Стовбурові клітини у лікуванні гідроцефалії: аналіз досліджень (2010-2025)

Гідроцефалія – це патологічний стан, за якого в шлуночках головного мозку надмірно накопичується спинномозкова рідина (СМР), спричиняючи розширення шлуночків (вентрикуломегалію) та підвищення внутрішньочерепного тиску. У дітей гідроцефалія може бути вродженою або набутою (наприклад, постгеморагічна гідроцефалія після внутрішньошлуночкового крововиливу у недоношених немовлят). При гідроцефалії лікування потребує комплексного підходу, який включає консультації та спостереження фахівців різних напрямків. Особливе значення має неврологія — саме ця галузь медицини відповідає за діагностику, спостереження і ведення пацієнтів із захворюваннями центральної нервової системи, до яких належить і гідроцефалія. Стандартне лікування є хірургічним – встановлення шунта для відведення ліквору чи ендоскопічна вентрикулостомія. Однак хірургія не усуває першопричину і не завжди запобігає неврологічним наслідкам: понад 50% шунтів виходять з ладу протягом 2 років, а багато дітей мають стійкі когнітивні та моторні порушення. Тому останні 10–15 років активно досліджуються альтернативні підходи, зокрема терапія стовбуровими клітинами, які можуть сприяти регенерації ураженої тканини мозку та нормалізації циркуляції ліквору.

Стовбурові клітини (СК) – недиференційовані клітини, здатні до самопоновлення і перетворення на різні типи зрілих клітин. У контексті лікування гідроцефалії досліджуються різні види СК: нейрональні СК (прогениторні клітини нервової системи), мезенхімальні СК (наприклад, із кісткового мозку чи пуповинної крові), а також індуковані плюрипотентні СК (перепрограмовані клітини, що можуть давати походження як нервовим, так і іншим клітинам). Нижче наведено огляд передклінічних і клінічних досліджень (2010–2025), які продемонстрували позитивні результати або пролили світло на механізми дії СК при гідроцефалії – з акцентом на нейрорегенерацію, зниження запалення, відновлення вентрикулярної вистілки (епендими) та нормалізацію динаміки СМР.

Передклінічні дослідження

Передклінічні (лабораторні та доклінічні) дослідження на тваринних моделях гідроцефалії надали перші докази ефективності СК-терапії та розкрили можливі механізми.

• Мезенхімальні стовбурові клітини (МСК). У 2013 році було показано, що внутрішньошлуночкове введення МСК, виділених з пуповинної крові, може попередити розвиток постгеморагічної гідроцефалії після тяжкого внутрішньошлуночкового крововиливу. Зокрема, в експериментах на новонароджених тваринах трансплантація МСК значно зменшувала прогресування вентрикуломегалії та ураження мозку після крововиливу. Подібно, у моделі вродженої оклюзійної гідроцефалії (лінія гідроцефальних мишей hyh) введення мезенхімальних клітин кісткового мозку сприяло нейропротекції: в перивентрикулярній корі зменшилася кількість апоптичних нейронів і рівень нейротоксичного глутамату, що вказує на відновлення тканини. Через 4 дні після трансплантації клітини in vivo інтегрувалися в стінку шлуночків без ознак відторгнення; в результаті спостерігалося поліпшення стану кори великих півкуль (менше дегенеративних змін за МР-спектроскопією). Інтегровані МСК in vitro експресували нейротрофічні фактори (GDNF, BDNF, VEGF та ін.), що пояснює їхній нейропротекторний ефект через паракринні механізми – зменшення запалення, оксидативного стресу, стимуляцію ангіогенезу та виживання нейронів. Важливо, що самих нових нейронів з пересаджених МСК не утворювалося (трансплантовані клітини залишались як стовбурові), отже ефект зумовлений саме трофічною підтримкою ураженої ділянки, а не заміщенням нейронів. Ці результати демонструють потенціал МСК як засобу пом’якшити ушкодження мозку при гідроцефалії.
• Нейрональні (ембріональні/фетальні) стовбурові клітини. Нейральні стовбурові клітини (NSC) здатні диференціюватися в нейрони і гліальні клітини, тому розглядаються як перспектива для відновлення нервової тканини при гідроцефалії. Ще десятиліття тому в експериментах на гідроцефальних щурах показано, що трансплантовані у шлуночки новонароджених тварин NSC можуть мігрувати до зон пошкодження шлуночкової вистілки та інтегруватися в нервову тканину. Є дані, що введені клітини частково заміщують зруйновану епендиму – вистеляючий шар шлуночків – і сприяють загоєнню ураженого мозку. Це особливо важливо, оскільки деструкція вентрикулярної зони (ВЗ) та загибель клітин епендими відіграють роль у патогенезі як вродженої, так і постгеморагічної гідроцефалії. Відновлення ВЗ теоретично може запобігти обструкції лікворних шляхів (наприклад, акведукта) і нормалізувати рух ліквору. У 2024 році група іспанських дослідників продемонструвала принципову можливість епендимального ремонту: в моделі постгеморагічної гідроцефалії недоношених (на мишах після колагеназного крововиливу) трансплантація клітин-попередників епендими та NSC привела до появи нових багатовійкових епендимальних клітин, які повторно вистелили пошкоджені ділянки шлуночків. Хоча запалення (підвищений TNF-α) і наявність крові негативно впливали на диференціацію епендими, дослідники знайшли рішення: попередня обробка МСК значно підвищила виживаність і дозрівання трансплантованих епендимних клітин, а також зменшила набряк і запалення в навколишній тканині. У підсумку, такий комбінований підхід дозволив істотно зменшити тяжкість гідроцефалії у мишей (знизити вираженість набряку і ступінь дилатації шлуночків). Це перше доказове підтвердження, що відновлення епендимного бар’єру можливе, і воно стабілізує ліквородинаміку та нейрозапальні процеси в мозку.
• Індуковані плюрипотентні СК (iPSC). Хоча самі iPSC безпосередньо в моделях гідроцефалії застосовуються рідко, вони служать цінним джерелом для отримання спеціалізованих клітин. Наприклад, людські нейральні стовбурові клітини можуть бути отримані шляхом диференціювання iPSC. Перевагою є можливість аутологічної трансплантації (клітини отримують із власних тканин пацієнта), що усуває ризик імунного відторгнення. Водночас, існують застереження щодо пухлинного ризику та контролю диференціювання iPSC in vivo. Проте у передклінічних умовах iPSC вже використовують
  для моделювання гідроцефалії та тестування терапій: зокрема, з ембріональних стовбурових клітин людини отримували клітини хоріоїдного сплетення і пересаджували їх гідроцефальним тваринам, щоб вивчити вплив на продукцію СМР. Хоча ця технологія ще не перейшла до клінічних випробувань при гідроцефалії, iPSC-технології відкривають шлях до створення необмежених кількостей нейральних або мезенхімальних клітин для терапії в майбутньому.

Клінічні дослідження та випробування

Низку перспективних підходів із застосуванням СК вже перенесено до клінічної стадії – головно для немовлят з тяжкою постгеморагічною гідроцефалією та вродженою гідроцефалією. Наведемо основні результати.

• Трансплантація МСК при постгеморагічній гідроцефалії недоношених. На сьогодні проведено перше в світі дослідження за участі новонароджених пацієнтів. У Південній Кореї здійснено Phase I клінічне випробування (2018), в якому 9 передчасно народженим немовлятам з тяжким внутрішньошлуночковим крововиливом 3–4 ступеня ввели алогенні МСК пуповинної крові безпосередньо через велике тім’ячко у шлуночки мозку на 11-й день життя. Доза клітин варіювала (5×10^6 або 1×10^7 клітин/кг). Результати безпеки обнадійливі: лікування добре переносилось, не спричинило жодних серйозних побічних ефектів чи смертей. До 2-річного віку не відзначено неврологічних ускладнень, пов’язаних з введенням МСК (триває довгострокове спостереження за цими дітьми). Хоча дослідження Phase I не мало контрольної групи для оцінки ефективності, є непрямі ознаки потенційної користі: у деяких дітей вдалося відстрочити або уникнути встановлення шунта, а аналіз ліквору показав, що у тих немовлят, яким все ж потрібна шунтування, рівень прозапального інтерлейкіну-6 до терапії був значно вищим, ніж у тих, кому шунт не знадобився. Це дозволяє припустити, що протизапальна дія МСК може зменшувати тяжкість гідроцефалії. Наразі планується більш масштабне рандомізоване випробування фази II для оцінки ефективності МСК при постгеморагічній гідроцефалії (наприклад, випробування під назвою Pneumostem® для недоношених після IVH знаходиться на стадії набору, NCT02890953).
• Аутологічна пуповинна кров при вродженій гідроцефалії. В США (Університет Дюка) був застосований інший підхід: використання власної пуповинної крові немовляти, багатої на стовбурові клітини. У невеликому пілотному дослідженні (опубліковано 2015) 76 немовлятам з вродженою гідроцефалією ввели їхні ж кріоконсервовані зразки пуповинної крові внутрішньовенно (більшість отримали 2–3 інфузії в різні дні). Метою було оцінити безпеку та життєздатність такої терапії в ранньому віці. Як і у випадку МСК, жодних негайних ускладнень під час або після переливання не зафіксовано. Це підтвердило доказ принципу, що повторні інфузії власних СК є технічно здійсненними і не викликають гострої токсичності у немовлят з гідроцефалією. Втім, усі діти, як і очікувалося при тяжкій гідроцефалії, мали затримку розвитку, тобто очевидного поліпшення неврологічного прогнозу не відзначено. Дослідники наголошують, що це був передусім етап випробування безпеки; для оцінки ефективності потрібні контрольовані дослідження. Наразі триває збір даних щодо довготривалого розвитку цих пацієнтів та плануються більш формальні клінічні протоколи.
• Інші підходи. В літературі описано поодинокі альтернативні стратегії, що опосередковано використовують стовбурові клітини. Приміром, досліджується введення недоношеним дітям з крововиливами материнського грудного молока інтраназально як джерела трофічних факторів і стовбурових клітин молочної залози. Попереднє фазі I випробування такої методики показало її безпечність і технічну можливість (NCT04225286) , але ефективність для профілактики гідроцефалії поки не доведена. Загалом, більшість клінічних досліджень у цій сфері перебувають на ранніх фазах (I–II) і спрямовані на оцінку безпеки та оптимальної методики введення СК у немовлят. Проте вже зараз ці протоколи прокладають шлях до нової терапії, здатної доповнити або в майбутньому навіть частково замінити шунтування ліквору.

Механізми терапевтичної дії стовбурових клітин при гідроцефалії

Дослідження останніх років дозволили зрозуміти, як саме стовбурові та прогениторні клітини поліпшують стан мозку при гідроцефалії. Ключові виявлені механізми включають:

• Нейрорегенерація та нейропластичність. Трансплантовані нейральні стовбурові клітини здатні диференціюватися в нейрони і глії та інтегруватися у нейронні мережі хазяїна. В модельних умовах це сприяло заміщенню загиблих клітин і відновленню пошкоджених нейронних зв’язків. Зокрема, модифіковані NSC з оверекспресією Sox2 після введення в мозок мишей з постгеморагічною гідроцефалією стимулювали утворення нових нейронів та покращували неврологічні функції (рухові тести). Хоча повноцінної регенерації мозку досягти поки не вдається, навіть часткова заміна нейрональних втрат може зменшити неврологічний дефіцит.
• Протизапальний ефект та нейропротекція. Багато даних вказують, що СК діють як імуномодулятори, зменшуючи шкідливе запалення у мозку. Мезенхімальні клітини, введені після крововиливу, створюють сприятливе мікросередовище: вони секретують протизапальні цитокіни (наприклад, IL-10, TGF-β) і ростові фактори, одночасно знижуючи рівень прозапальних медіаторів (IL-6, TNF-α). В експериментах з NSC^Sox2 також показано поляризацію мікроглії в анти-запальний M2 фенотип, що супроводжувалося зменшенням нейрозапалення. Як наслідок, уповільнюються процеси загибелі клітин мозку: у тварин з трансплантованими МСК спостерігали менше апоптичних нейронів та нижчі рівні окисного стресу в корі. Таким чином, СК виступають як нейропротектори, оберігаючи мозок від вторинних ушкоджень, які зазвичай спричиняють підвищений тиск та крововилив (ішемія, глутаматна ексайтотоксичність, вільні радикали).
• Відновлення епендими та бар’єрної функції. Один з унікальних механізмів – це регенерація вентрикулярної зони (епендими), яка вистилає шлуночки мозку. У нормі епендима (що містить війчасті клітини) відіграє роль у циркуляції та резорбції ліквору. При гідроцефалії, особливо вродженій та постгеморагічній, епендима часто руйнується , що погіршує відтік СМР і призводить до злипання (стенозу) лікворних шляхів. Трансплантація нейральних прекурсорів і епендимальних клітин у модельних тварин показала принципову можливість зрощення дефектів епендими: на місці оголених ділянок з’являються нові клітини з війками, відновлюючи цілісність вентрикулярної поверхні. Це, своєю чергою, зменшує внутрішньомозковий набряк і покращує циркуляцію ліквору, уповільнюючи прогресування гідроцефалії. Важливо відзначити, що для успішного епендимального ремонту може знадобитися підтримка інших клітин – так, додавання МСК поліпшило приживлення епендимальних трансплантатів у згаданому дослідженні.
• Нормалізація балансу ліквору. Деякі види стовбурових клітин можуть впливати на продукцію та резорбцію СМР. Наприклад, у досліді з введенням NSC^Sox2 відзначено зниження надмірної секреції ліквору хоріоїдним сплетінням. Менша продукція СМР допомагає знизити тиск у шлуночках. З іншого боку, покращення функції епендими сприяє відтоку ліквору до павутинних грануляцій і гліфатичних шляхів. Отже, СК-терапія потенційно може відновити гомеостаз ліквородинаміки – тобто відновити баланс між утворенням та абсорбцією спинномозкової рідини. Побічно на це вказують дані про зменшення розмірів шлуночків у тварин після лікування (наприклад, скорочення вентрикуломегалії у мишей на фоні трансплантації NSC^Sox2)

Висновки

За останні 10–15 років дослідження впевнено показали, що стовбурові клітини відкривають нові горизонти у лікуванні гідроцефалії. У передклінічних моделях МСК та нейральні СК змогли зменшити розширення шлуночків, захистити мозок від ушкоджень і навіть частково відновити його структури (епендиму, нейрональні зв’язки). Основні терапевтичні ефекти включають нейрорегенерацію, імуномодуляцію запального процесу, трофічну підтримку нейронів, стимуляцію відновлення судинної сітки і нормалізацію ліквородинаміки. Перші клінічні застосування у немовлят (внутрішньошлуночкові МСК, внутрішньовенні інфузії пуповинної крові) показали добрий профіль безпеки. Попереду – рандомізовані дослідження, які визначать ефективність: чи вдасться знизити потребу в шунтах, запобігти тяжким неврологічним наслідкам, прискорити реабілітацію. У клініці ЦСМ пацієнти мають можливість ознайомитися з сучасними дослідженнями та отримати консультації щодо новітніх методів лікування гідроцефалії зі стовбуровими клітинами.

Автор Кіян О.С.

Засновник та директор клініки ЦСМ

Список використаних джерел

1. Ahn SY et al. (2013)
*Mesenchymal stem cells prevent hydrocephalus after severe intraventricular hemorrhage in newborn rats*
*Stroke*, 44(2): 497–504
[https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.112.670562]

2. Chang YS et al. (2016)
*Mesenchymal Stem Cells for Intraventricular Hemorrhage in Preterm Infants: Phase I Dose-Escalation Clinical Trial*
*Stem Cells Translational Medicine*, 5(7):847–856
[https://doi.org/10.5966/sctm.2015-0223]

3. Sun JM et al. (2015)
*Autologous Cord Blood Infusions for Neonatal Brain Injury: A Feasibility Study*
Pediatric Research, 78(6):712–716
[https://doi.org/10.1038/pr.2015.157]

4. Rodríguez-Pérez LM et al. (2024)
*Design of a stem cell-based therapy for ependymal repair in posthemorrhagic hydrocephalus*
*Stroke*, 55(4):1062–1074
[https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.123.043019]

5. Gao B et al. (2023)
Sox2-overexpressing neural stem cells alleviate ventricular enlargement in posthemorrhagic hydrocephalus
Neural Regeneration Research, 18(2): 769–779
[https://doi.org/10.4103/1673-5374.348360]

6. Guerra M. et al. (2014)
Neural stem cells: hope for patients with fetal-onset hydrocephalus?
Fluids and Barriers of the CNS, 11:19
[https://doi.org/10.1186/2045-8118-11-19]

Клінічні випробування (ClinicalTrials.gov, інші бази)

7. Clinical trial: Mesenchymal Stem Cells for IVH in Preterm Infants (Pneumostem®)
*Phase I (completed), Phase II (ongoing)*
[https://clinicaltrials.gov/study/NCT02274428]

8. Clinical trial: Intranasal Human Milk for Preterm Neonates with Intraventricular Hemorrhage
*Phase I (safety trial)*
[https://clinicaltrials.gov/study/NCT04225286]