Celleterapi ved bruk av navlestrengsavledede mesenkymale stromaceller i SARS-CoV-2-relatert ARDS (STROMA-CoV2)

Generell kontekst:

Per 13. mars 2020 er mer enn 145 000 tilfeller av 2019-nCoV-infeksjon bekreftet med 5500 dødsfall over hele verden. Per 21. mars er 14 469 tilfeller bekreftet i Frankrike, hvorav 562 har vært dødelige mens 1 525 pasienter for tiden er innlagt på intensivavdelinger. Mens pandemien fortsetter å spre seg, forårsaker det alvorlige akutte respiratoriske syndromet coronavirus 2 (SARS-CoV-2) alvorlig akutt respiratorisk distresssyndrom hos 30 % av pasientene (Murthy et al., 2020) med en dødelighet på 30 % – 60 %. Det viktigste fysiopatologiske kjennetegnet er en akutt lungebetennelse. Foreløpig er det ingen behandling.

Målet med dette prosjektet er å behandle intubert-ventilerte pasienter som har et SARS-CoV2-relatert akutt respiratorisk distresssyndrom (ARDS) på mindre enn 96 timer ved tre intravenøse infusjoner av navlestreng Whartons geléavledede mesenkymale stromaceller (UC-MSC) ) en annenhver dag (behandlingens varighet: en uke). Det primære endepunktet er PaO2/FiO2-variasjonen fra baseline på dag 7. Utviklingen av flere inflammatoriske markører, T-regulatoriske lymfocytter og donorspesifikke antistoffer vil også bli overvåket. Forsøket vil omfatte 40 pasienter, hvorav 20 vil bli randomisert til cellebehandling administrert via intravenøs rute, mens de resterende 20 pasientene vil bli randomisert til å motta en placeboløsning i tillegg til standardbehandlingen. Pasientene vil bli fulgt opp til 12 måneder etter behandling.

State of the art:

Mesenkymale stamceller har flere attraktive egenskaper: enkel anskaffelse, høyt spredningspotensial, kapasitet til hjem til inflammatoriske steder, anti-inflammatoriske, anti-fibrotiske og immunmodulerende egenskaper. Deres terapeutiske fordeler er vist i > 100 dyremodeller, inkludert sauer. Spesifikt har de terapeutiske effektene av MSC blitt demonstrert i ARDS-modeller indusert av H1N1, H5N1, H9N2 influensavirusassosiert pneumoniae og ble også vist å redusere bakterieindusert akutt lungeskade i en human modell av ex vivo perfusert lunge (Lee et al. ., 2013). I klinikkene har MSC vist en utmerket toleranse hos over 3000 pasienter (Thompson et al., 2020), uavhengig av dosering og leveringsvei. Tre fase I/II-studier har inkludert pasienter med ARDS og i en (START II) reduserte MSC lungeendotelskade signifikant (Matthay et al., 2019). Hvis alle MSC deler flere egenskaper uavhengig av vevskilden, oppnås den høyeste produksjonen av bioaktive molekyler og de sterkeste immunmodulerende egenskapene av de fra Whartons gelé i navlestrengen (Romanov et al., 2019) som kan skaleres opp til generere banker av frysefrosne og dermed lett tilgjengelige produkter.

