Infraröd ljusterapi för återhämtning av ryggmärgsskada når en milstolpe

Patienter med ryggmärgsskada (SCI) kan dra nytta av framtida behandlingar som syftar till att återställa nervförbindelser med rött och nära-infrarött ljus.

Metoden, utvecklad av forskare från University of Birmingham, Storbritannien, och patenterad av University of Birmingham Enterprise, innebär att ljus levereras direkt till skadeplatsen.

Närare studier publicerade i journalen för Bioengineering and Translational Medicine har identifierat den optimala "dosen" för denna nya terapeutiska metod och visar att den kan ge betydande terapeutiska förbättringar, inklusive betydande återställande av känslighet och rörelse, samt regenerering av skadade nervceller.

Forskare under ledning av professor Zubair Ahmed använde cellulära modeller av SCI för att bestämma frekvensen och varaktigheten av ljus som krävs för att uppnå maximalt återställande av funktion och stimulering av nervcellstillväxt.

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

Professor Ahmed sa: "Spännande nog visade den här aspekten av studien att effekten av 660nm ljus var både neuroprotektiv, vilket förbättrade nervcellers överlevnad, och neuroregenerativ, vilket stimulerade tillväxten av nervceller."

Forskarna studerade också effekten av ljusterapi i prekliniska modeller av SCI. Här använde de två olika metoder: en implanterbar enhet och transdermal leverans, 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 på skadestället och signifikant funktionell återhämtning.

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

Detta är första gången transdermal och direkt ljusleverans har jämförts i SCI, och resultaten är en viktig milstolpe för forskarna, som redan har fått ytterligare finansiering och planerar att utveckla en implanterbar enhet för användning hos personer med traumatisk SCI, där det för närvarande inte finns några metoder för att bevara celler eller förbättra neurologisk funktion.

Andrew Stevens, första författare till studien och registrator för neurokirurgi, förklarar: "Kirurgi efter ryggmärgsskada är vanligt, men för närvarande syftar dessa operationer endast till att stabilisera skador på ryggraden orsakade av skadan. Det här konceptet är otroligt spännande eftersom det kan erbjuda kirurger möjligheten att under samma operation implantera en enhet som kan hjälpa till att skydda och reparera själva ryggmärgen."

Professor Ahmed fortsätter: "För att göra ljusterapi till en genomförbar behandling av SCI hos människor kommer en implanterbar enhet att krävas för att ge direkt synlighet in i den skadade vävnaden och möjliggöra större precision och standardisering av doseringen utan att hindras av tjockleken på hud och annan vävnad som omger ryggmärgen.

Photobiomodulation (PBM) kan ge ett livskraftigt terapeutiskt tillvägagångssätt med rött eller nära-infrarött ljus för att främja återhämtning efter SCI genom att mildra neuroinflammation och förhindra neuronal apoptos. Vår nuvarande forskning syftar till att optimera PBM-doseringsregimer och utveckla och validera effektiviteten hos ett invasivt PBM-tillförselparadigm för SCI."

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