z.00000000063.
  3. van Middendorp JJ, Goss B, Urquhart S, et al. Diagnosis and prognosis of traumatic spinal cord injury. Global Spine J. 2011;1(1):1–8. doi: 10.1055/s-0031-1296049.
  4. Oyinbo CA. Secondary injury mechanisms in traumatic spinal cord injury: a nugget of this multiply cascade. Acta Neurobiol Exp (Wars). 2011;71(2):281–299.
  5. Li J, Lepski G. Cell transplantation for spinal cord injury: a systematic review. Biomed Res Int. 2013;2013:786475. doi: 10.1155/2013/786475.
  6. Tello Velasquez J, Ekberg JAK, St John JA. Transplantation of olfactory ensheathing cells in spinal cord injury. In: Zhao LR, Zhang JH, editors. Cellular therapy for stroke and CNS injuries. Springer International Publishing; 2014. p. 277–309. doi: 10.1007/978-3-319-11481-1_13.
  7. Curt A, Dietz V. Ambulatory capacity in spinal cord injury: significance of somatosensory evoked potentials and ASIA protocol in predicting outcome. Arch Phys Med Rehabil. 1997;78(1):39–43. doi: 10.1016/s0003-9993(97)90007-1.
  8. van Middendorp JJ, Hosman AJ, Pouw MH, et al. Is determination between complete and incomplete traumatic spinal cord injury clinically relevant? Validation of the ASIA sacral sparing criteria in a prospective cohort of 432 patients. Spinal Cord. 2009;47(11):809–816. doi: 10.1038/sc.2009.44.
  9. Demaerel P. Magnetic resonance imaging of spinal cord trauma: a pictorial essay. Neuroradiology. 2006;48(4):223–232. doi: 10.1007/s00234-005-0039-y.
  10. ninds.nih.gov [Internet]. National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS). Spinal Cord Injury: Hope Through Research [updated 2016 Apr 5; cited 2016 Sep 12]. Available from: http://www.ninds.nih.gov/disorders/sci/detail_sci.htm.
  11. Bozzo A, Marcoux J, Radhakrishna M, et al. The role of magnetic resonance imaging in the management of acute spinal cord injury. J Neurotrauma. 2011;28(8):1401–1411. doi: 10.1089/neu.2009.1236.
  12. Basso DM, Beattie MS, Bresnahan JC. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. J Neurotrauma. 1995;12(1):1–21. doi: 10.1089/neu.1995.12.1.
  13. Park DH, Lee JH, Borlongan CV, et al. Transplantation of umbilical cord blood stem cells for treating spinal cord injury. Stem Cell Rev. 2011;7(1):181–194. doi: 10.1007/s12015-010-9163-0.
  14. Pearse DD, Bunge MB. Designing cell- and gene-based regeneration strategies to repair the injured spinal cord. J Neurotrauma. 2006;23(3-4):438–452. doi: 10.1089/neu.2006.23.437.
  15. Ray S, Atkuri KR, Deb-Basu D, et al. MYC can induce DNA breaks in vivo and in vitro independent of reactive oxygen species. Cancer Res. 2006;66(13):6598–6605. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-3115.
  16. Shiras A, Chettiar ST, Shepal V, et al. Spontaneous transformation of human adult nontumorigenic stem cells to cancer stem cells is driven by genomic instability in a human model of glioblastoma. Stem Cells. 2007;25(6):1478–1489. doi: 10.1634/stemcells.2006-0585.
  17. Маккиарини П., Кондратьева Е. Особенности этической экспертизы при планировании и проведении клинических исследований в регенеративной медицине // Гены и клетки. — 2011. — Т.6. — №4 — С. 111–118. [Makkiarini P, Kondrat’eva E. Osobennosti eticheskoi ekspertizy pri planirovanii i provedenii klinicheskikh issledovanii v regenerativnoi meditsine. Genes and cells. 2011;6(4):111–118. (In Russ).]
  18. Blair K, Wray J, Smith A. The liberation of embryonic stem cells. PLoS Genet. 2011;7(4):e1002019. doi: 10.1371/journal.pgen.1002019.
