Lesioni Spinali: PRIMI PASSI PER UNA RIVOLUZIONE

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Studi di successo sugli stimolatori elettrici hanno promesso enormi progressi per le persone con lesioni al midollo spinale. Ora arriva la parte difficile: trasformarli in realtà.

Summers era disteso sulla schiena in un istituto di riabilitazione in Kentucky quando si rese conto di poter muovere l’alluce. Su, giù, su, giù. Era una novità, qualcosa che non era stato in grado di fare da quando un pirata della strada lo aveva colpito lasciandolo paralizzato dal torace in giù. Quattro anni prima, i medici gli avevano detto che non avrebbe mai più potuto muovere la parte inferiore del corpo. Ora faceva parte di un esperimento pionieristico per testare il potere della stimolazione elettrica nelle persone con lesioni del midollo spinale.
Susie, senti, posso muovere il dito del piede”, disse Summers.
Susan Harkema, neurofisiologa all’Università di Louisville nel Kentucky, sedeva lì vicino, assorbita dai dati sul suo computer. Era incredula. Il dito del piede di Summers poteva muoversi, ma lui non poteva averne il controllo. Ne era sicura. Tuttavia, decise di assecondarlo. Gli chiese di chiudere gli occhi e di muovere l’alluce destro in alto, poi in basso e poi in alto. Passò all’alluce sinistro. Lo eseguì perfettamente.
Porca miseria!“, esclamò Harkema. Adesso sì che stava prestando attenzione.
Come è possibile?” chiese Summers.
Non ne ho idea“, rispose lei.
Summers era stato un giocatore di baseball dell’università con ambizioni da Major League, prima che il veicolo che lo colpì spezzasse tutti i legamenti e i tendini del collo, permettendo a una sua vertebra di colpire il delicato tessuto nervoso che avrebbe dovuto proteggere. I medici classificarono la lesione come completa; le connessioni motorie alle sue gambe erano state spazzate via.
Quando Susan Harkema e i suoi colleghi impiantarono una striscia di piccoli elettrodi nella sua spina dorsale nel 2009, non stavano cercando di ripristinare la capacità di Summers di muoversi da solo. Piuttosto, i ricercatori speravano di dimostrare che la colonna vertebrale contiene tutti i circuiti necessari affinché il corpo si alzi e cammini. Sostenevano che un tale approccio avrebbe consentito alle persone con lesioni del midollo spinale di stare in piedi e camminare, usando la stimolazione elettrica per sostituire i segnali che una volta provenivano dal cervello. Quindi, quando Summers mosse intenzionalmente le dita dei piedi, Harkema era sbalordita.
Si è a lungo ritenuto che le lesioni del midollo spinale interrompano tutte le connessioni tra il cervello e le estremità. Per decenni, i ricercatori si sono concentrati sulla riparazione di tali connessioni, ad esempio con le cellule staminali. Ma i risultati del gruppo di Harkema e di altri laboratori suggeriscono che alcune connessioni rimangano intatte, anche per le persone con le lesioni più gravi. La stimolazione elettrica sembra aiutare ad amplificare i messaggi inviati attraverso la lesione e ristabilire questi collegamenti.
Il risveglio a sorpresa delle connessioni nervose di Summers fa parte di una serie di progressi che ha rinvigorito la ricerca sulle lesioni del midollo spinale. L’anno scorso, i laboratori in Kentucky, in Minnesota e in Svizzera hanno fatto notizia con una serie di casi. Gli stimolatori, originariamente progettati per trattare il dolore cronico, hanno aiutato una serie di persone con paralisi a muovere le dita dei piedi, flettere le gambe o camminare con supporto, in alcuni casi fino a 1 chilometro. Ma i dispositivi sembrano offrire anche altri vantaggi. Alcuni partecipanti allo studio hanno riportato miglioramenti nella pressione arteriosa, nel controllo dell’intestino e della vescica e nella funzione sessuale – abilità che le persone con lesioni del midollo spinale spesso apprezzano più dell’uso delle gambe. In alcuni casi, questi benefici persistevano anche dopo lo spegnimento degli stimolatori. I risultati hanno rafforzato le speranze di una migliore qualità della vita, anche per le persone che sono paralizzate da anni o decenni, e le scoperte stanno ribaltando le conoscenze convenzionali sulle lesioni del midollo spinale. “Questa è una nuova partita”, afferma Reggie Edgerton, un fisiologo dell’Università della California, Los Angeles (UCLA).
Le liste di attesa per entrare nei trials di stimolazione contano migliaia di persone. E più di un ospedale ha iniziato a offrire la procedura sperimentale – al costo di decine di migliaia di dollari – anche senza una approvazione formale o una valutazione completa dei rischi e dei benefici. La ricerca per curare la paralisi è costata centinaia di milioni di dollari e finora ha portato soltanto a previsioni azzardate e speranze infrante. L’attore Christopher Reeve, uno dei volti noti più riconoscibili con lesione del midollo spinale, credeva fermamente che avrebbe camminato di nuovo grazie al promettente campo delle cellule staminali. “So che sta arrivando una cura per il tipo di lesione che ho”, disse Reeve in un’intervista del 2001, tre anni prima di morire. Ma quasi vent’anni dopo, quella cura a lungo promessa non si è ancora materializzata.
Il campo si trova in un momento cruciale in cui bisogna tradurre risultati che sembrano miracolosi in una terapia praticabile”, afferma Keith Tansey, neurologo presso il Methodist Rehabilitation Center di Jackson, Mississippi. I ricercatori non comprendono ancora del tutto il funzionamento della stimolazione. “Dobbiamo imparare di più su questo punto”, dice. “Dobbiamo preoccuparci meno delle copertine di Time e più del sapere se stiamo davvero progredendo per aiutare i pazienti.

