Wirkung der Stammzelltherapie auf das Stoffwechselprofil des Gehirns bei Zerebralparese, gemessen mit Magnetresonanzspektroskopie in einer randomisierten klinischen Studie, Studienzusammenfassung

Kernpunkte und Ergebnisse:

Diese Arbeit ist ein weiterer Bericht aus einer der wenigen doppelblinden, scheinkontrollierten Studien zur intrathekalen Zelltherapie bei Zerebralparese. Die Studie in Teheran teilte 108 Kinder zufällig drei Gruppen zu: einer einzelnen Injektion von mesenchymalen Stammzellen aus der Nabelschnur (UC-MSCs) in den Wirbelkanal, einer einzelnen Injektion mononukleärer Zellen aus Nabelschnurblut (UCB-MNCs) oder einem Scheineingriff. Der hier berichtete sekundäre Endpunkt ist, ob die Zellen die Chemie der weißen Substanz des Gehirns veränderten, gemessen mit Magnetresonanzspektroskopie.

Das Hauptergebnis ist negativ. Zwölf Monate nach einer Injektion hatte keine der beiden Zellarten einen der gemessenen Hirnstoffwechselwerte stärker verändert als der Scheineingriff. Die motorischen Werte stiegen in den behandelten Gruppen stärker, in dieser verkleinerten Stichprobe war der Unterschied zur Scheinbehandlung aber nicht signifikant. Die Autoren schreiben selbst, dass ihre Signale in Untergruppen vorsichtig zu deuten sind.

Ziel:

Zu prüfen, ob eine einzelne intrathekale Injektion von UC-MSCs oder UCB-MNCs die Stoffwechselwerte in der periventrikulären weißen Substanz von Kindern mit spastischer Zerebralparese nach 12 Monaten verändert. Explorativ wurde gefragt, ob Geschlecht, Form der Zerebralparese oder Schwangerschaftsdauer bei der Geburt das Ansprechen beeinflussen und ob Veränderungen der Stoffwechselwerte mit motorischen Fortschritten einhergehen.

Methoden:

Die Studie war eine multizentrische, randomisierte, doppelblinde, scheinkontrollierte Studie an drei Universitätskliniken in Teheran und Bandar Abbas, Iran, von August 2017 bis Dezember 2019 (IRCT201706176907N13, NCT03795974). Primärer Endpunkt war die Veränderung des GMFM-66 nach 12 Monaten, die Spektroskopie ein vorab festgelegter sekundärer Endpunkt.

Teilnehmen konnten Kinder von 4 bis 14 Jahren mit Zerebralparese der GMFCS-Stufen II bis V und Läsionen der weißen Substanz in der MRT, etwa einer periventrikulären Leukomalazie. Ausschlusskriterien waren:

• Nicht spastische Zerebralparese (ataktisch, athetoid oder gemischt)
• Andere neurologische Erkrankungen wie eine unbehandelte Epilepsie oder eine angeborene Infektion
• Schwere Blutarmut, eine Gerinnungsstörung, eine bösartige Erkrankung, Nieren- oder Leberversagen
• Jede frühere Zellinfusion

Beide Zellprodukte waren allogen und stammten von gesunden Müttern nach unkomplizierter, termingerechter vaginaler Geburt. Das Spenderblut wurde auf HIV, Hepatitis B und C und Zytomegalievirus untersucht. UC-MSCs aus der Wharton-Sulze wurden kultiviert, auf Sterilität, Endotoxin, Mykoplasmen, Chromosomenveränderungen und Oberflächenmarker geprüft und als feste Dosis von 20 × 10⁶ Zellen gegeben. UCB-MNCs aus der Royan-Nabelschnurblutbank wurden HLA-abgestimmt, aufgetaut, gewaschen und mit 5 × 10⁶ Zellen pro kg gegeben. Eine Immunsuppression wurde nicht eingesetzt.

