Allogene mesenchymale Stromazellen aus der Nabelschnur verbessern die motorische Funktion beim vorgeburtlichen operativen Verschluss der Myelomeningozele: eine Studie am Schafmodell, Studienzusammenfassung

Kernpunkte und Ergebnisse:

Diese präklinische Studie wurde an Schaffeten durchgeführt. Kinder wurden nicht behandelt. Ein französisches Team in Paris, das vorbereitet, mesenchymale Stromazellen aus der Nabelschnur (UC-MSCs) beim vorgeburtlichen operativen Verschluss der Myelomeningozele einzusetzen, legte Lammfeten während des Verschlusses ein Fibrin-Pflaster mit UC-MSCs von Spenderschafen auf das freiliegende Rückenmark. Lämmer, die mit dem Zellpflaster operiert wurden, wurden mit Lämmern verglichen, die dasselbe Pflaster ohne Zellen erhielten.

Einen Tag nach der Geburt bewegten sich die Lämmer mit Zellen besser, keines verlor Urin, und unter dem Mikroskop hatte ihr Rückenmark mehr große Nervenzellen und viel weniger Narbengewebe. Diese Unterschiede waren statistisch signifikant. Andere Messgrößen, darunter Nervenleitungstests, Muskelgröße und Dicke der Schließmuskeln, zeigten keinen Unterschied. Nur neun Lämmer wurden lebend geboren und 24 Stunden lang beobachtet, sodass die Studie nichts über längerfristige Wirkungen oder die Sicherheit aussagt.

Ziel:

Die Wirkung eines bei der fetalen Operation aufgebrachten Pflasters mit allogenen UC-MSCs (von Spendern) auf die motorische Funktion und die Funktion der Schließmuskeln nach 24 Lebensstunden im Schafmodell der Myelomeningozele zu untersuchen.

Methoden:

Die Studie wurde vom französischen Nationalen Komitee für Tierforschung genehmigt und folgte den ARRIVE-Leitlinien für Tierversuche.

Die UC-MSCs wurden nach der Explantatmethode aus den Nabelschnüren von drei Lämmern gezüchtet, die kurz vor dem Geburtstermin per Kaiserschnitt entbunden wurden. Die Zellen waren spindelförmig, hafteten an Kunststoff und trugen die Schaf-MSC-Marker CD29, CD90, CD73, CD44 und CD166, nicht aber CD31 oder CD45. Für jedes Zellpflaster wurden 17 Millionen Zellen in Passage 5 in Fibrinogen aus einem handelsüblichen Fibrinkleber-Kit (Evicel) gemischt und mit Thrombin verfestigt. Kontrollpflaster wurden auf die gleiche Weise ohne Zellen hergestellt. Beide Arten waren flexibel und etwa 2 mm dick.

Bei Lammfeten wurde am 75. Trächtigkeitstag operativ ein Defekt der Wirbelsäule erzeugt (Laminektomie L1 bis L5 mit Entfernung der Dura) und am 89. Tag verschlossen. Das Pflaster wurde auf das Rückenmark gelegt und die fetale Haut darüber verschlossen. Die Chirurgen wussten, welches Pflaster verwendet wurde. Die Lämmer wurden am 140. bis 142. Tag per Kaiserschnitt entbunden und 24 Stunden am Leben gehalten.

Nach 2 und 24 Lebensstunden beurteilten ein Kinder-Rehabilitationsmediziner und ein Tierchirurg, die beide die Gruppenzuordnung nicht kannten, die Bewegung mit der Sheep Locomotor Rating Scale (SLR, von 0 für vollständige Lähmung bis 15 für normal) sowie Stehen, Reflexe, Empfinden und Muskelschwund (Amyotrophie). Ein Lamm galt als kontinent, wenn es die normale Haltung zum Urinieren einnahm und bei Druck auf die Blase keinen Urin verlor. Nach 24 Stunden zeichnete ein verblindeter Tierneurologe unter Narkose die elektrische Muskelaktivität, die Nervenleitung und spinale evozierte Potenziale auf, und ein Scan der Wirbelsäule maß die Größe des Defekts. Danach wurden die Lämmer eingeschläfert. Ein verblindeter Neuropathologe maß die Fläche des Rückenmarks, die Fläche der grauen Substanz, die Dichte großer Neuronen und die Dicke des Narbengewebes (Fibrose), und alle wichtigen Organe wurden auf Tumoren untersucht.

