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
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 :