  19. Puri MC, Nagy A. Concise review: Embryonic stem cells versus induced pluripotent stem cells: the game is on. Stem Cells. 2012;30(1):10–14. doi: 10.1002/stem.788.
  20. Salewski R, Emrani H, Fehlings MG. Neural stem/progenitor cells for spinal cord regeneration [Internet]. In: Wislet-Gendebien S, editor. Trends in cell signaling pathways in neuronal fate decision. InTech; 2013. doi: 10.5772/3445 [cited 2016 Sep 12]. Available from: http://www.intechopen.com/books/trends-in-cell-signaling-pathways-in-neuronal-fate-decision/neural-stem-progenitor-cells-for-spinal-cord-regeneration.
  21. Nishikawa S, Goldstein RA, Nierras CR. The promise of human induced pluripotent stem cells for research and therapy. Nat Rev Mol Cell Biol. 2008;9(9):725–729. doi: 10.1038/nrm2466.
  22. Park IH, Zhao R, West JA, et al. Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature. 2008;451(7175):141–146. doi: 10.1038/nature06534.
  23. Nori S, Okada Y, Yasuda A, et al. Grafted human-induced pluripotent stem-cell-derived neurospheres promote motor functional recovery after spinal cord injury in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(40):16825–16830. doi: 10.1073/pnas.1108077108.
  24. Fujimoto Y, Abematsu M, Falk A, et al. Treatment of a mouse model of spinal cord injury by transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived long-term self-renewing neuroepithelial-like stem cells. Stem Cells. 2012;30(6):1163–1173. doi: 10.1002/stem.1083.
  25. Kobayashi Y, Okada Y, Itakura G, et al. Pre-evaluated safe human iPSC-derived neural stem cells promote functional recovery after spinal cord injury in common marmoset without tumorigenicity. PLoS One. 2012;7(12):e52787. doi: 10.1371/journal.pone.0052787.
  26. Prockop DJ. Marrow stromal cells as stem cells for nonhematopoietic tissues. Science. 1997;276(5309):71–74. doi: 10.1126/science.276.5309.71.
  27. Friedenstein AJ, Deriglasova UF, Kulagina NN, et al. Precursors for fibroblasts in different populations of hematopoietic cells as detected by the in vitro colony assay method. Exp Hematol. 1974;2(2):83–92.
  28. Hsieh JY, Wang HW, Chang SJ, et al. Mesenchymal stem cells from human umbilical cord express preferentially secreted factors related to neuroprotection, neurogenesis, and angiogenesis. PLoS One. 2013;8(8):e72604. doi: 10.1371/journal.pone.0072604.
  29. Wright KT, El Masri W, Osman A, et al. Concise review: Bone marrow for the treatment of spinal cord injury: mechanisms and clinical applications. Stem Cells. 2011;29(2):169-178. doi: 10.1002/stem.570.
  30. Malgieri A, Kantzari E, Patrizi MP, Gambardella S. Bone marrow and umbilical cord blood human mesenchymal stem cells: state of the art. Int J Clin Exp Med. 2010;3(4):248–269.
  31. Ichim TE, Solano F, Lara F, et al. Feasibility of combination allogeneic stem cell therapy for spinal cord injury: a case report. Int Arch Med. 2010;3:30. doi: 10.1186/1755-7682-3-30.
  32. Kishk NA, Gabr H, Hamdy S, et al. Case control series of intrathecal autologous bone marrow mesenchymal stem cell therapy for chronic spinal cord injury. Neurorehabil Neural Repair. 2010;24(8):702–708. doi: 10.1177/1545968310369801.
  33. Bhanot Y, Rao S, Ghosh D, et al. Autologous mesenchymal stem cells in chronic spinal cord injury. Br J Neurosurg. 2011;25(4):516-522. doi: 10.3109/02688697.2010.550658.
  34. Tetzlaff W, Okon EB, Karimi-Abdolrezaee S, et al. A systematic review of cellular transplantation therapies for spinal cord injury. J Neurotrauma. 2011;28(8):1611–1682. doi: 10.1089/neu.2009.1177.
