Transplantation of fetal-derived cells for neurological disorders

Abstract

Both literature and our own data addressed to transplanting fetal-derived cells for neurologic disorders are reviewed in this paper. According these data, the transplantation of the cells derived from nervous and hemopoietic tissues may be an effective treatment for consequences of craniocerebral trauma, cerebral stroke, spinal cord injury, neuroinfection and of cerebral palsy. The predominant role in the formation of therapeutic effects is assumed to belong to neurotrophic factors being released by grafted cells in the brain injury lessions.

Keywords

fetal-derived cells / cell transplantation / brain injury

References

[1] Семченко В.В., Еренеев С.И., Степанов С.С., Сергиенко Г.Г. Трансплантация незрелой нервной ткани в экспериментальной и клинической неврологии. Омск: ГУИПП «Омский дом печати»; 2ООО.

[2] Rao M.S., Mayer-Proschel М. Precursor cells for transplantation. Prog. Brain Res. 2000; 128: 273-92.

[3] Савченко C.A. Восстановительная хирургия спинного мозга при его травматическом повреждении [экспериментально-клиническое исследование): Автореферат дис....канд. мед. Москва; 2005.

[4] Sasaki М., Honmou О., Akiyama Y. et al. Transplantation of an acutely isolated bone marrow fraction repairs demyelinated adult rat spinal cord axons. Glia 2001;35:26-34.

[5] Wu S., Suzuki Y., Kitada M. et al. New method for transplantation of neurosphere cells into injured spinal cord through cerebrospinal fluid in rat. Neurosci. Lett. 2002; 318:81-4.

[6] Bakshi A., Barshinger A.L., Swanger S.A. et al. Lumbar puncture delivery of bone marrow stromal cells in spinal cord contusion: a novel method for minimally invasive cell transplantation. J. Neurotrauma 2006; 23: 55-65.

[7] Lepore A.C., Bakshi A., Swanger S.A. et al. Neural precursor cells can be delivered into the injured cervical spinal cord by intrathecal injection at the lumbar cord. Brain Res. 2005; 1045: 206-16.

[8] Wenpeng L, Xiaodan J., Xiafei F. et al. Bone marrow stromal cells can be delivered to the site of traumatic brain injury via intrathecal transplantation in rabbits. Brain Res. Bulletin 2008 [in press).

[9] Modo M., Mellodew K., Cash D. et al. Mapping transplanted stem cell migration after a stroke: a serial, in vivo magnetic resonance imaging study. Neuroimage 2004; 21:311-7.

[10] Hamasaki T., Hirakawa K., Toyama K. Electrophisiological and histological study of synaptic connections between lateral geniculate transplantand host visual cortex. Appl. Neurophysiol. 1987; 50: 463-4.

[11] Zhou C.F., Li Y., Morris R.J., Raisman G. Accurate reconstruction of three complementary laminar afferents to the adult hippocampus by embryonic neural grafts. Neurosci. Res. Suppl. 1990; 13: S43-53.

[12] Azanchi R., Bernal G., Gupta R., Keirstead H.S. Combined demyelination plus Schwann cell transplantation therapy increases spread of cells and axonal regeneration following contusion injury. J. Neurotrauma 2004; 21: 775-88.

[13] Nguyen H.M., Alksne H.S.U.J.F., Hatton J.D. Migration of rat neonatal cortical, hippocampal and hypothalamic astrocytes transplanted into neonatal rat cerebrum. J. Cell Biol. 1990; 111: 490.

[14] Smith G.M., Miller R.H., Immature type-1 astrocytes suppress glial scar formation, are motile and interact with blood vessels. Brain Res. 1991:543:111-2.

[15] Hatton J.D., Garcia R., Sang H. Migration of grafted rat astrocytes depends on source/target organ. Glia 1992: 5: 251-8.

[16] Baumann N., Gumpel M., Jacque C. etal. Contribution oftransplantation techniques to the biology of glial cells. Multiple Sclerosis Res. 1989; 11-6.

[17] 7. Lachapelle F., Gansmuller A., Baulac M. et al. Transplantation of oligodendrocytes in the CNS. Acta Cytobiol. Morphol. 1989; 1: 24-30.

[18] Lu P., Jones L.L., Snyder E.Y., Tuszynski M.H. Neural stem cells constitutively secrete neurotrophic factors and promote extensive host axonal growth after spinal cord injury. Exp. Neurol. 2003; 181:115-29.

[19] Smith P.M., Blakemore W.F. Porcine neural progenitors require commitment to the oligodendrocyte lineage prior to transplantation in order to achieve significant remyelination of demyelinated lesions inthe adult CNS. Eur.J. Neurosci. 2000; 12: 2414-24.

[20] Cicchetti F., Fodor W., Deacon T.W. et al. Immune parameters relevant to neural xenograft survival in the primate brain. Xenotransplantation 2003; 10:41-9.