Die Injektion erfolgte unter Sedierung in Seitenlage über eine Lumbalpunktion auf Höhe L3-L4 oder L4-L5. Zwei Milliliter Liquor wurden entnommen, davon 1 ml für die Analyse aufbewahrt. Dann wurden 2 ml Zellsuspension langsam über 2 Minuten injiziert und der restliche 1 ml Liquor zurückgegeben. Die Scheingruppe erhielt einen Nadelstich in den unteren Rücken mit einer ähnlich aussehenden Nadel. Alle Kinder wurden 24 Stunden im Krankenhaus überwacht, in 10 Grad Kopftieflage. Alle drei Gruppen erhielten eine Rehabilitation nach Bobath, 75 Minuten dreimal pro Woche.

Messungen: Die Spektroskopie der periventrikulären weißen Substanz erfolgte an einem 1,5-Tesla-Gerät vor und 12 Monate nach der Intervention. Gemessen wurden N-Acetylaspartat (NAA, Zustand der Nervenzellen), Cholin (Cho, Umsatz der Zellmembranen), Kreatin (Cr, Energiestoffwechsel), Myo-Inositol (mI, Aktivität der Gliazellen) sowie die Verhältnisse NAA/Cho und NAA/Cr. Der GMFM-66 wurde nach 1, 3, 6 und 12 Monaten von verblindeten Kinderneurologen erhoben.

Ergebnisse:

Etwa ein Drittel der Aufnahmen war nicht verwertbar. Von 108 randomisierten Kindern wurden 35 wegen Spektren schlechter Qualität ausgeschlossen, es blieben 73 (UCB-MNC 27, UC-MSC 26, Schein 20). Das Durchschnittsalter lag bei 7,2 bis 8,6 Jahren, und 77 % bis 85 % jeder Gruppe hatten eine Tetraplegie. In der Scheingruppe waren deutlich mehr Kinder termingerecht geboren (65 %, gegenüber 22 % und 27 %, p = 0,005).

Die Spektroskopie zeigte keine Behandlungswirkung. NAA, Cho und Cr stiegen im Lauf des Jahres bei allen Kindern unabhängig von der Gruppe signifikant an, was die Autoren auf die normale Reifung des Gehirns zurückführen. Für keinen Stoffwechselwert und kein Verhältnis gab es eine signifikante Wechselwirkung zwischen Zeit und Behandlung, und die Gruppen unterschieden sich weder zu Beginn noch nach 12 Monaten.

Explorative Untergruppenanalysen, bereinigt um Ausgangswerte und Alter, ergaben Folgendes:

• Kinder mit Diplegie, die UC-MSCs erhielten, hatten ein höheres NAA/Cho als die Scheingruppe (p = 0,02).
• Frühgeborene Kinder, die UC-MSCs erhielten, hatten ein niedrigeres Cho als die Scheingruppe (p = 0,009).
• Termingerecht geborene Kinder, die UCB-MNCs erhielten, hatten ein niedrigeres mI als die Scheingruppe (p = 0,03).
• Das Geschlecht machte keinen Unterschied.

Diese Ergebnisse stammen aus vielen Vergleichen in kleinen Untergruppen (nur 13 Kinder hatten eine Diplegie).

Motorische Funktion: Bei diesen 73 Kindern stieg der GMFM-66 vom Ausgangswert bis 12 Monate in jeder Zellgruppe signifikant an, während die Veränderung in der Scheingruppe nicht signifikant war. Der mediane Zuwachs nach 12 Monaten betrug 11 Punkte mit UC-MSC (IQR 4 bis 15), 9 mit UCB-MNC (IQR 3 bis 17) und 6 mit Scheinbehandlung (IQR 5 bis 8). Zwischen den Gruppen erreichte das keine Signifikanz: p = 0,06 für UC-MSC gegenüber Schein und p = 0,44 für UCB-MNC gegenüber Schein. Die Autoren vermuten, dass der Vergleich durch den Ausfall von 35 Kindern zu wenig Aussagekraft hatte, und weisen darauf hin, dass der vollständige Datensatz mit 108 Kindern für beide Zellarten einen signifikanten motorischen Nutzen gezeigt hatte.

