Wetenschappers van het Zwitserse bedrijf NeuroRestore rapporteerden in het tijdschrift Science dat ze een gentherapie hebben ontwikkeld waarvan is bewezen dat het bij muizen de zenuwregeneratie bij ruggenmergletsels stimuleert en zenuwen begeleidt om zich opnieuw te verbinden met hun natuurlijke doelwitten, waardoor de mobiliteit wordt hersteld.
Visualisatie van het hele ruggenmerg van regeneratieve processen in het lagere thoracale ruggenmerg, projecterend naar het lopende uitvoerende centrum. Afbeeldingsbron: EPFL/.Neurorestore
Wanneer delen van het ruggenmerg bij muizen en mensen beschadigd raken, wordt de initiële verlamming gevolgd door een wijdverbreid, spontaan herstel van de motorische functie. Na een volledige dwarslaesie vindt dit natuurlijke herstel van het ruggenmerg echter niet plaats en is herstel onmogelijk. Effectief herstel na ernstig letsel vereist strategieën om de regeneratie van zenuwvezels te bevorderen, maar de omstandigheden die nodig zijn voor deze strategieën om de motorische functie succesvol te herstellen blijven ongrijpbaar.
"Vijf jaar geleden hebben we aangetoond dat zenuwvezels kunnen regenereren bij anatomisch intacte ruggenmergletsels", zegt Mark Anderson, senior auteur van de studie. "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 locatie aan de andere kant van de laesie te verbinden." Anderson is directeur van CNS Regeneration bij NeuroRestore en wetenschapper bij het Wyss Center for Biological and Neural Engineering.
Visualisatie van het gehele ruggenmerg van de regeneratie van het lagere thoracale ruggenmerg, projecterend naar het lopende uitvoerende centrum. Afbeeldingsbron: EPFL/.Neurorestore
In samenwerking met collega's van de Universiteit van Californië, Los Angeles (UCLA) en de Harvard Medical School gebruikten de wetenschappers geavanceerde apparatuur op de EPFL Campus Biotechnology Facility in Genève om diepgaande analyses uit te voeren en te bepalen welke soorten neuronen betrokken zijn bij het natuurlijke herstel van het ruggenmerg na gedeeltelijke dwarslaesie. Jordan Squair, de eerste auteur van de studie, zei: "Onze observaties met behulp van single-cell nucleaire RNA-sequencing onthulden niet alleen de specifieke axonen die moeten regenereren, maar onthulden ook dat deze axonen zich opnieuw moeten verbinden met hun natuurlijke doelwitten om de motorische functie te herstellen." De bevindingen van het onderzoeksteam werden gepubliceerd in Science van 22 september 2023.
Hun bevindingen vormen een basis voor het ontwerpen van veelzijdige gentherapieën. De wetenschappers activeerden het groeiprogramma van geïdentificeerde neuronen in muizen om zenuwvezels te regenereren; opreguleerde specifieke eiwitten om neuronale groei door de kern van de laesie te ondersteunen; en begeleidingsmoleculen toegediend om regenererende zenuwvezels naar natuurlijke doelen onder de laesie te lokken. "We werden geïnspireerd door de natuur toen we een behandelstrategie ontwierpen die enkele van de herstelmechanismen van het ruggenmerg nabootst die spontaan optreden na een blessure", aldus Squair.
Visualisatie van het hele ruggenmerg van regeneratieve processen in het lagere thoracale ruggenmerg, projecterend naar het lopende uitvoerende centrum. Afbeeldingsbron: EPFL/.Neurorestore
Muizen met anatomisch volledige verwondingen aan het ruggenmerg konden weer lopen en vertoonden een gang die vergelijkbaar was met die van muizen die na een gedeeltelijke verwonding terugkeerden naar natuurlijk lopen. Deze observatie onthult een onbekende voorwaarde voor regeneratieve therapie om de motorische functie na neurotrauma succesvol te herstellen. "We hopen dat onze gentherapie in synergie zal werken met onze andere procedures waarbij elektrische stimulatie van het ruggenmerg betrokken is", aldus Grégoire Courtine en Jocelyne Bloch, senior auteurs van de studie en directeuren van NeuroRestore. "Wij zijn van mening dat een complete oplossing voor de behandeling van ruggenmergletsel twee benaderingen vereist: gentherapie om de relevante zenuwvezels opnieuw te laten groeien, en ruggenmergstimulatie om het vermogen van die vezels en het ruggenmerg om beweging te genereren op de plaats van het letsel te maximaliseren."
Hoewel er veel hindernissen moeten worden overwonnen voordat dit type gentherapie bij mensen kan worden gebruikt, hebben wetenschappers de eerste stappen gezet en ontwikkelen ze de noodzakelijke technologie om deze prestatie de komende jaren te bereiken.