UN MODELLO PER IL PROGRESSO
Il percorso che ha portato Summers a muovere le dita è iniziato con i gatti sui tapis roulant. Negli anni ’70, Edgerton iniziò a lavorare con un modello a lungo studiato per comprendere la locomozione: i gatti a cui era stato reciso il midollo spinale potevano essere sospesi su un tapis roulant e addestrati a camminare di nuovo semplicemente guidando le gambe in un movimento simile a un passo. Con la pratica, gli animali regolavano le loro andature per adattarsi alla velocità del tapis roulant e persino cambiare direzione – senza richiedere input dal cervello. Il cosiddetto “central pattern generator”, costituito dai circuiti spinali, ne controllava i movimenti, ed Edgerton stava cercando di capire come funzionava.
Nel 1993, quando Harkema si unì al laboratorio di Edgerton, non era poi così interessata alla colonna vertebrale, aveva scelto l’UCLA per il clima. Ma quando Harkema iniziò a lavorare con i gatti, rimase affascinata da come gli animali riacquistassero queste funzioni. Edgerton incaricò Harkema di organizzare un esperimento analogo su esseri umani con lesioni al midollo spinale. Forse un training progettato per riattivare il “central pattern generator” avrebbe permesso anche a loro di camminare.
In una certa misura ha funzionato. L’allenamento graduale sul tapis roulant con supporto del peso corporeo ha aiutato le persone con lesioni del midollo spinale, in particolare le lesioni meno gravi, a migliorare la loro capacità di muoversi. Ma Harkema ed Edgerton volevano un effetto maggiore. Gli stimolatori epidurali, che stimolano elettricamente la parte inferiore del midollo spinale, sembravano una buona opzione. I dispositivi erano usati per trattare il dolore cronico sin dal 1960, ma i ricercatori avevano già dimostrato che potevano fare di più. Nelle persone con lesioni al midollo spinale, ad esempio, gli stimolatori sembravano ridurre gli spasmi involontari. In un unico studio, i ricercatori avevano esaminato le persone con lesioni del midollo spinale che erano state impiantate con stimolatori per questo motivo. Quando gli scienziati avevano aumentato la stimolazione, i partecipanti avevano iniziato a muovere le gambe ritmicamente e automaticamente. “Era probabilmente la prova più diretta per un cosiddetto “central pattern generator” per la locomozione nell’uomo”, afferma Karen Minassian, un fisico medico dell’Università di Vienna. In un unico studio, la stimolazione aveva persino ripristinato la capacità di muoversi volontariamente, almeno nelle persone con lesioni incomplete, che avevano in parte conservato sensibilità e movimento nella parte inferiore del corpo.
Nel 2002, alcuni ricercatori in Arizona hanno stimolato un uomo di 43 anni con una lesione spinale incompleta sospeso su un tapis roulant in movimento. Dopo l’allenamento e la stimolazione, l’uomo era stato in grado di camminare con “uno schema di locomozione coordinato, quasi senza sforzo”, secondo gli autori.
Harkema ed Edgerton hanno iniziato a discutere della possibilità di utilizzare lo stesso approccio. Avevano solo bisogno di un paziente da testare per dimostrare il principio. Erano convinti che Summers fosse il loro uomo.
IN PIEDI!
Durante l’estate del 2006, Rob Summers viveva e respirava il baseball. Era un lanciatore dell’Oregon State University, e aveva perso l’occasione di giocare nella College World Series a causa di un infortunio all’anca. Quindi si stava allenando duramente per assicurarsi una posizione di partenza per la stagione successiva. Una notte, mentre recuperava una borsa da palestra dalla sua auto, sentì un veicolo accelerare lungo la strada. Intravide solo i fari prima che lo colpisse e scappasse via. Summers rimase a terra sanguinante fino alle prime ore del mattino successivo, quando un vicino lo trovò.
Summers non ricorda molto del mese trascorso in ospedale, ma ricorda che i dottori aspettarono che fosse circondato dai suoi familiari per dirgli che era paralizzato. “Non camminerai mai. Non avrai più sensibilità.” Summers rifiutò di crederci. I dottori non sapevano quanto fosse testardo, quanto potesse lavorare duro. Dopo un anno di intensa riabilitazione, Summers aveva riacquistato una certa sensibilità agli arti, ma non riusciva ancora a muovere la parte inferiore del corpo; la sua lesione era considerata motoria completa. Eppure Summers era convinto di aver solo bisogno della terapia giusta. Quindi, lui ei suoi genitori inviarono più di 200 e-mail a strutture di ricerca in tutto il mondo – Israele, Europa, Russia, Cuba, Giappone, Cina, Sud America.
Le email lo portarono in un laboratorio di riabilitazione in Texas, dove incontrò Harkema, che aveva aperto un suo laboratorio all’università di Louisville. Nel settembre 2007, Summers volò lì con suo padre per visitare la struttura. Quando Harkema disse che il suo team aveva in programma di testare la stimolazione epidurale, Summers fu entusiasta. Avrebbe dovuto tornare a Portland il giorno successivo, ma invece affittò un appartamento e chiamò Harkema: “Sono qui, ci vediamo domani mattina alle 8”.
A Louisville, Summers è stato sottoposto a oltre due anni di riabilitazione intensiva per valutare se avesse una capacità di recupero senza stimolazione. Poi, nel dicembre 2009, il gruppo di Harkema gli impiantò uno stimolatore epidurale, posizionando un chip di 16 elettrodi nello spazio tra le vertebre e il midollo spinale. Un filo collegava il chip allo stimolatore, un dispositivo ricaricabile grande circa la metà di un mazzo di carte, proprio sopra i glutei. I medici controllavano lo stimolatore a distanza.
All’accensione, Summers avvertì immediatamente una sensazione di formicolio. Tre giorni dopo, il team cercò di farlo stare in piedi. Inizialmente, un’imbracatura sosteneva tutto il suo peso. Il team iniziò gradualmente a ridurre l’assistenza fino a quando Summers rimase in piedi in modo indipendente. Guardò i muscoli delle gambe contrarsi allo specchio. “Non può essere reale”, pensò. Poi si guardò attorno nella stanza. Sua madre era in lacrime. “Persone che piangevano, urlavano e mi chiedevano “come sta accadendo tutto questo?”” dice Harkema. “Era un po’ un pandemonio”.
Tuttavia, non era niente in confronto alla commozione che esplose sei mesi dopo quando la stimolazione elettrica permise a Summers di muovere le dita dei piedi. Il gruppo di Harkema sperava di attivare i circuiti spinali e gli arti inferiori necessari per stare in piedi e fare un passo, ma non si aspettavano di ottenere alcun aiuto dal cervello. Harkema chiamò Edgerton nel suo laboratorio di Los Angeles per parlargli delle dita dei piedi di Summers. “Oh Dio, non può essere vero”, ricorda Edgerton. “Tutti penseranno che siamo ciarlatani.