Die Veränderungen der Stoffwechselwerte wurden auch mit den motorischen Fortschritten verglichen. Ein steigendes NAA/Cho ging in der UC-MSC-Gruppe mit größeren Fortschritten im GMFM-66 einher (p = 0,02), ein steigendes NAA/Cr in der UCB-MNC-Gruppe (p = 0,01). Steigendes Cholin ging in der UCB-MNC-Gruppe mit kleineren Fortschritten einher (p = 0,03). In der Scheingruppe zeigten sich solche Zusammenhänge nicht.

Sicherheit: Diese Arbeit berichtet keine unerwünschten Ereignisse. Sie wurden in früheren Veröffentlichungen der Studie behandelt.

Schlussfolgerungen:

Eine einzelne intrathekale Injektion von UC-MSCs oder UCB-MNCs hatte nach 12 Monaten insgesamt keine signifikante Wirkung auf die Stoffwechselwerte der weißen Substanz. Die Autoren sehen in ihren explorativen Ergebnissen einen Grund, nach „Untergruppen mit Ansprechen“ zu suchen, zum Beispiel Kinder mit diplegischer statt tetraplegischer Zerebralparese, und die Zellart auf den Patienten abzustimmen. Als Beleg für einen Nutzen stellen sie diese Ergebnisse nicht dar.

Als Einschränkungen nennen sie die kleinen Gruppen und den Ausschluss von 35 Teilnehmern, der die statistische Aussagekraft sowohl der Bildgebung als auch der motorischen Vergleiche verringerte. Es gab nur eine Kontrollaufnahme, und es wurde nur eine Injektion gegeben, was möglicherweise nicht ausreicht, um die Stoffwechselwerte im Gehirn zu verändern. Sie schlagen größere Studien mit wiederholten Injektionen und längerer Nachbeobachtung vor.

Die Tabelle der Ausgangswerte zeigt ein weiteres Ungleichgewicht, das die Autoren nicht aufführen. Die Scheingruppe begann mit einem deutlich niedrigeren medianen GMFM-66 (25, gegenüber 64 und 75). Die drei Gruppen dieser Stichprobe von 73 Kindern waren also nicht gut ausgeglichen.

Hintergrundinformationen:

Stoffwechselwerte: Ein niedriges NAA spricht für einen Verlust oder eine Funktionsstörung von Nervenzellen. Cholin steigt, wenn Zellmembranen ab- oder umgebaut werden, etwa bei Gliose oder Demyelinisierung. Myo-Inositol spiegelt die Aktivierung von Gliazellen wider und wurde mit anhaltender Entzündung im Nervensystem in Verbindung gebracht. Frühere Studien haben ein höheres NAA/Cho-Verhältnis mit besseren Ergebnissen bei Frühgeborenen und Kindern mit Zerebralparese in Verbindung gebracht.

Frühere Bildgebungsberichte aus derselben Studie fanden nach beiden Zellarten eine verbesserte Integrität der weißen Substanz in der Diffusions-Tensor-Bildgebung, in der Pyramidenbahn und in der hinteren Thalamusstrahlung. Die herkömmliche MRT zeigte dagegen keine Veränderung sichtbarer Läsionen oder einer Atrophie.

Zu Schweregrad und Ansprechen merken die Autoren an, dass aktuelle Übersichten und Studien übereinstimmend ein besseres Ansprechen bei Kindern mit weniger schwerer motorischer Beeinträchtigung berichten, wie sie für die Diplegie typischer ist als für die Tetraplegie. Sie halten das biologisch für plausibel, da mehr überlebendes Nervengewebe mehr Spielraum für eine Erholung lässt.