RU2758760C1 - Method for treating traumatic spinal cord injury - Google Patents
Method for treating traumatic spinal cord injury Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758760C1 RU2758760C1 RU2021101454A RU2021101454A RU2758760C1 RU 2758760 C1 RU2758760 C1 RU 2758760C1 RU 2021101454 A RU2021101454 A RU 2021101454A RU 2021101454 A RU2021101454 A RU 2021101454A RU 2758760 C1 RU2758760 C1 RU 2758760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spinal cord
- injury
- level
- electrical stimulation
- cord injury
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 208000020431 spinal cord injury Diseases 0.000 title claims abstract description 27
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 40
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 claims abstract description 32
- 208000014674 injury Diseases 0.000 claims abstract description 22
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims abstract description 20
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000001415 gene therapy Methods 0.000 claims abstract description 20
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 20
- 108010073929 Vascular Endothelial Growth Factor A Proteins 0.000 claims abstract description 11
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 claims abstract description 11
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 108010025020 Nerve Growth Factor Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 102000007072 Nerve Growth Factors Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 239000003900 neurotrophic factor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 102000034615 Glial cell line-derived neurotrophic factor Human genes 0.000 claims abstract description 8
- 108091010837 Glial cell line-derived neurotrophic factor Proteins 0.000 claims abstract description 8
- 108010069196 Neural Cell Adhesion Molecules Proteins 0.000 claims abstract description 7
- 102100021852 Neuronal cell adhesion molecule Human genes 0.000 claims abstract description 6
- 101710130688 Neuronal cell adhesion molecule Proteins 0.000 claims abstract description 6
- 206010049679 Spinal shock Diseases 0.000 claims abstract description 4
- 102100027347 Neural cell adhesion molecule 1 Human genes 0.000 claims abstract 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 238000007913 intrathecal administration Methods 0.000 claims description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 5
- 230000002518 glial effect Effects 0.000 claims description 4
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000036407 pain Effects 0.000 claims description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 3
- 210000003954 umbilical cord Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 23
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 9
- 210000004700 fetal blood Anatomy 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 13
- 244000309715 mini pig Species 0.000 description 11
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 10
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 8
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 6
- 230000009519 contusion Effects 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 5
- 102000001068 Neural Cell Adhesion Molecules Human genes 0.000 description 4
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 210000005087 mononuclear cell Anatomy 0.000 description 4
- 230000000324 neuroprotective effect Effects 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 4
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 3
- 108090000379 Fibroblast growth factor 2 Proteins 0.000 description 3
- 102000003974 Fibroblast growth factor 2 Human genes 0.000 description 3
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 238000001827 electrotherapy Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- 239000013603 viral vector Substances 0.000 description 3
- 102000004219 Brain-derived neurotrophic factor Human genes 0.000 description 2
- 108090000715 Brain-derived neurotrophic factor Proteins 0.000 description 2
- 101000808011 Homo sapiens Vascular endothelial growth factor A Proteins 0.000 description 2
- 102000003683 Neurotrophin-4 Human genes 0.000 description 2
- 108090000099 Neurotrophin-4 Proteins 0.000 description 2
- 206010002026 amyotrophic lateral sclerosis Diseases 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229940077737 brain-derived neurotrophic factor Drugs 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 210000001951 dura mater Anatomy 0.000 description 2
- 101150082979 gdnf gene Proteins 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000002684 laminectomy Methods 0.000 description 2
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 210000001087 myotubule Anatomy 0.000 description 2
- 101150006061 neur gene Proteins 0.000 description 2
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 2
- 230000035771 neuroregeneration Effects 0.000 description 2
- 238000013310 pig model Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 102220240796 rs553605556 Human genes 0.000 description 2
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 2
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 2
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 2
- 230000008736 traumatic injury Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 102000003952 Caspase 3 Human genes 0.000 description 1
- 108090000397 Caspase 3 Proteins 0.000 description 1
- 102000047174 Disks Large Homolog 4 Human genes 0.000 description 1
- 108700019745 Disks Large Homolog 4 Proteins 0.000 description 1
- 101100339887 Drosophila melanogaster Hsp27 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920001917 Ficoll Polymers 0.000 description 1
- 206010061431 Glial scar Diseases 0.000 description 1
- 206010018341 Gliosis Diseases 0.000 description 1
- 101150096895 HSPB1 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000598171 Human adenovirus sp. Species 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N Isoflurane Chemical compound FC(F)OC(Cl)C(F)(F)F PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100023616 Neural cell adhesion molecule L1-like protein Human genes 0.000 description 1
- 102000004230 Neurotrophin 3 Human genes 0.000 description 1
- 108090000742 Neurotrophin 3 Proteins 0.000 description 1
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 description 1
- 208000004210 Pressure Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 108091006634 SLC12A5 Proteins 0.000 description 1
- 102100034250 Solute carrier family 12 member 5 Human genes 0.000 description 1
- 102000004874 Synaptophysin Human genes 0.000 description 1
- 108090001076 Synaptophysin Proteins 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000001640 apoptogenic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 description 1
- 210000001130 astrocyte Anatomy 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 210000004958 brain cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000002659 cell therapy Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 230000005786 degenerative changes Effects 0.000 description 1
- 101150069842 dlg4 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 1
- 230000007831 electrophysiology Effects 0.000 description 1
- 238000002001 electrophysiology Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 210000004884 grey matter Anatomy 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 102000058223 human VEGFA Human genes 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000007918 intramuscular administration Methods 0.000 description 1
- 229960002725 isoflurane Drugs 0.000 description 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 210000004705 lumbosacral region Anatomy 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002025 microglial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007491 morphometric analysis Methods 0.000 description 1
- 230000037023 motor activity Effects 0.000 description 1
- 210000002161 motor neuron Anatomy 0.000 description 1
- 210000004237 neck muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 230000004770 neurodegeneration Effects 0.000 description 1
- 210000004498 neuroglial cell Anatomy 0.000 description 1
- 229940032018 neurotrophin 3 Drugs 0.000 description 1
- 229940097998 neurotrophin 4 Drugs 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 1
- 239000013600 plasmid vector Substances 0.000 description 1
- 230000017956 positive regulation of myelination Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011552 rat model Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009719 regenerative response Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000036573 scar formation Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000000946 synaptic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001890 transfection Methods 0.000 description 1
- 230000002485 urinary effect Effects 0.000 description 1
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
- A61K35/12—Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
- A61K35/48—Reproductive organs
- A61K35/51—Umbilical cord; Umbilical cord blood; Umbilical stem cells
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
- A61P25/02—Drugs for disorders of the nervous system for peripheral neuropathies
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Hematology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Neurology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reproductive Health (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Virology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к способам посттравматического восстановления спинного мозга с помощью сочетанного применения методов клеточно-опосредованной генной терапии и двухуровневой эпидуральной электростимуляции спинного мозга, которые могут быть использованы в медицинских учреждениях для нейрореабилитации пациентов с травмой спинного мозга.The invention relates to medicine, namely to methods of post-traumatic recovery of the spinal cord using the combined use of methods of cell-mediated gene therapy and two-level epidural electrical stimulation of the spinal cord, which can be used in medical institutions for neurorehabilitation of patients with spinal cord injury.