I PASSI OTTENUTI
Quando Harkema e i suoi colleghi pubblicarono i dettagli del caso di Summers nel 2011, molti scienziati erano scettici. “Non ci credevo”, afferma Kendall Lee, neurochirurgo della Mayo Clinic di Rochester, nel Minnesota. Tutto ciò che era stato insegnato a Lee diceva che una volta perse le connessioni al cervello, non tornano più.
Ma, gradualmente, le prove cominciarono a crescere. Nel 2014 Harkema e il suo team hanno pubblicato un altro studio che ha coinvolto Summers e altre tre persone, tra cui due che non avevano alcun movimento o sensibilità nella parte inferiore del corpo. Tutti hanno recuperato alcuni movimenti volontari. Presto, altri provarono l’approccio nell’uomo, per capire se poteva consentire ai partecipanti di scendere dal tapis roulant.
Grégoire Courtine, neuroscienziato dello Swiss Federal Institute of Technology di Losanna (EPFL), aveva studiato con Edgerton all’UCLA un paio d’anni prima che Harkema partisse per Louisville. Si trasferì in Europa nel 2008 per studiare la stimolazione epidurale nei roditori e infine nei macachi rhesus.
Nel 2015, Courtine si sentì pronto a testare la tecnologia nell’uomo. Il suo team utilizzò lo stesso stimolatore del dolore standardizzato da Harkema, ma modificando il software in modo che il dispositivo potesse fornire schemi di stimolazione programmati per coincidere con l’atto del camminare. “Cerchiamo di attivare il midollo spinale nel modo in cui il cervello è addestrato a farlo”, afferma Courtine. E c’era un’altra grande differenza dagli studi di Harkema: il team di Courtine ha reclutato persone con lesioni incomplete, sperando che potesse essere più facile mostrare il recupero in questo gruppo che nelle persone con lesioni complete.
Nel frattempo, Edgerton ha aiutato un terzo gruppo, alla Mayo Clinic, a avviare un altro trial. Nel 2016 Lee, la scienziata della riabilitazione Kristin Zhao e i loro colleghi replicarono i risultati di Harkema. Reclutarono due partecipanti che fecero quasi sei mesi di fisioterapia prima di essere impiantati con lo stimolatore, e poi altri dieci mesi con lo stimolatore acceso. L’obiettivo era quello di dimostrare che la stimolazione e l’allenamento avrebbero potuto migliorare la loro capacità di stare in piedi e di muovere la parte inferiore del corpo volontariamente. Ma il primo partecipante raggiunse quegli obiettivi così rapidamente che i ricercatori decisero di aggiungere il cammino al protocollo.
Nell’autunno 2018, i tre gruppi hanno pubblicato i risultati sui primi otto partecipanti alla sperimentazione. Sei sono riusciti a camminare sul pavimento con ausili quali imbracature, stampelle o barre parallele. Anche gli altri due hanno sperimentato benefici: con la stimolazione, sono riusciti a sedersi e stare in piedi in modo indipendente, e un partecipante poteva fare alcuni passi sul tapis roulant con sostegno.
È stato proprio l’anno scorso che si è accumulata la massa critica di dati”, afferma Chet Moritz, un ricercatore di medicina riabilitativa presso l’Università di Washington a Seattle. “È proprio quello il momento in cui ha iniziato a sembrare una svolta.