Geplant waren vier Lämmer pro Gruppe, unter der Annahme, dass 90 % der behandelten und 10 % der Kontrolllämmer auf der SLR über 12 Punkte erreichen. Die Gruppen wurden mit dem Mann-Whitney-U-Test und dem Chi-Quadrat-Test verglichen.

Ergebnisse:

Bei 13 Feten wurden Pflaster eingesetzt. Vier gingen verloren: zwei Fehlgeburten (eine in jeder Gruppe) und zwei fetale Todesfälle, einer beim Verschluss entdeckt und ein behandelter Fetus beim Kaiserschnitt. Der fetale Verlust betrug insgesamt 31 %. Neun Lämmer wurden lebend geboren, 5 mit Zellpflaster und 4 mit Kontrollpflaster.

Sicherheit: Alle neun Verschlüsse waren vollständig verheilt. Kein Lamm hatte eine Hernierung des Rautenhirns, und in keinem Organ wurde ein Tumor gefunden. Die Ursachen der vier fetalen Verluste ließen sich nicht klären, weil keine Autopsie möglich war.

Bewegung:

• SLR nach 2 Stunden: Median 2 (Spanne 1 bis 7) mit Zellen gegenüber 2 (1 bis 6) ohne, p = 0,83.
• SLR nach 24 Stunden: Median 14 (Spanne 13 bis 15) mit Zellen gegenüber 5 (4 bis 14) ohne, p = 0,04.
• Selbstständiges Stehen: 5 von 5 mit Zellen, 2 von 4 ohne, p = 0,07 (nicht signifikant).
• Muskelschwund an den Hinterbeinen: 0 von 5 mit Zellen, 3 von 4 ohne, p = 0,02.

Kontinenz: Keines der 5 behandelten Lämmer war inkontinent, aber alle 4 Kontrolllämmer (p = 0,002). Die Autoren weisen darauf hin, dass dies eine einfache klinische Einschätzung war, die weder durch Blasentests noch histologisch bestätigt wurde.

Nerventests und Scans der Wirbelsäule: Spontane elektrische Muskelaktivität, Amplituden und Geschwindigkeiten der Nervenleitung und spinale evozierte Potenziale unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht signifikant. Die Scans zeigten in beiden Gruppen Defekte ähnlicher Größe und eine ähnliche Abwinkelung der Wirbelsäule.

Rückenmark unter dem Mikroskop:

• Dichte großer Neuronen: 14,5 pro mm² graue Substanz mit Zellen gegenüber 5,6 ohne (p = 0,001).
• Narbengewebe zwischen Rückenmark und Haut: 453 gegenüber 3.921 Mikrometer dick (p = 0,03).
• Narbengewebe um das Rückenmark: 47 gegenüber 158 Mikrometer dick (p = 0,0001).
• Die Fläche der grauen Substanz (8,2 gegenüber 7,1 mm², p = 0,74) und die Fläche des Rückenmarks (21,8 gegenüber 16,7 mm², p = 0,44) unterschieden sich nicht signifikant.

Muskeln und Schließmuskeln: Gewicht und Fasergröße zweier Hinterbeinmuskeln sowie die Dicke des Harnröhren- und des Analschließmuskels waren in beiden Gruppen ähnlich.

Die Veröffentlichung enthält einige Unstimmigkeiten in der Darstellung. Der Text bezeichnet mehrere Ergebnisse als „Mittelwerte“, während Tabellen und Methoden Mediane angeben. Einige Spannen in der Tabelle der Befunde außerhalb des Rückenmarks können nicht stimmen (zum Beispiel ein Kontrollmedian von 13,7 mit einer Spanne von 45,3 bis 49,4), und die Tabelle zu den Scans der Wirbelsäule wiederholt die Zahlen der Zeilen zum Muskelgewicht. Die oben genannten Hauptbefunde sind davon nicht betroffen.

Schlussfolgerungen:

Die Autoren folgern, dass UC-MSC-Pflaster beim vorgeburtlichen Verschluss der Myelomeningozele bei Schafen „die motorische Funktion und die Funktion der Schließmuskeln verbessern“, zusammen mit einem besseren Erhalt des Rückenmarks und weniger Fibrose, und dass weitere Studien zur Langzeitsicherheit und zur Übertragbarkeit auf den Menschen nötig sind.

