Zelltherapie mit mesenchymalen Stromazellen aus der Nabelschnur bei SARS-CoV-2-assoziiertem ARDS (STROMA-CoV2)

Allgemeiner Kontext:

Bis zum 13. März 2020 wurden weltweit mehr als 145.000 Fälle von 2019-nCoV-Infektionen mit 5.500 Todesfällen bestätigt. Bis zum 21. März wurden in Frankreich 14.469 Fälle bestätigt, von denen 562 tödlich verliefen, während 1.525 Patienten derzeit auf Intensivstationen im Krankenhaus behandelt werden. Während sich die Pandemie weiter ausbreitet, verursacht das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) bei 30 % der Patienten ein schweres akutes Atemnotsyndrom (Murthy et al., 2020) mit einer Sterblichkeitsrate von 30 % bis 60 %. Das wichtigste physiopathologische Kennzeichen ist eine akute Lungenentzündung. Derzeit gibt es keine Behandlung.

Das Ziel dieses Projekts ist die Behandlung von intubiert beatmeten Patienten mit einem SARS-CoV2-bedingten akuten Atemnotsyndrom (ARDS) von weniger als 96 Stunden durch drei intravenöse Infusionen von mesenchymalen Stromazellen aus Nabelschnur-Wharton-Gelee (UC-MSC). ) jeden zweiten Tag (Dauer der Behandlung: eine Woche). Der primäre Endpunkt ist die Abweichung von PaO2/FiO2 vom Ausgangswert an Tag 7. Die Entwicklung mehrerer Entzündungsmarker, regulatorischer T-Lymphozyten und spenderspezifischer Antikörper wird ebenfalls überwacht. Die Studie wird 40 Patienten umfassen, von denen 20 randomisiert einer intravenösen Zellbehandlung zugeteilt werden, während die restlichen 20 Patienten randomisiert eine Placebo-Lösung zusätzlich zur Standardbehandlung erhalten. Die Patienten werden bis zu 12 Monate nach der Behandlung nachbeobachtet.

Der letzte Stand der Technik:

Mesenchymale Stammzellen weisen mehrere attraktive Eigenschaften auf: einfache Beschaffung, hohes Proliferationspotential, Fähigkeit, sich an entzündlichen Stellen anzusiedeln, entzündungshemmende, antifibrotische und immunmodulatorische Eigenschaften. Ihr therapeutischer Nutzen wurde in > 100 Tiermodellen, einschließlich Schafen, nachgewiesen. Insbesondere wurden die therapeutischen Wirkungen von MSC in ARDS-Modellen gezeigt, die durch H1N1-, H5N1-, H9N2-Influenzavirus-assoziierte Pneumonien induziert wurden, und es wurde auch gezeigt, dass sie bakteriell induzierte akute Lungenschäden in einem menschlichen Modell einer ex vivo perfundierten Lunge reduzieren (Lee et al ., 2013). In den Kliniken haben MSC bei über 3.000 Patienten (Thompson et al., 2020) eine hervorragende Verträglichkeit gezeigt, unabhängig von der Dosierung und dem Verabreichungsweg. Drei Phase-I/II-Studien haben Patienten mit einem ARDS eingeschlossen, und in einer (START II) reduzierte MSC die Schädigung des Lungenendothels signifikant (Matthay et al., 2019). Wenn alle MSC unabhängig von der Gewebequelle mehrere Eigenschaften gemeinsam haben, werden die höchsten Produktionen bioaktiver Moleküle und die stärksten immunmodulatorischen Eigenschaften von denen aus dem Wharton-Gelee der Nabelschnur (Romanov et al., 2019) erzielt, auf die hochskaliert werden kann Banken von tiefgefrorenen und damit leicht verfügbaren Produkten erzeugen.