Проблема терапии травмы спинного мозга остается одной из актуальных в практической медицине. Эта патология, независимо от причины или степени травмы, характеризуется гибелью нейронов и глиальных клеток, дегенерацией аксонов и нарушением функций иннервируемых органов-мишеней. Несмотря на прогресс в тактике лечения травмы спинного мозга, пациенты получают базовую симптоматическую терапию, которая направленна на уменьшение таких вторичных повреждений, как отек и воспаление нервной ткани, а также на регуляцию функций органов дыхательной, сердечно-сосудистой, мочевыделительной систем, коррекцию биохимических показателей гомеостаза, профилактику инфекционных осложнений и пролежней. Таким образом, с целью повышения эффективности нейрореабилитации пациентов с травмой спинного мозга требуются разработки и внедрения принципиально новых способов терапии, включающих воздействие на посттравматический спинной мозг различных методологических подходов.The problem of spinal cord injury therapy remains one of the most urgent in practical medicine. This pathology, regardless of the cause or degree of injury, is characterized by the death of neurons and glial cells, degeneration of axons, and dysfunction of innervated target organs. Despite progress in the tactics of treating spinal cord injury, patients receive basic symptomatic therapy, which is aimed at reducing such secondary injuries as edema and inflammation of the nervous tissue, as well as regulating the functions of the respiratory, cardiovascular, and urinary systems, and correcting biochemical indicators of homeostasis. , prevention of infectious complications and bedsores. Thus, in order to increase the efficiency of neurorehabilitation of patients with spinal cord injury, it is necessary to develop and implement fundamentally new methods of therapy, including the impact of various methodological approaches on the post-traumatic spinal cord.
В настоящее время для лечения пациентов с травмой спинного мозга активно разрабатываются две основные стратегии: биотехнологическая - генная и клеточная терапия и электрофизиологическая - стимуляция электрическим током.Currently, two main strategies are being actively developed for the treatment of patients with spinal cord injury: biotechnological - gene and cell therapy and electrophysiological - stimulation with electric current.
Известен способ лечения травматических повреждений спинного мозга с помощью физиотерапевтического электростимулятора с набором электродов большой площади. Электроды устанавливают в области спины так, чтобы в зону стимуляции попали сегменты спинного мозга на уровне поражения, выше и ниже этого уровня. Процедура включает воздействие постоянным экспоненциальным электрическим током частотой 50 Гц, длительностью импульса 50 мс, напряжением 10-40 В, посылками импульсов от непрерывного до 20 с в экспоненциальной форме (Патент RU №2578860 С1, МПК A61N 1/18 - 27.03.2016 Бюл. №9). Недостатком данного способа является использование чрескожной стимуляции с помощью электродов большой площади, что не позволяет достичь точной сегментной локализации и нужной интенсивности электростимуляции.A known method of treating traumatic injuries of the spinal cord using a physiotherapeutic electrostimulator with a set of electrodes of a large area. The electrodes are placed in the back area so that the spinal cord segments at the level of the lesion, above and below this level, fall into the stimulation zone. The procedure includes exposure to a constant exponential electric current with a frequency of 50 Hz, a pulse duration of 50 ms, a voltage of 10-40 V, sending impulses from continuous to 20 s in exponential form (Patent RU No. 2578860 C1, IPC A61N 1/18 - 03/27/2016 Bull. No. 9). The disadvantage of this method is the use of percutaneous stimulation using electrodes of a large area, which does not allow achieving accurate segmental localization and the desired intensity of electrical stimulation.
Эпидуральную электростимуляцию спинного мозга проводят электродами, наложенными на твердую мозговую оболочку спинного мозга. Способ эпидуральной электростимуляции применяют для активации генераторов шагания, обеспечивающих "шагательный" характер вызванных электростимуляцией движений ног. У лабораторных животных с полной перерезкой спинного мозга в нижнегрудном отделе активацию генераторов шагания осуществляли способом эпидуральной электростимуляции с помощью электродов, вживленных ниже эпицентра травмы в L2 и S1 сегменты (Патент RU №2418319 С2, МПК G09B 23/28, A61N 1/32 - 10.05.2011, Бюл. №13).Epidural electrical stimulation of the spinal cord is performed with electrodes placed on the dura mater of the spinal cord. The method of epidural electrical stimulation is used to activate the walking generators, which provide the "walking" character of the leg movements caused by electrical stimulation. In laboratory animals with a complete transection of the spinal cord in the lower thoracic region, the walking generators were activated by the method of epidural electrical stimulation using electrodes implanted below the epicenter of the injury in the L2 and S1 segments (Patent RU No. 2418319 C2, IPC G09B 23/28, A61N 1/32 - 10.05 .2011, bull. No. 13).