Von den Autoren genannte Einschränkungen:

• Kleine Stichprobe, teils wegen fetaler Verluste, die in diesem Tiermodell häufig sind.
• Nachbeobachtung von nur 24 Stunden, weil die Versorgung möglicherweise behinderter Lämmer teuer und aufwendig ist, was Aussagen zu Wirksamkeit, Verträglichkeit und Sicherheit begrenzt.
• Eine subjektive Messung der Kontinenz, die histologisch nicht bestätigt wurde.
• Nervenleitungs- und Potenzialtests zeigten keinen Unterschied, vielleicht weil die Studie zu klein war oder weil sich die Nervenbahnen von Schaf und Mensch unterscheiden.

Weitere Punkte mahnen zur Vorsicht. Die Chirurgen waren nicht verblindet. Die Fähigkeit zu stehen unterschied sich nicht signifikant. Das Bewegungsergebnis nach 24 Stunden beruht auf 5 gegenüber 4 Tieren, und ein Kontrolllamm erreichte 14 Punkte, so viel wie der Median der behandelten Tiere.

Wie sich diese Studie von der Studie des Teams mit menschlichen Zellen unterscheidet: Dieselbe Gruppe wiederholte das Experiment später mit UC-MSCs aus menschlichen Nabelschnüren (Studienzusammenfassung). In dieser früheren Studie stammten die Zellen von Schafen, Bewegung und Kontinenz unterschieden sich nach 24 Stunden signifikant, und das Narbengewebe war signifikant verringert, während sich die Flächen von Rückenmark und grauer Substanz nicht unterschieden. In der Studie mit menschlichen Zellen war das Muster nahezu umgekehrt. Fläche des Rückenmarks, Fläche der grauen Substanz und Neuronendichte waren signifikant besser, doch die Bewegungsergebnisse und die Verringerung des Narbengewebes erreichten keine Signifikanz. Die Autoren der späteren Studie vermuteten, dass die drei menschlichen Spendernabelschnüre schwächere Produzenten schützender Faktoren gewesen sein könnten. Beide Studien waren klein und beobachteten die Lämmer nur 24 Stunden lang.

Hintergrundinformationen:

Die Autoren weisen darauf hin, dass selbst nach einer fetalen Operation 71 % der Kinder mit Myelomeningozele mit acht Jahren nicht selbstständig gehen können und 75 % mit zehn Jahren täglich einen Blasenkatheter brauchen. Im früheren Schafexperiment des Teams hatten UC-MSCs nach 2 Lebensstunden nur eine kleine, nicht signifikante Wirkung auf die Bewegung, was die Autoren für einen zu frühen Zeitpunkt nach der Geburt halten.

Eine kalifornische Gruppe, die im selben Modell MSCs aus der Plazenta der frühen Schwangerschaft auf einer Matrix vom Schwein einsetzte, berichtete einen medianen SLR-Wert von 15 mit Zellen gegenüber 6 ohne sowie mehr erhaltene Neuronen. Diese Gruppe fand keinen Unterschied in der Blasenfunktion, sodass der Kontinenzbefund hier neu und unbestätigt ist.

Die Autoren nehmen an, dass UC-MSCs vor allem durch die Freisetzung von Wachstums- und Schutzfaktoren wirken und nicht dadurch, dass sie zu Nervenzellen werden, betonen aber, dass die genauen Mechanismen noch unbekannt sind. Sie vermuten, dass die Verringerung des Narbengewebes für das Tethered-Cord-Syndrom von Bedeutung sein könnte, ein häufiges Problem nach dem Verschluss einer Myelomeningozele. In einer früheren Nachverfolgungsstudie der Gruppe wurden die transplantierten Zellen nicht in entfernten Organen gefunden.

Finanziert wurde die Studie von zwei französischen Stiftungen für medizinische Forschung, der Fondation de l’Avenir und der Fondation pour la Recherche Médicale. Die Autoren gaben keine Interessenkonflikte an. Die Zeitschrift veröffentlichte dazu einen Kommentar von Anna L. David.