DE60002185T2 - Transplantation von hämatopoietischen zellen - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft die Korrektur sensorischer, motorischer und/ oder kognitiver Defizite durch die intrazerebrale Transplantation von Zellen sowie Medikamente dafür.
Hintergrund der Erfindung
• Sensorische, motorische und/oder kognitive Defizite werden durch viele Erkrankungen hervorgerufen und können auch hervorgerufen werden, wenn das Gehirn einem Trauma unterliegt. Zum Beispiel ist eine motorische Funktionsstörung ein Symptom von Parkinson'scher Krankheit. Bis jetzt ist in den meisten Fällen keine zufriedenstellende Behandlung verfügbar.
• Bjornson et al., Science (1999) 283:534-537 beschreibt die Fähigkeit von neuronalen Stammzellen, eine Reihe von Blutzelltypen unter Einschluss von myeloiden, lymphoiden und haematopoetischen Zellen zu bilden. Es wird angenommen, dass die neuronalen Stammzellen geeignete Mechanismen enthalten, die zur Expression ansonsten stiller genetischer Information erforderlich sind, um auf Signale zu reagieren, die normalerweise Blutstammzellen stimulieren. Das Experiment deutet darauf hin, dass das Blutsystem des Erwachsenen wirkungsvolle Signale enthält, die neurale Stammzellen "aktivieren".
• Haematopoetische Zellen sind Vorläuferzellen für alle Blutzellen unter Einschluss von Leukozyten, und Erythrozyten. Die Transplantation derartiger Zellen ist z. B. in WO-A-92/11355 im Zusammenhang mit haematopoetischen Störungen unter Einschluss von Sichelzellanämie und Haemophilie vorgeschlagen worden. Verfahren zum Kultivieren und genetischen Ändern haematopoetischer Stammzellen werden in WO-A-92/11355 und WO-A = 93/18137 vorgeschlagen.
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung basiert zum Teil auf der Beobachtung, dass bei Transplantation in geschädigtes oder erkranktes Gehirn haematopoetische Stammzellen auf Signale aus dem geschädigten oder erkrankten Gehirn durch Annahme eines Phänotyps zu reagieren scheinen, der geeignet ist, funktionelle Defizite, zu der die Schädigung oder Erkrankung ansonsten führt, zu ersetzen oder zu kompensieren.
• Zur Anwendung in der vorliegende Erfindung sollten die haematopoetischen Stammzellen geeignet zur Differenzierung in Zellen sein, die geeignet sind, die Schädigung oder Erkrankung im Zielgebiet des Gehirn zu reparieren oder zu kompensieren. Es ist darauf hinzuweisen, dass Zellen, die für die Transplantation geeignet sind, nicht zur Differenzierung in alle Typen oder Phänotypen von neuronalen Zellen geeignet sein müssen.
• Die vorliegende Erfindung kann bei der Behandlung eines beliebigen Säugers angewandt werden, ist jedoch besonders nützlich im Zusammenhang mit der Behandlung von Menschen, insbesondere der Behandlung mit menschlichen Zellen und Zelllinien.
• Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zellen sind geeignet zur Korrektur eines sensorischen, motorischen und/oder kognitiven Defizits, wenn sie in einen geschädigten Teil des menschlichen Gehirns implantiert werden. Der Ausdruck "Schädigung", der hier verwendet wird, umfasst die Verringerung oder den Verlust der Funktion. Der Ausdruck umfasst auch den Zellverlust: Die Schädigung kann durch eine beliebige einer Reihe von Einwirkungen hervorgerufen werden, unter Einschluss von physikalischem Trauma, Hypoxie (Sauerstoffmangel), chemischen Mitteln (z. B. kann die Schädigung durch Drogenmissbrauch hervorgerufen werden) und Erkrankungen. Die folgenden Erkrankungen und pathologischen Zustände sind Beispiele für Erkrankungen oder Zustände, die zu sensorischen, motorischen und/oder kognitiven Defiziten führen können, die erfindungsgemäß behandelt werden können: traumatische Gehirnverletzung, Schlag, perinatale Ischaemie einschließlich zerebraler Lähmung, Alzheimer'sche, Pick'sche und verwandte, zu Demenz führende neurodegenerative Erkrankungen, Multiinfarktdemenz, Parkinson'sche Krankheit und Parkinson-Typ-Erkrankungen, Huntingtonsche Krankheit, Korsakoff'sche Erkrankung und Creutzfeld-Jacob-Krankheit. Amnäsie, insbesondere nach vorübergehender globaler Ischämie, wie nach Herzstillstand oder koronarer Bypass-Chirurgie, kann ebenfalls erfindungsgemäß behandelt werden.