[21] Lores-Garcia J.C., Fernandez-Ruiz J., Bermudez-Rattoni R., Tapia R. Correlation between acetylcholine release and recovery of conditioned taste aversion induced by fetal neocortex grafts. Brain Res. 1990; 523:105-10.

[22] Kopyev O.V., Bragin A.G., Pichkour L.D. Grafting of embryonal brain tissue helps to survival of the rats after severe cranio-cerebral trauma. Rester. Neurol, and Neurosci. 1990; 1:139.

[23] Lyjin A.A., Mering T.A. Victorov I.V. Cultured hippocampal tissue grafts ameliorate the acquisition of conditioned reflex to time inthe rats with neurocytoxic lesion of hippocampal structures. Proceedings of the Constituent Cong. Int. Soo. for Pathophysiol.; 1991 May 28-june 1; Moscow, Russia. Abstr.-Kuopio; 1991: 339.

[24] Kesslak J.P., Walencewicz A., Calin L. et al. Hippocampal but not astrocyte transplants enhance recovery on a forced choice alternation task after kainite lessons. Brain Res. 1988; 454: 347-54.

[25] Lee M.H., Rabe A. Protective effects of fetal neocortical transplants on cognitive function and neuron size in rats with congenital microencephaly. Behav. Brain Res. 1998; 90:147-56.

[26] Nilsson O.G., Brundin P., Bjorklund A. Amelioration of spatial memory impairment by intrahippocampal grafts of mixed septal and raphe tissue in rats with combined cholinergic and serotonergic denervation of the forebrain. Brain Res. 1990;515:193-206.

[27] Bradbury E.J., Kershaw T.R., Marchbanks R.M., Sinden J.D. Astrocyte transplants alleviatelesion induced memory deficitsindependently of cholinergic recovery. Neurosci. 1995; 65: 955-72.

[28] Cai A., Scarbrough K., Hinkle D.A. et al. Fetal grafts containing suprachiasmatic nuclei restore the diurnal rhythm of CRH and POMC mRNA in aging rats. Am. J. Physiol. 1997; 273:1764-70.

[29] Hann F., Eckeenrode T.C., Murray M. Habenula and thalamus cell transplants restore normal sleep behaviors disturbed by denervation of the interpeduncular nucleus. J. Neurosci. 1992; 12: 3282-90.

[30] Zhang W., Lee W.H., Triarhou L.C. Grafted cerebral cells in a mouse model of hereditary ataxia express I Gf—I system genes and partially restore behavioral function. Nat. Med. 1996; 2: 65-71.

[31] Tolbert D.L., Heckroth J. Purkinje cell transplants in Shaker mutant rats with hereditary Purkinje cell degeneration and ataxia. Exp. Neurol. 1998; 153: 255-67.

[32] Borlongan C.V., Koutouzis T.K., Poulos S.G. et al. Bilateral fetal striatal grafts in the 3-nitropionic acid-induced hypoactive model of Huntington's disease. Cell Transplant. 1998; 7:131-5.

[33] Palfi S., Conde F., Riche D. et al. Fetal striatal allografts reverse cognitive deficits in a primate model of Huntington disease. Nat. Med. 1998; 4: 963-6.

[34] Guzman R., Meyer M., Lovblad K.O. et al. Striatal grafts in a rat model of Huntington's disease: time course comparison of MRI and histology. Exp. Neurol. 1999; 156: 180-90.

[35] Ridley R.M., Baker H.F. Can fetal neural transplants restore function in monkeys with lesion-induced behavioural deficits? Trends Neurosci. 1991; 14: 366-70.

[36] Schwarz S.S., Freed W.J. Brain tissue transplantation in neonatal rats prevents a lesion-induced syndrome of adipsia, aphagia and akinesia. Exp. Brain Res. 1987;65:449-54.

[37] Сухих Г.Т. Трансплантация фетальных клеток в медицине: настоящее и будущее. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126 Прилож. 1: 3-13.

[38] Волошин П.В., Грищенко В.И., Черненков В.Г. и др. Предварительная оценка результатов метода трансплантации эмбриональных тканей в неврологии. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126 Прилож. 1: 78-9.

[39] Яблонская М.И., Алферова В.В., Гребенникова Н.Н. и др. Изменение психофизиологических функций у детей раннего возраста с синдромом Дауна под влиянием терапии фетальными тканями человека. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126. Прилож. 1: 47-53.

[40] Брюховецкий А.С., Ушаков С.0. Клинико-патогенетическое обоснование применения фетальных тканей человека при заболеваниях нервной системы. В кн.: Трансплантация фетальных тканей человека. М.; 1996: 53-6.

