Komórki macierzyste
wytwarzają mielinę w ludzkim mózgu

W testach pierwszej fazy, badacze wykazali, że nerwowe komórki macierzyste przeszczepione do organizmu człowieka, mogą się dzielić i zacząć produkcję osłonek mielinowych.

Nerwowe komórki macierzyste przeszczepiona do mózgu ludzi dotkniętych chorobą Pelizaeusa-Merzbachera (PMD), potrafią się dzielić o rozpocząć produkcję otoczki mielinowej, której brak występuje u pacjentów. Tak wynika z rezultatów pierwszej fazy testów opublikowanych 10 października w Science Translational Medicine . Mielina, glikolipidowa warstwa izolacyjna owijająca aksony, jest niezbędna do prawidłowego przekazywania sygnałów. Badacze mają nadzieję, że wywodzące się z komórek macierzystych komórki produkujące mielinę w przyszłości pomogą pacjentom odzyskać funkcje mózgu.

“To bardzo zachęcający pierwszy krok” mówi neurogenetyk Grace Hobson z Nemours Biomedical Research w Delaware, która badała PMD, ale nie brała udziału w opisywanych badaniach. „Na tę chorobę nie ma jeszcze lekarstwa, ale nowe wyniki dają nadzieję, że przeszczep komórek macierzystych pewnego dnia pomoże przywrócić funkcjonalność nerwów pacjentów chorych na PMD” dodaje Hobson.

Mielina, produkowana w mózgu i rdzeniu kręgowym rzez oligodendrocyty, oddziela aksony wychodzące z ciała komórek nerwowych i sygnały biegnące miedzy różnymi partiami ośrodkowego układu nerwowego. Choroby uszkadzające osłonkę mielinową, takie jak stwardnienie rozsiane, czy też hamujące produkcję mieliny, (np. PMD) ograniczają prawidłową komunikację miedzy neuronami, co często prowadzi do upośledzenia procesów poznawczych. Od niedawna badacze przyglądają się bliżej przeszczepom komórek macierzystych, które są potencjalną metodą pobudzania produkcji mieliny przez zwiększanie liczby oligodendrocytów.

Jedna z firm biotechnologicznych z Newark w Kalifornii (StemCells Inc.), wyprowadziła własną linię ludzkich, macierzystych komórek nerwowych, zebranych z przekazanej tkanki mózgowej pochodzącej z płodów. Nerwowe komórki macierzyste zostają wyselekcjonowane, na podstawie markerów błony komórkowej, i rozwijane przed przechowywaniem w ciekłym azocie.

Stosując mysz jako model, u której usunięcie podstawowego białka mieliny uniemożliwia wytwarzania otoczki mielinowej dla ośrodkowego układu nerwowego, naukowcy wykazali, że przeszczepione komórki mogą się różnicować do oligodendrocytów, które produkują otoczkę mielinową i poprawiają przekazywanie sygnałów nerwowych. Ponad 50 procent komórek przetransplantowanych do modelowej myszy różnicowało się do pożądanego typu komórek, co jest obiecującym odkryciem, możliwym do zastosowania u ludzi (według neurogenetyka Briana Popko z University of Chicago, niezaangażowanego w opisywane badania).

“Badacze również zadali sobie pytanie, czy jest różnica miedzy zabiegiem na noworodkach myszy nie wykazujących objawów, a tymi wykazującymi charakterystyczne drgawki (modelowe)” komentuje Stephen Back, neurolog i autor pracy z Oregon Health and Sciences University (OHSU). Nie było jasne, czy różnice w mózgu w tych stadiach rozwoju wpłyną na różnicowanie się komórek macierzystych, ale transplantanty produkowały osłonki mielinowe w obu przypadkach.

Opierając się na obiecujących rezultatach, StemCells Inc. połączyła siły z badaczami University of California (UCSF), by przeprowadzić testy pierwszej fazy obserwując reakcję pacjentów na przeszczep nerwowych komórek macierzystych. Do oceny działania komórek macierzystych wybrano pacjentów cierpiących na PMD, zaburzenie sprzężone z mutacją chromosomu X, która hamuje produkcję mieliny przez oligodendrocyty. Dzieci – głownie chłopcy – we czesnym stadium choroby mają trudności z mówieniem, chodzeniem, a nawet oddychaniem, wielu z nich nie doczekuje dojrzałości. „Ponieważ oligodendrocyty pacjentów są uszkodzone, nie można poprawić produkcji mieliny. Logiczne jest rozważanie przeszczepu komórek macierzystych” tłumaczy autor pracy David Rowitch nanotechnolog z UCSF.

Czwórkę dzieci z różnym stopniem problemów neurologicznych, w wieku 14 miesięcy do 5 lat, wpisano w badania i StemCells Inc. wszczepiło nerwowe komórki nerwowe w cztery lokacje istoty białej (wiązka aksonów przekazujących sygnały miedzy istotą szarą, złożoną z ciał komórek nerwowych). Cała czwórka dobrze zareagowała na przeszczep, a rezonans magnetyczny, wykonany 12 miesięcy po zabiegu, wykazał zmiany będące konsekwencją mielinacji.

Mimo, że testy fazy pierwszej służą sprawdzeniu bezpieczeństwa, a nie efektywności, badacze stwierdzili zmiany w zachowaniu dzieci. Zauważyli niewielką poprawę siły, wymowy i wykonywania poleceń. „Jesteśmy zdopingowani i czujemy ze wyniki wskazują na potrzebę dalszych testów klinicznych” mówi Rowitch Jednak bez porównania z grupą kontrolną, możliwe jest ze niektóre z tych zmian są wynikiem rozwoju dziecka.

Sama mielina może okazać się niewystarczająca, by odwrócić skutki choroby, zaznacza Hobson. Bez osłonki mielinowej, nerwy często degenerują do tego stopnia, że ponowne osłonięcie nie przywróci ich funkcji. Moses Rodriguez, neurolog z Mayo Clinic, spodziewa się, że łączona terapia, która poprawia zdrowotność nerwów i dodatkowo dostarcza osłonki mielinowej, może wykazać lepszą skuteczność niż dotychczasowe testy.

Jeśli przeszczepianie komórek macierzystych okaże się skuteczne, może pomóc nie tylko pacjentom z PMD, dodaje Back. Jest szeroki wachlarz przypadków dla tej metody np. demencja, stwardnienie rozsiane, wcześniaki z ryzykiem mózgowego porażenia dziecięcego, spowodowanego urazem istoty białej.

W międzyczasie, Rowitch i jego współpracownicy chcą dowiedzieć się więcej na temat sygnałów, które sprzyjają różnicowaniu komórek macierzystych na oligodendrocyty. „Przeszczepem możemy zwiększyć szybkość, stopień i zasięg mielinacji. W innych przypadkach, takich jak stwardnienie rozsiane, możemy pomóc procesom naprawy istniejących już oligodendrocytów. Jeśli zrozumiemy mechanizm, pożytek będzie podwójny”