• Die Zellen können auch an Stellen verabreicht werden, die entfernt von der tatsächlichen Stelle der Schädigung sind; z. B. können die Zellen an der kontralateralen Region in Bezug auf die Region, die die Schädigung zeigt, verabreicht werden.
• Die vorliegende Erfindung stellt die Verwendung haematopoetischer Stammzellen, bei denen es sich nicht um menschliche embryonale Stammzellen handelt, gegebenenfalls in isolierter Form, bei der Herstellung eines Arzneimittels für die intrazerebrale Transplantation in ein geschädigtes Gehirn für die Behandlung eines sensorischen, motorischen und/oder kognitiven Defizits bereit. Das Medikament, das verabreicht werden soll, umfasst haematopoetische Stammzellen.
• Die vorliegende Erfindung stellt ferner die Verwendung von konditional unsterblichen haematopoetischen Stammzellen bei der Herstellung eines Arzneimittels für die Behandlung eines sensorischen, motorischen und/oder kognitiven Defizits bereits. Das Arzneimittel, das verabreicht werden soll, umfasst konditional unsterbliche haematopoetische Stammzellen.
• Die konditional unsterblichen Zellen, die erfindungsgemäß verwendet werden, können aus einer klonalen Zelllinie stammen, oder es kann sich um eine gemischte Population handeln. Zellen aus klonalen Zelllinien mögen bevorzugt sein. Zellen aus einer Einzelzelllinie können verwendet werden, oder ein Gemisch von Zellen aus zwei oder mehr Zelllinien kann verwendet werden.
Darstellung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei Implantation von haematopoetischen Stammzellen in ein geschädigtes Gehirn die Zellen überraschenderweise zu einer Form von Zelle differenzieren, die imstande ist, die Schädigung zu reparieren und die Funktion zu verbessern. Der Phänotyp der differenzierten Zellen kann der gleiche Phänotyp wie der der geschädigten oder verlorenen Zellen sein; die differenzierten Zellen können jedoch einen anderen Phänotyp oder eine Anzahl von Phänotypen aufweisen. In jedem Fall nehmen die Zellen einen Phänotyp an, der geeignet zur funktionellen Integration und Kompensation der geschädigten oder verlorenen Zellen ist. Dies wird durch die von uns aufgefundene Neigung der Zellen zur Migration und zum Aussuchen geschädigter Gewebe unterstützt.
• Die Verwendung von Stammzellen bedeutet, dass es mit einer klonalen Zelllinie möglich ist, eine Anzahl von verschiedenen Bereichen des Gehirns zu reparieren. Es bedeutet auch, dass für den Fall, dass mehr als ein spezieller Zelltyp erforderlich ist, um die Schädigung in einem gegebenen Bereich zu reparieren, eine Einzelzelllinie imstande zur Differenzierung in verschiedene Typen von Zellen, die erforderlich sind, ist.
• Konditional unsterbliche Zellen sind Zellen, die unter bestimmten permissiven Bedingungen unsterblich sind, die jedoch nicht unter nicht-permissiven Bedingungen unsterblich sind, Im vorliegenden Fall bedeutet dies, dass, indem die Stammzellen konditional unsterblich gemacht und unter permissiven Bedingungen gehalten werden, die Entwicklung der Stammzellen in einem gewähltem Stadium arretiert werden kann und dass sie für lange Zeitspannen vermehrt werden können. Die Anwendung der konditionalen Unsterblichmachung erlaubt die Entwicklung von klonalen Linien, die ohne weiteres in vitro expandiert werden können. Wenn die Bedingungen, unter denen die Zellen gehalten werden, auf nicht-permissive Bedingungen umgestellt werden, dann wird es ermöglicht, dass die Entwicklung der Zellen weiter geht. Wenn die korrekten Bedingungen bereitgestellt werden, dann werden die Zellen sich weiter entwickeln und differenzieren.
• Unsterblich gemachte Zellen werden üblicherweise durch die Transduktion eines Onkogens in Zellen hergestellt. Es besteht daher ein Risiko der Tumorbildung auf lange Sicht, so dass derartige Zellen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt sind.