IL RISVEGLIO DELLA SPERANZA
Il campo ha già visto altre “svolte” in precedenza. Reeve ha sostenuto con passione e in modo convincente il finanziamento della ricerca sulle cellule staminali nel speranza di riparare il danno neurale. I video avevano dimostrato che i topi paralizzati in cui venivano iniettate cellule staminali nel midollo spinale avevano miracolosamente riacquistato la capacità di camminare o di usare le zampe. Una cura è spesso sembrata a portata di mano.
Replicare quei risultati nelle persone si è tuttavia rivelato difficile. Sebbene ci siano trials con cellule staminali in corso sugli uomini, alcuni dei quali mostrano risultati promettenti, l’eccitazione per questo approccio da parte dei finanziatori, dei pazienti e dei ricercatori è diminuito, dice Tansey. Altri approcci hi-tech per annullare la paralisi, come le brain-machine interfaces, o interfacce cervello-macchina, sono ancora in fase di sviluppo. Gli esoscheletri potenziati sono già sul mercato, ma sono costosi e non affrontano il problema di fondo di ripristinare le connessioni nervose. “Abbiamo sentito tutti dire “tra cinque anni ci sarà una pillola magica” o qualcosa del genere”, afferma Peter Grahn, un neuroscienziato della Mayo Clinic che è stato il primo co-autore dello studio di stimolazione e che ha egli stesso una lesione del midollo spinale. “È quello che senti sempre, perché cinque anni sono un tempo abbastanza lungo perchè tutti dimentichino”.
Ma le tecniche di stimolazione fanno promesse che vanno oltre le attese. In particolare, la stimolazione ha una lunga storia nel trattamento del dolore cronico, afferma Matthew Rodreick, direttore esecutivo della Unite 2 Fight Paralysis, un gruppo a sostegno della ricerca sulle lesioni del midollo spinale con sede in Hood River, Oregon. “È un dispositivo presente sul mercato ed è stato impiantato in centinaia di migliaia di persone”, afferma. Ciò non significa che la strategia avrà successo, ma almeno il percorso per l’approvazione è stato chiarito.
Ci sono ancora importanti questioni da affrontare sulle modalità di funzionamento della stimolazione e perché alcuni benefici sembrino persistere dopo lo spegnimento degli stimolatori. Sta diventando più evidente che per molti soggetti con lesioni spinali considerate complete, sopravvivono alcune vie neurali a partenza dal cervello per il controllo motorio. Queste vie sono solo in quiescenza e non possono suscitare una risposta nei neuroni al di sotto del sito della lesione. La stimolazione epidurale sembra rendere i neuroni più eccitabili – con maggiori probabilità di scaricare in risposta ai segnali provenienti dal cervello che dicono loro di muovere un dito del piede o di iniziare a camminare. La corrente elettrica può costringere i neuroni a scaricare e i muscoli a contrarsi, ma non è quello che sta succedendo per coloro che hanno iniziato a camminare. “La persona non deve solo fare un passo”, dice Moritz. “Non è robotica.”
Per quanto riguarda il motivo per cui alcuni benefici persistono in alcuni partecipanti, ci sono un paio di possibili spiegazioni. La stimolazione potrebbe consentire alle persone di partecipare più pienamente alla riabilitazione, rafforzando le connessioni muscolari e nervose attraverso l’esercizio. Oppure potrebbe favorire la plasticità, che aiuta a ricablare i circuiti attorno alla lesione. Questa è una possibilità particolarmente allettante, perché potrebbe significare che c’è un potenziale di miglioramento nel tempo. Tuttavia, i ricercatori devono ancora capire chi potrebbe beneficiare maggiormente della procedura. Harkema afferma che tutte le 20 persone che sono state impiantate a Louisville hanno riacquistato alcuni movimenti volontari. Ma a Tansey sembra chiaro che non tutte le persone con una lesione al midollo spinale potranno migliorare. Vorrebbe trovare un modo per selezionare i soggetti, perché impiantare un dispositivo medico all’interno della colonna vertebrale non è cosa da poco. Ci sono dei rischi.
Sebbene gli stimolatori siano approvati dalla Food and Drug Administration statunitense per il trattamento del dolore cronico, causano occasionalmente effetti collaterali indesiderati, anche pericolosi. I destinatari segnalano di avere avuto scosse, ustioni o di aver subito danni ai nervi periferici che hanno causato debolezza muscolare o persino paralisi. Un’indagine del 2018 dell’Associated Press ha rilevato che gli stimolatori hanno ricevuto quasi 80.000 segnalazioni di lesioni dal 2008, più che per qualsiasi altro dispositivo medico, a parte le pompe per insulina e le protesi d’anca in metallo.
E potrebbero esserci rischi specifici per le persone con lesioni del midollo spinale, che sono più sensibili alle infezioni e spesso hanno una bassa densità ossea. Un partecipante all’ultimo studio del team di Harkema si è rotto l’anca, il che ha richiesto più interventi chirurgici che hanno portato a un’infezione. Sono stati segnalati anche alcuni problemi che sono difficili da spiegare. Nel 2015, Xander Mozejewski, che ha una lesione del midollo spinale, è stato inserito in uno dei trial di Edgerton per testare l’effetto della stimolazione “transcutanea” non invasiva, in cui gli elettrodi sono posizionati sulla superficie della pelle. In seguito iniziò a sentire spasmi e dolori nella parte inferiore del corpo che peggioravano costantemente. Nel 2016, i medici gli impiantarono uno stimolatore epidurale per cercare di controllare gli spasmi, ma il dispositivo sembrava peggiorare le cose e alla fine Mozejewski lo ha rimosso. Nel 2018, ha intentato una causa per negligenza medica contro la UCLA, Edgerton, la NeuroRecovery Technologies – la società di San Juan Capistrano, California, che Edgerton ha co-fondato – e altri. Il caso è in corso, ma in una dichiarazione a Nature, Nick Terrafranca, amministratore delegato di NeuroRecovery Technologies, ha dichiarato: “Lo stimolatore è stato utilizzato in oltre 60 partecipanti allo studio senza alcun evento avverso riferito che fosse direttamente correlato all’uso del dispositivo sviluppato e fornito dalla società.” Terrafranca aggiunge che gli effetti collaterali registrati dall’azienda, inclusi gli spasmi muscolari, “erano di natura transitoria”.
La ricerca di Harkema ha anche suscitato alcune critiche. Nel 2015, una delle sue colleghe ha inviato lettere all’Institutional Review Board e al Programma di Protezione dei Soggetti Umani dell’Università di Louisville, nonché all’Institute on Disability, Independent Living and Rehabilitation Research (NIDILRR), che ha finanziato parte del suo lavoro, esprimendo preoccupazione per lo svolgimento del programma in quattro degli studi di Harkema. Un’indagine interna ha rivelato che gli scienziati non erano riusciti a rilevare e monitorare gli eventi avversi, si erano discostati dai protocolli di studio e avevano smarrito alcuni dati. Di conseguenza, il NIDILRR ha tolto i finanziamenti a uno degli studi, una ricerca da 914.000 USD sugli effetti di un miorilassante e dell’allenamento sul tapis roulant in persone con lesioni del midollo spinale. L’Ufficio degli Stati Uniti per la protezione della ricerca umana (US Office for Human Research Protection) ha anche condotto un’indagine, ma non ha imposto sanzioni a Harkema. L’agenzia ha inoltre affermato che le azioni correttive intraprese dal team di Harkema avevano affrontato adeguatamente le non conformità.
Harkema riconosce che il suo team non stava tenendo perfettamente in ordine i dati, ma nega tutte le accuse di gravi illeciti, in particolare l’accusa che il suo team abbia messo a rischio i pazienti. “Chiunque visiti il nostro programma di ricerca è in realtà stupito da tutto ciò che abbiamo messo in atto al fine di proteggere i nostri partecipanti alla ricerca”, afferma.
La sua ricerca è continuata di buona lena. La Christopher e Dana Reeve Foundation Short Hills, nel New Jersey, sta supportando il lavoro per testare la stimolazione epidurale in altre 36 persone presso il laboratorio di Louisville. A partire da Luglio, 11 persone sono state impiantate con stimolatori.

