Erste Anwendung extrazellulärer Vesikel aus menschlicher Nabelschnur am Menschen bei der operativen Lösung eines angehefteten Rückenmarks, Studienzusammenfassung

Kernpunkte und Ergebnisse:

Die Arbeit ist ein Fallbericht über ein einzelnes Kind. Ein 2-jähriges Mädchen mit Spina bifida wurde in Deutschland operiert, um ein angeheftetes Rückenmark zu lösen. Während der Operation brachten die Chirurgen extrazelluläre Vesikel (EVs), die aus mesenchymalen Stromazellen der Nabelschnur gewonnen worden waren, direkt auf ihr Rückenmark auf. EVs sind keine Zellen. Es sind winzige, von einer Membran umhüllte Pakete, die Zellen abgeben, und man nimmt an, dass sie einen großen Teil der entzündungshemmenden und narbenhemmenden Signale tragen, die mesenchymale Stromazellen erzeugen.

Das Produkt ließ sich anwenden, und in sechs Monaten trat kein unerwünschtes Ereignis auf. Ein Nutzen wurde nicht gezeigt, und die Beinfunktion des Mädchens blieb unverändert. Ein Einzelfall ohne Vergleich kann nicht mehr belegen, wie die Autoren mehrfach betonen. Wir nehmen den Bericht auf, weil er die erste Anwendung eines aus Nabelschnurzellen gewonnenen Produkts beschreibt, das bei einem Kind mit Spina bifida intrathekal eingebracht wurde. Er befasst sich außerdem mit dem Anheften und der Vernarbung des Rückenmarks nach dem ursprünglichen Verschluss, einem Problem, mit dem viele Familien später konfrontiert sind.

Ziel:

Zu prüfen, ob das Aufbringen von EVs aus mesenchymalen Stammzellen der Nabelschnur (UC-MSC-EVs) auf das Rückenmark während einer Operation zur Lösung eines angehefteten Rückenmarks technisch machbar ist, mit der längerfristigen Hoffnung, die Vernarbung innerhalb der Dura und weitere Nervenschäden zu verringern.

Methoden:

Der offene Neuralrohrdefekt des Mädchens wurde vor der Geburt diagnostiziert. Er wurde am Tag ihrer Entbindung per Kaiserschnitt am Universitätsklinikum Leipzig mikrochirurgisch verschlossen, und im Alter von 6 Wochen brauchte sie einen ventrikuloperitonealen Shunt. Eine routinemäßige MRT mit einem Jahr zeigte drei Probleme an der Verschlussstelle, nämlich einen wachsenden dermoiden Einschlusstumor im Rückenmark, ein angeheftetes Rückenmark (Tethered Cord) und einen Flüssigkeitshohlraum (Syringomyelie), der sich durch das Lenden- und Brustmark erstreckte. Ihre motorische Funktion hatte sich nicht verschlechtert und lag weiter auf dem funktionellen Niveau L3. Das Team schätzte das Risiko einer künftigen Verschlechterung als hoch ein und empfahl eine Operation.

Die Behandlung erfolgte außerhalb einer klinischen Studie als „individueller Heilversuch“ (Einzelanwendung bei einer namentlich benannten Patientin). Sie wurde vom internen Prüfgremium des Universitätsklinikums Salzburg begutachtet, und die Eltern gaben ihre schriftliche Einwilligung in die experimentelle intrathekale Anwendung.

Produkt: Die EVs wurden nach Good Manufacturing Practice an der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität in Salzburg, Österreich, hergestellt, die eine Genehmigung zur Herstellung von MSC-EVs für Studien der Phasen 1 bis 3 besitzt.

• Quelle: mesenchymale Stammzellen aus der Nabelschnur eines einzelnen Spenders, als Master- und Arbeitszellbank eingelagert und nach den Standards des Europäischen Arzneibuchs geprüft.
• Die Zellen wurden mit 5 % gepooltem menschlichem Thrombozytenlysat und ohne Substanzen tierischen Ursprungs kultiviert. Bei der Ernte befanden sie sich in Passage 8, nach etwa 17 Populationsverdopplungen.
• Die EVs wurden nach 24 Stunden aus serumfreiem Medium gewonnen, durch Tangentialflussfiltration über einen 100-kDa-Filter aufkonzentriert, mit 0,22 Mikrometern steril filtriert und bei -80 °C in 2-mL-Fläschchen gelagert.
• Die verwendete Charge enthielt 6,5 × 10¹⁰ Partikel pro mL bei einem mittleren Durchmesser von 130,7 nm und 0,768 mg Protein pro mL. Sie trug die erwarteten EV-Marker (CD9, CD63, CD81) und MSC-Marker (CD29, CD44, CD49e, CD73) und war negativ für HLA-ABC und HLA-DR. Die Zytokine IL-1 beta, IL-6, IL-8, IL-10 und TNF-alpha wurden nicht nachgewiesen. Der Endotoxingehalt betrug 0,83 IU/mL. Die biologische Aktivität wurde mit einem CD73-Enzymassay bestätigt.

