Porażenie mózgowe: w jaki sposób komórki macierzyste mogłyby pomóc?
Jesteśmy w trakcie tłumaczenia i aktualizacji tego materiału w Twoim języku. Poniżej dostępne jest tłumaczenie poprzedniej wersji. W celu zapoznania się z najnowszą wersją, dostępną obecnie tylko w języku angielskim, zmień język na angielski.
Porażenie mózgowe dotyka około dwoje na każde tysiąc dzieci w Europie i jest najczęstszą przyczyną niepełnosprawności fizycznej w dzieciństwie. Chorobie towarzyszy szereg objawów fizycznych, w tym trudności z poruszaniem się i koordynacją ruchów. Jak dotąd nie ma skutecznej metody leczenia. Czy komórki macierzyste mogą pomóc?
Porażenie mózgowe to grupa zaburzeń fizycznych i intelektualnych spowodowanych uszkodzeniami rozwijającego się mózgu dziecka w czasie ciąży lub wkrótce po narodzinach. W wielu przypadkach dokładna przyczyna uszkodzenia mózgu pozostaje nieznana.
Pacjenci z porażeniem mózgowym często doświadczają trudności w mówieniu, poruszaniu się, połykaniu i koordynacji ruchów gałek ocznych; u niektórych występuje również niepełnosprawność intelektualna.
Obecnie nie ma skutecznej metody leczenia porażenia mózgowego. Stosowane terapie koncentrują się na łagodzeniu objawów i poprawie umiejętności komunikacyjnych. Dostępne są również leki pomagające rozluźnić mięśnie oraz rozwiązujące problem żywienia niemowląt.
Badania nad wykorzystaniem komórek macierzystych w leczeniu porażenia mózgowego są obecnie na bardzo wczesnym etapie.
Aktualnie nie są dostępne żadne sposoby leczenia porażenia mózgowego z zastosowaniem komórek macierzystych.
Naukowcy są zdania, że terapie wykorzystujące neuralne komórki macierzyste (komórki mózgu) mogą pomóc przywrócić pacjentom część funkcji. Przeszczepy neuralnych komórek macierzystych oraz leki aktywujące naturalnie występujące neuralne komórki macierzyste mogą naprawiać i zastępować neurony i komórki wspomagające mózgu.
Mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs) nie mogą tworzyć nowych komórek mózgu, jednak wstępne wyniki badań sugerują, że uwalniają one substancje wspomagające naturalne mechanizmy naprawcze mózgu.
Każdy przypadek porażenia mózgowego jest unikalny, więc zrozumienie przyczyn i
implikacji tego rodzaju niepełnosprawności jest niezwykle trudne.
Procesy rozwoju mózgu ludzi i zwierząt są diametralnie różne. W związku z tym badanie i testowanie nowych leków pomocnych w zaburzeniach rozwojowych mózgu stanowi ogromne wyzwanie i nie ma przełożenia na zastosowanie u ludzi.
Wykorzystanie komórek macierzystych do odbudowy mózgu u pacjentów z porażeniem mózgowym będzie niezwykle trudne, ponieważ nowe komórki i neurony muszą być poprawnie połączone ze złożoną siecią tysięcy innych neuronów w mózgu.
Porażenie mózgowe to termin stosowany do opisania skutków uszkodzenia rozwijającego się mózgu. Chorobie tej towarzyszą różne objawy, takie jak osłabienie mięśni oraz problemy z poruszaniem się. Do uszkodzenia mózgu dochodzi najczęściej w trakcie rozwoju dziecka podczas ciąży lub niedługo po narodzinach. Objawy mogą obejmować zaburzenia równowagi i kontroli motorycznej, a także trudności w chodzeniu, jedzeniu, połykaniu, mowie lub koordynacji ruchów gałek ocznych. U niektórych osób porażeniu mózgowemu towarzyszy niepełnosprawność intelektualna. Nie ma dwóch osób z porażeniem mózgowym dotkniętych chorobą w dokładnie taki sam sposób.