OLTRE I PRIMI PASSI
Nelle società costruite per le persone senza disabilità, il camminare ha assunto un’importanza enorme. “Camminare e stare in piedi è sexy”, afferma Jennifer French, co-fondatrice della Neurotech Network, un’organizzazione senza fini di lucro a St Petersburg, in Florida, che si dedica ad aiutare le persone con disabilità ad accedere ai dispositivi neurotecnologici. Ma camminare non è tutto, afferma Kim Anderson, ricercatore presso la Case Western Reserve University di Cleveland, nell’Ohio, e presidente del Consorzio per lesioni del midollo spinale nordamericano. Nel 2004, ha condotto un sondaggio su circa 700 persone con lesioni del midollo spinale. Riacquistare la funzione del braccio e della mano era di gran lunga la massima priorità per le persone con tetraplegia, seguito dal recupero della funzione sessuale. Per le persone con paraplegia, il miglioramento più desiderato era nella funzione sessuale, seguito dal controllo dell’intestino e della vescica e dalla riduzione del rischio di disreflessia autonomica, una condizione pericolosa per la vita caratterizzata da un picco di pressione sanguigna con un calo della frequenza cardiaca.
Dopo che Stefanie Putnam si era rotta il collo in una piscina, camminare era stata l’ultima delle sue preoccupazioni. La lesione l’aveva lasciata immobilizzata dal collo in giù e non riusciva a respirare da sola. Non pensavo “Forza, alziamoci! Camminiamo!” dice. “Era più qualcosa tipo “Rimaniamo vivi!””.
Anche dopo aver riacquistato la capacità di respirare, aveva ancora problemi, in particolare con il mantenimento della normale pressione sanguigna. I farmaci e tre diversi tipi di busto non riuscivano a tenerla abbastanza alta da impedirle di svenire. Sarebbe svenuta sei o sette volte al giorno. Non poteva guidare un veicolo. Non poteva stare da sola. E quando ha iniziato a frequentare le lezioni universitarie, i suoi genitori hanno dovuto apporre un cartello sul retro della sedia a rotelle per avvisare i presenti di inclinare indietro Putnam se l’avessero trovata incosciente.
Nel 2017, Putnam si trasferì a Louisville per unirsi a un altro studio di Harkema incentrato non sulla deambulazione, ma sul sistema cardiovascolare. Per Putnam, gli effetti della stimolazione furono immediati e profondi. Non è svenuta per mesi. Non ha più bisogno di cure 24 ore su 24 e può guidare di nuovo. Anche gli altri tre partecipanti allo studio hanno mostrato miglioramenti significativi della loro pressione sanguigna.
David Darrow, uno specializzando al sesto anno in neurochirurgia presso la facoltà di medicina dell’Università del Minnesota a Minneapolis, ha visto innumerevoli lesioni come quelle subite da Putnam ed Summers. “Era la parte peggiore del mio lavoro” afferma. Era in grado di riparare la struttura del midollo spinale sapendo che non c’era nulla che potesse fare per ripristinare la sua funzione. Quindi, quando ha sentito Edgerton parlare delle promesse della stimolazione epidurale in una conferenza del 2015, “Sono stato semplicemente travolto”, dice. “Non riuscivo a capire perché non ci fossero decine di centri che lavorassero su questo.
Darrow sospettava che i risultati potessero essere falsi, ma voleva scoprirlo da solo. Quindi, ha iniziato a progettare un tipo di studio completamente nuovo. Altri gruppi hanno testato la stimolazione epidurale in combinazione con una riabilitazione intensiva prima e dopo l’impianto. Darrow voleva sapere quale effetto avrebbe avuto la stimolazione da sola. Lo studio differisce dagli altri trial anche per un altro importante aspetto: gli esperimenti non si concentrano su stare in piedi o camminare. Il suo gruppo sta invece puntando al movimento volontario e ai miglioramenti della funzione cardiovascolare, della vescica e dell’intestino e della funzione sessuale.
Darrow e il suo team hanno impiantato dieci persone con stimolatori e a Marzo hanno pubblicato i risultati sui primi due partecipanti. Entrambi hanno riacquistato alcuni movimenti volontari, come muovere le dita dei piedi e sollevare la parte inferiore delle gambe. Hanno anche visto miglioramenti nella funzione intestinale e della vescica. La stimolazione ha anche aiutato a regolare la pressione sanguigna in una persona e ha ripristinato la sua capacità di avere un orgasmo durante il sesso. Darrow prevede di impiantare altre dieci persone e di lanciare i prossimi studi con l’obiettivo di portare la terapia ai pazienti il più rapidamente possibile. La stimolazione epidurale non è una panacea, ma non importa, dice. “Non credo davvero nella cura come parte della mia attività. Mi occupo di migliorare la vita delle persone a poco a poco”.



