COVID-19 の治療のための間葉系幹細胞エキソソームの安全性と有効性に関する臨床研究。

背景 1.1. 新しいコロナウイルス感染症と現在の医療戦略 重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) によって引き起こされる 2019 年のコロナウイルス病 (COVID-19) は 3 年以上猛威を振るい、世界中で 500 万人以上が死亡しています。 世界保健機関は、COVID-19 肺炎を世界的大流行であり、公衆衛生上の緊急事態であると宣言しました[1]。 診断効率と治療精度は向上していますが、全体的な治療効果はまだ限定的です。 主な死因には、重度の肺炎、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）、肺水腫、または多臓器不全が含まれます[2]。 その中でもARDSが最も重症です。 病理学的研究によると、ARDS の病因は主にコロナウイルスが肺胞細胞を攻撃することによって誘発される免疫反応によるものであることが示されています。免疫細胞浸潤は、肺毛細血管内皮構造の破壊を引き起こし、血漿、血漿タンパク質、および血液細胞が肺間質および肺胞腔に入り、肺水腫を形成します。 肺胞上皮組織の破壊により、大量の浮腫液が肺胞に入り、肺胞の拡散機能が制限され、正常な呼吸機能を実行できなくなります。 同時に、組織損傷の悪化に伴い、細胞はさらにさまざまな炎症因子を放出していわゆるサイトカインストームを形成し、最終的に肺胞と気管支の呼吸器構造のほとんどを完全に破壊し、深刻な換気と灌流の不均衡を引き起こし、最終的には死に至る患者の [3]。

コロナウイルスのこの世界的な緊急事態において、COVID-19 と闘うための主な医療戦略は、抗生物質と抗ウイルス薬を使用してウイルスの複製サイクルをブロックし、宿主の炎症を抑えることです。 この戦略は、場合によっては効果的な支持的および対症療法につながり、有望な結果をもたらすことさえありますが、この感染症の究極の治療法ではありません. たとえば、トシリズマブ (IL-6 受容体遮断薬)、アダリムマブ (抗 TNF 抗体)、エクリズマブ (抗 C5 抗体) などの免疫調節介入は、患者の症状を効果的に緩和できますが、病気を根本的に治すことはできません。 実際、COVID-19 肺炎には 2 つの大きな特徴があります。1 つ目は、免疫力の低い人が COVID-19 にかかりやすく[4]、2 つ目は、主な標的臓器が肺であることです[5]。 実際、COVID-19 による主な死亡原因の 1 つとして呼吸不全が報告されており [6]、多くの患者で肺の損傷、重大な滲出液反応、肺塞栓症が剖検で示されています [7]。

1.2. 間葉系幹細胞エキソソーム 間葉系幹細胞 (MSC) は、包括的で強力な免疫調節機能と再生機能を持つことが示されています [8]。 MSC は、慢性閉塞性肺疾患 (COPD)、特発性肺線維症、喘息、ARDS、および肺高血圧症の病因に関連する細胞死と闘い、細胞再生を促進することができます [9,10]。 エキソソームは、MSC によって分泌される主要なパラクリン エフェクターの 1 つであり、親細胞と同様の生体適合性と治癒特性を維持する能力から、代替 MSC 療法の魅力的な候補と見なされています [11]。 生理学的および病理学的条件下で、エキソソームは、miRNA やタンパク質などのさまざまな生体分子を標的細胞に輸送することにより、細胞間コミュニケーションにおいて重要な役割を果たします [12]。 細胞表面に由来するアポトーシス小体や微小胞とは異なり、エキソソームはエンドサイトーシス経路を介して生成され、親細胞の細胞質内容物をロードします。 したがって、それらは親細胞のミニバージョンであり、生理学的特徴の一部を模倣しています。 細胞の対応物と比較して、非毒性、低い免疫原性、高い安定性、保存の容易さ、および既製品としての大量生産の可能性は、エクソソームのいくつかの利点であり、新しい治療法としての臨床応用の拡大につながっています。 さらに、エキソソームの自然な機能により、エキソソームは、膜融合を介して親細胞から標的細胞に膜および細胞質生物活性成分を送達することができます[13]。 血液脳関門 (BBB) などの生物学的関門を通過する自然な能力など、他にもユニークな特徴があります。 さらに、生体適合性も特徴です。 エキソソームは、生物学的ソースに由来し、固有のターゲティング能力があるため、前臨床研究で薬物成分のキャリアとして使用されてきました[14]。

1.3。 間葉系幹細胞由来のエクソソーム治療のメカニズム MSC由来のエクソソームは親細胞から免疫抑制特性を受け継いでおり、MSC-evsはさまざまなメカニズムを使用して免疫系の機能のバランスを取っている可能性があります。 重要なメカニズムの 1 つは、さまざまな免疫細胞の表現型の再プログラミングと変更です。 たとえば、肺胞マクロファージの生存を促進し、その表現型を炎症誘発性 (M1) 極性化から抗炎症性 (M2) 極性化にシフトする MSC 由来のエキソソームの能力は、少なくとも 2 つの研究で実証されています。 これらの発見は、エキソソームが親細胞の実行可能な代替物として機能できることを示唆しており、この能力は Treg/Teff 比を変化させて Treg を増加させ、抗炎症性サイトカインの分泌を促進することも報告されています [15,16]。

