Trenutno stanje tretmana matičnim ćelijama za cerebralnu paralizu: Vodič za pacijente, porodice i pružaoce usluga
Matične ćelije i cerebralna paraliza
Cerebralna paraliza (CP) je termin koji se koristi da opiše poremećaj koji je posledica perinatalne povrede mozga. CP može biti uzrokovan mnoštvom faktora, uključujući prerano rođenje, infekciju u maternici, nedostatak ishrane tokom razvoja, nedostatak kiseonika u trenutku rođenja i genetsku anomaliju. Iako je uzrok CP multifaktorski, povreda prouzrokuje različite neuro-motoričke deficite, često praćene i drugim simptomima, poput oštećenja vida i kognitivnih funkcija.
Kada se dogodi povreda na mozgu tokom osetljivog perioda neposredno pre ili posle porođaja (perinatalni period), ćelije mozga nisu u stanju da omoguće pravilan rast i razvoj mozga. Neuroni i oligodendrociti umiru i / ili ne sazrevaju, a tragovi bele materije koji povezuju različite oblasti mozga postaju oštećeni. Ono što je posebno važno, kortikospinalni put (CST), koji povezuje motorna područja mozga sa kičmenom moždinom i pomaže u kontroli kretanja, često je oštećen. Bez funkcionalnih CST veza dolazi do motoričkog deficita.
Transplantacija matičnih ćelija je regenerativna terapija koja ima potencijal da zameni oštećene i nefunkcionalne ćelije u mozgu pacijenata sa CP, kao i da pruži podršku preostalim neuronima i oligodendrocitima. Postoji mnogo vrsta matičnih ćelija od kojih svaka ima različite i jedinstvene karakteristike.
Kako su istraživanja napredovala, otkrili smo da matične ćelije mogu da postanu “specijalizovane” vrste ćelija, a kada se transplantuju u telo, one mogu pružiti podršku oštećenom okruženju. Pored toga, mogu se izmeniti ove matične ćelije da bi se pojačalo dejstvo određenih faktora koji mogu poboljšati određenu sposobnost. Takođe mogu se modifikovati ćelije tako da pomažu smanjenju ožiljaka u mozgu i podstiču oporavak.
Postoji mnoštvo istraživanja u oblasti transplantacije matičnih ćelija za CP, a o ovome će biti reči u daljem tekstu u kontekstu pretkliničkih istraživanja na životinjama i kliničkih ispitivanja.
Šta su matične ćelije?
Postoje dve karakteristike koje matične ćelije čine jedinstvenim od ostalih ćelija u telu. Prvo, oni mogu da dele i prave kopije sebe tokom dužeg vremenskog perioda. Drugo, mogu se razlikovati u više određenih funkcionalnih tipova ćelija. To znači da se mogu transformisati u specijalizovane ćelijske tipove tela, kao što su ćelije srca, pluća ili mozga. Dve karakteristike dugoročne ćelijske podele i sposobnosti diferencijacije imaju neke veoma važne implikacije na regenerativne terapijske strategije. Sposobnost matičnih ćelija da stvaraju kopije sebe tokom dugog perioda znači da je njihova nabavka teoretski neograničena; pod optimalnim uslovima, matična ćelija se može uzgajati u laboratorijskim uslovima (kulturi ćelija) i na kraju formirati kolonije matičnih ćelija. Nakon generisanja velike baze matičnih ćelija, one mogu biti usmerene da se transformišu u više specijalizovanih tipova ćelija, pod pretpostavkom da naučnik poznaje ispravne faktore koji će dovesti do željene promene. U nastavku ćemo razmotriti neke od najvažnijih tipova matičnih ćelija relevantnih za lečenje CP, kao i njihove prednosti i nedostatke u istraživanjima i na klinici.
