Celleterapi ved hjælp af navlestrengs-afledte mesenkymale stromaceller i SARS-CoV-2-relaterede ARDS (STROMA-CoV2)

Generel kontekst:

Pr. 13. marts 2020 er mere end 145.000 tilfælde af 2019-nCoV-infektion blevet bekræftet med 5.500 dødsfald på verdensplan. Pr. 21. marts er 14.469 tilfælde blevet bekræftet i Frankrig, hvoraf 562 har været dødelige, mens 1.525 patienter i øjeblikket er indlagt på intensivafdelinger. Mens pandemien fortsætter med at sprede sig, forårsager det alvorlige akutte respiratoriske syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) alvorligt akut respiratorisk distresssyndrom hos 30 % af patienterne (Murthy et al., 2020) med en dødelighed på 30-60 %. Det primære fysiopatologiske kendetegn er en akut lungebetændelse. I øjeblikket er der ingen behandling.

Formålet med dette projekt er at behandle intuberet-ventilerede patienter med et SARS-CoV2-relateret akut respiratorisk distresssyndrom (ARDS) på mindre end 96 timer ved tre intravenøse infusioner af navlestrengs Whartons gelé-afledte mesenchymale stromaceller (UC-MSC) ) en hver anden dag (behandlingens varighed: en uge). Det primære endepunkt er PaO2/FiO2-variationen fra baseline på dag 7. Udviklingen af ​​flere inflammatoriske markører, T-regulatoriske lymfocytter og donorspecifikke antistoffer vil også blive overvåget. Forsøget vil omfatte 40 patienter, hvoraf 20 vil blive randomiseret til cellebehandling administreret intravenøst, mens de resterende 20 patienter vil blive randomiseret til at modtage en placeboopløsning ud over standardbehandlingen. Patienterne vil blive fulgt op til 12 måneder efter behandlingen.

State of the art:

Mesenkymale stamceller har adskillige attraktive egenskaber: nem fremskaffelse, højt spredningspotentiale, kapacitet til hjemsted for inflammatoriske steder, antiinflammatoriske, anti-fibrotiske og immunmodulerende egenskaber. Deres terapeutiske fordele er blevet påvist i > 100 dyremodeller, inklusive får. Specifikt er de terapeutiske virkninger af MSC blevet påvist i ARDS-modeller induceret af H1N1, H5N1, H9N2 influenzavirus-associeret pneumoniae og blev også vist at reducere bakteriel-induceret akut lungeskade i en human model af ex vivo perfunderet lunge (Lee et al. ., 2013). I klinikkerne har MSC udvist en fremragende tolerance hos over 3.000 patienter (Thompson et al., 2020), uanset dosering og leveringsvej. Tre fase I/II-forsøg har inkluderet patienter med ARDS, og i ét (START II) reducerede MSC pulmonal endotelskade signifikant (Matthay et al., 2019). Hvis alle MSC deler flere karakteristika uanset vævskilden, opnås den højeste produktion af bioaktive molekyler og de stærkeste immunmodulerende egenskaber af dem fra Whartons gelé i navlestrengen (Romanov et al., 2019), som kan skaleres op til generere banker af frysefrosne og dermed let tilgængelige produkter.