複数のモデルで、MSC-evs は MSCs と同様の治療特性を持ち、準備、保管、ベッドサイドへの輸送が容易であり、肺塞栓症や腫瘍形成のリスクなど、細胞療法のいくつかの制限を回避します。 近年、MSC-evs は病因のバイオマーカーやさまざまな疾患の治療薬として広く注目されています。 さらに、MSC が分泌するエキソソームは、免疫細胞との相互作用を通じて免疫を調節し、サイトカインを通じて炎症反応を抑制することができます [17,18]。 MSC が分泌するエキソソームは、免疫不全、炎症、ARDS、およびその他の肺疾患の治療に使用できることが多くの研究で示されているため [19,20]、MSC が分泌するエキソソームは、COVID-19 によって引き起こされる肺の炎症の治療にも有効である可能性があります。 .エクソソームは、幹細胞が分泌する主要な有効成分の 1 つで、サイズは 30 ～ 150 nm です。 噴霧後、エキソソームは細気管支と肺胞に直接到達し、薬物の最大吸収を促進します[21]。 複数の臨床試験により、SARS-CoV-2 によって引き起こされる重度の肺損傷の治療のための MSC および MSC-evs の静脈内注入が安全で効果的であることが示されています [22]。肺損傷の場合、噴霧経路は特に肺部位を標的とする効果的な薬物送達方法。 したがって、噴霧化された MSC 分泌エキソソームは、COVID-19 肺の損傷を軽減し、回復を促進するための効果的な方法である可能性があると推測しています。

1.4。 幹細胞由来のエキソソームの臨床事例研究最近、イスラエルの医療センターの専門家である Nadir Arber が率いる吸入抗 COVID-19 薬 Exo-CD24 は、エキソソームと CD24 タンパク質の組み合わせであり、初期の臨床試験で有望な結果を示しています。 . この薬は、治療から 5 日以内に 30 人の重症患者のうち 29 人を治すことができ、COVID-19 患者を 3 ～ 5 日以内に治療できる可能性があります。 Exo-CD24 はまだ第 III 相試験に合格していませんが、将来的に大きな可能性を示しています [23]。 米国 FDA は、Direct Biologics が実施する第 I/II 相試験を通じて、COVID-19 の治療に細胞外小胞 (EVS) を使用することを承認しました。 使用される EVS である ExoFlo は、持続的な炎症を軽減し、損傷した組織の血管再生を促進し、瘢痕組織を再形成することにより、患者の健康と活力を回復させます。 国内での臨床研究も開始されており、江蘇省無錫市の第五人民病院での臨床研究により、噴霧化された臍帯間葉系幹細胞由来の細胞外小胞がCOVID-19の安全で実行可能な治療法であることが確認されました。 この研究は、今年 6 月に Stem Cell Reviews and Reports に掲載され、COVID-19 肺炎と診断された 7 人の患者が含まれていました。および 7)。 喉や舌の腫れ、発疹、息切れ、めまい、嘔吐、低血圧などの急性アレルギー反応は、噴霧治療後 2 時間以内にどの患者にも観察されませんでした。 また、治療後の有害事象や二次的なアレルギー反応も報告されていません。 胸部 CT スキャンでは、MSC 由来の細胞外小胞による噴霧治療後、重症患者と軽度患者の両方で肺葉結節密度の減少と肺病変の吸収が示されました [21]。 瑞金病院と金銀潭病院による共同研究は、脂肪由来のヒト同種間葉系幹細胞由来のエクソソーム (HAMSCs-Exos) を使用した噴霧式 COVID-19 治療について行われています。 重症の COVID-19 患者 7 人が噴霧吸入を介して HAMSC-Exos で治療され、すべての患者は、噴霧中または噴霧直後の有害事象や臨床的不安定性の証拠もなく、治療によく耐えました。 すべての患者で血清リンパ球数の増加が見られ（中央値 1.61×10^9/L 対 1.78×10^9/L）、HAMSC-Exos エアロゾルの吸入後、4 人の患者で肺病変がさまざまな程度に減少しました。大幅な改善を示しています。 予備的な結果は、参加者の肺損傷が大幅に改善されたことを示唆しています[21]。

ただし、COVID-19 感染に幹細胞エキソソームを使用したほとんどの臨床試験には、次の問題があります。 (b) 対照群がない。 (c) 従来の二次元生産方法の使用により、臨床治療用の大量のエキソソームの生産をスケールアップすることが困難になる。 (d) 関連する現象についての詳細なメカニズム調査の欠如。 これらの問題は、COVID-19 感染治療に幹細胞エクソソームを使用する進歩を妨げています。 これらの問題に対処するために、このプロジェクトは、噴霧化された臍帯間葉系幹細胞エクソソームを従来の治療法と組み合わせて、中程度から重度の COVID-19 患者を治療し、その安全性と有効性を評価することを提案します。