Selkäydinvamman tutkimus - Spinal cord injury research

Selkäydinvammatutkimus etsii uusia tapoja parantaa tai hoitaa selkäydinvammaa lieventämään vamman heikentäviä vaikutuksia lyhyellä tai pitkällä aikavälillä. SCI: lle ei ole parannuskeinoa, ja nykyiset hoidot keskittyvät enimmäkseen selkäydinvammojen kuntoutukseen ja tilan toissijaisten vaikutusten hallintaan. Kaksi suurta tutkimusaluetta ovat neuroprotektio , keinot estää solujen vaurioituminen, jotka aiheutuvat kehossa tapahtuneista biologisista prosesseista loukkauksen jälkeen, ja neuroregeneraatio , uudelleenkasvu tai vaurioituneiden hermopiirien korvaaminen.

Patofysiologia

Toissijainen vamma tapahtuu minuutteja tai viikkoja alkuperäisen loukkauksen jälkeen, ja se sisältää useita porrastettuja prosesseja, jotka vahingoittavat entisestään ensisijaisen vamman jo vaurioittamia kudoksia. Se johtaa gliaalisen arven muodostumiseen, mikä estää aksonin kasvua.

Eläinmallit

SCI- malliorganismeina käytettäviä eläimiä tutkimuksessa ovat hiiret, rotat, kissat, koirat, siat ja kädelliset; jälkimmäiset ovat lähellä ihmisiä, mutta herättävät eettisiä huolenaiheita kädellisten kokeilusta . On olemassa erityisiä laitteita spesifisen, valvotun voiman iskujen tuottamiseksi koe -eläimen selkäytimeen.

Epiduraalisia jäähdytyssatuloita, jotka on kirurgisesti sijoitettu akuutisti traumatisoidun selkäydinkudoksen päälle, on käytetty arvioimaan paikallisen hypotermian mahdollisia hyödyllisiä vaikutuksia samanaikaisten glukokortikoidien kanssa ja ilman niitä .

Leikkaus

Leikkausta käytetään tällä hetkellä vakauden takaamiseksi loukkaantuneelle selkärangalle tai lievittämään selkäytimen painetta. Kuinka pian dekompressiivisen leikkauksen suorittaminen vamman jälkeen on kiistanalainen aihe, ja on ollut vaikea todistaa, että aikaisempi leikkaus tarjoaa parempia tuloksia inhimillisissä kokeissa. Jotkut väittävät, että varhainen leikkaus saattaa edelleen riistää jo loukkaantuneen selkäytimen hapen, mutta useimmat tutkimukset eivät osoita eroa varhaisen (kolmen päivän kuluessa) ja myöhäisen (viiden päivän kuluttua) leikkauksen tuloksissa, ja jotkut osoittavat hyötyä aikaisemmasta leikkauksesta.

Vuonna 2014 Darek Fidykalle tehtiin uraauurtava selkäleikkaus, joka käytti nilkan hermosiirtoja `` aukon sulkemiseksi '' hänen katkaistussa selkäytimessä ja hajua ympäröivissä soluissa (OEC) selkäydinsolujen stimuloimiseksi. Leikkaus tehtiin Puolassa yhteistyössä professori Geoff Raismanin, University College Londonin neurologian instituutin hermoregeneraation puheenjohtajan, ja hänen tutkimusryhmänsä kanssa. OEC: t otettiin potilaan hajulampuista hänen aivoissaan ja kasvatettiin sitten laboratoriossa; nämä solut injektoitiin sitten heikentyneen selkäydinkudoksen ylä- ja alapuolelle.

Neurosuojaus

Neuroprotektion tavoitteena on estää toissijaisen vamman aiheuttama vahinko. Yksi esimerkki on kohdistaa proteiini kalpaini, joka näyttää osallistuvan apoptoosiin ; proteiinin estäminen on tuottanut parempia tuloksia eläinkokeissa. Veren rauta vahingoittaa selkäydintä oksidatiivisen stressin kautta , joten yksi vaihtoehto on käyttää kelatointiainetta raudan sitomiseen; tällä tavalla hoidetut eläimet ovat osoittaneet parempia tuloksia. Reaktiivisten happilajien (ROS) aiheuttamat vapaiden radikaalien aiheuttamat vauriot ovat toinen terapeuttinen kohde, joka on osoittanut parannusta, kun se kohdistuu eläimiin. Yksi antibiootti, minosykliini , on tutkittu ihmisissä, koska se kykenee vähentämään vapaiden radikaalien vaurioita, eksitotoksisuutta , mitokondrioiden toiminnan häiriöitä ja apoptoosia. Rilutsolia, kouristuslääkettä, tutkitaan myös kliinisissä tutkimuksissa sen kyvystä estää natriumkanavia neuroneissa, mikä voisi estää eksitotoksisuuden aiheuttamat vahingot. Muita mahdollisesti neuroprotektiivisia aineita, joita tutkitaan kliinisissä tutkimuksissa, ovat setriini , erytropoietiini ja dalfampridiini .