[41] Брюховецкий А.С., Ушаков С.0. Новые подходы к лечению атаксии-телеагиэктазии [синдром Луи-Бар) с использованием трансплантации фетальных клеток человека. В кн.: Трансплантация фетальных тканей человека. М.; 1996: 57-9.

[42] Берснев В.П., Степанова Т.С., Овечко В.Н. Лечение больных с эпилептическим и цереброорганическим синдромом с использованием метода трансплантации эмбриональной нервной ткани. Материалы V Международного симпозиума "Повреждения мозга”. СПб.: 1999. 298-303.

[43] Берснев В.П., Степанова Т.С., Овечко В.Н., Лебедев К.Э. Метод нейротрансплантации в хирургическом лечении эпилепсии. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126 Прилож. 1:147-8.

[44] Аникин А.Ю., Древаль О.Н., Акатов О.В. и др. Состояние проблемы применения нейротрансплантационныхтехнологий в клинике. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126. Прилож. 1: 32-5.

[45] Eglitis М.А., Mezey Е. Hematopoietic cells differentiate into both microglia and macroglia in the brains of adult mice. Proc. Natl. Acad. Sol. USA. 1997; 94: 4080-5.

[46] Favcett J.W. Spinal cord repair: from experimental models to human application. Spinal Cord 1998; 36: 811-7.

[47] Seledtsov V.I., Taraban V.Y., Seledtsova G.V. et al. Tumor growth inhibitory and natural suppressor activities of murine bone marrow cells: a comparative study. Cell. Immunology 1997; 182:12-9.

[48] Seledtsova G.V, Seledtsov V.l, Samarin D.M. et al. Erythroid cells in immunoregulation: characterization of a novel suppressor factor. Immunol. Lett. 2004; 93: 171-8.

[49] Колосов Н.Г., Повещенко O.B., Ефремов A.B. и др. Использование фетальных клеток и тканей в лечении поверхностных ран и трофических язв. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126 Прилож. 1:128-9.

[50] Моисеев А.Я., Самарин Д.М., Кустов С.М. и др. Опыт применения трансплантационной фетальной терапии в гинекологической практике при лечении рубцово-спаечных процессов. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126 Прилож. 1:129-30.

[51] Murohara T., Ikeda Н., Duan J. et al. Transplanted cord blood-derived endothelial precursor cells augment postnatal neovascularization. J. Clin. Invest. 2000; 105: 1527-36.

[52] Селедцов В.И., Кафанова М.Ю., Рабинович C.C. и др. Клеточная терапия детского церебрального паралича. Клеточные технологии в биологии и медицине 2005; 2: 84-8.

[53] Кафанова М.Ю., Рабинович С.С., Селедцов В.И. и др. Нейротрансплантация в лечении неврологических расстройств у детей. Материалы 2-й Межрегиональной научно-практической конференции «Клинические аспекты клеточной и тканевой терапии». 2000 27-28 июня; Омск, Россия: 140-2.

[54] Рабинович С.С., Селедцов В.И., Тарабан В.Я. и др. Новые возможности лечения неврологического дефицита. Материалы 2-й Межрегиональной научно-практической конференции «Клинические аспекты клеточной и тканевой терапии». 2000 27-28 июня; Омск, Россия: 151-3.

[55] Селедцов В.И., Рабинович С.С., Кафанова М.Ю. и др. Клеточная трансплантационная технология в лечении тяжелых неврологических расстройств. Тезисы VI Всеросийской научно-практической конференции, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга и 205-летию Военномедицинской академии «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения в многопрофильном лечебном учреждении». 2003, 22-23 апреля; Санкт- Петербург, Россия. СПб.; 2003: 275-7.

[56] Lindvall О. Neural transplantation: a hope for patients with Parkinson's disease. Neuroreport. 1997; 8: 3-10.

[57] Бехтерева Н.П., Гилерович Е.Г., Гурчин Ф.А. и др. О трансплантации эмбриональной нервной ткани в лечении паркинсонизма. Журн. неврологии и психиатрии им. С.С.Корсакова. 1990; 90:10-3.

[58] Чхенкели С.А., Шрамка М. Аллотрансплантация эмбриональной ткани при паркинсонизме. Материалы III междунар. тбилисского симпозиума «Функциональная нейрохирургия» 1990 28-30 мая; Тбилиси; 1990: 303-4.

[59] Molina Н. Neurotransplantation in parkinson's disease - the Cuban experience. Restor. Neurol. Neurosci. 1990; 1:164.

[60] Hitchcock E.R., Kenny B.G., Clough C.G. et al. Stereotactic implantation of fetal mesencephalon. Stereotactic and Funct. Neurosurgery 1990; 54: 282-9.

[61] Шрамка M., Раттай M., Ратай И. и др. Результаты клинической нейротрансплантации эмбриональной ткани при болезни Паркинсона. Вопросы нейрохирургии 1993; 1:15-6.