FOCUS AVANTI
La richiesta di nuove terapie ha dato alla luce una industria del turismo medico per lesioni del midollo spinale. A Bangkok, il World Medical Center Hospital offre la stimolazione epidurale – con o senza cellule staminali – a chiunque soddisfi i suoi criteri e possa permettersi il prezzo di oltre 70.000 USD. A partire da luglio, l’ospedale, che è affiliato con una società chiamata Unique Access Medical (UAM), ha eseguito 70 impianti, afferma Henning Kalwa, responsabile dei servizi ai pazienti. “Mentre altri colleghi nel campo della neurologia stanno ancora girando la ruota con studi, trials e burocrazia della FDA nella ricerca di una cura per la paraplegia e la tetraplegia, la UAM sta curando con successo i pazienti”, ha scritto Kalwa in un post pubblico su LinkedIn. Courtine mette in guardia le persone con lesioni del midollo spinale nel ricercare la stimolazione epidurale al di fuori degli studi clinici. Ha visto impiantare stimolatori nel punto sbagliato, e sottolinea che anche i principali scienziati non sono ancora d’accordo su come configurare la stimolazione e programmare l’allenamento. “È troppo presto” dice. Tansey teme che correre troppo velocemente verso il trattamento potrebbe portare la stimolazione epidurale sulla stessa via delle cellule staminali – potrebbero spuntare cliniche che offrono terapie non validate che potrebbero non funzionare, mentre ricerche serie rischierebbero di essere accantonate.
Per gli scienziati, l’attenzione è ancora focalizzata sulla ricerca. Ogni gruppo sembra avere le proprie idee su come far progredire la scienza. Il team di Harkema continua a reclutare partecipanti per lo studio finanziato dalla Reeve Foundation. Ha anche avviato un progetto che studia l’effetto della stimolazione e dell’allenamento sulla funzione intestinale e vescicale. Courtine, nel frattempo, ha co-fondato una società chiamata GTX Medical a Eindhoven, nei Paesi Bassi, per sviluppare uno stimolatore personalizzato per le persone con lesioni midollari. Spera che la tecnologia possa essere pronta in un paio di anni. Il suo team sta inoltre avviando uno studio per testare la stimolazione epidurale in 20 soggetti che sono a meno di un mese dalla loro ripresa. In quelle persone, “c’è un vero potenziale per vedere un recupero neurologico”, dice, e forse anche la crescita di nuove fibre nervose.
Il team della Mayo ha appena lanciato uno studio che confronta la stimolazione transcutanea con la stimolazione epidurale e Darrow sta ancora reclutando partecipanti per il suo studio. “Se funziona, in qualche maniera, abbiamo la responsabilità di esplorare questo metodo scientificamente e rigorosamente e di consegnarlo in modo tempestivo”, dice.
Summers, nel frattempo, è concentrato sul mettere un piede davanti all’altro. Alla fine dello studio iniziale, ha lasciato il Kentucky ed è stato in giro per gli Stati Uniti. Poi, nel 2018, è tornato a Louisville per partecipare a un altro studio incentrato sulla stazione eretta, il cammino e il movimento volontario. Ora è al suo secondo stimolatore e la differenza è notevole. Gli impulsi sono “più nitidi e più puliti”, dice Summers, e ogni giorno si sente come se raggiungesse un nuovo traguardo. È un martedì mattina di aprile, accende lo stimolatore, si allaccia a un’imbracatura sospesa a una cornice di metallo su ruote e inizia a fare passi fermi lungo il lungo corridoio al dodicesimo piano del Frazier Rehabilitation Institute di Louisville. La sua ragazza, Julie Grauert, indossa una maglietta del Reeve Team e gli rotola dietro sulla sedia a rotelle di Summers, facendo esplodere i brani Disney dal suo telefono. “You got it, babe” dice. Il loro cane da addestramento in servizio, un golden retriever di nome Bear, li segue. Alcuni passaggi sembrano facili. Le Nike grigie di Summers oscillano con sicurezza in avanti e atterrano fedelmente. Ma l’allenamento ha un costo. Le sue gambe tremano, e di tanto in tanto il suo piede sinistro poggia con strane angolazioni. Per un momento, le gambe di Summers cedono e l’imbracatura lo afferra. “Mi sono soltanto stancato e scoraggiato”, dice.
Il modo di Summers di camminare mostra progressi sorprendenti e continua a migliorare. Ma è ancora un esperimento in corso. Non può ancora fare una passeggiata nel parco o neppure camminare per il suo appartamento. Un perpetuo ottimista, Summers vede la stimolazione a dir poco come una cura. Per lui, i maggiori benefici sono stati i meno visibili: i miglioramenti della pressione sanguigna, del controllo della vescica e dell’intestino, della funzione sessuale e della regolazione della temperatura. E ci sono le sensazioni più banali, come un profondo apprezzamento per i calzini nuovi di zecca. “Sento la morbidezza”, dice. “È pazzesco quali siano le piccole cose in cui trovo gioia”.

(dalla rivista Nature)

(Traduzione a cura di Giovanni Cupidi; Revisione del testo a cura di Chiara Cupidi)

Il cervello wi-fi per tornare a camminare (Video)

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Il microelettrodo sul modello in silicone del cervello di un primate.|ALAIN HERZOG/EPFL

Un impianto che diffonde in tempo reale le istruzioni motorie della corteccia ha permesso a primati semiparalizzati di muoversi di nuovo in autonomia.
Una serie di elettrodi collegati via wireless a un computer esterno ha permesso di bypassare una lesione cerebrale che impediva a macachi di camminare, e “rianimare”, nell’arco di una o due settimane, gli arti che non si muovevano più. La ricerca del Politecnico Federale di Losanna (EPFL) è stata pubblicata su Nature

VIDEO https://youtu.be/25jFTg-MgyU

STRADA INTERROTTA. Le lesioni al midollo spinale bloccano il passaggio dei segnali elettrici che dal cervello consegnano istruzioni ai nervi responsabili del movimento degli arti. Sono ferite che raramente guariscono e che causano varie forme di paralisi.
 Nello studio, due macachi rhesus (Macaca mulatta) con lesioni spinali che impedivano il controllo di un arto, sono riusciti a camminare di nuovo grazie a un “ponte” realizzato tra la corteccia motoria (il centro del movimento nel cervello) e i nervi dell’arto paralizzato. AGGIRARE L’OSTACOLO. Un chip impiantato in quell’area del cervello delle scimmie ha registrato l’attività elettrica dei neuroni – le “istruzioni” da mandare agli arti – e l’ha trasmessa via wi-fi a un computer esterno. Il dispositivo ha registrato il messaggio e l’ha inviato a un generatore di impulsi che, sistemato a valle della lesione, è riuscito a stimolare i nervi e, a cascata, i muscoli coinvolti.

 In sei giorni o in due settimane, a seconda della gravità della lesione, le due scimmie sono riuscite a riprendere il controllo dell’arto e a camminare in modo quasi normale, anche se non perfetto.

 E L’UOMO? La tecnologia utilizzata non è molto diversa dalla stimolazione cerebrale profonda già usata per trattare il morbo di Parkinson, e alcuni esperti del settore ipotizzano che in 10 anni una simile forma di sperimentazione possa essere tentata anche sull’uomo.