Hypotermia

Yksi kokeellinen hoito, terapeuttinen hypotermia , käytetään hoidossa, mutta ei ole näyttöä siitä, että se parantaisi tuloksia. Joitakin kokeellisia hoitoja, mukaan lukien systeeminen hypotermia, on suoritettu yksittäistapauksissa, jotta voidaan kiinnittää huomiota lisäkliinisten ja kliinisten tutkimusten tarpeeseen, jotta voidaan selventää hypotermian roolia akuutissa selkäydinvammassa. Rajoitetusta rahoituksesta huolimatta monet kokeelliset hoidot, kuten paikallinen selkärangan jäähdytys ja värähtelevä kenttästimulaatio, ovat saavuttaneet kontrolloituja ihmiskokeita.

Metyyliprednisoloni

Tulehdusta ja gliaarpia pidetään tärkeinä estävinä tekijöinä neuroregeneraatiossa SCI: n jälkeen. Metyyliprednisolonia lukuun ottamatta mikään näistä kehityksistä ei ole kuitenkaan saavuttanut edes vähäistä käyttöä ihmisen selkäydinvamman kliinisessä hoidossa Yhdysvalloissa. Metyyliprednisolonia voidaan antaa pian loukkaantumisen jälkeen, mutta todisteet haitallisista sivuvaikutuksista ovat suuremmat kuin hyöty. Metyyliprednisolonin tehokkaampia jakelumekanismeja tutkitaan, mikä vähentäisi sen haitallisia vaikutuksia.

Neuroregeneraatio

Neuroregeneration pyrkii yhdistämään selkäytimen rikkoutuneet piirit uudelleen, jotta toiminta palautuu. Yksi tapa on uudistaa aksonit, jotka tapahtuvat spontaanisti perifeerisessä hermostossa . Kuitenkin keskushermoston myeliini sisältää molekyylejä, jotka estävät aksonien kasvua; Näin ollen nämä tekijät ovat terapian kohde kasvulle suotuisan ympäristön luomiseksi. Yksi tällainen molekyyli on myeliiniin liittyvä proteiini Nogo-A . Kun tämä proteiini on kohdennettu estävillä vasta -aineilla eläinmalleissa, aksonit kasvavat paremmin ja toiminnallinen palautuminen paranee.

Kantasolut

Kantasolut ovat soluja, jotka voivat erilaistua erilaisiin solutyyppeihin. Toivon mukaan selkärangan loukkaantuneelle alueelle siirretyt kantasolut mahdollistavat neuroregeneraation . SCI: ssä käytettäviä solutyyppejä ovat alkion kantasolut , hermosolut , mesenkymaaliset kantasolut , hajua ympäröivät solut , Schwann -solut , aktivoidut makrofagit ja indusoidut pluripotentit kantasolut . Kun kantasoluja ruiskutetaan selkäytimen vaurioitumisalueelle, ne erittävät neurotrofisia tekijöitä , ja nämä tekijät auttavat neuroneja ja verisuonia kasvamaan, mikä auttaa korjaamaan vauriot. On myös tarpeen luoda ympäristö, jossa kantasolut kasvavat.

Vuoden 2016 meneillään olevassa vaiheen 2 tutkimuksessa esitettiin tietoja, jotka osoittivat, että 90 päivän hoidon jälkeen alkion kantasoluista peräisin olevilla oligodendrosyyttien esisoluilla neljällä neljästä potilaasta, joilla oli täydellinen kohdunkaulan vamma, oli parantunut motorinen taso ja 2/4 paransi kahta motorista tasoa vähintään yhdellä puolella, ja yksi potilas parantaa molempia moottoritasoja molemmilla puolilla). Tutkimuksen alkuperäinen päätetapahtuma oli 2/5 potilasta parantamassa kahta tasoa toisella puolella 6–12 kuukauden kuluessa. Kaikilla kahdella kohdunkaulan koehenkilöllä tässä vaiheen 1–2 tutkimuksessa oli parantunut yläraajojen motorinen pistemäärä (UEMS) verrattuna lähtötilanteeseen ilman vakavia haittavaikutuksia, ja vuoden 2010 vaiheen 1 tutkimus 5 rintapotilaalla ei ole löytänyt turvallisuusongelmia 5–6 jälkeen vuoden seuranta.

Kuuden kuukauden tehokkuustietoja odotetaan tammikuussa 2017; Samaan aikaan tutkitaan suurempaa annosta, ja tutkimukseen rekrytoidaan nyt myös potilaita, joilla on epätäydellisiä vammoja.

