Infraröd ljusterapi för återhämtning efter ryggmärgsskada har nått en viktig milstolpe

Patienter med ryggmärgsskada kan dra nytta av framtida behandlingar som syftar till att återställa nervkopplingar med hjälp av rött och nära-infrarött ljus.

Metoden, som utvecklats av forskare vid University of Birmingham, Storbritannien, och patenterad av University of Birmingham Enterprise, innebär att ljus levereras direkt till skadan.

Ny forskning som publicerats i tidskriften Bioengineering and Translational Medicine har identifierat den optimala "dosen" för denna nya terapeutiska metod och visat att den kan ge betydande terapeutiska förbättringar, inklusive betydande återställande av känsel och rörelse, samt regenerering av skadade nervceller.

Forskare under ledning av professor Zubair Ahmed använde cellulära modeller av ryggmärgsskada för att bestämma frekvensen och varaktigheten av ljus som behövs för att uppnå maximal funktionell återhämtning och stimulera nervcellstillväxt.

De fann att tillförsel av 660 nm rött ljus i en minut per dag ökade cellernas viabilitet (ett mått på antalet levande celler) med 45 % under fem dagars behandling.

Professor Ahmed sa: "Spännande nog visade denna aspekt av studien att effekten av 660 nm ljus var både neurobeskyddande, vilket förbättrade nervcellsöverlevnad, och neuroregenerativ, vilket stimulerade nervcellstillväxt."

Forskarna studerade även effekterna av ljusterapi i prekliniska modeller av ryggmärgsskada. Här använde de två olika metoder: en implanterbar anordning och transdermal administrering, där en ljuskälla placeras på huden.

Deras studie visade jämförbara resultat för båda leveransmetoderna: en dos av 660 nm ljus som levererades dagligen i en minut i sju dagar resulterade i minskad vävnadsärrbildning vid skadestället och betydande funktionell återhämtning.

Forskarna fann också en signifikant minskning av både karies och ärrbildning, samt ökade nivåer av proteiner associerade med nervcellsregenerering och förbättrade kopplingar mellan celler i det skadade området av ryggmärgen.

Detta är första gången som transdermal och direkt ljustillförsel har jämförts vid ryggmärgsskada, och resultaten är en viktig milstolpe för forskarna, som redan har fått ytterligare finansiering och planerar att utveckla en implanterbar anordning för användning hos personer med traumatisk ryggmärgsskada, där det för närvarande inte finns några behandlingar som bevarar celler eller förbättrar neurologisk funktion.

Andrew Stevens, studiens förstaförfattare och neurokirurgisk registrator, förklarar: ”Operationer efter ryggmärgsskada är rutinmässiga, men för närvarande syftar dessa operationer endast till att stabilisera skadorna på ryggmärgens ben som orsakats av skadan. Detta koncept är otroligt spännande eftersom det skulle kunna erbjuda kirurger möjligheten att implantera en anordning under samma operation som skulle kunna hjälpa till att skydda och reparera själva ryggmärgen.”

Professor Ahmed fortsätter: ”För att göra ljusterapi genomförbar för behandling av ryggmärgsskada hos människor behövs en implanterbar apparat som ger direkt synlighet av den skadade vävnaden och möjliggör större precision och standardisering av doseringen utan att hindras av hudens tjocklek och andra vävnader som omger ryggmärgen.”

Fotobiomodulering (PBM) kan erbjuda en gångbar terapeutisk metod med rött eller nära-infrarött ljus för att främja återhämtning efter ryggmärgsskada genom att dämpa neuroinflammation och förhindra neuronal apoptos. Vår nuvarande forskning syftar till att optimera PBM-doseringsregimer och utveckla och validera effekten av ett invasivt PBM-leveransparadigm för ryggmärgsskada.

Forskargruppen letar nu efter kommersiella partners eller investerare för att ta nästa steg i att utveckla en prototypenhet som kan användas i de första kliniska prövningarna på människor.