Każdego roku na całym świecie rodzi się około 32 milionów dzieci dotkniętych zespołem wewnątrzmacicznego zahamowania wzrostu (IUGR/FGR, ang. intrauterine or fetal growth restriction). W krajach rozwiniętych FGR diagnozuje się w przypadku 3-15% ciąż, z kolei w krajach rozwijających się problem ten może dotyczyć nawet 20% noworodków. Dzieci z FGR charakteryzują się niską masą urodzeniową, co oznacza, że ich waga w dniu porodu jest poniżej 10. percentyla zalecanej masy ciała noworodka w zależności od wieku ciąży. Waga chłopców z FGR nie przekracza 2500 g, a masa dziewczynek jest mniejsza niż 2410 g. Do wewnątrzmacicznego zahamowania wzrostu płodu dochodzi na skutek niewydolności łożyska. Nieprawidłowy, zmniejszony przepływ w obszarze krążenia maciczno-łożyskowego i płodowo-łożyskowego skutkuje niewystarczającym zaopatrzeniem płodu w tlen i składniki odżywcze niezbędne do jego rozwoju. Jednym z najważniejszych niekorzystnych następstw FGR są zaburzenia rozwoju układu nerwowego. Niewydolność łożyska ma bowiem strukturalne i funkcjonalne konsekwencje dla rozwoju kory mózgowej płodu. U noworodków z FGR obserwuje się zmniejszoną masę mózgu oraz zmniejszoną objętość istoty szarej. Szacuje się, że u 24-53% dzieci, u których w życiu płodowym rozpoznano FGR, występują opóźnienia neurorozwojowe (m.in. słabsza koordynacja ruchowa i wzrokowa, problemy z wysławianiem się oraz koncentracją, niższy poziom inteligencji).
Obecnie nie ma skutecznych metod leczenia wewnątrzmacicznego zahamowania wzrostu płodu. Z racji wagi problemu stale poszukuje się nowych, bezpiecznych rozwiązań, które mógłby zostać wykorzystane w terapii FGR. W połowie listopada 2021 roku na łamach czasopisma Nature Regenerative Medicine ukazała się praca naukowców z Centrum Badań Klinicznych Uniwersytetu w Queensland. Z przeprowadzonych przez nich doświadczeń wynika, że komórki macierzyste pobrane z łożysk matek, których ciąże przebiegały fizjologicznie, mogą zostać wykorzystane do leczenia noworodków z FGR.
„Przeprowadzone przez nas badania wykazały, że możemy zmniejszyć stan zapalny i spowodowane nim uszkodzenie mózgu, podając zwierzętom dotkniętym FGR w dniu narodzin kombinację dwóch rodzajów komórek macierzystych izolowanych ze zdrowego ludzkiego łożyska i krwi pępowinowej. Jesteśmy bardzo podekscytowani wynikami tego badania i mamy nadzieję, że w dłuższej perspektywie metoda ta poprawi życie dzieci dotkniętych FGR.” – mówi kierująca pracami zespołu doktor Julie Wixey.
We krwi noworodków z FGR notuje się wysokie stężenia cytokin prozapalnych. To właśnie zwiększonej ilości mediatorów stanu zapalnego przypisuje się negatywne oddziaływanie na mózg płodów dotkniętych wewnątrzmacicznym ograniczeniem wzrostu. Cytokiny prozapalne mogą zakłócać strukturalną i funkcjonalną integralność jednostki nerwowo-naczyniowej (NVU) – struktury, która obejmuje m.in. naczynia krwionośne mózgu, astrocyty, neurony oraz komórki podporowe. Uszkodzenie ciągłości NVU skutkuje zaburzeniem funkcjonowania bariery krew-mózg i znacząco zwiększa prawdopodobieństwo uszkodzenia mózgu. Kluczowe zatem wydaje się utrzymanie integralności bariery krew-mózg u noworodka, zapewniając tym samym zdrowy rozwój mózgu. Właśnie na tym zadaniu skupili się naukowcy z Centrum Badań Klinicznych Uniwersytetu w Queensland.
W przeprowadzonych doświadczeniach badacze postanowili sprawdzić, jak podanie progenitorowych komórek śródbłonka (ECFCs; ang. endothelial colony forming cells) wpłynie na mózgi noworodków z FGR. Komórki ECFCs to swoiste tkankowo komórki macierzyste, które rezydują w całym układzie naczyniowym. Mają zdolność samoodnawiania się, a co więcej wykazują zdolność do zasiedlania nowych naczyń krwionośnych, gdzie inicjują ich regenerację. Właśnie w tych ostatnich cechach ECFCs naukowcy dopatrywali się szansy na leczenie noworodków z FGR. Badacze postanowili podawać komórki ECFCs razem z mezenchymalnymi komórkami macierzystymi (MSCs; ang. mesenchymal stromal cells), które oprócz właściwości regeneracyjnych wykazują również właściwości immunoregulacyjne. Dzięki takiemu podejściu podanie komórek progenitorowych nie wymagało dodatkowej terapii immunosupresyjnej.
Zespół wewnątrzmacicznego zahamowania wzrostu obserwuje się nie tylko u ludzi, ale również u innych gatunków ssaków, w tym świń, u których w każdym miocie może spontanicznie pojawiać się potomstwo z FGR. Dlatego model badawczy w przeprowadzonych doświadczeniach stanowiły prosięta. Naukowcy wykorzystali łącznie 36 zwierząt, które przydzielili do pięciu grup eksperymentalnych: prosięta zdrowe, prosięta z FGR, prosięta z FGR otrzymujące ECFCs, prosięta z FGR otrzymujące MSCs oraz prosięta z FGR otrzymujące ECFCs i MSCs. Komórki ECFCs oraz MSC naukowy uzyskali odpowiednio z łożysk i krwi pępowinowej trzech różnych kobiet, u których ciąża przebiegała w sposób fizjologiczny i które urodziły zdrowe potomstwo. Prosięta otrzymały jednorazową iniekcję z pozyskanych komórek macierzystych w pierwszym dniu życia. W czwartym dniu po urodzeniu od zwierząt pobrano mózg do badań histologicznych. Badacze wykazali, że poporodowa interwencja w postaci iniekcji komórek ECFCs i MSCs u prosiąt z FGR przyczynia się do regeneracji uszkodzonych naczyń krwionośnych w mózgu, przywraca integralność jednostki nerwowo-naczyniowej, zwiększa gęstość oraz długość naczyń krwionośnych, przyczynia się do prawidłowej pracy neuronów oraz zmniejsza stan zapalny występujący w mózgu. I to wszystko w zaledwie trzy dni od podania komórek!
„Nasze badania pokazują ogromny potencjał terapii komórkami macierzystymi w leczeniu dzieci z FGR.” – podkreśla dr Jastin Patel, jeden z współautorów publikacji.
Obecnie naukowcy z Queensland pracują nad opatentowaniem technologii wykorzystania komórek macierzystych oraz przeprowadzają dodatkowe badania z udziałem zwierząt. Wyniki tych doświadczeń mają na celu poznanie długoterminowych skutków leczenia FGR komórkami ECFCs i MSCs. W możliwie najkrótszym czasie badacze planują rozpocząć badania kliniczne z udziałem ludzi.