SARS-CoV-2, COVID-19 и мезенхимальные стволовые клетки

"КОВИД-19" (COVID-19) – аббревиатура, которая надолго останется в памяти всех живших в первой половине XXI века. Коронавирусная болезнь 2019 года, известная как COVID-19, является результатом деятельности лишь одного из представителей семейства коронавирусов – SARS-CoV-2.

Коронавирусы (CoV) – большое семейство вирусов, некоторые из которых, такие как вирус ближневосточного респираторного синдрома (Middle East Respiratory Syndrome, MERS-CoV) и тяжелого острого респираторного синдрома (Severe Aqute Respiratory Syndrome, SARS), известны достаточно давно. Другие, такие как вирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (Severe Aqute Respiratory Syndrome Coronavirus-2, SARS-CoV-2) исследованы в меньшей степени. SARS-CoV-2, ранее известный как новый коронавирус 2019 года (2019-nCoV), представляет собой новый штамм коронавируса, который не был идентифицирован у людей до конца декабря 2019 года. А уже 11 марта 2020 года Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) охарактеризовала распространение COVID-19 как пандемию.

Появление COVID-19 привело к тому, что многие исследователи из разных стран и отраслей биомедицины были привлечены для изучения патогенеза заболевания и поиска подходов к его лечению. Однако до настоящего времени они так и не были обнаружены, равно как и стандартное лекарство от этой болезни.

Как SARS-CoV-2 проникает в клетку?

Сразу несколько исследований показали, что первая стадия патогенеза заболевания связана с взаимодействием одного из белков на поверхности вирусной частицы с рецептором ангиотензин-превращающего фермента-2 (ACE-2) на поверхности клетки-мишени. По этой причине именно ACE-2-положительные клетки являются основной «жертвой» SARS-CoV-2. Другие исследования показали, что клеточная протеаза TMRRSS2 также необходима для того чтобы позволить коронавирусу проникнуть в клетки хозяина. Рецептор ACE-2 широко распространен на поверхности различных типов клеток человека, особенно альвеолярного и капиллярного эпителия; эти же клетки в значительной степени экспрессируют и TMPRSS2. С другой стороны, клетки костного мозга, лимфатических узлов, тимуса, селезенки, а также иммунные клетки, такие как Т- и В-лимфоциты и макрофаги ACE-2-отрицательны.

COVID-19 и «цитокиновый шторм»

Одной из отличительных черт патогенеза COVID-19 является цитокиновый шторм в легких – острое высвобождение про-воспалительных цитокинов (G-CSF, IP10, MCP-1, MIP-1а, IL-2, IL-6, IL-7 и TNF-a), вызывающих легочный отек, нарушение воздухообмена, острый респираторный дистресс-синдром, а также острую сердечную недостаточность, способные привести к смерти пациента.

На сегодняшний день специфического лечения Covid-19 не существует; ведение таких пациентов в настоящее время включает профилактику или контроль над инфекцией и поддерживающую терапию, в том числе дополнительную кислородную и механическую вентиляционную поддержку.

Клинические исследования МСК при COVID-19

В последнее время в Китае, США и ряде других стран были начаты клинические исследования клеточной терапии (Таблица), причем результаты некоторых из них уже доступны в медицинской литературе. Одним из инструментов терапии стали мезенхимальные стромальные (стволовые) клетки (МСК), которые в настоящее время уже достаточно широко используются в лечении сахарного диабета 2 типа, аутоиммунных заболеваний, спинальной травмы, РТПХ и ряда других заболеваний. Возможно, что именно МСК, благодаря их иммуномодулирующим свойствам и потенциалу к дифференцировке, способны предотвратить гибель легочной ткани путем противодействия цитокиновому шторму, стимуляции регенерации и реконструкции поврежденных тканей, включая легочную.

           

№ исследования

Источник МСК

ChiCTR2000031319

МСК пульпы зуба

ChiCTR2000030300

МСК пупочного канатика

ChiCTR2000030173

МСК пупочного канатика

ChiCTR2000030088

МСК пупочного канатика

ChiCTR2000029816

МСК пупочного канатика

ChiCTR2000029606

МСК менструальной крови

ChiCTR2000030116

МСК пупочного канатика

ChiCTR2000030484

Экзосомы МСК пупочного канатика

ChiCTR2000030866

МСК пупочного канатика

ChiCTR2000030835

МСК пупочного канатика

ChiCTR2000030138

МСК пупочного канатика

NCT04313322

МСК пупочного канатика

NCT04302519

МСК пульпы зуба

NCT04273646

МСК пупочного канатика

NCT04269525

МСК пупочного канатика

NCT04276987

Экзосомы МСК пупочного канатика

 

Имеющиеся на сегодняшний день данные клинических исследований, основанных преимущественно на результатах введения МСК пациентам с наиболее тяжелыми формами заболевания, свидетельствуют о безопасности и потенциальной эффективности данного подхода. Клинически это проявлялось снижением тяжести пневмонии и улучшением клинико-лабораторных показателей. Среди положительных эффектов клеточной терапии авторы отмечают снижение концентрации про-воспалительных цитокинов, С-реактивного белка и АЛТ/АСТ, нормализацию числа лейкоцитов крови (включая Т-лимфоциты), других жизненно важных показателей. Подавляющее число пациентов успешно справились с болезнью, были сняты с аппарата искусственной вентиляции легких и впоследствии выписаны в удовлетворительном состоянии.

            Примечательно, что среди всех типов МСК, известных на сегодняшний день, особое внимание было уделено клеткам, получаемым из ткани пупочного канатика – как наиболее доступным и биологически активным среди клеток из других источников постнатального происхождения (костного мозга или жировой ткани).

Заключение

Иммуномодулирующие и противовоспалительные свойства МСК уже находят применение в лечении респираторных заболеваний, включая COVID-19. Однако процесс разработки новых терапевтических средств и внедрение их в повседневную клиническую практику – процесс длительный и многоэтапный. Это в полной мере относится и к клеточной терапии, несмотря на то, что исследования в этом направлении являются как никогда актуальными. В сочетании с традиционными методами лечения, терапия стволовыми клетками, особенно МСК, может оказаться хорошим подспорьем в лечении широкого спектра заболеваний и патологических состояний. Однако, несмотря на весьма оптимистичные предварительные данные, окончательные выводы можно будет делать только после проведения широкомасштабных клинических исследований.

Источники:

  1. Metcalfe SM. Mesenchymal stem cells and management of COVID-19 pneumonia.
  2. Med Drug Discov. 2020 Mar;5:100019.
  3. Leng Z, Zhu R, Hou W, Feng Y et al. Transplantation of ACE2- Mesenchymal Stem Cells Improves the Outcome of Patients with COVID-19 Pneumonia. Aging Dis. 2020 Mar 9;11(2):216-228.
  4. Shetty AK. Mesenchymal Stem Cell Infusion Shows Promise for Combating Coronavirus (COVID-19)- Induced Pneumonia. Aging Dis. 2020 Mar 9;11(2):462-464.
  5. Golchin A, Seyedjafari E, Ardeshirylajimi A., et al. Mesenchymal Stem Cell Therapy for COVID-19: Present or Future. Stem Cell Rev Rep. 2020 Apr 13:1-7.
  6. Cao X. COVID-19: immunopathology and its implications for therapy. Nat Rev Immunol. 2020 May;20(5):269-270.
  7. Atluri S, Manchikanti L, Hirsch JA., et al. Expanded Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells (UC-MSCs) as a Therapeutic Strategy in Managing Critically Ill COVID-19 Patients: The Case for Compassionate Use. Pain Physician. 2020 Mar;23(2):E71-E83.
  8. Liu S, Peng D, Qiu H, Yang K, Fu Z, Zou L., et al. Mesenchymal stem cells as a potential therapy for COVID-19. Stem Cell Res Ther. 2020 May 4;11(1):169.
  9. Khoury M, Cuenca J, Cruz FF, Figueroa FE, Rocco PRM, et al. Current Status of Cell-Based Therapies for Respiratory Virus Infections: Applicability to COVID-19. Eur Respir J. 2020 Apr 7:2000858.
  10. Rajarshi K, Chatterjee A, Ray S., et al. Combating COVID-19 with Mesenchymal Stem Cell therapy. Biotechnol Rep (Amst). 2020 May 14:e00467.
  11. Zhao RC. Stem Cell-Based Therapy for Coronavirus Disease 2019. Stem Cells Dev. 2020 Apr 17.