Porażenie mózgowe przybiera różne formy w zależności od obszaru mózgu, który uległ uszkodzeniu. Lekarze zwykle stawiają diagnozę w oparciu o wyniki rezonansu magnetycznego (MRI) pokazujące uszkodzenia w mózgu, a także biorąc pod uwagę główny problem związany
z poruszaniem się. Monitorują również dzieci podczas kluczowych etapów rozwoju, takich jak nauka siadania, czołgania się czy chodzenia. Istnieją cztery główne typy porażenia mózgowego: spastyczne, dyskinetyczne, atetotyczno-hipotoniczne (ataktyczne) lub mieszane, gdy pacjent ma więcej niż jedno zaburzenie ruchu. Spastyczne porażenie mózgowe jest najbardziej rozpowszechnioną formą i stanowi około 80% wszystkich przypadków. Zazwyczaj charakteryzuje się sztywnością mięśni, co prowadzi do trudności w poruszaniu się i może mieć wpływ na mowę i kontrolę pęcherza. Może obejmować część lub całe ciało pacjenta. U wielu pacjentów ze spastycznym porażeniem mózgowym występują także ruchy mimowolne i dlatego diagnozuje się u nich porażenie mózgowe typu mieszanego. Dyskinetyczne porażenie mózgowe pojawia się w 10-15% przypadków i często jest jedną z najpoważniejszych form porażenia mózgowego. Prowadzi do pojawiania się mimowolnych ruchów, zmian napięcia mięśniowego, a także wpływa na postawę i/lub ruch. Ataktyczne porażenie mózgowe obejmuje około 5% przypadków porażenia mózgowego i charakteryzuje się zaburzeniami koordynacji ruchów, na przykład równowagi, postawy, chodu, kontroli ruchów oczu i postrzegania głębi.
Do porażenia mózgowego może dojść w czasie ciąży lub w wyniku komplikacji okołoporodowych. Często trudno jest ustalić dokładną przyczynę uszkodzenia mózgu ponieważ różne czynniki mogą prowadzić do powstania charakterystycznych dla danego pacjenta zestawu objawów. Choroba może być wywołana między innymi przez:
- zmiany w genach komórek mózgu, co może wpłynąć na rozwój mózgu,
- rozwój mózgu o nietypowym kształcie lub strukturze,
- infekcje lub fizyczne uszkodzenie mózgu podczas ciąży,
- komplikacje związane z przedwczesnym urodzeniem,
- niektóre choroby w chwili urodzenia (na przykład encefalopatia noworodków), która czasami powoduje niedobór tlenu w mózgu.
Stosowane obecnie terapie koncentrują się na łagodzeniu objawów porażenia mózgowego. Nie ma skutecznej metody leczenia, ale pracownicy służby zdrowia współpracują z pacjentem w celu zwalczania różnych aspektów porażenia mózgowego. Leczenie może obejmować fizjoterapię i terapię zajęciową w celu poprawy ruchliwości i mobilności, a także terapię mowy, aby poprawić umiejętności komunikacyjne. Ponadto, stosowane są leki rozluźniające mięśnie, co pozwala ograniczyć sztywność mięśni, a także leki ułatwiające żywienie dzieci. Szereg organizacji zapewnia wsparcie dla rodzin oraz informacje o dostępnych terapiach.
Badania nad wykorzystaniem komórek macierzystych w terapii porażenia mózgowego są jeszcze na wczesnym etapie i w chwili obecnej żadne leczenie nie jest jeszcze dostępne. Badane są różne strategie leczenia z zastosowaniem komórek macierzystych, ale prawdopodobnie żadna z nich nie zapewni pełnego wyleczenia. Mają one na celu ograniczenie uszkodzenia komórek w mózgu i złagodzenie objawów choroby. Porażenie mózgowe jest trudne do leczenia, ponieważ może obejmować uszkodzenia wielu różnych rodzajów komórek mózgu. Poważnie uszkodzone komórki mogą zostać całkowicie utracone. Naukowcy liczą na to, że przyszłe terapie umożliwią ochronę i naprawę uszkodzonych komórek mózgu zanim zostaną one utracone. Oznacza to, że prawdopodobnie każda nowa metoda leczenia będzie mogła być zastosowana tylko w małym oknie czasowym pomiędzy urazem, który spowodował uszkodzenie komórek a ich bezpowrotną utratą.