Embrionalne matične ćelije (ESC) se nalaze u embrionu u razvoju. Ove ćelije su poznate kao pluripotentne, što znači da imaju potencijal da se diferenciraju u sve vrste ćelija koje se nalaze u ljudskom telu. ESC-ove su intenzivno proučavane kako bi se razumeli molekularni putevi koji regulišu njihovu „matičnu ćeliju", zajedno sa onim putevima koji vode diferencijaciju u više specijalizovanih tipova ćelija (na primer, kako jedan ESC postaje neuron, a drugi kožna ćelija). ESC-ovi imaju jedinstveni potencijal za oporavak oštećenog tkiva zbog svestranog kapaciteta diferencijacije. To znači da se ESC-ovi mogu koristiti za lečenje velikog broja poremećaja. Međutim, naučnici i dalje rade na sastavljanju ispravnih bioloških kodova koji mogu u potpunosti diferencirati ESC u željeni tip ćelije. Posledica nerazumevanja celokupne molekularne slike je da se ćelije dobijene od ESC-a ponekad mogu vratiti u pluripotentne ćelije i formirati tumore. Još jedan nedostatak je da dobijanje ESC-a zahteva upotrebu ćelija iz embriona, čime se postavljaju moralne i etičke dileme.
2008. godine, profesor Shinia Iamanaka (Shinya Yamanaka) osvojio je Nobelovu nagradu za otkrivanje četiri biološka faktora pomoću kojih je bilo koja somatska (potpuno diferencirana) ćelija postala pluripotentna matična ćelija. Te nove ćelije slične ESC-u nazvane su inducirane pluripotentne matične ćelije (iPSC). Posle ovog otkrića usledilo je veliko uzbuđenje u naučnoj zajednici. Sposobnost stvaranja pluripotentnih matičnih ćelija u suštini eliminiše potrebu za embrionalnim tkivom u cilju dobijanja pluripotentnih matičnih ćelija. Ovo ipak nije bio kraj uzbuđenja; Obično, ako pacijent treba da primi transplantaciju matičnih ćelija, potreban je donor za ove ćelije (alogena transplantacija). iPSC se, međutim, mogu izvući iz sopstvenih somatskih ćelija pacijenta. Prvo bi se uzela biopsija somatskih ćelija (npr. ćelija kože); ćelije bi se zatim indukovale u iPSC u posudi i ostavile da se dele. Nakon podele, iPSC se mogu razlikovati u bilo koju vrstu ćelije, a zatim vratiti na pacijenta (autologna transplantacija). Nepotrebnost davaoca da dobije ćelije značajno smanjuje rizik odbacivanja posle transplantacije u pacijenta. Uprkos entuzijazmu koji okružuje ove ćelije, ćelije dobijene iPSC-om i dalje predstavljaju rizik od stvaranja tumora, slično kao i ESC. Potrebna su dalja istraživanja kako bi se bolje razumeli molekularni putevi koji stoje u osnovi „matičnih ćelija“ i procesi diferencijacije tako da se bezbednost i efikasnost ovih ćelija mogu optimizovati za regenerativne terapije. Zanimljivo je da je poslednjih godina nova tehnologija omogućila istraživanje direktno reprogramiranih ćelija. U ovom slučaju, somatske ćelije mogu se direktno transformisati u željeni tip ćelije, u suštini prelazeći pluripotentnu fazu koja je potrebna kada se koristi iPSC tehnologija. Jedna prednost ovih direktno reprogramiranih ćelija je smanjeni rizik od stvaranja tumora; međutim, potrebna su dalja istraživanja kako bismo u potpunosti razumeli kako možemo da stvaramo ove ćelije na siguran i efikasan način.
Iako su ESC i iPSC odlični izvori za svestrane ćelije, oni nisu pogodni za transplantaciju sami (usled stvaranja tumora), pa su skoro uvek podstaknuti da se diferenciraju u više specijalizovanih tipova ćelija pre transplantacije. Neuralne ćelije prekursora (NPC) su matične ćelije koje se nalaze u ljudima unutar centralnog nervnog sistema (CNS). Ove matične ćelije su više diferencirane od pluripotentnih matičnih ćelija, jer se mogu diferencirati samo u ćelije koje se nalaze u CNS-u. Prema tome, oni se nazivaju multipotentnim matičnim ćelijama. NPC se mogu uzeti od davaoca ili pacijenta, uzgajati u laboratoriji i zatim presaditi pacijentu. NPC imaju jedinstvenu korist u odnosu na druge vrste ćelija za lečenje CP; njihova sposobnost da se diferenciraju u ćelije mozga pruža im najveći potencijal da se na odgovarajući način integrišu u oštećeni mozak i zamene oštećene i nefunkcionalne ćelije. Međutim, nedostatak upotrebe NPC-a je u tome što postoji ograničena količina ovih ćelija, i dok se one mogu uzgajati u laboratorijskim uslovima, metoda pronalaska iz mozga ili kičmene moždine je vrlo invazivna. Pored toga, ove ćelije su neverovatno složene i postoji ograničeno istraživanje o njihovoj upotrebi u lečenju CP. Suprotno tome, neke prednosti uključuju: nema etičkih dilema njihovim izvođenjem, mogu se uzimati od pacijenta tako da je rizik odbacivanja minimaliziran nakon transplantacije, a vreme potrebno za uzgoj ćelija je kraće nego za pluripotentne matične ćelije, jer su već u željenom formatu.