Для лечения больных с хроническим поражением спинного мозга известен способ стимуляции с помощью парой проволочных электродов, установленных на уровне Th12-L1 позвонков. Эпидуральная электростимуляция импульсами тока прямоугольной формы длительностью 0,5-1 мс, амплитудой 0,1-7 мА, с индивидуально подобранной частотой в диапазоне 2-100 Гц, обеспечивала координированное "шагательное" движение ног (Патент RU №2204423 С2, МПК A61N 1/36 - 20.05.2003, Бюл. №14). Недостатком приведенных примеров является проведение эпидуральной стимуляции лишь ниже уровня поражения спинного мозга, что потенциально имеет более низкую эффективность нейрореабилитационных мероприятий.For the treatment of patients with chronic lesions of the spinal cord, there is a known method of stimulation using a pair of wire electrodes installed at the level of the Th12-L1 vertebrae. Epidural electrical stimulation with rectangular current pulses with a duration of 0.5-1 ms, an amplitude of 0.1-7 mA, with an individually selected frequency in the range of 2-100 Hz, provided a coordinated "walking" movement of the legs (Patent RU No. 2204423 C2, IPC A61N 1 / 36 - 20.05.2003, Bul. No. 14). The disadvantage of these examples is that epidural stimulation is performed only below the level of spinal cord injury, which potentially has a lower efficiency of neurorehabilitation measures.
Положительный эффект генной терапии при травме спинного мозга установлен в многочисленных экспериментах на лабораторных животных. Из исследованного уровня техники известен метод стимулирования посттравматической регенерации спинного мозга путем введения генетического вектора на основе двухкассетной плазмиды pBud-VEGF-FGF2, одновременно экспрессирующей сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) и фактор роста фибробластов 2 (FGF2) (Патент RU №2459630, МПК A61K 48/00, А61Р 25/28, C12N 15/79 - 27.08.2012, Бюл. №24), выше и ниже области повреждения спинного мозга. Недостатком этого метода является применение плазмидного вектора, который имеет низкий уровень трансфекции клеток реципиента и, как следствие, низкий уровень продукции VEGF и FGF2.The positive effect of gene therapy in spinal cord injury has been established in numerous experiments on laboratory animals. From the studied prior art, a method is known for stimulating post-traumatic regeneration of the spinal cord by introducing a genetic vector based on a two-cassette plasmid pBud-VEGF-FGF2, simultaneously expressing vascular endothelial growth factor (VEGF) and fibroblast growth factor 2 (FGF2) (Patent RU No. 2459630, IPC A61K 48/00, A61P 25/28, C12N 15/79 - 27.08.2012, Bul. No. 24), above and below the area of spinal cord injury. The disadvantage of this method is the use of a plasmid vector, which has a low level of transfection of recipient cells and, as a consequence, a low level of VEGF and FGF2 production.
В другом известном способе генетически модифицированные мононуклеарные клетки крови пуповины, трансдуцированные аденовирусным вектором, содержащего ген глиального нейротрофического фактора (GDNF), вводили непосредственно в ткань мозга выше и ниже эпицентра травмы (Патент RU №2521225, МПК A61K 48/00, А61Р 43/00 - 27.06.2014 Бюл. №18). Недостатком этого способа является прямое введение генетически модифицированных мононуклеарных клеток в здоровую нервную ткань, что может повлечь дополнительные дегенеративные изменения в мозге.In another known method, genetically modified umbilical cord blood mononuclear cells transduced with an adenoviral vector containing the glial neurotrophic factor (GDNF) gene were injected directly into the brain tissue above and below the epicenter of injury (Patent RU No. 2521225, IPC A61K 48/00, A61P 43/00 - 27.06.2014 Bul. No. 18). The disadvantage of this method is the direct introduction of genetically modified mononuclear cells into healthy nervous tissue, which may lead to additional degenerative changes in the brain.
Одним из перспективных подходов доставки рекомбинантных генов, кодирующих биологически активные молекулы нейропротекторного действия в центральную нервную систему, является интратекальная инъекция генетического материала. В моделях контузионной травмы спинного мозга на крысах комбинацию трех генов, кодирующих сосудистый эндотелиальный фактор роста (англ. Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF), глиальный нейротрофический фактор (англ. Glial cell line-Derived Neurotrophic Factor, GDNF) и нейрональную молекула клеточной адгезии (англ. Neural Cell Adhesion Molecule, NCAM), доставляли в спинной мозг путем интратекальной инъекции с помощью аденовирусных векторов, или на клеточных носителях с помощью мононуклеарных клеток крови пуповины человека [Izmailov А.А., Povysheva T.V., Bashirov F.V., et al. Spinal Cord Molecular and Cellular Changes Induced by Adenoviral Vector - and Cell-Mediated Triple Gene Therapy after Severe Contusion // Front. Pharmacol. 2017; 8: 813]. Недостатком приведенного примера является тот факт, что данные, полученные на крысах, не могут быть прямо транслированы на пациентах. Кроме того, прямое действие терапевтических генов, стимулирующих нейрорегенерацию, продолжается не более 3-4 недель после введения препарата, содержащего генетический материал.One of the promising approaches for the delivery of recombinant genes encoding biologically active molecules of neuroprotective action into the central nervous system is intrathecal injection of genetic material. In rat models of spinal cord injury, a combination of three genes encoding Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Glial cell line-Derived Neurotrophic Factor (GDNF), and neuronal cell adhesion molecule ( English Neural Cell Adhesion Molecule, NCAM), delivered to the spinal cord by intrathecal injection using adenoviral vectors, or on cell carriers using mononuclear blood cells of the human umbilical cord [Izmailov AA, Povysheva TV, Bashirov FV, et al. Spinal Cord Molecular and Cellular Changes Induced by Adenoviral Vector - and Cell-Mediated Triple Gene Therapy after Severe Contusion // Front. Pharmacol. 2017; 8: 813]. The disadvantage of this example is the fact that the data obtained in rats cannot be directly translated into patients. In addition, the direct action of therapeutic genes that stimulate neuroregeneration lasts no more than 3-4 weeks after the administration of the drug containing the genetic material.
