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Philip J. Horner, Sean M. Barber, Alvaro Munoz, Houston Methodist Research Institute, Houston, Texas, USA

Einfluss von FES auf die synaptische Plastizität und Integration von iPS-Stammzelltransplantaten

Gefördert in: 2016, 2017, 2018


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Problem: Stammzelltransplantate zeigen bei chronischer Rückenmarksverletzung nur mäßige funktionielle Verbesserungen

Angriffspunkt: Stammzelltherapie in Kombination mit elektrischer Stimulation kann das Überleben und die Differenzierung von Stammzelltransplantaten verbessern

Zielsetzung: Dieser Kombinationsansatz könnte zu funktionellen Verbesserungen nach chronischer zervikaler Rückenmarksverletzung führen

 

Patienten mit einer Tetraplegie geben an, dass die Wiederherstellung der Arm- und Handfunktion oberste Priorität in der Behandlung habe. Mehrere Studien konnten funktionelle Verbesserungen nach einer Stammzelltherapie bei akuter Querschnittslähmung zeigen, aber bisher ist wenig über die Folgen einer solchen Therapie bei einer chronischen Verletzung bekannt, die einen Großteil der geschätzten 7,3 Millionen weltweit Rückenmarksverletzungen ausmachen. Frühere Studien zur Transplantation von humanen induzierten pluripotenten Stammezellen, die zu Neuroprogenitozellen (hiPSC-NPC) differenziert wurden, haben nur mäßige funktionelle Verbesserungen gezeigt. Kurze Nachbeobachtungszeiten und das Fehlen einer Kombination mit anderen Ansätzen waren Limitierungen dieser Studien.

Physiologische neurale Aktivität zeigt einem positiven Einfluss auf (1) das Überleben und die Differenzierung von Nervenzellen, (2) das Axonwachstum und (3)die Synapsenbildung und Stabilität der Dendriten. Deshalb könnte die elektrische Stimulierung des Rückenmarks nach einer Verletzung dazu dienen, das Überleben und die Differenzierung von Stammzelltransplantaten zu verstärken, und so zu geeigneten Verbindungen der Transplantatszellen mit den überlebenden Wirtszellen zu bilden, was zu funktionellen Verbesserungen führen könnte.

 (Sean Barber)
© Sean Barber

Frühere Versuche unseres Labors, elektrische Stimulierung mit Transplantation von hiPSC-NPC zu kombinieren, wurden durch eine starke Narbenbildung erschwert, die durch das Einbringen der Elektroden in das Rückenmark verursacht wurde. Hier sollen nun neue Oberflächen-basierte stimulierende Elektroden verwendet werden, die funktionelle Motorbewegungen in einem Modell von chronischer, zervikaler Querschnittslähmung auslösen sollen, ohne dass eine hemmende gliale Vernarbung entsteht, die in früheren Studien beobachtet wurde. So sollen transplantierte Stammzellen besser überleben und differenzieren können und neue synaptische Verbindungen innerhalb und um die Verletzungsstelle geschaffen werden, die zu funktionellen Verbesserungen führen sollen.