  35. Borgmann-Winter K, Willard SL, Sinclair D, et al. Translational potential of olfactory mucosa for the study of neuropsychiatric illness. Transl Psychiatry. 2015;5:e527. doi: 10.1038/tp.2014.141.
  36. Winstead W, Marshall CT, Lu CL, et al. Endoscopic biopsy of human olfactory epithelium as a source of progenitor cells. Am J Rhinol. 2005;19(1):83–90.
  37. Girard SD, Deveze A, Nivet E, et al. Isolating nasal olfactory stem cells from rodents or humans. J Vis Exp. 2011;(54):e2762. doi: 10.3791/2762.
  38. Zhang X, Klueber KM, Guo Z, et al. Adult human olfactory neural progenitors cultured in defined medium. Exp Neurol. 2004;186(2):112–123. doi: 10.1016/j.expneurol.2003.10.022.
  39. Marshall CT, Guo Z, Lu C, et al. Human adult olfactory neuroepithelial derived progenitors retain telomerase activity and lack apoptotic activity. Brain Res. 2005;1045(1-2):45–56. doi: 10.1016/j.brainres.2005.03.041.
  40. Othman M, Lu C, Klueber K, et al. Clonal analysis of adult human olfactory neurosphere forming cells. Biotech Histochem. 2005;80(5-6):189-200. doi: 10.1080/10520290500469777.
  41. Zhang X, Cai J, Klueber KM, et al. Induction of oligodendrocytes from adult human olfactory epithelial-derived progenitors by transcription factors. Stem Cells. 2005;23(3):442–453. doi: 10.1634/stemcells.2004-0274.
  42. Zhang X, Cai J, Klueber KM, et al. Role of transcription factors in motoneuron differentiation of adult human olfactory neuroepithelial-derived progenitors. Stem Cells. 2006;24(2):434–442. doi: 10.1634/stemcells.2005-0171.
  43. Zhang X, Klueber KM, Guo Z, et al. Induction of neuronal differentiation of adult human olfactory neuroepithelial-derived progenitors. Brain Res. 2006;1073–1074:109–119. doi: 10.1016/j.brainres.2005.12.059.
  44. Xiao M, Klueber KM, Lu C, et al. Human adult olfactory neural progenitors rescue axotomized rodent rubrospinal neurons and promote functional recovery. Exp Neurol. 2005;194(1):12–30. doi: 10.1016/j.expneurol.2005.01.021.
  45. Xiao M, Klueber KM, Guo Z, et al. Human adult olfactory neural progenitors promote axotomized rubrospinal tract axonal reinnervation and locomotor recovery. Neurobiol Dis. 2007;26(2):363−374. doi: 10.1016/j.nbd.2007.01.012.
  46. Barnett SC, Riddell JS. Olfactory ensheathing cell transplantation as a strategy for spinal cord repair ― what can it achieve? Nat Clin Pract Neurol. 2007;3(3):152–161. doi: 10.1038/ncpneuro0447.
  47. Mackay-Sim A, St John JA. Olfactory ensheathing cells from the nose: clinical application in human spinal cord injuries. Exp Neurol. 2011;229(1):174−180. doi: 10.1016/j.expneurol.2010.08.025.
  48. Roisen FJ, Klueber KM, Lu CL, et al. Adult human olfactory stem cells. Brain Res. 2001;890(1):11–22. doi: 10.1016/S0006-8993(00)03016-X.
  49. Collazos-Castro JE, Muñetón-Gómez VC, Nieto-Sampedro M. Olfactory glia transplantation into cervical spinal cord contusion injuries. J Neurosurg Spine. 2005;3(4):308−317. doi: 10.3171/spi.2005.3.4.0308.
  50. Tharion G, Indirani K, Durai M, et al. Motor recovery following olfactory ensheathing cell transplantation in rats with spinal cord injury. Neurol India. 2011;59(4):566−572. doi: 10.4103/0028-3886.84339.
  51. Yamamoto M, Raisman G, Li D, Li Y. Transplanted olfactory mucosal cells restore paw reaching function without regeneration of severed corticospinal tract fibres across the lesion. Brain Res. 2009;1303:26−31. doi: 10.1016/j.brainres.2009.09.073.