Большинство новых способов терапии травмы спинного мозга выполнено с применением одной стратегии, например, воздействие только генной терапии или только электростимуляции. Однако представляется целесообразным их одновременное применение, поскольку каждая из указанных выше стратегий имеют положительное влияние на посттравматическое восстановление спинного мозга. Кроме того, электрическая стимуляция не только поддерживает функциональное состояние двигательных нейронов, но также способствует экспрессии в клетках мозга нейротрофических факторов, таких как мозговой нейротрофический фактор (англ. Brain derived neurotrophic factor, BDNF), нейроторофин 3 и нейротрофин 4 (англ. Neurotrophin, NT-3 и NT-4). В совокупности, сочетание двух подходов для повышения продукции различных нейротрофических факторов может иметь положительное синергетическое действие на усиление регенераторного ответа в спинном мозге после травматического повреждения.Most of the new therapies for spinal cord injury have been accomplished using a single strategy, such as gene therapy alone or electrical stimulation alone. However, it seems advisable to use them simultaneously, since each of the above strategies has a positive effect on the post-traumatic recovery of the spinal cord. In addition, electrical stimulation not only maintains the functional state of motor neurons, but also promotes the expression in brain cells of neurotrophic factors such as Brain derived neurotrophic factor (BDNF), neurotrophin 3 and neurotrophin 4 (NT -3 and NT-4). Taken together, a combination of the two approaches to increase the production of various neurotrophic factors may have a positive synergistic effect on enhancing the regenerative response in the spinal cord after traumatic injury.
Проведенный информационный поиск в области регенеративной медицины и электрофизиологии свидетельствует, что способы клеточно-опосредованной генной терапии в сочетании с электростимуляцией спинного мозга для преодоления последствий нейродегенерации и стимулирования нейрорегенерации при травме спинного мозга в настоящее время не известны.The conducted information search in the field of regenerative medicine and electrophysiology indicates that methods of cell-mediated gene therapy in combination with electrical stimulation of the spinal cord to overcome the consequences of neurodegeneration and stimulate neuroregeneration in spinal cord injury are currently not known.
Задачей заявленного изобретения является способ лечения травматического повреждения спинного мозга, включающий клеточно-опосредованную генную терапию в сочетании с двухуровневой эпидуральной электростимуляцией.The object of the claimed invention is a method for the treatment of traumatic spinal cord injury, including cell-mediated gene therapy in combination with two-level epidural electrical stimulation.
Полезность заявленного способа заключается в повышении эффективности нейрореабилитации пациентов с травмой спинного мозга.The utility of the claimed method lies in increasing the efficiency of neurorehabilitation of patients with spinal cord injury.
Техническим результатом заявленного изобретения является морфологическое и функциональное восстановление спинного мозга после контузионной травмы.The technical result of the claimed invention is the morphological and functional recovery of the spinal cord after contusion injury.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что способ лечения травматического повреждения спинного мозга, включающий генную терапию и эпидуральную электростимуляцию, заключается в том, что через четыре часа после травмы спинного мозга путем интратекальной инъекции вводят 2×106 генетически модифицированные мононуклеарные клетки крови пуповины человека, сверхэкспрессирующие рекомбинантные гены человека, кодирующие нейротрофические факторы, а именно сосудистый эндотелиальный фактор роста VEGF и глиальный нейротрофический фактор GDNF и нейрональную молекулу клеточной адгезии NCAM, в 200 мкл физиологического раствора - 0,9% NaCl, а затем после купирования спинального шока начинают двухуровневую эпидуральную электростимуляцию спинного мозга однонаправленным током с частотой 25-35 Гц, силой тока 7-25 мА и длительностью импульса 0,2 мс с помощью электростимулятора Digitimer DS7A в течение шести недель через день продолжительностью 30 мин в утреннее время, при которой процедура включает стимуляцию выше травмы на уровне С5 позвонка и силу тока подбирают таким образом, чтобы она не вызывала болевых ощущений, и продолжительностью 30 мин в вечернее время, при которой процедура направлена на возбуждение генераторов шагания ниже травмы на уровне L2 позвонка одновременно с тренировкой на беговой дорожке, при этом сила тока подбирается индивидуально так, чтобы возникали шагательные движения.The technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that a method for treating traumatic spinal cord injury, including gene therapy and epidural electrical stimulation, consists in the fact that 4 hours after spinal cord injury, 2 × 10 6 genetically modified mononuclear blood cells of the umbilical cord are injected by intrathecal injection human, overexpressing recombinant human genes encoding neurotrophic factors, namely vascular endothelial growth factor VEGF and glial neurotrophic factor GDNF and neuronal cell adhesion molecule NCAM, in 200 μl saline - 0.9% NaCl, and then, after the relief of spinal shock, a two-level epidural electrical stimulation of the spinal cord with a unidirectional current with a frequency of 25-35 Hz, a current of 7-25 mA and a pulse duration of 0.2 ms using the Digitimer DS7A electrostimulator for six weeks every other day for 30 minutes in the morning, when The swarm procedure includes stimulation above the injury at the level of the C5 vertebra and the current strength is selected so that it does not cause pain, and lasting 30 minutes in the evening, in which the procedure is aimed at stimulating the generators of walking below the injury at the L2 level of the vertebra simultaneously with training on treadmill, while the current strength is selected individually so that stepping movements occur.
