Terapia Komórkowa w Neurologii

Krystyna Domańska-Janik

Zespół Neurobiologii Naprawczej

Instytut Medycyny Doświadczalnej i

Klinicznej

Polska Akademia Nauk, Warszawa

Kurs specjalizacyjny CMKP

- Postępy w Neurologii -

Klinika Neurologii i Epileptologii

Źródła ludzkich KM

Źródła ludzkich KM

I

III

II

Cechy definiujące komórkę

Cechy definiujące komórkę

macierzystą

macierzystą

Samopowielanie-

klonogenność.

Różnicowanie wielokierunkowe-

ze

stopniowym zawężaniem

spektrum możliwości:

totipotentna

KM

– tworząca

cały organizm, zapłodniona

komórka jajowa i pierwsze

jej podziały (bliźnięta).

pluripotentna

- różnicująca się

do komórek 3 listków

zarodkowych.

multipotentna

- różnicująca się

do komórek typowych dla

jednej tkanki.

unipotencjalna

– lub jednej linii

komórkowej

Fuchs E et al., Cell 2004

Kontrola podziałów KM w niszy

NISZE TKANKOWE KM

Fuchs E. et al. Cell, 2004

(Schofield R., Blood Cells 1978)

Niches create privilege
microenvironment for SCs
self- renewal and differentiation
toward committed progeny .

Krew Pępowinowa jako najbogatsze

źródło terapeutycznych KM

Koncepcja terapii komórkowej

• Wykorzystanie KM do wspomagania

nieefektywnych procesów regeneracyjnych

• Zastąpienie populacji komórek uszkodzonych

(również z defektami genetycznymi) zdrowymi KM i

ich potomstwem.

• Jedynymi komórkami wprowadzonymi do

standardów terapeutycznych są hematopoetyczne

KM (szpik i krew)

• Problem zgodności immunologicznej

.

.

.

.

BM-SC

UCB-SC

BM-SC

UCB-SC

Metody otrzymywania autologicznych ludzkich KM

SCNT

?

Melton and Cowan, 2004;

Rodowód komórek macierzystych i organogeneza

ORGANOGENESIS

sSC NICHES

*

NICHES +ORGANOGENESIS

Johnson et al., 2005, Oocyte Generation in Adult Mammalian Ovaries
by Putative Germ Cells in Bone Marrow and Peripheral Blood

*

?

Porównanie potencjału embrionalnych KM

(

ESC

) i KM krwi pępowinowej (

UCB

) jako

donorów komórek do terapii

ESC

•

Źródło dostępne ale obarczone

zastrzeżeniami etyczno-prawnymi

•

Istniejące linie cechuje niestabilność

genetyczna i fenotypowa (WiCell)

•

oraz skłonność do transformacji

nowotworowej in vitro i in vivo

•

Konieczność współ-hodowli z

komórkami odzwierzęcymi

•

Warunek zgodności immunologicznej

trudny do spełnienia (potencjalnie

SCNT)

UCB

•

Źródło niekontrowersyjne i niezwykle

bogate

•

Ciągle nielicznie istniejące linie

cechuje większa stabilność

•

Obecność komórek o cechach

podobnych do ESC ale bez skłonności

do nowotworzenia- potwierdzone przez

hemotologów

•

Potwierdzona możliwość hodowli bez

udziału surowic zwierzęcych

•

Zgodność immunologiczna do

uzyskania w oparciu o duże zasoby

UCB zgromadzone w bankach

Transplantacja KM a odbudowa

Transplantacja KM a odbudowa

funkcjanalna w chorobie Parkinsona.

funkcjanalna w chorobie Parkinsona.

• Etapy rekonstrukcji:

• Zwiększenie ilości

neuronów i uwalniania

DA-

nieregulowane

zwiększenie uwalniania

transmitera -zmniejszenie

dawek L-DOPA, poprawa

subiektywna.

• Wytworzenie synaps

i

modulowanie wyrzutu DA:

zmniejszenie dyskinezji,

lepsza kontrola ruchu

• Całkowita rekonstrukcja

obwodów korowo-

podkorowych :

regulowany wyrzut DA,

prawidłowa realizacja

złożonych programów

ruchowych.

Bjorklund 2000-hipoteza

Odbudowa funkcjonalna w chorobie

Odbudowa funkcjonalna w chorobie

Huntington’a

Huntington’a

Etapy

rekonstrukcji:

• Zwiększenie ilości

neuronów DA- i GABA-
ergicznych

:

zmniejszenie dyskinezji,
poprawa subiektywna.

• Wytworzenie synaps i

odbudowa kontroli
korowej

kompleksowych

funkcji ruchowych i
poznawczych.

Bjorklund 2000- hipoteza

Pojedyńcze fenotypy neuralne 5
tyg.
po transplantacji neurosfer do
mózgu noworodka szczura (tylko u
gryzoni).

Eriksson, Bjorklund et al.
2003

NEKROZA

PENUMBRA

Time

Is

c

h

e

m

ic

l

e

si

o

n

TIME IS BRAIN !