Obecnie naukowcy wykorzystują różne rodzaje komórek macierzystych w badaniach, które dotyczą uszkodzeń mózgu u zwierząt oraz możliwości zastosowania nowych metod leczenia. W niektórych przypadkach zaobserwowano ograniczenie uszkodzeń w mózgu, i złagodzenie objawów choroby u zwierząt. Jednak wyniki tych badań nie są jeszcze w pełni wyjaśnione, a efekty zaobserwowane u zwierząt laboratoryjnych nigdy w pełni nie przekładają się na ludzi. Potrzeba jeszcze wiele lat pracy zanim wyniki tych badań będą mogły zostać wykorzystane do leczenia porażenia mózgowego u ludzi.
Zastępowanie uszkodzonych komórek w mózgu
Mózg i rdzeń kręgowy zawierają komórki zwane nerwowymi komórkami prekursorowymi, które mogą różnicować w wyspecjalizowane komórki obecne w mózgu. Jedna ze strategii terapeutycznych zakłada możliwość przeszczepienia tych komórek pacjentom z porażeniem mózgowym lub wykorzystania ich do wytworzenia nowych komórek nerwowych w laboratorium w celu zastąpienia utraconych komórek w mózgu pacjenta. Jednakże, nawet jeśli okaże się to możliwe, jest to bardzo odległy cel. Wszelkie nowe komórki przeszczepione do mózgu będą musiały połączyć się prawidłowo ze złożoną siecią tysięcy komórek przenoszących sygnały wewnątrz mózgu. Jest to wyzwanie, które niesie poważne zagrożenia, dlatego badacze uważają, że inne strategie mogą szybciej dostarczyć oczekiwanych wyników.
Transplantacja komórek macierzystych w celu ochrony lub naprawy uszkodzonych komórek nerwowych
Naukowcy badają liczne typy komórek macierzystych, aby osiągnąć powyższy cel. Nerwowe komórki prekursorowe z mózgu i rdzenia kręgowego są badane na zwierzętach jako narzędzie wspomagające uszkodzoną tkankę w mózgu. Badania na szczurach, którym podano po uszkodzeniu mózgu nerwowe komórki prekursorowe wykazały, że przeszczepione komórki produkują związki, które pomagają w przeżyciu uszkodzonym komórkom nerwowym. Dzięki właściwościom ochronnym przeszczepionych komórek nie dochodzi do trwałego uszkodzenia i utraty wyspecjalizowanych komórek nerwowych obecnych w mózgu nazywanych oligodendrocytami i neuronami. To nowe odkrycie jest obecnie dalej badane.
Mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs) obecne w kościach, mięśniach oraz układzie krążenia są obecnie badane na myszach w celu oceny możliwości ich wykorzystania w terapii uszkodzeń mózgu. MSCs nie mogą różnicować w komórki obecne w mózgu, ale niektóre badania sugerują, że komórki te przeszczepione do mózgu lub krwioobiegu myszy mogą zasiedlić uszkodzone części mózgu i uwalniać substancje, które wspomagają odbudowę komórek nerwowych. Naukowcy pracują obecnie nad zrozumieniem, jak właściwie działają te komórki u myszy i jaką rolę pełnią po przeszczepie, a także, czy można opracować i zastosować bezpieczną i efektywną terapię z wykorzystaniem tych komórek u ludzi.
Komórki macierzyste krwi pępowinowej mogą być uzyskane z krwi pępowinowej zaraz po urodzeniu. Wykazano, że komórki te mogą być użyteczne w leczeniu pewnych nowotworów krwi takich, jak białaczki. Naukowcy maja nadzieję, że będą one także zdolne do udziału w odbudowie komórek nerwowych uszkodzonych na skutek porażenia mózgowe poprzez wydzielanie substancji stymulujących procesy naprawcze w organizmie.
Zastosowanie komórek macierzystych w badaniach nad porażeniem mózgowym
Zarodkowe komórki macierzyste i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPS cells) są dwoma rodzajami pluripotencjalnych komórek macierzystych. To oznacza, że mogą się one przekształcić w dowolny typ komórek obecnych w organizmie. Obecnie w laboratoriach są one używane do uzyskiwania wyspecjalizowanych komórek mózgu, wykorzystywanych między innymi w badaniach nad mechanizmami porażenia mózgowego. Jest to cenne narzędzie badawcze dla naukowców, którzy pracują nad nowymi formami terapii. Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste mogą być uzyskane z komórek pobranych ze skóry pacjenta, a następnie wykorzystane do produkcji komórek nerwowych, które mają dokładnie taki sam zestaw genów jak pacjent. To czyni je niezwykle ważnym narzędziem w badaniach nad rolą pewnych genów w rozwoju chorobie. W teorii, komórki iPS mogą być użyte do produkcji komórek nerwowych, które – ze względu na to, że pochodziłyby z komórek pobranych od pacjenta – mogłyby być przeszczepiane bez ryzyka odrzucenia przeszczepu. Jednakże, żadne wyspecjalizowane komórki nie zostały jeszcze uzyskane z komórek iPS i przeszczepione pacjentom z porażeniem mózgowym. Potrzeba znacznie więcej pracy, by ocenić, czy będzie to możliwe w przyszłości.