 A differenza dei macachi, però, l’uomo cammina solo su due arti e in posizione eretta: la sfida sarà quindi più difficile. La locomozione, inoltre, comporta anche controllo dell’equilibrio e la capacità di cambiare direzione ed evitare gli ostacoli – tutte condizioni che non sono state messe alla prova. Infine, col tempo, gli impianti di questo tipo tendono a perdere efficacia nella lettura dei segnali: occorrerà quindi valutare anche il fattore durata.

(Focus)

Un Progetto per la presa in carico delle persone con lesione midollare

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La lesione del midollo spinale può comportare una paralisi degli arti inferiori o addirittura, se la lesione è alta, la paralisi dei quattro arti. Le lesioni midollari sono per la maggior parte di origine traumatica, causate da incidenti stradali, cadute accidentali, incidenti sportivi e purtroppo sono i giovani i soggetti più colpiti: l’80% di queste persone ha un’età compresa tra i 20 ed i 40 anni. In Italia l’incidenza delle mielolesioni post-traumatiche (TSCI) non è mai stata calcolata in maniera precisa, si stimano attorno a 1.200 nuovi casi l’anno. Naturalmente i costi dell’assistenza per queste persone sono molto più elevati se confrontati con i costi per l’assistenza di altre patologie molto più rilevanti. Ecco perché i dati epidemiologici e quelli relativi alla durata di una degenza riabilitativa, risultano indispensabili ai fini di una corretta programmazione dei servizi sanitari e sociali dedicati alle persone con mielolesione.
Per queste ragioni è partito nell’ottobre 2012 il Progetto “La presa in carico delle persone con mielolesione nelle regioni italiane: implementazione dei percorsi di cura integrati ospedale territorio e degli strumenti di gestione” coordinato da Agenas e finanziato dal Centro nazionale per la prevenzione e controllo delle malattie del Ministero della Salute. Un progetto a cui hanno collaborato Montecatone Rehabilitation Institute, uno dei più importanti centri per la riabilitazione (Regione Emilia Romagna); il Dipartimento Statistica della Università di Firenze, l’Università Bocconi (CERGAS) di Milano e, per le Associazioni dei pazienti, la Federazione Associazioni Italiane Paratetraplegici (FAIP onlus), che conta l’adesione di 24 associazioni diffuse su tutto il territorio nazionale.

Obiettivi del Progetto: 1) la stima dell’incidenza delle lesioni midollari traumatiche e la quantificazione dei ricoveri per lesioni midollari non traumatiche e dei rientri; 2) l’analisi delle criticità nei percorsi di cura integrati ospedale-territorio, la condivisione dei protocolli clinico-assistenziali (protocolli clinici – diagnostici – terapeutici – riabilitativi) e la definizione delle best practice in accordo alle evidenze della letteratura internazionale; 3) la stima dei costi dell’assistenza alle persone con lesione midollare al fine sia di realizzare una efficiente organizzazione dei servizi socio-sanitari che di garantire migliori condizioni di vita alle persone con lesione midollare nelle regioni italiane.
Un lavoro a cui hanno partecipato quasi tutte le regioni italiane dotate di Unità Spinali per il ricovero in riabilitazione delle persone con lesione midollare, sia garantendo la presenza di un referente regionale, che attraverso il contributo degli specialisti principalmente coinvolti nel percorso assistenziale della lesione midollare (Dipartimento di Emergenza; Referenti di Chirurgia Vertebrale; Fisiatri e Referenti di Direzione Sanitaria). Importante, infine, il contributo di diverse figure professionali (fisioterapisti, sociologi, assistenti sociali, ect) che, appositamente formate, hanno reso fattibile la rilevazione dei dati di incidenza.
Il Progetto è alle battute finali, si concluderà infatti il prossimo aprile e il dott. Salvatore Ferro, coordinatore scientifico, ci ha illustrato brevemente i risultati preliminari.
Lo studio di incidenza delle lesioni midollare traumatiche nelle regioni partecipanti mostrano dei valori di 20 nuovi casi per milione di abitanti (valori minimi fra 7-9 casi nelle regioni Sicilia, Puglia e Lazio e valori massimi di 15, 18, 20 nelle regioni Veneto e Liguria, Friuli Venezia Giulia ed Emilia-Romagna), ad indicare una variabilità della completezza della rilevazione nelle diverse regioni; pertanto tali risultati sono in via di validazione attraverso l’utilizzo di fonti informative esterne allo studio quali le Schede di Dimissione Ospedaliera.
È stato, inoltre, prodotto il “Documento di indirizzo per l’organizzazione della assistenza alle persone con lesione midollare” da sottoporre alla Conferenza Stato-Regione, documento che esamina i punti salienti del percorso assistenziale che devono essere implementati in tutte le regioni italiane al fine di garantire un’appropriata presa in carico delle persone. Il Documento sarà corredato da due allegati che riguardano i criteri e i requisiti di accreditamento delle Unità Spinali e le Linee guida cliniche sulla lesione midollare.
Per quello che riguarda i risultati dello studio sui costi di trattamento della lesione midollare, essi sono ancora in via di elaborazione da parte dell’Università Bocconi di Milano.
I risultati preliminari del Progetto saranno presentati il 10 aprile 2015 presso l’Auditorium del Ministero della Salute in Viale Ribotta 5, nell’ambito della Giornata Nazionale della Persona con Lesione al Midollo Spinale, organizzata dalla FAIP. Un modo concreto per parlare, in occasione della Giornata istituita con Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri, della vita e della qualità della vita delle persone con lesione midollare che, per citare una frase letta scorrendo i siti e i blog a loro dedicati, pensano che “comunque sia, nel frattempo si può vivere”.
(Agenas.it)

La metodologia e le altre informazioni rilevanti su tale progetto sono consultabili al seguente link realizzato dalla UO della Regione Emilia Romagna:

Sito della UO – Regione Emilia Romagna  (LINK)

Vai al Progetto sul sito Agenas (LINK)

di Giovanni Cupidi

Lesione del midollo spinale, “impianto in silicone fa camminare i topi paralizzati”

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La protesi potrebbe esser utilizzata in futuro sull’uomo anche per danni neurologici ed è stata sviluppata da un team dell’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) e descritta sulla rivista Science
È solo un impianto in fase sperimentale, ma per chi ha subito una paralisi in seguito alla lesione del midollo spinale è probabilmente una buona notizia. Si tratta du un impianto elastico ‘cyborg’. Una protesi in silicone in grado di far tornare a camminare i topi paralizzati, e che potrebbe esser utilizzato in futuro sull’uomo anche per danni neurologici legati a epilessia e Parkinson, è stata sviluppata da un team dell’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) e descritta sulla rivista Science.

