Terapia komórkowa przy użyciu mezenchymalnych komórek zrębowych pochodzących z pępowiny w ARDS związanym z SARS-CoV-2 (STROMA-CoV2)

Kontekst ogólny:

Na dzień 13 marca 2020 r. potwierdzono ponad 145 000 przypadków zakażenia 2019-nCoV i 5500 zgonów na całym świecie. Na dzień 21 marca we Francji potwierdzono 14 469 przypadków, z których 562 zakończyło się zgonem, a 1525 pacjentów jest obecnie hospitalizowanych na oddziałach intensywnej terapii. Podczas gdy pandemia nadal się rozprzestrzenia, koronawirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2) powoduje zespół ciężkiej ostrej niewydolności oddechowej u 30% pacjentów (Murthy i in., 2020) ze śmiertelnością na poziomie 30–60%. Główną cechą fizjopatologiczną jest ostre zapalenie płuc. Obecnie nie ma leczenia.

Celem tego projektu jest leczenie zaintubowanych wentylowanych pacjentów z zespołem ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) związanym z SARS-CoV2 trwającym krócej niż 96 godzin za pomocą trzech wlewów dożylnych mezenchymalnych komórek podścieliska pochodzących z galaretki Whartona (UC-MSC) ) jeden co drugi dzień (czas trwania kuracji: tydzień). Pierwszorzędowym punktem końcowym jest zmiana PaO2/FiO2 w stosunku do wartości początkowej w dniu 7. Monitorowana będzie również ewolucja kilku markerów stanu zapalnego, limfocytów regulatorowych T i przeciwciał swoistych dla dawcy. Badanie obejmie 40 pacjentów, z których 20 zostanie losowo przydzielonych do grupy otrzymującej leczenie komórkowe podawane drogą dożylną, podczas gdy pozostałych 20 pacjentów zostanie losowo przydzielonych do grupy otrzymującej placebo oprócz standardowej opieki. Pacjenci będą obserwowani przez okres do 12 miesięcy po zakończeniu leczenia.

Stan techniki:

Mezenchymalne komórki macierzyste mają kilka atrakcyjnych cech: łatwość pozyskiwania, wysoki potencjał proliferacyjny, zdolność do zasiedlania miejsc zapalnych, właściwości przeciwzapalne, przeciwzwłóknieniowe i immunomodulujące. Ich korzyści terapeutyczne wykazano na ponad 100 modelach zwierzęcych, w tym na owcach. W szczególności, efekty terapeutyczne MSC wykazano w modelach ARDS indukowanych przez zapalenie płuc związane z wirusem grypy H1N1, H5N1, H9N2, a także wykazano, że zmniejsza ostre uszkodzenie płuc wywołane przez bakterie w ludzkim modelu perfundowanego płuca ex vivo (Lee i wsp. ., 2013). W klinikach MSC wykazało doskonałą tolerancję u ponad 3000 pacjentów (Thompson i in., 2020), niezależnie od drogi dawkowania i podawania. Trzy badania fazy I/II obejmowały pacjentów z ARDS, a w jednym (START II) MSC znacząco zmniejszyło uszkodzenie śródbłonka płuc (Matthay i in., 2019). Jeśli wszystkie MSC mają kilka wspólnych cech, niezależnie od źródła tkanki, najwyższą produkcję cząsteczek bioaktywnych i najsilniejsze właściwości immunomodulacyjne dają te z galaretki Whartona z pępowiny (Romanov i in., 2019), które można zwiększyć do generować banki kriomrożonych, a tym samym łatwo dostępnych produktów.