Mezenhimalne stromalne ćelije (MSC) su druga vrsta matičnih ćelija koja se koristi u istraživanjima oko CP. Ove ćelije imaju dva glavna izvora, bilo iz koštane srži (BMMSC), bilo iz krvi pupčane vrpce (UC-MSC). Kao i NPC-i, MSC su multipotentni i imaju potencijal da se diferenciraju u različite ćelijske tipove koji igraju strukturnu i imunu ulogu u telu. MSC se decenijama koriste u istraživanjima i na klinici. Njihove prednosti je u njihovoj lakoj dostupnosti i svojstvima imuno-modulacije. Međutim, MSC-u nedostaje puni potencijal da se potpuno diferenciraju u funkcionalne ćelije CNS-a, i iz tog razloga verovatno neće biti glavni fokus budućeg multipotentnog istraživanja matičnih ćelija za CP.
Izvori matičnih ćelija za transplantaciju
Kada se razgovara o strategijama transplantacije, sve matične ćelije, bez obzira na njihov tip, mogu biti klasifikovane kao alogene ili autologne. Alogene ćelije su one uzete od davaoca i date pacijentu, dok će autologne ćelije biti dobijene od pacijenta. Alogene matične ćelije imaju koristi u tome što se mogu stvoriti velike banke matičnih ćelija koje mogu zamrzavati i čuvati donacije matičnih ćelija tokom dužeg vremenskog perioda. Po potrebi ćelije se mogu odmrzavati i dati pacijentu u kratkom roku. Nedostatak alogenih ćelija je, međutim, da postoji visoki rizik odbacivanja imuniteta nakon transplantacije, jer ćelije potiču od donora. Suprotno tome, autologne matične ćelije predstavljaju minimalan rizik za odbacivanje imunosti, jer potiču od pacijenta. Međutim, postupak vađenja ćelija i njihovo kultiviranje može biti dugotrajno, a ako su ćelije potrebne u kratkom vremenskom roku, ova metoda je neprikladna.
Pretklinička istraživanja matičnih ćelija
CP istraživanja koriste razne ćelijske tipove, uključujući ESC- i iPSC-ove NPC, MSC-ove, kao i multipotentne NPC-e koji se nalaze u mozgu. Rezultati obećavaju da će transplantacija matičnih ćelija rezultirati u skromnim funkcionalnim poboljšanjima i pozitivnim anatomskim promenama u mozgu.
Kao deo pretkliničkog istraživačkog tima Kids Brain Health Network, dr. Michael Fehlings i njegova laboratorija (Krembil institut za istraživanja) univerzitetska zdravstvena mreža i univerzitet u Torontu trenutno istražuju NPC i ljudske NPC-ove koji potiču od iPSC-a za lečenje CP. Tim razvija reproduktivne životinjske modele CP i ubrizgava ove matične ćelije u mozak. Ono što je posebno važno, fokus ovog istraživanja je upotreba matičnih ćelija kao lečenje u kontekstu hronične povrede. To znači da dizajniramo terapije matičnim ćelijama koje će biti efikasne dugo nakon što je došlo do povrede mozga.
U pretkliničkim modelima nekoliko prepreka koje je potrebno savladati su: poboljšanje preživljavanja ćelija u mozgu nakon transplantacije, smanjenje rizika od stvaranja tumora (u kontekstu ćelija koje potiču iz pluripotentnih izvora) i razumevanje kako možemo prisiliti naše presađene ćelije. da se bolje integrišu u postojeće neuronske puteve.