Преимуществом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение положительного синергетического действия генной терапии и эпидуральной электростимуляции на посттравматическую регенерацию спинного мозга и восстановление функциональной активности спинного мозга.The advantage provided by the above set of features is the obtaining of a positive synergistic effect of gene therapy and epidural electrical stimulation on post-traumatic regeneration of the spinal cord and restoration of the functional activity of the spinal cord.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примером клеточно-опосредованной генной терапии в сочетании с двухуровневой эпидуральной электростимуляцией в моделях на мини-свиньях с травмой спинного мозга в нижнегрудном отделе на уровне Th8-Th9 позвонков. Генетически модифицированные мононуклеарные клетки крови пуповиньг человека (2×106 в 200 мкл 0,9% NaCl), сверхэкспрессирующие рекомбинантные гены человека, кодирующие нейротрофические факторы VEGF и GDNF и нейрональную молекулу клеточной адгезии NCAM, вводят путем интратекальной инъекции через 4 часа после моделирования нейротравмы. Процедуру эпидуральной электростимуляции проводят выше эпицентра травмы на уровне С5 позвонка и ниже - на уровне L2 позвонка после купирования спинального шока.The essence of the invention is illustrated by an example of cell-mediated gene therapy in combination with two-level epidural electrical stimulation in mini-pig models with spinal cord injury in the lower thoracic region at the level of Th8-Th9 vertebrae. Genetically modified human umbilical blood mononuclear cells (2 × 10 6 in 200 μl 0.9% NaCl), overexpressing recombinant human genes encoding neurotrophic factors VEGF and GDNF and neuronal cell adhesion molecule NCAM, are administered by intrathecal injection 4 hours after modeling neurotrauma ... The procedure for epidural electrical stimulation is performed above the epicenter of the injury at the level of the C5 vertebra and below at the level of the L2 vertebra after the relief of spinal shock.
Пример клеточно-опосредованной генной терапии в сочетании с двухуровневой эпидуральной электростимуляцией в моделях на мини-свиньях с контузионной травмой спинного мозга.An example of cell-mediated gene therapy combined with two-level epidural electrical stimulation in mini-pig models with spinal cord injury.
Первый этап. Рекомбинантные репликативно-дефектные вирусные векторы, несущие ген сосудистого эндотелиального фактора роста (vegf165), ген глиального нейротрофического фактора (gdnf) и ген нейрональной молекулы клеточной адгезии (ncam1) созданы на основе аденовируса человека 5 серотипа (Ad5) в Национальном исследовательском центре эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации (г. Москва), как было описано ранее [Islamov R.R. et al. Symptomatic improvement, increased life-span and sustained cell homing in amyotrophic lateral sclerosis after transplantation of human umbilical cord blood cells genetically modified with adeno-viral vectors expressing a neuroprotective factor and a neur // Curr. GeneTher. 2015. Vol. 15, №3. P. 266-276.]. В настоящей заявке были использованы аденовирусные вектора (Ad5), несущие ген vegf165 (Ad5-VEGF), ген gdnf (Ad5-GDNF) и ген ncam1 (Ad5-NCAM).First step. Recombinant replicative-defective viral vectors carrying the gene for vascular endothelial growth factor (vegf165), the gene for glial neurotrophic factor (gdnf) and the gene for neuronal cell adhesion molecule (ncam1) were created on the basis of human adenovirus serotype 5 (Ad5) at the National Research Center for Epidemiology and Microbial Medicine named after honorary academician N.F. Gamalei of the Ministry of Health of the Russian Federation (Moscow), as described earlier [Islamov R.R. et al. Symptomatic improvement, increased life-span and sustained cell homing in amyotrophic lateral sclerosis after transplantation of human umbilical cord blood cells genetically modified with adeno-viral vectors expressing a neuroprotective factor and a neur // Curr. GeneTher. 2015. Vol. 15, no. 3. P. 266-276.]. Adenoviral vectors (Ad5) carrying the vegf165 gene (Ad5-VEGF), the gdnf gene (Ad5-GDNF) and the ncam1 gene (Ad5-NCAM) have been used in this application.
Второй этап. Генетически модифицированные мононуклеарные клетки крови пуповины человека (МККП), одновременно сверхэкспрессирующие нейротрофические факторы VEGF и GDNF и нейрональную молекулу адгезии NCAM, готовили из мононуклеарной фракции свежей крови пуповины человека и трех аденовирусных векторов (Ad5-VEGF, Ad5-GDNF и Ad5-NCAM).Second phase. Genetically modified human umbilical cord blood mononuclear cells (MCPCs), simultaneously overexpressing the neurotrophic factors VEGF and GDNF and the neuronal adhesion molecule NCAM, were prepared from the mononuclear fraction of fresh human umbilical cord blood and three adenoviral vectors (Ad5-VEGF, Ad5-GDNF) and Ad5-NCAMF.
Заготовку крови пуповины производили по инструкции Банка стволовых клеток КГМУ. Выделение МККП проводили в градиенте плотности фиколла по стандартной методике [Islamov R.R. et al. Symptomatic improvement, increased life-span and sustained cell homing in amyotrophic lateral sclerosis after transplantation of human umbilical cord blood cells genetically modified with adeno-viral vectors expressing a neuro-protective factor and a neur // Curr. GeneTher. 2015. Vol. 15, №3. P. 266-276.]. Сразу после выделения МККП высевали на 6 см культуральный планшет и одновременно трансдуцировали тремя аденовирусными векторами в комбинации Ad5-VEGF+Ad5-GDNF+Ad5-NCAM в равном соотношении каждого вектора Ad5-VEGF (1/3), Ad5-GDNF (1/3), Ad5-NCAM (1/3), где MOI (multiplicity of infection - множественность инфицирования) был равен 10. Через 12 часов культивирования генетически модифицированные МККП собирали и концентрировали в стерильном физиологическом растворе из расчета 2×106 клеток в 200 мкл. Полученные генетически модифицированные МККП являются лекарственным препаратом (МККП+Ad5-VEGF+Ad5-GDNF+Ad5-NCAM), содержащим генетический материал.Umbilical cord blood was harvested according to the instructions of the KSMU Stem Cell Bank. Isolation of MCCP was carried out in a ficoll density gradient according to the standard method [Islamov RR et al. Symptomatic improvement, increased life-span and sustained cell homing in amyotrophic lateral sclerosis after transplantation of human umbilical cord blood cells genetically modified with adeno-viral vectors expressing a neuro-protective factor and a neur // Curr. GeneTher. 2015. Vol. 15, no. 3. P. 266-276.]. Immediately after isolation, MCCPs were seeded on a 6 cm culture plate and simultaneously transduced with three adenoviral vectors in a combination of Ad5-VEGF + Ad5-GDNF + Ad5-NCAM in an equal ratio of each vector Ad5-VEGF (1/3), Ad5-GDNF (1/3 ), Ad5-NCAM (1/3), where the MOI (multiplicity of infection) was 10. After 12 hours of cultivation, genetically modified MCCPs were harvested and concentrated in sterile saline at a rate of 2 × 10 6 cells in 200 μl. The resulting genetically modified ICCP is a drug (ICCP + Ad5-VEGF + Ad5-GDNF + Ad5-NCAM) containing genetic material.