• Konditional unsterbliche Zellen weisen die Vorteile von unsterblichen Zellen dahingehend auf, dass sie in dem gewünschten Entwicklungsstadium "eingefroren" sind, leicht gehalten werden können und sich vervielfältigen, wenn sie sich unter permissiven Bedingungen befinden; sie können jedoch in Transplantaten verwendet werden, solange die Umgebung, in die sie transplantiert werden, nicht-permissive Bedingungen aufweist. Im Fall der erfindungsgemäßen Zellen sollte das Gen, das verwendet wird, um konditionale Unsterblichkeit zu verleihen, so gewählt werden, dass die Bedingungen, die im Gehirn vorliegen, nicht-permissiven Bedingungen entsprechen.
• Ein Beispiel für ein geeignetes konditional unsterbliches Onkogen ist das, das das nicht-DNA-bindende temperaturempfindliche T-Antigen exprimiert; eine Beschreibung davon findet sich in US-A-5 688 692 oder WO-A-97110329.
• Wenn nicht unsterbliche Zellen verwendet werden, dann können diese in vitro in Kulturmedien unter Zugabe von Wachstumsfaktoren gehalten werden, wie in WO- A-92/11355 und WO-A-93/18137 beschrieben.
• Das Gen, das verwendet wird, um konditionale Unsterblichkeit zu verleihen, kann in die Zellen nach Extraktion aus dem Knochenmark eines Tiers eingeführt werden.
• Die bei der Behandlung von Menschen verwendeten Zellen sollten vorzugsweise von menschlichen Zellen abgeleitet sein, um Probleme mit der Immunreaktion zu verringern. Dies erfordert die Extraktion von Zellen aus dem Knochenmark eines Menschen.
• Die Zellen müssen jedoch nicht notwendigerweise konditional unsterblich sein, und sie können direkt von dem Patienten, der behandelt werden soll, erhalten werden.
• Um einen Patienten zu behandeln, ist es im Allgemeinen hilfreich zu wissen, wo die Schädigung im Gehirn aufgetreten ist. Sobald die Existenz der Schädigung etabliert ist, ob sie nun in einem isolierten Bereich oder in mehreren Bereichen vorliegt, kann die Behandlung durch Implantation von Zellen in den geschädigten Bereich durchgeführt werden. In vielen Fällen mag jedoch die Lokalisierung und/ oder die Art des geschädigten Gewebes unbekannt oder nur schlecht charakterisiert sein. Zum Beispiel mögen neurodegenerative Erkrankungen zu einer weit verbreiteten Schädigung verschiedener Typen von Zeilen führen. Die Behandlung einer derartigen Schädigung ist noch möglich und wird durch die Fähigkeit der haematopoetischen Stammzellen zur umfangreichen Migration, sobald sie transplantiert sind, und zum Aufsuchen des geschädigten Gewebes unterstützt. Die Stammzellen können an einer einzelnen Stelle oder vorzugsweise an mehreren Stellen transplantiert werden, und sie können geeignet sein, zu der Stelle/den Stellen der Schädigung zu migrieren und, sobald sie dort sind, in Reaktion auf die lokale Mikroumgebung zu dem erforderlichen Phänotyp oder den erforderlichen Phänotypen zur Verbesserung oder Wiederherstellung der Funktion zu differenzieren.
• Nach der Behandlung kann der Fortschritt des Patienten unter Anwendung sensorischer, motorischer und/oder kognitiver Tests und/oder gegebenenfalls Tests, die die Gehirnaktivität in ausgewählten Bereichen des Gehirns überwachen, überwacht werden. Zum Beispiel können Tests der kognitiven Funktion vor und nach der Transplantation durchgeführt werden.
• Vorzugsweise korrigiert die Behandlung weitgehend einsensorisches, motorisches und/oder kognitives Defizit (Verhaltensdefizite und/oder psychologische Defizite). Dies mag jedoch nicht immer möglich sein. Die Behandlung entsprechend der Erfindung und mit den Zellen, Arzneimitteln und pharmazeutischen Präparaten der Erfindung mag zu einer Verbesserung der Funktion ohne vollständige Korrektur führen. Eine derartige Verbesserung ist lohnend und wertvoll.
• Die Anzahl der Zellen, die verwendet wird, hängt von der Art und dem Ausmaß des geschädigten Gewebes ab. Typischerweise liegt die Anzahl der Zellen, die bei der Transplantation verwendet wird, im Bereich von etwa 100.000 bis zu mehreren Millionen. Die Behandlung muss nicht auf eine einzelne Transplantation beschränkt sein. Zusätzliche Transplantationen können durchgeführt werden, um die Funktion zu verbessern.