Operation: Die Operation erfolgte in Bauchlage unter kontinuierlichem neurophysiologischem Monitoring. Die Chirurgen fanden ein starkes Anheften durch Dermoidgewebe innerhalb des Neuralrohrs und ein angrenzendes Lipom, das mit dem Duralsack verwachsen war, und entfernten beides. Danach wurden die EVs in folgenden Schritten aufgebracht:

• 1,0 mL EV-Flüssigkeit wurde auf die offene Plakode und in den Syrinx-Hohlraum gegeben
• die Plakode wurde mit 8-0-Nähten verschlossen
• 0,5 mL wurden auf die vernähte Plakode aufgebracht
• 0,5 mL wurden beim wasserdichten Verschluss in den Duralsack gegeben

Das intrathekale Gesamtvolumen betrug 2,0 mL, nach unserer Berechnung aus der angegebenen Konzentration etwa 1,3 × 10¹¹ Partikel.

Ergebnisse:

• Das Monitoring zeigte während der Operation keine Verschlechterung. Motorische Antworten waren in allen Segmenten einschließlich des Schließmuskels vorhanden, und die direkte Stimulation zeigte funktionierende motorische Nervenwurzeln bis S2.
• Der postoperative Verlauf war komplikationslos, und das Mädchen ging nach 7 Tagen nach Hause.
• Die MRT am 5. Tag zeigte eine gute Lösung des Rückenmarks, keine Schwellung des Rückenmarks und eine kleinere Syrinx.
• In sechs Monaten Nachbeobachtung traten keine unerwünschten Ereignisse auf.
• Die motorische Funktion veränderte sich nicht und blieb auf dem Niveau L3. Die neuropädiatrische Untersuchung nach sechs Monaten stellte eine leicht verbesserte Sensibilität und Temperaturregulation in beiden Beinen fest.

Das Abstract gibt an, das neurologische Defizit sei „unverändert geblieben“. Die Fallbeschreibung im Haupttext ergänzt die leichte Verbesserung der Sensibilität. Beide stimmen darin überein, dass sich die Beweglichkeit nicht verbesserte.

Schlussfolgerungen:

Die Autoren folgern, dass die direkte Anwendung von UC-MSC-EVs während einer Spina-bifida-Operation machbar ist und in Tiermodellen sowie in Phase-I/II-Studien geprüft werden sollte. Ob sie einen dauerhaften neurologischen Nutzen bringt, „muss in randomisierten kontrollierten Studien gründlich untersucht werden“.

Die Autoren nennen mehrere Einschränkungen:

• Es gab keine Kontrolle und keine Randomisierung. Das gute MRT-Ergebnis und die stabile Funktion kann auch eine erfolgreiche Lösungsoperation allein erzielen. Die Autoren schreiben, dass sich keine endgültige Schlussfolgerung über einen Nutzen ziehen lässt.
• Die geeignete Dosis ist unbekannt. Die Menge stützte sich auf frühere experimentelle Arbeiten und wurde einmal gegeben. Ob eine größere Menge oder eine wiederholte Gabe über einen anderen Weg besser oder riskanter wäre, ist nicht bekannt.
• Sechs Monate Nachbeobachtung sind zu kurz. Vernarbung und erneutes Anheften entwickeln sich über Jahre, und verzögerte unerwünschte Wirkungen lassen sich nicht ausschließen.
• Das Ansprechen kann unterschiedlich ausfallen. Spender, Passagenzahl und Isolierungsmethode auf der Herstellungsseite sowie der Immunstatus auf der Patientenseite könnten die Wirkung verändern. Bei diesem Kind wurde keine Immunreaktion beobachtet, ein theoretisches Risiko bleibt aber.

Die Autoren geben keine Interessenkonflikte an.

Hintergrundinformationen:

Anheften des Rückenmarks: Nach dem Verschluss einer Spina bifida kann Narbengewebe das Rückenmark an der Dura verankern. Wenn das Kind wächst, wird das Rückenmark gedehnt, und Funktionen können verloren gehen. Die Arbeit zitiert Nachbeobachtungen der MOMS-Studie, nach denen ein symptomatisches Tethered-Cord-Syndrom, das operiert werden musste, bei bis zu 27 % der vor der Geburt und 15 % der nach der Geburt operierten Kinder auftrat. Einschlusszysten in der Plakode waren nach vorgeburtlichem Verschluss ebenfalls häufiger (11 % gegenüber 3 %). In einer dänischen Fallserie brauchten 45 von 166 Patienten eine Lösungsoperation, am häufigsten wegen einer fortschreitenden Fehlstellung der Wirbelsäule (40 %), einer Verschlechterung des Gehens (38 %) oder einer Verschlechterung der Blasen- oder Darmfunktion (32 %). Die Lösungsoperation selbst birgt ein Risiko von etwa 15 % für ein erneutes Anheften durch neue Vernarbung. Außer einer sorgfältigen Operationstechnik gibt es derzeit keine Behandlung, die dieser Vernarbung vorbeugt.

Begründung für EVs: Von den Autoren zitierte Labor- und Tierstudien zeigen, dass aus MSCs gewonnene EVs Entzündung und Vernarbung nach Rückenmarksverletzungen dämpfen und auf Mikroglia wirken, die Immunzellen des Nervensystems. Die UC-MSC-EVs derselben Gruppe waren zuvor einmal bei einem Menschen eingesetzt worden, im Innenohr während einer Cochleaimplantat-Operation, mit einem zufriedenstellenden Sicherheitsprofil.