Alkion kantasolut

Alkion kantasolut (ESC) ovat pluripotentteja ; ne voivat kehittyä kaikentyyppisiksi organismin soluiksi.

Neuraaliset kantasolut

Neuraalisten kantasolujen (NSCs) ovat multipotentteja ; ne voivat erilaistua erityyppisiksi hermosoluiksi, joko neuroneiksi tai gliaksi , nimittäin oligodendrosyytteiksi ja astrosyyteiksi . Toivottavasti nämä solut ruiskutetaan loukkaantuneeseen selkäytimeen korvaamaan kuolleet neuronit ja oligodendrosyytit ja erittämään kasvua tukevia tekijöitä. Ne eivät kuitenkaan pysty erottumaan neuroneiksi, kun ne siirretään, joko pysyen erilaistumattomina tai tulossa gliaksi. Vaiheen I / II kliinisessä tutkimuksessa istuttamalla NSCs ihmisen sisään SCI alkoi vuonna 2011 ja päättyi Kesäkuusta 2015.

Mesenkymaaliset kantasolut

Mesenkymaalisten kantasolujen ei tarvitse olla peräisin sikiöistä, joten vältä eettisiä vaikeuksia; ne tulevat kudoksista, mukaan lukien luuydin, rasvakudos , napanuora . Toisin kuin muut kantasolut, mesenkymaaliset solut eivät uhkaa kasvaimen muodostumista tai laukaise immuunijärjestelmän vastetta. Eläinkokeet, joissa on injektoitu luuytimen kantasoluja, ovat osoittaneet parantuneen motorisen toiminnan; ei kuitenkaan niin inhimillisessä kokeessa vuosi vamman jälkeen. Lisää kokeita on käynnissä. Rasva- ja napanuorakudoksen kantasolut tarvitsevat lisätutkimuksia ennen ihmistutkimusten suorittamista, mutta kaksi korealaista tutkimusta aloitettiin rasvasolujen tutkimiseksi SCI -potilailla.

Hajua ympäröivät solut

Kudos-, kuten hajuaistin ensheathing solujen päässä haju- sipulit on osoitettu aiheuttavan suotuisia vaikutuksia selkäydinvammapotilaissa rotilla. Kokeet ovat myös alkaneet osoittaa menestystä, kun hajuja ympäröivät solut siirretään ihmisiin, joilla on katkaistu selkäydin. Ihmiset ovat palauttaneet tunteensa, aiemmin halvaantuneiden lihasten käytön sekä virtsarakon ja suolen toiminnan leikkausten jälkeen, esim. Darek Fidyka .

Indusoidut pluripotentit kantasolut

Japanilaiset tutkijat havaitsivat vuonna 2006, että tiettyjen transkriptiotekijöiden lisääminen soluihin sai heistä pluripotentteja ja kykenee erilaistumaan useiksi solutyypeiksi. Tällä tavalla potilaan omia kudoksia voitaisiin käyttää teoriassa, koska siirteen hyljinnän mahdollisuus on pienempi .

Tekniset lähestymistavat

Viimeaikaisissa lähestymistavoissa on käytetty erilaisia ​​tekniikoita parantamaan selkäydinvamman korjaamista. Käyttö biomateriaalien on tekninen lähestymistapa SCI hoitoa, joka voidaan yhdistää kantasolusiirron. Ne voivat auttaa toimittamaan soluja loukkaantuneelle alueelle ja luomaan ympäristön, joka edistää niiden kasvua. Suunniteltujen biomateriaalien takana oleva yleinen hypoteesi on, että vaurioalueen silloittaminen kasvua sallivalla telineellä voi auttaa aksoneja kasvamaan ja siten parantamaan toimintaa. Käytettävien biomateriaalien on oltava riittävän vahvoja riittävän tuen aikaansaamiseksi, mutta riittävän pehmeitä, jotta ne eivät purista selkäydintä. Niiden on hajoava ajan myötä, jotta keho voi uudistaa kudoksensa. Suunniteltu hoito ei aiheuta immuunivastetta, kuten biologiset hoidot voivat, ja ne ovat helposti säädettävissä ja toistettavissa. Hydrogeelien tai itsestään kokoontuvien nanokuitujen in vivo -annoksen on osoitettu edistävän aksonin itämistä ja osittaista toiminnallista palautumista. Lisäksi hiilinanoputkien antamisen on osoitettu lisäävän moottorin aksonipituutta ja vähentävän leesion tilavuutta aiheuttamatta neuropaattista kipua . Lisäksi polymaitohappomikrokuitujen antaminen on osoittanut, että topografiset ohjeet voivat yksinään edistää aksonaalista uudistumista vaurioalueelle. Kaikki nämä lähestymistavat kuitenkin saivat aikaan vaatimattoman käyttäytymisen tai toiminnallisen palautumisen, mikä viittaa siihen, että lisätutkimuksia tarvitaan.