TERAPIA KOMORKOWA

NEUROPROTEKCJA

Szybka diagnostyka- MRI lub TK:

•

Leki przeciwpłytkowe

•

Leczenie trombolityczne (rtPA do
3h – 4,5h)

•

Obniżenie BP

•

Aspiryna (podawać 160-
300mg/dobę

•

Neuroprotekcja

?

- pierwsze godziny

po udarze

Leczenie w udarze mózgu

NEURALNE KM z SOMATYCZNYCH ŹRÓDEŁ

ALTERNATYWNYCH

NP/SC like cells from marrow

MSC

NP/SC like cells from non-hemathopoietic
HUCB

(Bużańska et al. JCS 2002)

(Hermann et al. JCS 2004)

-Control

-neuronal induction

B-Tubulin

GFAP

GalC

Neurones Astrocytes Oligodendrocytes

Exprssion of marker proteins:

Oct4
Sox2
Neurog2
NeuroD1
OTX1
MSI1
Nestin

NF200
MAP2
FoxA
T gen
GAPDH

h.GFAP

DIV

0

1

7

14

MONITOROWANIE MOLEKULARNE

KONWERSJI KOMÓREK KRWI PĘPOWINOWEJ

DO FENOTYPU NEURALNEGO

Nestin

NF 200

Ki67

Nestin

NF 200

Tuj 1

Exp. Hemathology 2006

Stable Karyotype

Stable growth

rate

N

U

M

B

E

R

O

F

C

E

L

L

S

2x10

6

4x10

6

8x10

6

0

10

20

DAYS IN CULTURE

p9-14 LIF+EGF+bFGF

p9-14 2%FBS+ITS

p22-25 LIF+EGF+bFGF

p22-25 2%FBS+ITS

Multipotent clones

TubulinIII

GalC

TubulinIII

GFAP

Electrophysiology

Nestin

LINIA NKM

Stem Cell 2005

Oct4
Sox2

OTX1

NeuroD1

MSI1

NF200

GFAP

MAP2

T gene

FoxA1
GAPDH

Nestin

Proneural genes

Contact

inhibition

Non-tumorogenic after

NOD-SCID mice transplantations

Bużańska et al., J.Cell Sci. 2002

Stem Cells & Develop. 2006

HUCB-NSCs transplanted into

newborn rats brain (SVZ)

T

U

J1

/

C

M

F

D

A

G

FA

P

/

C

M

F

D

A

N

F

2

0

0

/

C

M

F

D

A

T

U

J1

/

C

M

F

D

A

G

FA

P

/

C

M

F

D

A

h

N

u

c

/

M

A

P

-

2

N

F

2

0

0

/

C

M

F

D

A

18
h

18
h

18
h

C

M

F

D

A

7 days

7 days

7 days

M

A

P

-

2

/

C

M

F

D

A

2 weeks

3 weeks

5 weeks

Time after tx

HUCB-NSC 7days after transplantation into

HUCB-NSC 7days after transplantation into

lesioned rat brain

lesioned rat brain

NuMA

/NF-

200

NuMA

/ED

1

NuMA

/GFA

P

NuMA

/NF

-200

NuMA

/NF-

200

NuMA

/ED

1

NuMA

/GFA

P

Scale bar in A1, A2, A3, a, B, C = 50

Scale bar in A1, A2, A3, a, B, C = 50





m,

m,

and in a’ = 20

and in a’ = 20





m.

m.

Stem Cells & Development 2006

PRÓBY KLINICZNE z WYKORZYSTANIEM neuralnych

KM

UDAR MÓZGU

2 próby kliniczne

• Kondziołka D. et al. (2000- 2004): Transplantation of Human Neuronal

Cells (hNT) for Patients with Stroke.

• Bang OY et al. (2005): Autologous Mesenchymal Stem Cell Transplntation

in Stroke Patients.

Uzyskano umiarkowane i niejednoznaczne efekty terapeutyczne

SLA

Próby kliniczne I fazy z użyciem szpikowych KM:

Stwierdzono brak niekorzystnych efektów ubocznych ale nie zanotowano

jednoznacznej poprawy funkcjonalnej (Janson et al. 2001; Mazzini et al.,
2003; Silani 2005)

PD

Nie było prób klinicznych z przeszczepami KM.

Poprawa funkcjonalna po

przeszczepach tkanki płodowej nie wykazała przewagi nad głęboką
stymulacją mózgu.

HD

Pierwsza opisana próba z zastosowaniem płodowych progenitorów

neuralnych:

• Gaura et al. (2004) Striatal neural grafting improves cortical metabolism

in Huntington’s disease patients- nie uzyskano ewidentnej poprawy
funkcjonalnej.

•

eKM

– niekontrolowane

różńicowanie i zagrożenie
nowotworowe aktualnie

wyklucza

podjęcie prób

ich wykorzystania w

klinice.

•

sKM z UCB i BM

- bezpośrednie

transplantacje hematologiczne są
prowadzone od lat i uznane za

klinicznie bezpieczne

.

• Dzięki zjawisku plastyczności

sKM

z UCB i BM

stanowią obiecujący

materiał

do

regeneracji wielu narządów.

•Wprowadzenie standardów izolacji
i hodowli zgodnych tkankowo s

KM

stanowi klucz ich szerszego
zastosowania terapeutycznego.

WNIOSKI :

WNIOSKI :