Uprkos ovim izazovima, znanje koje je dobijeno iz načina funkcionisanja matičnih ćelija i njihovog uključivanja u oštećeni CNS je neverovatno korisno. Ove informacije su pomogle istraživačima da unaprede svoje strategije za transplantaciju ćelija, kao i da bolje razumeju ulogu endogenih NPC-a (matičnih ćelija pronađenih u mozgu) nakon povrede mozga.
Klinička ispitivanja terapije matičnim ćelijama
Trenutno postoji 12 kliničkih ispitivanja širom sveta koja koriste matične ćelije za lečenje CP. Mnoga od ovih ispitivanja koriste mononuklearne ćelije koštane srži / iz krvi (kombinacija ćelija koje se nalaze u koštanoj srži i sadrže hematopoetske matične ćelije (matične ćelije koje stvaraju crvena i bela krvna zrnca, takođe se nazivaju HSC) i BM-MSC). Ostali koriste prečišćene HSC ili krv iz pupčane vrpce koja sadrži UC-MSC i HSC. Mnoga od ovih ispitivanja su prošla početne faze kliničkih ispitivanja koja samo žele da procene tačnu dozu i bezbednost intervencije. Ova ispitivanja zapravo počinju da testiraju efikasnost ovih matičnih ćelija kao tretmana za CP.
Do danas su objavljeni nalazi samo jedne studije. Ova studija je imala tri grupe učesnika dece: Oni koji primaju samo konvencionalnu rehabilitacionu terapiju, oni koji primaju lek zvan eritropoetin (za koje se pokazuje da obećavaju lečenje CP) zajedno sa konvencionalnom rehabilitacionom terapijom, ili oni koji primaju krv iz pupčane vrpce (koji sadrže matične ćelije) + eritropoetin + konvencionalna rehabilitaciona terapija. Studija je otkrila da je grupa koja je primila matične ćelije pokazala veća poboljšanja u kognitivnim i motoričkim procenama u poređenju s drugim lekovima.
Iako je rast broja kliničkih ispitivanja u porastu i kao takav uzbudljiv i obećava budućnost terapije matičnim ćelijama za CP, još je dug put. Nijedno od dosadašnjih kliničkih ispitivanja nije koristilo NPC ili ćelije koje proizvode iPSC, a koje, kao što je gore rečeno, imaju jedinstvene prednosti. NPC imaju najveći potencijal da se integrišu u oštećeni mozak, a mogućnost korišćenja ćelija dobijenih iPSC znatno će umanjiti potrebu za davaocima matičnih ćelija, čime će se minimizirati rizik odbacivanja nakon transplantacije kod pacijenta. iPSC takođe sadrže potencijal da se razlikuju u bilo koji tip ćelije. Ova svestranost će biti prilično korisna jer se vrši više istraživanja na različitim tipovima ćelija za lečenje CP. Međutim, učenje kako u potpunosti kontrolirati i NPC i iPSC i maksimalno iskoristiti njihov potencijal neprekidno je područje istraživanja koje zahteva puno vremena i novca. Međutim, istraživači naporno rade i uz pomoć saradnje, finansiranja i posvećenosti nastavljeno je prvo svetsko kliničko ispitivanje iPSC-a (RIKEN istraživanje), koje je početkom 2015. godine stalo.
Pitanja proizvodnje i regulacije
Uprkos napretku koji je primećen u kliničkim ispitivanjima poslednjih godina, postoje neke prepreke koje je potrebno savladati kako bi matične ćelije postale široko dostupan tretman. Jedno od glavnih problema sa kojima se suočava zajednica matičnih ćelija je problem „povećanja“. U laboratoriji se matične ćelije uzgajaju u Petrijevim posudama. Izvodljivo je koristiti ovaj pristup u lečenju jednog ili dva pacijenta, ali sve je veća potreba za razvijanjem strategija za proizvodnju ćelija u velikom obimu. Alati zvani bioreaktori obećavaju rešavanje ovog problema, međutim, sa novim velikim proizvodnim strategijama protokoli za proizvodnju ćelije moraju biti preispitani i efikasnost ćelijske proizvodnje će se promeniti. Potrebno je još istraživanja kako bismo bolje razumeli kako u masovnim količinama možemo proizvesti željene matične ćelije.
