Het “onmogelijke” uitdagen: verlamming behandelen door middel van regeneratie van het ruggenmerg

Wetenschappers van NeuroRestore, Zwitserland, rapporteren Wetenschappen Ze hebben een gentherapie ontwikkeld die effectief is gebleken bij muizen om de hergroei van zenuwen bij ruggenmergletsels te stimuleren en zenuwen te sturen om zich opnieuw te verbinden met hun normale doelen om het bewegingsvermogen te herstellen.

Wanneer het ruggenmerg bij muizen en mensen gedeeltelijk beschadigd is, wordt de initiële verlamming gevolgd door een wijdverbreid spontaan herstel van de motorische functie. Nadat het ruggenmerg echter volledig gewond is geraakt, vindt dit normale herstel van het ruggenmerg niet plaats en is er geen herstel. Zinvol herstel na ernstig letsel vereist strategieën die de regeneratie van zenuwvezels bevorderen, maar de omstandigheden die nodig zijn voor deze strategieën om de motorische functie succesvol te herstellen zijn ongrijpbaar gebleven.

Eerdere ontdekkingen en recente ontwikkelingen

“Vijf jaar geleden hebben we aangetoond dat zenuwvezels kunnen worden geregenereerd door anatomisch complete dwarslaesies”, zegt Mark Anderson, een van de senior auteurs van het onderzoek. “Maar we realiseerden ons ook dat dit niet genoeg was om de motorische functie te herstellen, omdat de nieuwe vezels er niet in slaagden zich op de juiste plaatsen aan de andere kant van de laesie te verbinden.” Anderson is directeur van de regeneratie van het centrale zenuwstelsel bij NeuroRestore en wetenschapper bij het Wyss Center for Bioengineering and Neural Engineering.

Volledige visualisatie van het ruggenmerg van de regenererende projecties van het onderste thoracale ruggenmerg die de loopuitvoeringscentra bereiken. Krediet: EPFL/.Neurorestore

Samenwerken met collega’s bij UCLA (universiteit van Californië) en de Harvard Medical School gebruikten wetenschappers de modernste apparatuur in de biotechnologiefaciliteiten op de EPFL-campus in Genève om diepgaande analyses uit te voeren en het type neuronen te identificeren dat betrokken is bij normaal herstel van het ruggenmerg na een gedeeltelijke dwarslaesie . “Onze waarnemingen met behulp van een enkele kerncel RNA “De reeks onthulde niet alleen welke specifieke axonen moeten regenereren, maar onthulde ook dat deze axonen zich opnieuw moeten verbinden met hun normale doelen om de motorische functie te herstellen”, zegt Jordan Squire, eerste auteur van het onderzoek. De bevindingen van het team verschijnen in het nummer van 22 september 2023 van het tijdschrift Wetenschappen.

Naar een combinatie van benaderingen

Hun ontdekking heeft geleid tot het ontwerp van een veelzijdige gentherapie. De wetenschappers activeerden groeiprogramma’s in specifieke neuronen bij muizen om hun zenuwvezels te regenereren, reguleerden specifieke eiwitten om de groei van zenuwcellen door de kern van de laesie te ondersteunen, en dienden begeleidingsmoleculen toe om de regenererende zenuwvezels naar hun normale doelen onder de laesie te lokken. “We werden geïnspireerd door de natuur toen we een therapeutische strategie ontwierpen die de herstelmechanismen van het ruggenmerg nabootst die spontaan optreden na gedeeltelijke verwondingen”, zegt Squire.

Volledige visualisatie van het ruggenmerg van de regenererende projecties van het onderste thoracale ruggenmerg die de loopuitvoeringscentra bereiken. Krediet: EPFL/.Neurorestore

Muizen met anatomisch volledige verwondingen aan het ruggenmerg konden weer lopen en vertoonden looppatronen die vergelijkbaar waren met die gemeten bij muizen die na gedeeltelijke verwondingen weer normaal konden lopen. Deze observatie onthulde een voorheen onbekend geval van succes van regeneratieve therapieën bij het herstellen van de motorische functie na neurotrauma. “We verwachten dat onze gentherapie synergetisch zal werken met onze andere procedures waarbij elektrische stimulatie van het ruggenmerg betrokken is”, zegt Gregoire Courtin, een van de senior auteurs van de studie en die samen met Jocelyn Bloch ook leiding geeft aan NeuroRestore. “Wij zijn van mening dat een complete oplossing voor de behandeling van ruggenmergletsel beide benaderingen vereist: gentherapie om de relevante zenuwvezels terug te laten groeien, en spinale stimulatie om het vermogen van zowel deze vezels als het ruggenmerg onder het letsel om beweging te produceren te maximaliseren.”

Hoewel er nog veel hindernissen moeten worden overwonnen voordat deze gentherapie op mensen kan worden toegepast, hebben wetenschappers de eerste stappen gezet in de richting van de ontwikkeling van de technologie die nodig is om deze prestatie de komende jaren te bereiken.

Referentie: “Herstellen van lopen na verlamming door het regenereren van neuronen die zijn gelabeld met het normale doelgebied” door Jordan W. Squire, Marco Milano, Alexandra De Cossi, Mathieu Gauthier, Michael A. Skinider, Nicholas D. James, Newton Chu, Anna Lassen, Claudia Cathey, Thomas H. Hutson, Steven Sito, Leticia Baud, Katia Galan, Viviana O’Reilly, Achilleas Laskaratos, Quentin Barraud, Timothy J. Deming, Richie E. Kohman, Bernard L. Schneider, Zhigang He, Jocelyn Bloch, Michael F. Sophronio, Gregoire Courtin en Mark A. Anderson, 21 september 2023, Wetenschappen.
doi: 10.1126/science.adi6412