Третий этап. Имплантация электродов для эпидуральной электрической стимуляции спинного мозга. В работе были использованы половозрелые самки вислобрюхих вьетнамских мини-свиней весом 15-20 кг. Все хирургические манипуляции были выполнены в стерильных условиях под наркозом, который поддерживали путем внутримышечного введения растворов Золетила 100 (Virbac Sante Animale, Франция) 3 мг/кг и ингаляционным наркозом Изофлуран (Laboratories Karizoo, S.A., Spain) в 2,0-2,5% в смеси с кислородом. Имплантацию электродов для эпидуральной стимуляции выполняли поэтапно. На первом этапе коннектор, защищенный латексной трубкой, выводили в область холки и фиксировали 3-4 хирургическими швами к коже. Для фиксации электродов к твердой мозговой оболочке производили ламинэктомию С5 и L2 позвонков. Электроды (AS632, Cooner Wire Company, USA) проводили подкожно. Стимулирующие электроды фиксировали эпидурально на уровне С5 и L2 позвонков. Референсные электроды погружали в толщу мышц шеи и субфасциально в области живота, соответственно уровням имплантации стимулирующих электродов.Stage three. Implantation of electrodes for epidural electrical stimulation of the spinal cord. Sexually mature females of pot-bellied Vietnamese mini-pigs weighing 15-20 kg were used in the work. All surgical procedures were performed under sterile conditions under anesthesia, which was maintained by intramuscular administration of Zoletil 100 solutions (Virbac Sante Animale, France) 3 mg / kg and inhalation anesthesia Isoflurane (Laboratories Karizoo, SA, Spain) at 2.0-2.5 % mixed with oxygen. Epidural stimulation electrodes were implanted in stages. At the first stage, the connector, protected by a latex tube, was brought out to the withers and fixed with 3-4 surgical sutures to the skin. To fix the electrodes to the dura mater, laminectomy of the C5 and L2 vertebrae was performed. Electrodes (AS632, Cooner Wire Company, USA) were inserted subcutaneously. Stimulating electrodes were fixed epidurally at the level of C5 and L2 vertebrae. The reference electrodes were immersed in the thickness of the neck muscles and subfascial in the abdomen, according to the levels of implantation of stimulating electrodes.
Четвертый этап. Моделирование травмы спинного мозга. На седьмые сутки после имплантации электродов у животных моделировали контузионную травму спинного мозга на уровне Th8-Th9 позвонков при помощи импактора (металлический цилиндр со штативом, с вертикально падающим внутри цилиндра металлическим стержнем весом 50 г). Доступ к спинному мозгу получали после ламинэктомии на уровне соответствующих позвонков. Металлический цилиндр импактора фиксировали на расстоянии 50 см от открытой поверхности спинного мозга. Удар металлическим стержнем по спинному мозгу наносился однократного при фиксации животного с вытянутым прямым позвоночником.Stage four. Spinal cord injury simulation. On the seventh day after implantation of electrodes, the animals were simulated contusion injury of the spinal cord at the level of Th8-Th9 vertebrae using an impactor (a metal cylinder with a support, with a metal rod weighing 50 g vertically falling inside the cylinder). Access to the spinal cord was obtained after laminectomy at the level of the corresponding vertebrae. The metal cylinder of the impactor was fixed at a distance of 50 cm from the open surface of the spinal cord. A single blow was applied to the spinal cord with a metal rod while fixing an animal with an elongated straight spine.
Пятый этап. Клеточно-опосредованная генная терапия. Через 4 часа после моделирования контузионной травмы спинного мозга животным в глубоком наркозе производили ламиноэктомию на уровне L4-L5 и интратекально вводили 2×106 генетически модифицированные МККП (МККП+Ad5-VEGF+Ad5-GDNF+Ad5-NCAM) в 200 мкл физиологического раствора (0,9% NaCl).Fifth stage. Cell-mediated gene therapy. 4 hours after the simulation of spinal cord injury, animals under deep anesthesia underwent laminoectomy at the L4-L5 level and intrathecally administered 2 × 10 6 genetically modified MCCPs (MCCP + Ad5-VEGF + Ad5-GDNF + Ad5-NCAM) in 200 μl of saline (0.9% NaCl).
Шестой этап. Эпидуральная электростимуляция. Эпидуральную электростимуляцию однонаправленным током с частотой 25-35 Гц, силой тока 7-25 мА и длительностью импульса 0,2 мс проводили с помощью электростимулятора Digitimer DS7A (Digitimer Ltd., UK). Параметры электростимуляци задавали с помощью программного обеспечения LabChart (ADInstruments Inc., USA). Процедуру эпидуральной электростимуляции начинали через две недели при условии, что подопытные животные находились вне шоковой фазы и вне острого периода осложнений после нанесения травмы, и проводили в течение шести недель. Процедуру эпидуральной электростимуляции осуществляли через день в течение 30 мин в утреннее время и в течение 30 мин в вечернее время. Утренний сеанс включал стимуляцию выше травмы на уровне С5 позвонка, при этом силу тока подбирали индивидуально к каждому подопытному животному таким образом, чтобы она не вызывала болевые ощущения и составила 7-15 мА. Вечерний сеанс был направлен на возбуждение генераторов шагания ниже травмы на уровне L2. Силу тока, которая составила 13-25 мА, подбирали индивидуально так, чтобы у животного возникали шагательные движения. Данный вид стимуляции совмещали с тренировкой животного на беговой дорожке. Для того чтобы животное оставалось в пределах беговой дорожки и нагрузка на задние конечности составляла от 5% до 20% от ее собственного веса, мини-свинью фиксировали с помощью бандажной повязки на туловище.Sixth stage. Epidural electrical stimulation. Epidural electrostimulation with a unidirectional current with a frequency of 25-35 Hz, a current of 7-25 mA, and a pulse duration of 0.2 ms was performed using a Digitimer DS7A electrostimulator (Digitimer Ltd., UK). Electrical stimulation parameters were set using LabChart software (AD Instruments Inc., USA). The procedure for epidural electrical stimulation was started after two weeks, provided that the experimental animals were outside the shock phase and outside the acute period of complications after injury, and were carried out for six weeks. The epidural electrostimulation procedure was performed every other day for 30 minutes in the morning and for 30 minutes in the evening. The morning session included stimulation above the injury at the level of the C5 vertebra, while the current strength was selected individually for each experimental animal so that it did not cause pain and was 7-15 mA. The evening session was aimed at stimulating the pacing generators below the injury at the L2 level. The current strength, which was 13-25 mA, was selected individually so that the animal had stepping movements. This type of stimulation was combined with training the animal on a treadmill. In order for the animal to remain within the treadmill and the load on the hind limbs was from 5% to 20% of its own weight, the minipig was fixed with a bandage on the trunk.