Do tej pory UC-MSC były stosowane w wielu różnych chorobach (przegląd w Scarfe i in., 2018) i w większości przypadków były podawane drogą dożylną, która jest klinicznie atrakcyjna ze względu na swój nieinwazyjny charakter i późniejsza możliwość powtórnych podań. Techniki znakowania wykazały, że >80% wstrzykniętych dożylnie MSC jest szybko uwięzionych w płucach, po czym następuje szybka dystrybucja niektórych wstrzykniętych MSC do innych tkanek, w tym wątroby, śledziony i miejsc zapalnych lub uszkodzonych (Brooks i in., 2018 ). Ogólnie rzecz biorąc, te wzorce biodystrybucji zostały potwierdzone w badaniach na ludziach przy użyciu obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI), pozytronowej tomografii emisyjnej (PET) i/lub tomografii emisyjnej pojedynczego fotonu (SPECT).2 Czteroparametrowy model (szybkość iniekcji, szybkość klirensu, szybkość wynaczynienia i szybkość donaczynienia) przewiduje, że przeszczepione MSC są aktywne terapeutycznie tylko przez krótki okres czasu (prawdopodobnie mniej niż 24 godziny) (Parekkadan i Milwid, 2010), a skali czasowej zgodnej z reakcjami biologicznymi, które wyzwalają. Założenia te stanowią zachętę do wielokrotnego podawania MSC w krótkim czasie w celu wywołania trwałego efektu terapeutycznego i zracjonalizowały nasz protokół wstrzykiwania MSC jednego dnia co drugi dzień przez okres jednego tygodnia, projekt zgodny z wcześniejszym raportem o korzyściach dostarczania MSC w stosunkowo małych dawkach, ale w powtarzalny sposób u pacjentów z chorobą przeszczep przeciwko gospodarzowi (Zhou i in., 2010).

Doniesiono, że po zadomowieniu się w płucach MSC najpierw indukują odpowiedź zapalną, która jest wykrywalna na poziomie tkanki i układowo (Hoogduijn i in., 2013) i jest prawdopodobnie spowodowana ich interakcją z rezydującymi komórkami płuc po ich nagromadzeniu w mikrokrążeniu. Po tej początkowej odpowiedzi następuje późniejsza faza zmniejszonej reaktywności immunologicznej (Hoogduijn i in., 2013), której mechanizmy zostały szeroko zbadane. Tak więc, 24 godziny po infuzji dożylnej, większość UC-MSC, które nagromadziły się w płucach, jest martwa po ich fagocytozie przez monocyty i neutrofile, które następnie migrują przez krwioobieg, szczególnie w wątrobie (Leibacher i in., 2017; de Witte i in., 2018). Eksperymenty z kokulturą wykazały, że internalizacja fragmentów MSC przez monocyty wyzwala zmianę fenotypową, która przekłada się na regulację w górę PD-L1 i CD90 wraz ze zwiększonym poziomem ekspresji mRNA dla IL-1β, IL-6, IL-8 i IL-10 i zmniejszona ekspresja TNF-α. Warto zauważyć, że monocyty spolaryzowane w kierunku fenotypu immunoregulacyjnego zwiększają ekspresję limfocytów regulatorowych T Foxp3 +, jednocześnie zmniejszając ekspresję aktywowanych komórek CD4 + (de Witte i in., 2018). To, że apoptoza MSC podawanych dożylnie jest wymogiem ich funkcji immunosupresyjnej, jest dodatkowo poparta obserwacją, że aktywność cytotoksyczna przeciwko MSC jest predyktorem odpowiedzi klinicznych u pacjentów leczonych MSC z powodu choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi, tj. o wysokiej cytotoksyczności; w tym badaniu postulowanym mechanistycznym powiązaniem jest to, że fagocyty, które pochłonęły apoptotyczne MSC, następnie wytwarzają 2,3-dioksygenazę indoloaminową (IDO), a tym samym ostatecznie dostarczają immunosupresyjnej aktywności MSC (Galleu i in., 2017).

Biorąc pod uwagę patofizjologię SARS-CoV2, uzasadnione jest postawienie hipotezy, że dożylne podawanie UC-MSC w początkowej fazie ARDS może kontrolować stan zapalny, przyspieszyć jego powrót do zdrowia dzięki lepszemu natlenieniu, skróceniu wentylacji mechanicznej i czasu odstawienia wentylacji, a tym samym skróceniu długości pobytu na intensywnej terapii. Przypuszczenie to jest rzeczywiście poparte ostatnimi wynikami wstępnego chińskiego badania, w którym stwierdzono, że MSC (którego źródło nie zostało określone) poprawia czynność płuc i objawy u 7 pacjentów z zapaleniem płuc wywołanym przez COVID-19 wraz z szybkim usuwaniem nadmiernie aktywowane komórki odpornościowe wydzielające cytokiny (limfocyty T CXCR3+CD4+, limfocyty T CXCR3+CD8+ i komórki NK CXCR3+), spadek poziomu krążącego TNF-α i wzrost regulatorowych komórek DC CD14+CD11c+CD11bmid i poziomów IL-10 w porównaniu z grupą placebo (Leng i in., 2020).