Il midollo spinale è come un’autostrada con segnali elettrici che corrono su e giù al posto delle automobili. Le lesioni in questa zona portano alla paralisi quando i segnali elettrici vengono bloccati e non possono più arrivare dal cervello alle gambe. Tuttavia, ha dimostrato il gruppo di ricercatori svizzeri, stimolando il midollo spinale dopo una lesione significava, i topi possono tornare a correre, salire le scale e persino superare gli ostacoli. Per farlo serve però un impianto sufficientemente morbido da imitare i tessuti molli attorno alla colonna vertebrale senza provocare rigetto. In questo consiste ‘e-Dura’, una piccola protesi in silicone coperta con tracce conduttrici elettriche in oro e con elettrodi fatti di microsfere in silicio e platino, per piegarsi in qualsiasi direzione senza rompersi. Imita strettamente le proprietà meccaniche del tessuto vivente e può fornire impulsi elettrici e farmaci che attivano le cellule. Viene applicata direttamente sul midollo spinale, dove può rimanere per un lungo periodo grazie alla sua flessibilità che evita infiammazioni e cicatrici che si potrebbero creare strofinando i tessuti con materiale rigido.

“Il lavoro – secondo Dusko Ilic, da King College di Londra – potrebbe aprire la porta a una nuova era nel trattamento del danno neuronale. Tuttavia, c’è ancora molta strada da fare prima che possiamo vedere l’uso pratico di tali neuroprotesi negli esseri umani”. Bisognerà infatti sviluppare materiali dedicati che necessitano una specifica approvazione. Ma certo è che la scienza si sta avvicinando a passi da gigante alla fantascienza hollywoodiana.
(ilfattoquotidiano.it)

di Giovanni Cupidi

Contro le lesioni spinali neuro-protesi bio

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Il 26 ottobre l’associazione LA COLONNA effettuerà una donazione di € 10.000 al professor Angelo Vescovi,direttore scientifico dell’Irccs Casa Sollievo della Sofferenza e direttore del Centro di Nanomedicina e Ingegneria dei Tessuti dell’Ospedale Niguarda Ca’ Granda ed al suo assistente professor Fabrizio Gelain per finanziare la ricerca per riparare le lesioni al midollo spinale.Per l’occasione i due professori terranno una conferenza a Mirano (VE) dove mostreranno i progressi ottenuti con la loro ricerca sulle staminali.

Micro-protesi per riparare le lesioni croniche del midollo spinale

“I risultati della sperimentazione rappresentano l’avvio di un nuovo settore di ricerca sino ad oggi neppure concepibile, consentendo la ricostruzione di interi frammenti di tessuto nervoso” (cit. proff. Vescovi e Gelain)
Le micro-protesi sono realizzate in laboratorio per dissolversi una volta impiantate. Sono state create da un’equipe di scienziati italiani  guidata proprio da Angelo Vescovi e da Fabrizio Gelain; attraverso tecniche di nanotecnologia, di una neuro-protesi innovativa di natura biologica, ma progettata e sintetizzata in laboratorio. Grazie alla ricerca è stato possibile trapiantare una neuro-protesi che supporta la rigenerazione delle fibre nervose spinali e del tessuto midollare danneggiato.

I mielolesi

Tutti gli anni sul nostro territorio nazionale si manifestano circa 1.200 nuovi casi di lesione midollare ogni giorno; solo in Italia almeno 3 persone diventano para o tetraplegiche (circa 100.000 mielolesi). Lo studio ha dimostrato che trapiantando nelle cavità della lesione spinale delle protesi tubulari – delle guaine cilindriche costruite in laboratorio e riempite da materiali biologici di sintesi con funzione di supporto nano strutturate e bio-riassorbibili, è possibile ricostruire il tessuto del midollo spinale in animali mielolesi. Detta protesi viene gradualmente riassorbita fino a scomparire generando un nuovo tessuto simile all’originale che rimpiazza cisti e cicatrici responsabili dell’interruzione degli impulsi nervosi e causa della paralisi e la perdita della sensibilità degli arti, procurando inoltre un sensibile recupero funzionale degli arti paralizzati.

Aggiornamenti e dati della ricerca

La ricerca dei proff. sulle staminali è a buon punto, vedi il seguente link:

http://www.repubblica.it/salute/2013/06/24/news/staminali_bene_primi_test_per_sla-61738014/

La novità principale è che finalmente è stato provato che il trapianto di cellule staminali cerebrali in paziente affetto da SLA non provoca alcun effetto collaterale. Inoltre le cellule cerebrali utilizzate sono state prelevate da un feto morto per cause naturali, quindi da una fonte che ha potuto eliminare qualsiasi dubbio di tipo etico rispetto all’intervento.
La prima fase della sperimentazione si è avviata il 25 giugno dello scorso anno in un paziente di 31 anni affetto da SLA, il quale ha ricevuto tre iniezioni contenenti poco meno di 2 milioni e mezzo di cellule cerebrali prelevate da un feto morto per cause naturali, e si è conclusa a marzo di quest’anno. La sperimentazione, prima al mondo di questo tipo, è stata autorizzata dall’Istituto Superiore della Sanità ed interessa un totale di 18 volontari.

Informazioni e contatti:

Vuoi contribuire alla ricerca per le micro-protesi? Contatta l’associazione LA COLONNA sul sito internet  http://www.lacolonnaonlus.it  per effettuare donazioni e avere maggiori informazioni.
(AbilityChannel)

di Giovanni Cupidi