Så langt har UC-MSC blitt brukt i et bredt spekter av sykdommer (gjennomgått i Scarfe et al., 2018), og i de fleste tilfeller har de blitt levert via den intravenøse ruten som er klinisk attraktiv på grunn av dens ikke-invasive natur og den påfølgende muligheten for gjentatte administrasjoner. Merkingsteknikker har vist at >80 % av intravenøst ​​injiserte MSC-er raskt fanges i lungene, etterfulgt av en rask distribusjon av noen av de injiserte MSC-ene til annet vev, inkludert lever, milt og inflammatoriske eller skadede steder (Brooks et al., 2018 ). Alt i alt har disse biofordelingsmønstrene blitt bekreftet av studier på mennesker ved bruk av magnetisk resonansavbildning (MRI), positronemisjonstomografi (PET) og/eller enkeltfotonemisjons-computertomografi (SPECT).2 En fire-parameter modell (injeksjonshastighet, clearance rate, rate of extravasation og rate of intravasation) forutsier at transplanterte MSC bare er terapeutisk aktive i en kort periode (sannsynligvis mindre enn 24 timer) (Parekkadan og Milwid, 2010), en tidsskalaen samsvarer med den for de biologiske responsene de utløser. Disse antakelsene er et insentiv til gjentatte MSC-administrasjoner innen kort tid for å indusere en vedvarende terapeutisk effekt og har rasjonalisert vår protokoll med å injisere MSC en annenhver dag over en ukesperiode, et design som samsvarer med den tidligere rapporten om fordelene av å levere MSC i relativt små doser, men på en gjentatt måte hos pasienter med graft-versus-host-sykdom (Zhou et al., 2010).

Når de først har kommet hjem i lungene, er det rapportert at MSC først induserer en inflammatorisk respons som kan påvises på vevsnivå og systemisk (Hoogduijn et al., 2013) og er sannsynligvis på grunn av deres interaksjon med residente lungeceller når de har akkumulert i mikrovaskulaturen. Denne første responsen blir deretter fulgt av en nedstrøms fase med redusert immunreaktivitet (Hoogduijn et al., 2013), hvis mekanismer har blitt grundig undersøkt. 24 timer etter deres intravenøse infusjon, er det meste av UC-MSC som har samlet seg i lungene døde etter fagocytose av monocytter og nøytrofiler som deretter migrerer gjennom blodstrømmen, spesielt i leveren (Leibacher et al., 2017; de Witte et al., 2018). Samkultureksperimenter har vist at internalisering av MSC-fragmenter av monocytter utløser et fenotypisk skift som oversetter seg til oppregulering av PD-L1 og CD90 sammen med økt ekspresjon av mRNA-nivåer for IL-1β, IL-6, IL-8 og IL-10 og en redusert ekspresjon av TNF-α. Det er verdt å merke seg at monocytter polarisert mot en immunregulerende fenotype øker ekspresjonen av Foxp3+ T-regulatoriske lymfocytter mens de reduserer den til aktiverte CD4+-celler (de Witte et al., 2018). At apoptose av intravenøst ​​infundert MSC er et krav for deres immunsuppressive funksjon, støttes videre av observasjonen at den cytotoksiske aktiviteten mot MSC er prediktiv for klinisk respons hos pasienter behandlet av MSC for graft-versus-host-sykdom, dvs. de beste responderne er de som med høy cytotoksisitet; i denne studien er den postulerte mekanistiske koblingen at fagocytter som har oppslukt apoptotisk MSC deretter produserer indolamin 2,3-dioksygenase (IDO) og dermed til slutt leverer MSC immunsuppressiv aktivitet (Galleu et al., 2017).

Gitt patofysiologien til SARS-CoV2, er det derfor fornuftig å anta at intravenøs administrering av UC-MSC under den innledende fasen av ARDS kan kontrollere betennelse, akselerere utvinningen med forbedret oksygenering, redusert mekanisk ventilasjon og ventilasjonsavvenningstid og derfor redusert lengde. opphold på intensiven. Denne antagelsen støttes faktisk av de nylige resultatene fra en foreløpig kinesisk studie der MSC (hvor kilden ikke er spesifisert) er rapportert å forbedre lungefunksjonen og symptomene hos 7 pasienter med COVID-19 lungebetennelse sammen med en rask eliminering av overaktiverte cytokin-utskillende immunceller (CXCR3+CD4+ T-celler, CXCR3+CD8+ T-celler og CXCR3+ NK-celler), en reduksjon i TNF-α sirkulerende nivåer og en økning i CD14+CD11c+CD11bmid regulatoriske DC-celler og IL-10 nivåer , sammenlignet med en placebogruppe (Leng et al., 2020).