Hidtil er UC-MSC blevet brugt til en lang række sygdomme (gennemgået i Scarfe et al., 2018), og i de fleste tilfælde er de blevet leveret via den intravenøse vej, som er klinisk attraktiv på grund af dens ikke-invasive natur og den efterfølgende mulighed for gentagne administrationer. Mærkningsteknikker har vist, at >80 % af intravenøst ​​injicerede MSC'er hurtigt fanges i lungerne, efterfulgt af en hurtig fordeling af nogle af de injicerede MSC'er til andre væv, herunder lever, milt og inflammatoriske eller skadede steder (Brooks et al., 2018 ). Alt i alt er disse biofordelingsmønstre blevet bekræftet af humane undersøgelser ved hjælp af magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), positronemissionstomografi (PET) og/eller enkeltfotonemissionscomputertomografi (SPECT).2 En model med fire parametre (injektionshastighed, clearancehastighed, ekstravasationshastighed og intravasationshastighed) forudsiger, at transplanterede MSC'er kun er terapeutisk aktive i en kort periode (sandsynligvis mindre end 24 timer) (Parekkadan og Milwid, 2010). tidsskalaen er i overensstemmelse med den for de biologiske reaktioner, de udløser. Disse antagelser er et incitament til gentagne MSC-administrationer inden for en kort periode for at fremkalde en vedvarende terapeutisk effekt og har rationaliseret vores protokol med at injicere MSC en hver anden dag over en periode på en uge, et design, der stemmer overens med den tidligere rapport om fordelene at levere MSC i relativt små doser, men på en gentagen måde hos patienter med graft-versus-host-sygdom (Zhou et al., 2010).

Når de først er kommet hjem i lungerne, er det rapporteret, at MSC først inducerer en inflammatorisk respons, som kan påvises på vævsniveau og systemisk (Hoogduijn et al., 2013) og sandsynligvis skyldes deres interaktion med hjemmehørende lungeceller, når de har akkumuleret i mikrovaskulaturen. Dette indledende respons efterfølges derefter af en nedstrømsfase med reduceret immunreaktivitet (Hoogduijn et al., 2013), hvis mekanismer er blevet grundigt undersøgt. 24 timer efter deres intravenøse infusion er det meste af de UC-MSC, der er ophobet i lungerne, døde efter deres fagocytose af monocytter og neutrofiler, som derefter migrerer gennem blodstrømmen, især i leveren (Leibacher et al., 2017; de Witte et al., 2018). Samkultureksperimenter har vist, at internaliseringen af ​​MSC-fragmenter af monocytter udløser et fænotypisk skift, som udmønter sig i opreguleringen af ​​PD-L1 og CD90 sammen med en øget ekspression af mRNA-niveauer for IL-1β, IL-6, IL-8 og IL-10 og en nedsat ekspression af TNF-a. Det skal bemærkes, at monocytter polariseret mod en immunregulerende fænotype øger ekspressionen af ​​Foxp3+ T-regulatoriske lymfocytter, mens de mindsker den for aktiverede CD4+-celler (de Witte et al., 2018). At apoptose af intravenøst ​​infunderet MSC er et krav for deres immunsuppressive funktion understøttes yderligere af den observation, at den cytotoksiske aktivitet mod MSC er forudsigelig for kliniske responser hos patienter behandlet af MSC for graft-versus-host-sygdom, dvs. de bedste respondere er de med høj cytotoksicitet; i denne undersøgelse er den postulerede mekanistiske forbindelse, at fagocytter, der har opslugt apoptotisk MSC, derefter producerer indolamin 2,3-dioxygenase (IDO) og dermed i sidste ende leverer MSC immunsuppressiv aktivitet (Galleu et al., 2017).

I betragtning af patofysiologien af ​​SARS-CoV2 er det derfor fornuftigt at antage, at den intravenøse administration af UC-MSC under den indledende fase af ARDS kunne kontrollere inflammation, accelerere dens genopretning med forbedret iltning, reduceret mekanisk ventilation og ventilationsfravænningstid og derfor reduceret længde ophold på intensiv. Denne antagelse understøttes faktisk af de seneste resultater af et foreløbigt kinesisk forsøg, hvor MSC (hvor kilden ikke er specificeret) er blevet rapporteret at forbedre lungefunktionen og symptomerne hos 7 patienter med COVID-19 lungebetændelse sammen med en hurtig clearance af overaktiverede cytokin-secernerende immunceller (CXCR3+CD4+ T-celler, CXCR3+CD8+ T-celler og CXCR3+ NK-celler), et fald i TNF-α-cirkulerende niveauer og en stigning i CD14+CD11c+CD11bmid-regulatoriske DC-celler og IL-10-niveauer sammenlignet med en placebogruppe (Leng et al., 2020).