Hydrogeelit

Hydrogeelit ovat rakenteita, jotka on valmistettu polymeereistä, jotka on suunniteltu vastaamaan solujen ympärillä olevaa luonnollista solunulkoista matriisia . Niitä voidaan käyttää lääkkeiden toimittamiseen tehokkaammin selkäytimeen ja solujen tukemiseen, ja niitä voidaan pistää vaurioituneelle alueelle leesion täyttämiseksi. Ne voidaan istuttaa vaurioalueelle, jossa on lääkkeitä tai kasvutekijöitä , jotta kemikaalit pääsevät parhaiten vaurioituneelle alueelle ja mahdollistavat jatkuvan vapautumisen.

Exoskeletons

Teknologia tehokkaiden eksoskeletonien luomiseen , puettavat koneet kävelyliikkeiden avustamiseksi, edistyy tällä hetkellä merkittävästi. Saatavilla on tuotteita, kuten Ekso, jonka avulla yksilöt, joilla on jopa C7 -koko (tai mikä tahansa epätäydellinen) selkävamma, voivat nousta pystyasentoon ja tehdä teknisesti avustettuja askeleita. Tämän tekniikan alkuperäinen tarkoitus on toiminnalliseen kuntoutukseen, mutta tekniikan kehittyessä sen käyttö myös kehittyy.

Funktionaalinen sähköstimulaatio (FES) käyttää koordinoituja sähköiskuja lihaksiin saadakseen ne supistumaan kävelykuviossa. Vaikka se voi vahvistaa lihaksia, merkittävä haittapuoli FES: n käyttäjille on, että heidän lihaksensa väsyvät lyhyen ajan ja matkan jälkeen. Yksi tutkimussuunta yhdistää FES: n ja eksoskeletonit minimoidakseen molempien tekniikoiden haitat, tukien henkilön niveliä ja käyttämällä lihaksia vähentääkseen koneesta tarvittavaa tehoa ja siten sen painoa.

Aivot -tietokone -liitäntä

Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että aivojen ja tietokoneen käyttöliittymän ja toiminnallisen sähköstimulaation yhdistäminen voi palauttaa halvaantuneiden lihasten vapaaehtoisen hallinnan. Apinoilla tehty tutkimus osoitti, että on mahdollista käyttää suoraan aivojen komentoja ohittamalla selkäydin ja mahdollistamalla rajoitettu käsiohjaus ja toiminta.

Selkäydinimplantit

Selkäydinimplantteja , kuten e-dura -implantteja, jotka on suunniteltu istutettavaksi selkäytimen pintaan, tutkitaan selkäydinvamman aiheuttaman halvaantumisen varalta.

E-dura -implantit on suunniteltu käyttäen pehmeän neuroteknologian menetelmiä , joissa elektrodit ja mikrofluidinen annostelujärjestelmä on jaettu selkäydinimplantille. Selkäytimen kemiallinen stimulaatio annetaan e-dura-mikrofluidikanavan kautta. E-dura -implantit, toisin kuin aiemmat pintaimplantit, jäljittelevät läheisesti elävän kudoksen fyysisiä ominaisuuksia ja voivat antaa sähköimpulsseja ja farmakologisia aineita samanaikaisesti. Keinotekoinen dura mater rakennettiin hyödyntämällä PDMS: ää ja gelatiinihydrogeeliä. Hydrogeeli simuloi selkärangan kudosta ja silikonikalvo simuloi dura materia. Nämä ominaisuudet mahdollistavat e-dura -implanttien jatkuvan käytön selkäytimessä ja aivoissa ilman, että ne johtavat tulehdukseen, arpikudoksen kerääntymiseen ja hylkimiseen, jotka normaalisti johtuvat pinta-implanttien hankautumisesta hermokudosta vastaan.

Vuonna 2018 kaksi erillistä tutkimusryhmää Minnesotan Mayo Clinicista ja Kentuckyn Louisvillen yliopistosta onnistuivat palauttamaan osan liikkuvuudesta paraplegiasta kärsiville potilaille elektronisella selkäydinstimulaattorilla. Uuden selkäytimen stimulaattorin taustalla oleva teoria on, että tietyissä selkäydinvammoissa aivojen ja jalkojen väliset selkähermot ovat edelleen elossa, mutta vain lepotilassa. Lausannen yliopiston kolmas erillinen tutkimusryhmä julkaisi 1. marraskuuta 2018 samanlaisia ​​tuloksia samanlaisella stimulaatiotekniikalla Nature -lehdessä .

Viitteet

Bibliografia

• Bigelow, S.; Medzon, R. (16. kesäkuuta 2011). "Selkävammat: hermo" . Julkaisussa Legome, E .; Shockley, LW (toim.). Trauma: Kattava hätälääketieteen lähestymistapa . Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-50072-2.