Животным контрольной группы после имплантации электродов, моделировали контузионную травму и через 4 часа интратекально вводили 200 мкл физиологического раствора (0,9% NaCl).After implantation of electrodes, the animals of the control group were modeled for contusion injury and after 4 hours, 200 μl of saline (0.9% NaCl) was injected intrathecally.
Седьмой этап. Оценка эффективности клеточно-опосредованной генной терапии в сочетании с эпидуральной электростимуляцией через 60 суток после моделирования контузионной травмой спинного мозга. Через 60 суток после нейротравмы у мини-свиней из терапевтической группы во время тестов на кожную чувствительность документированы голосовая и моторная реакция. Анализ кинематики суставов в момент эпидуральной электростимуляции поясничного отдела (L2) продемонстрировал увеличение объема движений в коленном и голеностопном суставах животных из терапевтической группы. У животных на фоне комбинированной генной и электротерапии через 8 недель после моделирования нейротравмы двигательная активность была выше, чем у контрольных мини-свиней. Электромиографические показатели камбаловидной мышцы животных из терапевтической группы, в отличие от контрольной, соответствовали значениям интактных мини-свиней. Анализ площади мышечных волокон передней болынеберцовой мышцы показал, что средняя площадь мышечных волокон у мини-свиней терапевтической группы была выше по сравнению с контрольной группой. Морфометрический анализ каудального сегмента спинного мозга (ниже эпицентра травмы) выявил лучшую сохранность серого вещества в терапевтической группе по сравнению с контрольной группой. Через 60 суток после моделирования нейротравмы в спинном мозге животных терапевтической группы наблюдается уменьшение уровня экспрессии белка KCC2 (регулятор клеточного объема), снижение количества апоптозных (Caspase3-позитивных) клеток и увеличение количества Нзр27-позитивных клеток, что свидетельствует о нейропротекторном действии комбинированной генной и электротерапии. Более высокий уровень экспрессии синаптических белков (синаптофизина и PSD95) в спинном мозге мини-свиней терапевтической группы, по сравнению с контрольной, указывает на функциональное восстановление нейронов. Положительное влияние комбинированной генной и электротерапии в процессе ремоделирования спинного мозга после контузионной травмы у мини-свиней выражалось в уменьшении количества астроцитов и микроглиальных клеток (сдерживание формирования глиального рубца) и в увеличении количества клеток олигодендроглии (стимулирование миелинизации нервных волокон).Seventh stage. Evaluation of the effectiveness of cell-mediated gene therapy in combination with epidural electrical stimulation 60 days after modeling of spinal cord contusion injury. 60 days after neurotrauma, vocal and motor responses were documented in minipigs from the therapeutic group during skin sensitivity tests. Analysis of the kinematics of the joints at the time of epidural electrical stimulation of the lumbar spine (L2) demonstrated an increase in the range of motion in the knee and ankle joints of animals from the therapeutic group. In animals on the background of combined gene and electrotherapy, 8 weeks after modeling of neurotrauma, motor activity was higher than in control minipigs. Electromyographic parameters of the soleus muscle of animals from the therapeutic group, in contrast to the control, corresponded to the values of intact minipigs. Analysis of the area of muscle fibers of the anterior tibial muscle showed that the average area of muscle fibers in minipigs of the therapeutic group was higher than in the control group. Morphometric analysis of the caudal segment of the spinal cord (below the epicenter of the injury) revealed a better preservation of gray matter in the therapeutic group compared to the control group. 60 days after the simulation of neurotrauma in the spinal cord of animals of the therapeutic group, a decrease in the level of expression of the KCC2 protein (regulator of cell volume), a decrease in the number of apoptotic (Caspase3-positive) cells and an increase in the number of Hsp27-positive cells are observed, which indicates the neuroprotective effect of combined gene and electrotherapy. ... A higher level of expression of synaptic proteins (synaptophysin and PSD95) in the spinal cord of mini-pigs of the therapeutic group, as compared to the control group, indicates functional recovery of neurons. The positive effect of combined gene and electrotherapy in the process of spinal cord remodeling after contusion injury in minipigs was expressed in a decrease in the number of astrocytes and microglial cells (inhibition of glial scar formation) and in an increase in the number of oligodendroglial cells (stimulation of myelination of nerve fibers).
Таким образом, клинические и поведенческие наблюдения, электрофизиологические и гистологические методы исследования свидетельствуют о положительном синергетическом действии клеточно-опосредованной генной терапии и эпидуральной электростимуляции на морфологическое и функциональное восстановление спинного мозга мини-свиней после моделирования нейротравмы.Thus, clinical and behavioral observations, electrophysiological and histological research methods indicate a positive synergistic effect of cell-mediated gene therapy and epidural electrical stimulation on the morphological and functional recovery of the spinal cord of minipigs after neurotrauma modeling.