Bisher wurden UC-MSC bei einer Vielzahl von Krankheiten eingesetzt (Übersicht in Scarfe et al., 2018) und in den meisten Fällen wurden sie intravenös verabreicht, was aufgrund seiner nicht-invasiven Natur klinisch attraktiv ist und die anschließende Möglichkeit wiederholter Verabreichungen. Markierungstechniken haben gezeigt, dass >80 % der intravenös injizierten MSCs schnell in der Lunge eingeschlossen werden, gefolgt von einer schnellen Verteilung einiger der injizierten MSCs auf andere Gewebe, einschließlich Leber, Milz und entzündliche oder verletzte Stellen (Brooks et al., 2018 ). Insgesamt wurden diese Bioverteilungsmuster durch Humanstudien mit Magnetresonanztomographie (MRI), Positronenemissionstomographie (PET) und/oder Einzelphotonenemissionscomputertomographie (SPECT) bestätigt.2 Ein Vier-Parameter-Modell (Injektionsrate, Clearancerate, Extravasationsrate und Intravasationsrate) sagt voraus, dass transplantierte MSCs nur für einen kurzen Zeitraum (wahrscheinlich weniger als 24 h) therapeutisch aktiv sind (Parekkadan und Milwid, 2010), a Zeitskala, die mit der der biologischen Reaktionen übereinstimmt, die sie auslösen. Diese Annahmen sind ein Anreiz für wiederholte MSC-Verabreichungen innerhalb eines kurzen Zeitraums, um eine anhaltende therapeutische Wirkung zu erzielen, und haben unser Protokoll rationalisiert, MSC jeden zweiten Tag über einen Zeitraum von einer Woche zu injizieren, ein Design, das mit dem früheren Bericht über die Vorteile übereinstimmt Patienten mit Graft-versus-Host-Krankheit MSC in relativ kleinen Dosen, aber wiederholt zu verabreichen (Zhou et al., 2010).

Sobald sie sich in der Lunge eingenistet haben, lösen MSC Berichten zufolge zunächst eine Entzündungsreaktion aus, die auf Gewebeebene und systemisch nachweisbar ist (Hoogduijn et al., 2013) und wahrscheinlich auf ihre Wechselwirkung mit den dort ansässigen Lungenzellen zurückzuführen ist, sobald sie sich angesammelt haben im Mikrogefäßsystem. Dieser ersten Reaktion folgt dann eine nachgelagerte Phase reduzierter Immunreaktivität (Hoogduijn et al., 2013), deren Mechanismen umfassend untersucht wurden. So sind die meisten UC-MSC, die sich in der Lunge angesammelt haben, 24 Stunden nach ihrer intravenösen Infusion nach ihrer Phagozytose durch Monozyten und Neutrophile, die dann durch die Blutbahn, insbesondere in die Leber, wandern, tot (Leibacher et al., 2017; de Witte et al., 2018). Kokulturexperimente haben gezeigt, dass die Internalisierung von MSC-Fragmenten durch Monozyten eine phänotypische Verschiebung auslöst, die sich in einer Hochregulierung von PD-L1 und CD90 zusammen mit einer erhöhten Expression von mRNA-Spiegeln für IL-1β, IL-6, IL-8 und IL-1β ausdrückt IL-10 und eine verminderte Expression von TNF-α. Bemerkenswert ist, dass Monozyten, die in Richtung eines immunregulatorischen Phänotyps polarisiert sind, die Expression von regulatorischen Foxp3+-T-Lymphozyten erhöhen, während sie die von aktivierten CD4+-Zellen verringern (de Witte et al., 2018). Dass Apoptose von intravenös infundierten MSC eine Voraussetzung für ihre immunsuppressive Funktion ist, wird weiter durch die Beobachtung unterstützt, dass die zytotoxische Aktivität gegen MSC prädiktiv für klinische Reaktionen bei Patienten ist, die mit MSC wegen Graft-versus-Host-Erkrankung behandelt wurden, d. h. diejenigen, die am besten ansprechen mit hoher Zytotoxizität; In dieser Studie besteht die postulierte mechanistische Verbindung darin, dass Phagozyten, die apoptotische MSC verschlungen haben, dann Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO) produzieren und somit letztendlich MSC-immunsuppressive Aktivität liefern (Galleu et al., 2017).

Angesichts der Pathophysiologie von SARS-CoV2 ist daher die Hypothese angebracht, dass die intravenöse Verabreichung von UC-MSC während der Anfangsphase von ARDS die Entzündung kontrollieren, ihre Genesung mit verbesserter Oxygenierung, reduzierter mechanischer Beatmung und Beatmungsentwöhnungszeit und damit kürzerer Dauer beschleunigen könnte Aufenthalt auf der Intensivstation. Diese Annahme wird in der Tat durch die jüngsten Ergebnisse einer vorläufigen chinesischen Studie gestützt, in der berichtet wurde, dass MSC (deren Quelle nicht angegeben wurde) die Lungenfunktion und die Symptome bei 7 Patienten mit COVID-19-Pneumonie zusammen mit einer schnellen Abheilung von verbessert überaktivierte Zytokin-sekretierende Immunzellen (CXCR3+CD4+ T-Zellen, CXCR3+CD8+ T-Zellen und CXCR3+ NK-Zellen), eine Abnahme der zirkulierenden TNF-α-Spiegel und eine Erhöhung der CD14+CD11c+CD11bmid regulatorischen DC-Zellen und IL-10-Spiegel , verglichen mit einer Placebogruppe (Leng et al., 2020).