Cellterapi med hjälp av navelsträngshärledda mesenkymala stromaceller vid SARS-CoV-2-relaterad ARDS (STROMA-CoV2)

Allmänt sammanhang:

Den 13 mars 2020 har mer än 145 000 fall av 2019-nCoV-infektion bekräftats med 5 500 dödsfall över hela världen. Den 21 mars har 14 469 fall bekräftats i Frankrike, varav 562 har varit dödliga medan 1 525 patienter för närvarande är inlagda på intensivvårdsavdelningar. Medan pandemin fortsätter att sprida sig, orsakar det allvarliga akuta respiratoriska syndromet coronavirus 2 (SARS-CoV-2) allvarligt akut andnödsyndrom hos 30 % av patienterna (Murthy et al., 2020) med en dödlighet på 30-60 %. Det huvudsakliga fysiopatologiska kännetecknet är en akut lunginflammation. För närvarande finns ingen behandling.

Målet med detta projekt är att behandla intuberade-ventilerade patienter med ett SARS-CoV2-relaterat akut andnödsyndrom (ARDS) på mindre än 96 timmar genom tre intravenösa infusioner av navelsträngen Whartons geléhärledda mesenkymala stromaceller (UC-MSC) ) en varannan dag (behandlingens varaktighet: en vecka). Det primära effektmåttet är PaO2/FiO2-variationen från baslinjen vid dag 7. Utvecklingen av flera inflammatoriska markörer, T-regulatoriska lymfocyter och donatorspecifika antikroppar kommer också att övervakas. Studien kommer att omfatta 40 patienter, av vilka 20 kommer att randomiseras till cellbehandling som administreras via intravenös väg medan de återstående 20 patienterna kommer att randomiseras för att få en placebolösning utöver standardvården. Patienterna kommer att följas upp till 12 månader efter behandlingen.

Toppmodern:

Mesenkymala stamceller har flera attraktiva egenskaper: lätt att anskaffa, hög spridningspotential, kapacitet att hem till inflammatoriska platser, antiinflammatoriska, anti-fibrotiska och immunmodulerande egenskaper. Deras terapeutiska fördelar har visats i > 100 djurmodeller, inklusive får. Specifikt har de terapeutiska effekterna av MSC visats i ARDS-modeller inducerade av H1N1, H5N1, H9N2 influensavirusassocierade pneumoniae och visade sig också minska bakterieinducerad akut lungskada i en mänsklig modell av ex vivo perfuserad lunga (Lee et al. ., 2013). På klinikerna har MSC visat en utmärkt tolerans hos över 3 000 patienter (Thompson et al., 2020), oavsett dosering och leveransväg. Tre fas I/II-studier har inkluderat patienter med ARDS och i en (START II) minskade MSC signifikant lungendotelskada (Matthay et al., 2019). Om alla MSC delar flera egenskaper oavsett vävnadskälla, erhålls den högsta produktionen av bioaktiva molekyler och de starkaste immunmodulerande egenskaperna av de från Whartons gelé från navelsträngen (Romanov et al., 2019) som kan skalas upp till generera banker av kryofrysta och därmed lättillgängliga produkter.

Hittills har UC-MSC använts vid en mängd olika sjukdomar (recensat i Scarfe et al., 2018) och i de flesta fall har de tillförts intravenöst vilket är kliniskt attraktivt på grund av dess icke-invasiva natur och den efterföljande möjligheten till upprepade administreringar. Märkningstekniker har visat att >80 % av intravenöst injicerade MSC snabbt fångas i lungorna, följt av en snabb distribution av några av de injicerade MSC till andra vävnader inklusive lever, mjälte och inflammatoriska eller skadade platser (Brooks et al., 2018 ). Sammantaget har dessa biologiska distributionsmönster bekräftats av mänskliga studier med magnetisk resonanstomografi (MRI), positronemissionstomografi (PET) och/eller datortomografi med enkelfotonemission (SPECT).2 En modell med fyra parametrar (injektionshastighet, clearancehastighet, extravasationshastighet och intravasationshastighet) förutsäger att transplanterade MSC:er endast är terapeutiskt aktiva under en kort tidsperiod (förmodligen mindre än 24 timmar) (Parekkadan och Milwid, 2010). tidsskala som överensstämmer med den för de biologiska svar som de utlöser. Dessa antaganden är ett incitament till upprepade MSC-administrationer inom en kort tidsperiod för att inducera en ihållande terapeutisk effekt och har rationaliserat vårt protokoll att injicera MSC en varannan dag under en veckasperiod, en design som överensstämmer med den tidigare rapporten om fördelarna att leverera MSC i relativt små doser men på ett upprepat sätt hos patienter med transplantat-mot-värd-sjukdom (Zhou et al., 2010).

När de väl har hamnat i lungorna har MSC rapporterats först inducera ett inflammatoriskt svar som är detekterbart på vävnadsnivå och systemiskt (Hoogduijn et al., 2013) och troligen beror på deras interaktion med inhemska lungceller när de väl har ackumulerats i mikrovaskulaturen. Detta initiala svar följs sedan av en nedströmsfas av minskad immunreaktivitet (Hoogduijn et al., 2013), vars mekanismer har undersökts omfattande. Således, 24 timmar efter deras intravenösa infusion, är de flesta av UC-MSC som har ackumulerats i lungorna döda efter deras fagocytos av monocyter och neutrofiler som sedan migrerar genom blodomloppet, särskilt i levern (Leibacher et al., 2017; de Witte et al., 2018). Samodlingsexperiment har visat att internaliseringen av MSC-fragment av monocyter utlöser ett fenotypiskt skifte som översätts till uppreglering av PD-L1 och CD90 tillsammans med ett ökat uttryck av mRNA-nivåer för IL-1β, IL-6, IL-8 och IL-10 och ett minskat uttryck av TNF-a. Notera att monocyter polariserade mot en immunreglerande fenotyp ökar uttrycket av Foxp3+ T-regulatoriska lymfocyter samtidigt som de minskar det för aktiverade CD4+-celler (de Witte et al., 2018). Att apoptos av intravenöst infunderad MSC är ett krav för deras immunsuppressiva funktion stöds ytterligare av observationen att den cytotoxiska aktiviteten mot MSC förutsäger kliniska svar hos patienter som behandlas av MSC för transplantat-mot-värd-sjukdom, dvs de som svarar bäst är de med hög cytotoxicitet; i denna studie är den postulerade mekanistiska kopplingen att fagocyter som har uppslukt apoptotisk MSC sedan producerar indolamin 2,3-dioxygenas (IDO) och därmed i slutändan levererar MSC immunsuppressiv aktivitet (Galleu et al., 2017).

Med tanke på patofysiologin för SARS-CoV2 är det därför rimligt att anta att den intravenösa administreringen av UC-MSC under den inledande fasen av ARDS kan kontrollera inflammation, påskynda dess återhämtning med förbättrad syresättning, minskad mekanisk ventilation och ventilationsavvänjningstid och därför minskad längd vistelse på intensivvården. Detta antagande stöds verkligen av de senaste resultaten av en preliminär kinesisk studie där MSC (vars källa inte har specificerats) har rapporterats förbättra lungfunktionen och symtomen hos 7 patienter med covid-19 lunginflammation tillsammans med en snabb eliminering av överaktiverade cytokinutsöndrande immunceller (CXCR3+CD4+ T-celler, CXCR3+CD8+ T-celler och CXCR3+ NK-celler), en minskning av TNF-α-cirkulerande nivåer och en ökning av CD14+CD11c+CD11bmid-regulatoriska DC-celler och IL-10-nivåer , jämfört med en placebogrupp (Leng et al., 2020).