[62] Савельев С.В., Лебедев В.В., Войтына С.В. и др. Трансплантация фетальной и ксеногенной нервной ткани при болезни Паркинсона. Бюл. эксп. биол. мед. 1994; 117: 369-72.

[63] Лебедев В.В., Войтына С.В., Савельев С.В. и др. Стереотаксическая деструкция вентролатерального ядра таламуса в сочетании с трансплантацией фетально-ксеногенной ткани при болезни Паркинсона. Вопросы нейрохирургии 1995; 3: 3-5.

[64] Lindvall О. Neural transplantation: a hope for patients with Parkinson's disease. Neuroreport. 1997; 8: 3-10.

[65] Миронов H.B., Шмырев В.И., Бугаев B.C., Аникин А.Ю. Применение нейротрансплантации фетальных клеток головного мозга человека в лечении некоторых неврологических заболеваний. В кн.: Трансплантация фетальных тканей человека. Москва; 1996: 50-2.

[66] Миронов Н.В., Шмырев В.И.Бугаев В.С. и др. Комплексное лечение пациентов с паркинсонизмом с использованием живых фетальных тканей. Бюл. эксп. биол. мед. 1998:126 Прилож. 1: 63-71.

[67] Kolata G. Clues to Alzheimer's disease emerge. Science. 1983; 219:941-2.

[68] Гусев Е.И. Проблемы инсульта в России. Журнал неврологии и психиатрии имени С.С. Корсакова 2003; 9: 3-7.

[69] Зозуля Ю.А., Цимейко О.А., Цымбалюк В.И. и др. Аллотрансплантация эмбриональной нервной ткани в сочетании с реваскуляризационными операциями в восстановительном лечении больных ишемическим инсультом. Нейрохирургия 199; 24: 36-40.

[70] Kondziolka D., Wechsler L, Goldstein S. et al. Transplantation of cultured human neuronal cells for patients with stroke. Neurology 2000; 55: 565-9.

[71] Рабинович C.C., Селедцов В.И., Банул H.B. и др. Клеточная терапия мозгового инсульта. Клеточные технологии в биологии и медицине 2005; 1: 25-8.

[72] Maas A.I.R., Dearden М., Servadei F. Et al. Current recommendations for neurotrauma. Curr. Opin. Grit. Care. 2000; 6: 281-92.

[73] Рабинович C.C., Селедцов В.И., Астраков С.В. и др. Клеточная терапия в системе реанимации больных с тяжелой черепно-мозговой травмой. Вестник интенсивной терапии. 2004; 4: 24-7.

[74] Seledtsov V.I., Rabinovich S.S., Parlyuk O.V. et al. Cell transplantation therapy in reanimating severely head-injured patients. Biomed. Pharmacother. 2005;59:415-20.

[75] Селедцов В.И., Рабинович C.C., Парлюк О.В. и др. Клеточная терапия коматозных состояний. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2006; 3: 146-9.

[76] Гайдар Б.В., Брюховецкий А.С., Шумаков В.И. Результаты и перспективы применения трансплантации клеток нервной ткани человека при боевой травме мозга. Бюл. эксп. биол. мед. 1998; 126. Прилож. 1:133-4.

[77] Носов А.Т., Зозуля Ю.А., Цымбалюк В.И. и др. Влияние трансплантации эмбриональной нервной ткани [ЭНТ) и суспензии клеток эмбриональной нервной ткани [СК ЭНТ) на морфофункциональное состояние головного мозга после тяжелой черепно-мозговой травмы [ЧМТ). Макро- и микроуровни организации мозга в норме и патологии: Матер, симпозиума. М.: НИИ мозга РАМН, 1992:112.

[78] Селедцов В.И., Рабинович С.С, Кащенко Э.А. и др. Иммунологические и клинические аспекты применения клеточной терапии в лечении последствий черепно-мозговой травмы. Клеточные технологии в биологии и медицине 2006; 1:12-4.

[79] Катунян П.И. Морозов В.Я., Круглов Н.А. Трансплантация в лечении травматического повреждения спинного мозга. Материалы III междунар. тбилисского симпозиума «Функциональная нейрохирургия». Тбилиси; 1990: 138-9.

[80] Брюховецкий А.С. Трансплантация нервных клеток и тканевая инженерия мозга при нервных болезнях. М.: ЗАО «Нейровита»; 2003.

[81] Рабинович С.С., Селедцов В.И., Самарин Д.М. Средство для лечения последствий травмы спинного мозга. Патент на изобретение РФ. 2007. № 2290939.

[82] Rabinovich S.S., Seledtsov V.I., Poveschenko O.V. et al. Transplantation treatment of spinal cord injury patients. Biomed. Pharmacother. 2003; 57: 428-33.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector