Наиболее распространенные эпилепсии у взрослых возникают фокально в структурах, таких как гиппокамп, entorhinal кортекс или amygdala и наз. temporal lobe epilepsies (TLE) [1, 2]. Нет лечение эпилепсии в целом и для TLE в частности, хотя имеется ряд противосудорожных лекарств, которые облегчают симптомы [3, 4]. Однако, эти лекарства вызывают нежелательные побочные эффекты и не эффективны приблизительно у трети пациентов [5]. Лишь небольшая пропорция таких неподдатливых пациентов подвергается хирургической резекции эпилептической ткани с целью терапии.

Одним из новых подходов для лечения фокальной эпилепсии является генотерапия, напр., ex vivo подход, базирующийся на encapsulated cell biodelivery (ECB) в качестве терапевтического агента [3, 6,7,8]. ECB базируется на энкапсуляции секретирующих терапевтический агент генетически модифицированных клетках в полимерную мембрану перед целенаправленным внесением их в головной мозг. Поры в мембране достаточно крупные, чтобы позволить терапевтическому агенту диффундировать в окружающую ткань, но достаточно малы, чтобы защищать энкапсулированные клетки от иммунной реакции хозяина. Одним из главных преимуществ ECB является то, что капсула может быть удалена и/или замещена необходимыми или желательными, обеспечивающими безопасность извлекаемого медицинского устройства, что невозможно при прямом использовании генной терапии in vivo.

Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), член сверх-семейства transforming growth factor- β , был первоначально идентифицирован как фактор жизнеспособности для dopaminergic нейронов [9]. GDNF широко распределен в ЦНС крыс и человека [10], и в гиппокампе, частой фокальной области возникновения судорог, высокий уровень экспрессии GDNF обнаружен в периферических пирамидальный нейронах и гранулярных клетках dentate gyrus (DG) [11]. Более того, GDNF-специфический рецептор GFRα1 также экспрессируется в тех же самых клетках гиппокампа крыс [12].

Накапливаются доказательства, подтверждающие потенциальную роль GDNF в модуляции острых судорог височной доли. Показано, что kainic acid (KA)-индуцированные генерализованные tonic-clonic судороги могут быть супрессированы или с помощью внутривенных вливаний или аденовирусным вектором обусловленной избыточной экспрессии GDNF в гиппокампе [13, 14]. Показано, что избыточная экспрессия GDNF, обеспечиваемая adeno-associated viral (AAV) вектором в гиппокампе, супрессирует активность острых судорог у разных животных, моделирующих эпилепсию [15]. Кроме того, ECB GDNF может укорачивать продолжительность реакции последействия и уменьшать тяжесть судорог после двухсторонней имплантации в гиппокамп возбужденных (kindled) крыс [3]. Все приведенные выше данные строго указывают, что долговременное повышение уровней GDNF в эпилептическом головном мозге может стать способом супрессии вызванной стимуляцией эпилептической активности [3]. Однако, неизвестно, действительно ли спонтанно возникающие судороги (SRS) также могут быть супрессированы с помощью GDNF, доставляемого исключительно в фокус генерации судорог.

Индуцированные стимуляцией судороги у модельных животных не соответствовали в точности SRS эпилепсии человека. По-видимому, механизмы стимулированных судорог у нативных животных и спонтанные судороги у эпилептических животных, скорее всего, фундаментально отличны. Более того, воздействия GDNF в предыдущих преклинических испытаниях с двухсторонней доставкой в гиппокамп, что, по-видимому, неосуществимо при болезни у человека, по крайней мере, не в инициальных испытаниях. Необходимо исследовать: (i) действительно ли SRS у хронических эпилептических крыс будут подавляться с помощью GDNF, (ii) будет ли односторонняя доставка в гиппокамп в эпилептический фокус подавлять инициацию судорог.

Для фокальной доставки GDNF мы имплантировали ECB устройство с одной стороны в гиппокамп, при этом сначала инъецировали KA, создавая фокус post-status epilepticus (SE) SRSs при состоянии хронической эпилепсии (Fig. 1). Животные, которым инъецировали KA обнаруживали четко очерченный эпилептический фокус и одностороннее повреждения в гиппокампе, а также обнаруживали латентный период (который следовал за инициальным повреждением т.e., SE, вызываемым с помощью инъекции KA в гиппокамп) перед возникновением SRS [1]. Такие свойства напоминали post-insult TLE человека.

Fig. 1 The experimental setup included three surgical steps. (1) Implantation of electrodes coupled to a telemetric transmitter. (2) Induction of SE by intrahippocampal kainic acid injection. (3) Ex vivo gene therapy by implantation of the ECB device. The continuous video-EEG monitoring was performed for 2 weeks before and 2 weeks after ECB implantation

Итак: (i) односторонняя доставка в фокус GDNF, с использованием ex vivo генотерапии с помощью устройства ECB, оказалось достаточным для вызывания эффекта супрессии судорог; (ii) такое одностороннее введение в гиппокамп GDNF эффективно снижало количество SRS у животных с хронической эпилепсией. Эти результаты показывают, что фокальное одностороннее введение GDNF после ex vivo генотерапии с помощью энкапсулированных клеток, секретирующих GDNF, является достаточным для противодействия SRS и поэтому может рассматриваться при дальнейшей разработке альтернативного лечения TLE.