Drugi problem je što regulatorne agencije imaju poteškoće u razvoju standardizovanih smernica za proizvodnju i upotrebu matičnih ćelija. Ne samo da će biti potrebni pojedinačni propisi za svaku jedinstvenu vrstu ćelije, već su ćelije i potpuno različite biološke terapije u poređenju sa konvencionalnim lekovima. Ćelije su živa bića i njihov uticaj na ljudsko telo neće biti dobro definisan. Postoji hitna potreba da se bolje utvrde ove smernice, kao i da se standardizuje proces proizvodnje kako bi se smanjila varijabilnost među ćelijama tokom proizvodnje. Na osnovnom naučnom nivou, neki od ovih izazova biće prevaziđeni poboljšavanjem našeg razumevanja mehanizama na kojima rade ćelije. Osnovni naučnici, kliničari, industrijski partneri, regulatorne agencije i zagovornici pacijenata moraju raditi zajedno kako bi terapije matičnim ćelijama napredovale.
Turizam matičnim ćelijama
Dok medicinska zajednica u Severnoj Americi radi na boljem uspostavljanju terapija matičnim ćelijama za CP, važno je biti oprezan sa neregulisanim prekomorskim klinikama za matične ćelije. Sam čin odlaska u ove neregulisane klinike naziva se „turizmom matičnim ćelijama“. Iako se to može činiti primamljivim, a izjave na veb stranicama ovih klinika izgledaju obećavajuće, obratite pažnju; Transplantacija matičnih ćelija i dalje je nedokazan tretman i dok sigurno postoje slučajevi prijavljenog oporavka, postoje i mnogi slučajevi sve veće invalidnosti. Mnoge klinike koriste iste vrste matičnih ćelija za lečenje mnoštva različitih poremećaja uprkos nedostatku dokaza koji bi podržali njihovu upotrebu. Tretmani su skupi, a rizik za pacijente ogroman. Ako vas zanimaju terapije matičnim ćelijama, savet je da pristupite registrovanim kliničkim ispitivanjima.
Rizici i ograničenja terapije matičnim ćelijama
Mora se upozoriti da je terapija matičnim ćelijama još uvek eksperimentalna tehnika koja nije spremna da se usvoji kao standard nege za pacijente sa CP. Kao što je prethodno pomenuto, rizik od stvaranja tumora je prepreka koju treba savladati. Ovo je važno pitanje koje treba rešiti, jer jednom kada se ubrizga u telo, matične ćelije se ne mogu ukloniti. Trenutno još uvek nije poznato da li je „proces reprogramiranja“ ESC-a i iPSC-a na više diferencirane vrste ćelija vodeći uzrok stvaranja tumora. Trenutno je u toku nekoliko istraživačkih projekata za smanjenje i, ako je moguće, eliminisanje gena matičnih ćelija koje mogu da formiraju tumor. Pitanja „povećanja veličine“ i stvaranja dobro definisanih regulatornih smernica za upotrebu matičnih ćelija na klinici takođe se moraju rešiti.
Obećanje poput lečenje matičnim ćelijama je veliko i najavljuje potencijalnu revoluciju u medicini pružanjem novih terapija za prethodno neizlečiva stanja. Međutim, malo je verovatno da će pružiti magični štapić da bi ublažio sve kliničke simptome. U slučaju CP-a, terapija matičnim ćelijama verovatno će rezultirati malim poboljšanjima u funkciji, što će zauzvrat dovesti do primetnih poboljšanja u kvalitetu života za većinu pacijenata. Pored toga, trenutno nije poznato koliko će dugo trajati korisni efekti transplantacije matičnih ćelija i da li će biti potrebno višestruka transplantacija matičnih ćelija za poboljšanje ili održavanje funkcionalnog oporavka. Kao što je već pomenuto, ovaj tretman je još uvek u razvoju i još uvek nije široko prihvaćen u klinici. Iako terapije matičnim ćelijama imaju ogroman potencijal za buduće lečenje CP, proučavanje ovih ćelija je dugotrajan proces koji zahteva velika ulaganja vremena i novca. Podrška istraživanju koje terapijom matičnim ćelijama kreće napred pomoći će da se ovak tretman brzo postavi na prvo mesto medicine u narednih 20 godina.