Заявляемый способ клеточно-опосредованной генной терапии в сочетании с эпидуральной электростимуляцией может быть использован в лечебных целях по прямому назначению у пациентов с травмой спинного мозга для более полного функционального восстановления. Предлагаемое изобретение способствует внедрению в практическую медицину эффективного способа нейрореабилитации пациентов с травмой спинного мозга.The inventive method of cell-mediated gene therapy in combination with epidural electrical stimulation can be used for therapeutic purposes for its intended purpose in patients with spinal cord injury for a more complete functional recovery. The proposed invention contributes to the introduction into practical medicine of an effective method for neurorehabilitation of patients with spinal cord injury.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021101454A RU2758760C1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | Method for treating traumatic spinal cord injury |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021101454A RU2758760C1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | Method for treating traumatic spinal cord injury |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2758760C1 true RU2758760C1 (en) | 2021-11-01 |
Family
ID=78466806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021101454A RU2758760C1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | Method for treating traumatic spinal cord injury |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2758760C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2831229C2 (en) * | 2023-05-19 | 2024-12-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский Государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Neuromodulation method for treating consequences of spinal cord injury |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521225C2 (en) * | 2013-01-09 | 2014-06-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО Казанский ГМУ Министерства здравоохранения Российской Федерации) | Method for stimulating spinal cord regeneration with genetically modified human umbilical cord blood cells |
| RU2578860C1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой Российской академии наук | Method of treatment of spinal cord injuries |
| WO2019226643A1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | The Children's Medical Center Corporation | Methods for treating spinal cord injury |
-
2021
- 2021-01-22 RU RU2021101454A patent/RU2758760C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521225C2 (en) * | 2013-01-09 | 2014-06-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО Казанский ГМУ Министерства здравоохранения Российской Федерации) | Method for stimulating spinal cord regeneration with genetically modified human umbilical cord blood cells |
| RU2578860C1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой Российской академии наук | Method of treatment of spinal cord injuries |
| WO2019226643A1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | The Children's Medical Center Corporation | Methods for treating spinal cord injury |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| IZMAILOV A.A. et al. Spinal Cord Molecular and Cellular Changes Induced by Adenoviral Vector and Cell Mediated Triple Gene Therapy after Severe Contusion, Front Pharmacol. 2017;8:813. * |
| ВОЛКОВ С.Г. и др. Представления о патогенезе травматического повреждения спинного мозга и возможных путях терапевтического воздействия: обзор литературы, Хирургия позвоночника, 2015, том 12, N 2, с.8-15. * |
| ВОЛКОВ С.Г. и др. Представления о патогенезе травматического повреждения спинного мозга и возможных путях терапевтического воздействия: обзор литературы, Хирургия позвоночника, 2015, том 12, N 2, с.8-15. IZMAILOV A.A. et al. Spinal Cord Molecular and Cellular Changes Induced by Adenoviral Vector and Cell Mediated Triple Gene Therapy after Severe Contusion, Front Pharmacol. 2017;8:813. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2831229C2 (en) * | 2023-05-19 | 2024-12-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский Государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Neuromodulation method for treating consequences of spinal cord injury |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rochkind | Phototherapy in peripheral nerve regeneration: From basic science to clinical study | |
| McDonald et al. | Repairing the damaged spinal cord | |
| US10195424B2 (en) | Methods and systems for treatment of spinal disorders using trans-spinal direct current stimulation | |
| Hamid et al. | Role of electrical stimulation for rehabilitation and regeneration after spinal cord injury: an overview | |
| Morimoto et al. | Optimal parameters of transcorneal electrical stimulation (TES) to be neuroprotective of axotomized RGCs in adult rats | |
| Islamov et al. | A pilot study of cell-mediated gene therapy for spinal cord injury in mini pigs | |
| US20170354417A1 (en) | Device for induction of cellular activity | |
| Wang et al. | Deep brain stimulation improves motor function in rats with spinal cord injury by increasing synaptic plasticity | |
| Sharif et al. | Dual motor cortex and spinal cord neuromodulation improves rehabilitation efficacy and restores skilled locomotor function in a rat cervical contusion injury model | |
| Sharma et al. | Effects of electrical stimulation and gonadal steroids on rat facial nerve regenerative properties | |
| Skouras et al. | Intrinsic and therapeutic factors determining the recovery of motor function after peripheral nerve transection | |
| US5840689A (en) | Method for stimulating the regrowth of neurons | |
| Mallory et al. | Optical stimulation for restoration of motor function after spinal cord injury | |
| Wu et al. | Implanted spike wave electric stimulation promotes survival of the bone marrow mesenchymal stem cells and functional recovery in the spinal cord injured rats | |
| Boncompagni | Severe muscle atrophy due to spinal cord injury can be reversed in complete absence of peripheral nerves | |
| US20110022131A1 (en) | Method for Restoring an Ejaculatory Failure | |
| RU2758760C1 (en) | Method for treating traumatic spinal cord injury | |
| Lin et al. | Reinnervation of atonic bladder after conus medullaris injury using a modified nerve crossover technique in canines | |
| AU713332B2 (en) | Use of protein S-100b in medicines and medicines containing the protein S-100-b | |
| Zhang et al. | Tail nerve electrical stimulation induces body weight-supported stepping in rats with spinal cord injury | |
| Ryabov et al. | Collagen Implant and Mononuclear Cells of Umbilical Blood Allow the Restore of Movements of Hind Limbs after Removing the Site of Spinal Cord. | |
| Siddiqui et al. | Newly regenerated axons through a cell-containing biomaterial scaffold promote reorganization of spinal circuitry and restoration of motor functions with epidural electrical stimulation | |
| US6476001B1 (en) | Facilitation of repair of neural injury with CM101/GBS toxin | |
| Tian et al. | Problems and challenges in regeneration and repair of spinal cord injury | |
| John Wang et al. | No synergistic effect of mesenchymal stem cells and exercise on functional recovery following sciatic nerve transection |