Opracowywanie leków oddziałujących na komórki macierzyste obecne w mózgu
Nasz mózg zawiera komórki macierzyste zdolne do tworzenia komórek nerwowych. Potencjalna terapia porażenia mózgowego mogłaby polegać na opracowaniu leków, które „skłoniłyby” komórki macierzyste obecne w mózgu pacjenta do większej aktywności i naprawy uszkodzonych tkanek. Naukowcy mają nadzieję, że badania laboratoryjne nad komórkami macierzystymi mózgu i komórkami nerwowymi pomogą zidentyfikować nowe leki o takim działaniu.
Nie. Badania nad potencjalnym zastosowaniem komórek macierzystych w leczeniu porażenia mózgowego są ciągle na etapie badań laboratoryjnych lub we wstępnej fazie prób klinicznych, co oznacza, że obecnie nie ma zatwierdzonych metod leczenia tej choroby z wykorzystaniem komórek macierzystych. Prowadzone obecnie próby kliniczne polegają na podawaniu komórek macierzystych ze szpiku kostnego lub krwi pępowinowej do mózgu. Chociaż badania obejmują ocenę wszelkich zmian w kontroli ruchu pacjentów, głównym ich celem jest ocena bezpieczeństwa terapii. Obecnie prowadzone próby kliniczne są wymienione w rejestrze clinicaltrials.gov. Możliwe jest, że leczenie porażenia mózgowego będzie wymagało połączenia różnych form terapii, zarówno wykorzystujących korzyści płynące z zastosowania komórek macierzystych, jak i fizykoterapii oraz innych metod leczenia. Zanim terapia komórkami macierzystymi stanie się rzeczywistością trzeba odpowiedzieć na wiele pytań, między innymi:
- które rodzaje komórek macierzystych najlepiej zastosować?
- w jaki sposób możemy uzyskać odpowiednią liczbę komórek?
- jaki jest najlepszy sposób zastosowania tych komórek i jak wpływają one na organizm?
- jeśli planujemy podanie komórek, to czy powinny być one podane bezpośrednio do uszkodzonego regionu mózgu czy do krwioobiegu?
- kiedy leczenie daje najlepsze efekty, to znaczy, po jakim czasie uszkodzenie staje się trwałe?
- czy leczenie stymulujące komórki macierzyste obecne w mózgu jest lepszym rozwiązaniem?
Bezpieczeństwo każdej terapii wymaga przeprowadzenia wielu etapów badań w celu zmniejszenia ryzyka dla pacjentów. Dodatkowe zagadnienie związane z terapią komórkami macierzystymi dotyczy tego, że komórki macierzyste potrafią się mnożyć, co oznacza, że potencjalnie mogą utworzyć guzy. Dlatego naukowcy muszą dokładnie wiedzieć, w jaki sposób komórki macierzyste będą się zachowywać, gdy zostaną zastosowane w terapii, a to wymaga czasu.
Mimo że można znaleźć kliniki oferujące transplantacje komórek macierzystych w przypadku wystąpienia, w chwili obecnej nie ma żadnych terapii komórkowych porażenia mózgowego, których bezpieczeństwo i efektywność zostałyby udowodnione.
Opracowanie tekstu: Nia Powell, Ali Fatemi, Veronica Lynch, Megan Munsie i Iona Novak.
Tłumaczenie na język polski: Edyta Brzóska-Wójtowicz
Główne zdjęcie matki i jej córki z porażeniem mózgowym zostało wykonane przez Libby Welch, Wellcome Images. Zdjęcie różnicujących nerwowych komórek prekursorowych wykonała Nina Callard, Wellcome Images. Ilustracje przedstawiające przykłady komórek nerwowych znajdujących się w mózgu przygotowała Nia Powell przy pomocy Servier Medical Art.