• Um die Transplantation in Tiermodellen zu untersuchen, können die Tests, die von Hodges et al., Pharmacology, Biochemistry and Behaviour (1997) 56(4):763-780 beschrieben werden, angewandt werden. Ein Test verwendet Ratten, bei denen die Technik der Viergefäß-Verschlusses (4 VO), die eine menschliche Herzattacke simuliert, eine relativ umgrenzte und spezifische Schädigung der CA 1 pyramidalen Zellen des dorsalen Hippocampus zusammen mit einem kognitiven Defizit, das sich als Schwierigkeit der Lokalisierung einer untergetauchten und unsichtbaren Plattform in einem Schwimmbecken äußert, hervorruft. Dies stellt ein Modell der kognitiven Funktionsstörung dar, die als eine Folge einer üblichen Form der Gehirnschädigung auftritt, z. B. beim vorübergehenden Verlust der Blutzufuhr zum Gehirn, wie sie z. B. bei einem Herzstillstand auftreten mag.
• Verfahren zur Transplantation von Zellen in Menschen und Tiere sind Fachleuten bekannt und werden in der Literatur beschrieben. Der Ausdruck "Transplantation", der hier verwendet wird, umfasst die Transplantation von Zellen, die in vitro gezüchtet worden sind, und die genetisch verändert sein können, sowie die Transplantation von Material, das aus einem anderen Organismus extrahiert ist. Die Zellen können durch Implantation mittels einer Mikrospritzeninfusion einer bekannten Menge von Zellen in das Zielgebiet, wo sie sich normalerweise um die Injektionsstelle verteilen werden, transplantiert werden. Sie können auch in ventrikulare Räume des Gehirns implantiert werden. Wenn sie Neugeborenen implantiert werden, können sie sich über das gesamte Gehirn verteilen.
• Der Ausdruck "intrazerebrale Transplantation", der hier verwendet wird, umfasst die Transplantation in einen beliebigen Abschnitt des Gehirns. Die Transplantation ist nicht auf den vorderen und größeren Teil des Gehirns beschränkt. Die Brauchbarkeit der vorliegenden Erfindung ist nun unabhängig in Chopp et al., Society for Neuroscience (1999), Bd. 25, Abstract Nr. 528.2, berichtet worden. Diese Zusammenfassung wurde nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht und gibt Einzelheiten der intrazerebralen Transplantation von haematopoetischen Stammzellen in Mäuse an.
• Wie im Einzelnen in der Zusammenfassung angegeben, wurden ausgewachsene Mäuse einem mittleren zerebralen Arterienverschluss (MCAo) unterzogen, und gezüchtete haematopoetische Stammzellen (infundiert mit Wachstumsfaktor) wurden in das ischämische Striatum (4 Tage nach MCAo) transplantiert. Zelltyp-spezifische Marker wurden zur Identifizierung der Donorzellen bei der Transplantation verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass Donorzellen die Transplantation überlebten und morphologisch nachweisbar im ischämischen Striatum waren, wobei sie den Phänotyp von neuronalen und Astrozytenzellen zeigten.
• Geeignete Exzipienten, Verdünnungsmittel und Träger sind für Fachleute ersichtlich, und Formulierungen, die für die intrazerebrale Transplantation geeignet sind, sind ebenfalls ersichtlich.
• Die Stammzellen, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können genetisch transformiert sein, um ein heterologes Genprodukt zu exprimieren. Insbesondere ein therapeutisches Genprodukt, das seine Wirkungen an der Stelle der. Schädigung ausübt. Beispiele für geeignete Genprodukte werden in US-A-5 958 767 offenbart.

Claims (6)

1. Verwendung einer haematopoetischen Stammzelle, bei der es sich nicht um eine menschliche embryonale Stammzelle handelt, bei der Herstellung eines Arzneimittels für die intrazerebrale Transplantation in ein geschädigtes Gehirn zur Behandlung eines sensorischen, motorischen und/oder kognitiven Defizits.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Behandlung Alzheimer'sche Krankheit, Parkinson'sche Krankheit, Korsakoff'sche Krankheit oder Creutzfeld-Jacob-Krankheit betrifft.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die haematopoetische Stammzelle konditional unsterblich ist.

4. Verwendung nach Anspruch 3, wobei die Zelle ein temperaturempfindliches Onkogen umfasst, das bei einer Temperatur oberhalb 35ºC nicht exprimiert wird.

5. Verwendung nach Anspruch 4, wobei das Onkogen das SV40 T-Antigen exprimiert.

6. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die haematopoetische Stammzelle genetisch transformiert ist, um ein therapeutisches heterologes Genprodukt zu exprimieren.