The role of astrocytes transplantation in functional recovery of spinal cord injury

Spinal cord injury (SCI) is a devastating neurological injury that often results in profound functional deficits and continues to be one of a major causes of disability around the world. Despite improved rehabilitation strategies, extensive research and clinical advancements there is still no treatment for SCI that would result in complete neurological and/or functional recovery. Development of new strategies to treat SCI is required since current therapeutic approaches are not satisfactory and, at best, provide only modest recovery. Transplantation of a variety of cell types like stem or progenitor cells is currently one of the most attractive strategies for repair of the injured central nervous system (CNS). For the cell-based therapy both CNS and non-CNS originating cells are used, including: embryonic stem cells, neural progenitor cells, bone marrow mesenchymal cells , as well as non-stem Schwann cells and olfactory ensheathing cells. However, cells of a single type, when transplanted alone to spinal cord do not support sufficiently robust regenerative response. Astrocytes which have generally been neglected and which are the most numerous cells in the human brain, play a vital role in physiology and pathology of the adult nervous system. Thus, transplantation of specific types of astrocytes derived from glial restricted progenitors (GRP) is a novel and might be the most promising strategy in therapeutic approaches for functional recovery of SCI.

Pourazowe uszkodzenie rdzenia kręgowego skutkuje ostrym zaburzeniem aferentnych sygnałów somatosensorycznych oraz niezdolnością działania motorycznych i autonomicznych łuków odruchowych w obrębie uszkodzonego rejonu rdzenia kręgowego. Łączność poniżej tego miejsca jest zniesiona, dotykając zstępujących dróg motorycznych i wstępujących czuciowych. Obecnie nie istnieje leczenie urazów rdzenia kręgowego, które prowadziłoby do całkowitej regeneracji funkcji neurologicznych, pomimo obszernych badań naukowych, postępów klinicznych oraz wielu strategii rehabilitacyjnych. Dlatego w leczeniu uszkodzeń rdzenia kręgowego potrzebny jest rozwój nowych strategii terapeutycznych. Jedną z najbardziej obiecujących procedur naprawy uszkodzonego ośrodkowego układu nerwowego (OUN) jest transplantacja różnorodnych typów komórek, tj. komórek macierzystych lub progenitorowych. Komórki, które zostały najlepiej poznane w terapii transplantacji do uszkodzonego OUN to: embrionalne komórki macierzyste (ESCs), nerwowe komórki macierzyste/progenitorowe (NSPCs), mezenchymalne komórki macierzyste szpikowe (BMSCs), jak również komórki Schwanna (SCs) i komórki osłaniające opuszki węchowej (OECs), które nie są multipotencjalnymi progenitorami. Jednakże, przeszczep jednego typu komórek do rdzenia kręgowego nie powoduje wystarczającej regeneracji funkcjonalnej. Astrocyty, które są najbardziej licznymi komórkami w ludzkim mózgu i odgrywają istotną rolę w fizjologii i patologii dorosłego układu nerwowego, były pomijane w badaniach. Najnowsze odkrycia pokazały, że astrocyty są komórkami heterogennymi, zróżnicowanymi pod względem fenotypowym i funkcjonalnym w zależności od ich lokalizacji w OUN, a transplantacja specyficznych typów astrocytów, tzw. GDA uzyskanych przez ekspozycję komórek GRP (ukierunkowanych glejowo komórek progenitorowych) na czynnik morfogenetyczny kości 4 (BMP-4) może być nowym, obiecującym podejściem terapeutycznym w leczeniu i poprawie jakości życia pacjentów dotkniętych urazem rdzenia kręgowego.