  52. Richter MW, Fletcher PA, Liu J, et al. Lamina propria and olfactory bulb ensheathing cells exhibit differential integration and migration and promote differential axon sprouting in the lesioned spinal cord. J Neurosci. 2005;25(46):10700−10711. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3632-05.2005.
  53. Zhang SX, Huang F, Gates M, Holmberg EG. Scar ablation combined with LP/OEC transplantation promotes anatomical recovery and P0-positive myelination in chronically contused spinal cord of rats. Brain Res. 2011;1399:1−14. doi: 10.1016/j.brainres.2011.05.005.
  54. Novikova LN, Lobov S, Wiberg M, Novikov LN. Efficacy of olfactory ensheathing cells to support regeneration after spinal cord injury is influenced by method of culture preparation. Exp Neurol. 2011;229(1):132−142. doi: 10.1016/j.expneurol.2010.09.021.
  55. Aoki M, Kishima H, Yoshimura K, et al. Limited functional recovery in rats with complete spinal cord injury after transplantation of whole-layer olfactory mucosa: laboratory investigation. J Neurosurg Spine. 2010;12(2):122−130. doi: 10.3171/2009.9.SPINE09233.
  56. Centenaro LA, Jaeger Mda C, Ilha J, et al. Olfactory and respiratory lamina propria transplantation after spinal cord transection in rats: effects on functional recovery and axonal regeneration. Brain Res. 2011;1426:54−72. doi: 10.1016/j.brainres.2011.09.054.
  57. Zhang SX, Huang F, Gates M, et al. Histological repair of damaged spinal cord tissue from chronic contusion injury of rat: a LM observation. Histol Histopathol. 2011;26(1):45−58. doi: 10.14670/HH-26.45.
  58. Toft A, Scott DT, Barnett SC, Riddell JS. Electrophysiological evidence that olfactory cell transplants improve function after spinal cord injury. Brain. 2007;130(Pt 4):970−984. doi: 10.1093/brain/awm040.
  59. Yan H, Bunge MB, Wood PM, Plant GW. Mitogenic response of adult rat olfactory ensheathing glia to four growth factors. Glia. 2001;33(4):334−342. doi: 10.1002/1098-1136(20010315)33:4<334::aid-glia1032>3.0.co;2-i.
  60. Feron F, Perry C, Cochrane J, et al. Autologous olfactory ensheathing cell transplantation in human spinal cord injury. Brain. 2005;128(Pt 12):2951−2960. doi: 10.1093/brain/awh657.
  61. Lima C, Pratas-Vital J, Escada P, et al. Olfactory mucosa autografts in human spinal cord injury: a pilot clinical study. J Spinal Cord Med. 2006;29(3):191−203. doi: 10.1080/10790268.2006.11753874.
  62. Tabakow P, Jarmundowicz W, Czapiga B, et al. Transplantation of autologous olfactory ensheathing cells in complete human spinal cord injury. Cell Transplant. 2013;22(9):1591−1612. doi: 10.3727/096368913X663532.
  63. Mackay-Sim A, Feron F, Cochrane J et al. Autologous olfactory ensheathing cell transplantation in human paraplegia: a 3-year clinical trial. Brain. 2008;131(Pt 9):2376−2386. doi: 10.1093/brain/awn173.
  64. Huang H, Chen L, Wang H, et al. Influence of patients’ age on functional recovery after transplantation of olfactory ensheathing cells into injured spinal cord injury. Chin Med J (Engl). 2003;116(10):1488−11491.
  65. Lim PAC, Tow AM. Recovery and regeneration after spinal cord injury: a review and summary of recent literature. Ann Acad Med Singapore. 2007;36(1):49−57.
  66. Chhabra HS, Lima C, Sachdeva S, et al. Autologous olfactory [corrected] mucosal transplant in chronic spinal cord injury: an Indian pilot study. Spinal Cord. 2009;47(12):887−895. doi: 10.1038/sc.2009.54.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Издательство "Педиатръ", 2016



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах