Le infezioni da SARS-CoV-2 sono una pandemia in tutto il mondo e presentano un grave rischio per la salute [1]. Il coronavirus umano, SARS-CoV-2, è altamente patogeno con polmonite grave associata a replicazione rapida del virus.

Nata a Wuhan in Cina nel dicembre 2019, l’attuale epidemia di COVID-19 è rapidamente cresciuta con l’infezione da persona a persona che si sta espandendo fino a diventare un’emergenza sanitaria globale ora su scala pandemica [2].

Dal momento che non ci sono terapie attualmente accettate per la malattia da virus corona 2019 in tutto il mondo la ricerca di opzioni di trattamento è in corso.

Le esperienze passate con infezioni virali sono importanti in questo senso, ed uno degli esempi sono gli studi effettuati in Argentina dal Dr. Julio Maiztegui [3].

La terapia al plasma convalescente e la terapia con cellule staminali mesenchimali sono due delle potenziali opzioni per Covid-19, già menzionate in una serie di casi e studi non randomizzati di diversi paesi [4].

D’altra parte, i glucocorticoidi come il desametasone, possono modulare la lesione polmonare mediata dall’infiammazione e quindi ridurre la progressione verso l’insufficienza respiratoria e la morte [5].

La tripla strategia che ha dimostrato l’efficacia individuale, sicura e possibile nel trattamento della polmonite Covid-19, e potrebbe essere un modo di trattamento sinergico, a seguito di questa revisione.

Terapia con cellule staminali mesenchimali

La terapia con cellule staminali mesenchimali (MSC) è stata oggetto di ricerca in molti campi della medicina a causa dei suoi effetti immunomodulatori e riparativi.

La lesione alveolare di COVID-19 è caratterizzata dalla compromissione della barriera delle cellule alveolari endoteliali e di tipo I (pneumociti), che alla fine si traduce in un intenso accumulo di fluido proteinaceo (edema alveolare) e infiltrazioni di cellule mononucleate (linfociti) nei setti interalveolari.

Le MSC esagerate e / o residenti possono innescare una serie di meccanismi di riparazione diretti e indiretti. La clearance dell’aumento dell’edema alveolare può essere indotta dal rilascio di KGF migliorando la clearance del fluido alveolare sodio-dipendente attraverso i canali alveolari di sodio di tipo II.

Il TSG6 rilasciato da MSC riduce le funzioni dei neutrofili, il che influenza direttamente il miglioramento delle barriere epiteliali endoteliali e alveolari vascolari [6].

La risoluzione dell’infiammazione può essere ulteriormente migliorata dall’aumentato rilascio di IL-10 e dalla riduzione del rilascio di TNF-a, che sono mediati da LXA4 e PGE2. Il rilascio di Ang1 può ripristinare la riparazione epiteliale aumentata nelle cellule alveolari di tipo II.

Le MSC possono anche facilitare la fagocitosi dei batteri da parte dei macrofagi intra-alveolari e interalveolari rilasciando il peptide antimicrobico LL-37 o mediante il trasferimento di vescicole extracellulari ai macrofagi dalle MSC [6].

Inoltre, le MSC possono esercitare le loro azioni attraverso il trasferimento mitocondriale alle cellule alveolari danneggiate, aumentando così il loro contenuto di ATP, che migliorerebbe la bioenergetica e aumenterebbe la funzione epiteliale alveolare, migliorando il rilascio di tensioattivi da parte delle cellule alveolari di tipo II.

Le MSC possono degradare o inibire la formazione di tessuto fibrotico indotto da ARDS ( accumulo di fibre di collagene) per modulare la matrice extracellulare rilasciando MMP e TIMP.

Nelle terapie a base di MSC, l’infusione di MSC auto / allogeniche viene applicata attraverso due vie primarie (endovenosa e intratracheale / intrabronchiale) [7].

Il meccanismo più importante è che le MSC rilasciano molti fattori paracrini, come il micro-RNA, interagendo con la risposta immunitaria per esercitare l’immunoregolazione e gli effetti anti-infiammatori [8].

Tre pubblicazioni, due dalla Cina, un caso clinico e una serie di casi, e uno dalla Spagna, hanno riportato risultati positivi della somministrazione endovenosa di cordone ombelicale-MSC (UC-MSC) o Adipose Derived-MSC (AD-MSC) in grave malattia Pazienti COVID-19 [9,10].

È stato riportato che, in questi pazienti, sono stati osservati miglioramenti clinici, radiologici e di laboratorio entro pochi giorni dalla terapia [8-10]. Ad oggi, ci sono più di 50 studi registrati in corso con MSC per Covid-19 (10) (56 studi clinici sono stati registrati in termini di Clintrials.gov sotto COVID e ” mesenchimali” alla data di scrittura di questa recensione).

Il trattamento con somministrazione endovenosa di AD-MSC o UC-MSC nella polmonite da COVID-19 grave sotto ventilazione meccanica in una serie di piccoli casi non ha indotto eventi avversi significativi ed è stato seguito da un miglioramento clinico e biologico nella maggior parte dei soggetti [8-10].

Si ritiene che l’infezione delle cellule staminali mesenchimali con SARS-CoV-10 non sia una condizione attesa poiché mancano dei recettori ACE2 [11-13]. Inoltre, la produzione in corso di citochine stimola queste cellule a produrre mediatori antinfiammatori e trofici, che aiutano a limitare la tempesta di citochine e il conseguente danno polmonare.

I nuovi straordinari dati che utilizzano MSC dimostrano il corretto sfruttamento di percorsi endogeni naturali con potenti proprietà protettive [2].

La dose raccomandata nel BALMYS-19- “BAttLe against COvid using MesenchYmal Stromal cells” era di 1.000.000 di MSC X kg [10].

Desametasone

Nei pazienti ricoverati in ospedale con Covid-19, i risultati preliminari dello studio controllato e in aperto di valutazione randomizzata della terapia con Covid-19 (RECOVERY) sul desametasone hanno mostrato che l’uso di esso ha portato a una mortalità a 28 giorni inferiore tra coloro che ricevevano ventilazione meccanica invasiva o ossigeno da solo alla randomizzazione ma non tra quelli che non ricevono supporto respiratorio [5].

Il beneficio è stato evidente anche nei pazienti che sono stati trattati più di 7 giorni dopo l’insorgenza dei sintomi, quando è probabile che il danno polmonare infiammatorio sia stato più comune [5].

Il protocollo combina i metodi utilizzati negli studi ampi e semplici di trattamenti per l’infarto acuto del miocardio negli anni ’80 con le opportunità offerte dall’assistenza sanitaria digitale negli anni ’20 [14-16].

Lo studio RECOVERY fornisce prove del fatto che il trattamento con desametasone alla dose di 6 mg una volta al giorno per un massimo di 10 giorni riduce la mortalità a 28 giorni nei pazienti con Covid-19 che ricevono supporto respiratorio [5].

Il desametasone è nell’elenco dei medicinali essenziali dell’Organizzazione mondiale della sanità ed è prontamente disponibile in tutto il mondo a basso costo. Le linee guida emanate dai principali medici ufficiali del Regno Unito e dal National Institutes of Health negli Stati Uniti sono già state aggiornate per raccomandare l’uso di glucocorticoidi in pazienti ricoverati in ospedale con Covid-19 [17,18].

Una clearance più lenta dell’RNA virale è stata osservata in pazienti con SARS, MERS e influenza che sono stati trattati con glucocorticoidi sistemici, ma il significato clinico di questi risultati non è noto.

A differenza della SARS, in cui si verificano picchi di replicazione virale nella seconda settimana di malattia, la diffusione virale nella SARS-CoV-2 sembra essere più elevata all’inizio della malattia e declina successivamente [18].

Plasma convalescente

Una delle potenziali opzioni di trattamento che viene ampiamente valutata è la terapia al plasma convalescente, che fornisce immunizzazione passiva. 

Con la terapia al plasma convalescente, si mira alla neutralizzazione virale e conseguentemente alla riduzione della lesione dell’organo bersaglio.

La logica alla base di questo trattamento è la conoscenza e l’esperienza di base dei recenti studi sulle infezioni da MERS, SARS e H1N1 e diverse altre infezioni all’inizio del XX secolo [20].

In Argentina è stato usato per il trattamento della febbre emorragica argentina con ottimi risultati per ridurre la mortalità [3] alcuni anni fa dal Dr. Julio Maiztegui.

I pazienti che desiderano effettuare una donazione per plasma convalescente devono essere guariti dai sintomi COVID-19, i loro test PCR SARS-CoV-2 dovrebbero essere diventati negativi e devono avere un’adeguata risposta anticorpale a SARS-CoV-2. È considerato più efficace durante la settimana iniziale e può essere considerato inefficace dopo il 14 ° giorno [21-23].

Prima della somministrazione è necessario escludere la presenza di carenza di IgA o allergia nota al contenuto (ad es. Citrato) del prodotto. La presenza di carenza di IgA può provocare una grave reazione anafilattica [20].

Le prove mostrano che il plasma convalescente di pazienti che si sono ripresi da infezioni virali può essere usato come trattamento senza il verificarsi di eventi avversi gravi. Pertanto, potrebbe essere utile testare la sicurezza e l’efficacia della trasfusione di plasma convalescente nei pazienti con infezione da SARS-CoV-2 [22].

Le dosi di plasma convalescente utilizzate come descritto dai diversi studi sono varie. Uno studio pilota cinese ha mostrato un uso minimo di una singola dose di 200 ml di plasma convalescente con titoli anticorpali neutralizzanti> 1: 640.

Un altro studio di Bin Zhang et al. Ha riportato un massimo di 2400 mL di plasma convalescente somministrato a un paziente maschio di 73 anni [23].

La dose raccomandata di plasma convalescente è di 300 ml / dose unica.

Il protocollo argentino. Tripla strategia di trattamento come effetto immunomodulatore e antivirale per Covid-19

Sebbene sia stato osservato da un caso che l’infusione endovenosa di plasma e cellule staminali mesenchimali hanno un effetto terapeutico sinergico su pazienti con grave polmonite COVID-19 [8], in teoria i meccanismi d’azione del plasma convalescente e delle cellule staminali mesenchimali hanno complementari caratteristiche.

Riteniamo che una tripla strategia di trattamento, incluso il desametasone, potrebbe essere di beneficio ai pazienti con polmonite COVID-19 senza opzioni migliori per arrestare la tempesta di citochine.

Idoneità per MSC + plasma convalescente + desametasone come strategia di trattamento tripla nello stesso giorno

Criterio di inclusione

1. Paziente di 18 anni o più.
2. Ricoverato in ospedale con sintomi respiratori COVID-19 altamente gravi e conferma della positività alle infezioni utilizzando il test RT-PCR COVID-19 SARS-CoV-2 (PCR in tempo reale).
3. Paziente debitamente informato, nella misura delle sue condizioni, che è un firmatario volontario di un modulo di consenso informato completo. Nel caso in cui non sia possibile farlo, si otterrà la firma autorizzante del rappresentante legale, il sostegno, il coniuge, il convivente, il parente o l’amico intimo.
4. Paziente gravemente compromesso, che presenta uno di questi sintomi e / o parametri:

• Dispnea
• Frequenza respiratoria => 30 I min
• Saturazione di ossigeno nel sangue <= 93%
• Rapporto tra pressione parziale di ossigeno arterioso e frazione di ossigeno inspirato <300
• Il polmone si infiltra> 50% entro 24 a 48 ore

O che si trova in uno stato terminale e per il quale il medico ritiene che abbia una mortalità ad alto rischio :

• Insufficienza respiratoria
• Shock settico
• Insufficienza multipla o disfunzione

Criteri di esclusione

1. Controindicazione alla trasfusione: storia di anafilassi ai prodotti sanguigni.
2. In relazione ad altre comorbidità: secondo i criteri del medico curante.

Conclusione

Sulla base delle prove riportate in revisioni sistematiche, meta-analisi e studi clinici tra cui MSC applicata sistemica, Convalescente

Plasma e desametasone, questa triplice strategia di terapia teorica sembra essere sicura in diverse condizioni e situazioni e potrebbe rivelarsi un modo utile per i pazienti COVID-19 date le loro proprietà immunomodulatorie e antinfiammatorie.

Questo trattamento teorico stimola il nostro gruppo a progettare un protocollo di Fase 1 per il trattamento della polmonite grave per Covid-19 in Argentina.

Ringraziamenti

Ringraziamo il dott. Marcelo A. Fernandez Vina per i suoi utili commenti e preziose intuizioni che hanno contribuito allo sviluppo di questo protocollo di trattamento.

Dichiarazioni

MFV, LC, MIS, RFV, non hanno nulla da dichiarare in relazione a questo manoscritto.

Informazioni sui finanziamenti

Questo lavoro è stato finanziato dalla Fundación Don Roberto Fernández Viña.

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COVID-19 – Cellule staminali mesenchimali

Le cellule staminali sono una soluzione alla crisi COVID-19?

Le MSC potrebbero essere il candidato più promettente per il trattamento delle infezioni da SARS-CoV-2 (Tabella 1). Poiché la chiave per il trattamento dell’infezione da SARS-CoV-2 risiede nella gestione della tempesta di citochine nei polmoni, le MSC sono adatte se si considera che il loro principale meccanismo d’azione è attraverso le loro proprietà immunomodulanti e antinfiammatorie (Fatima et al. , 2017).

Il profilo di sicurezza e l’efficacia delle MSC sono ben stabiliti sulla base dei risultati di numerosi studi clinici completati che hanno studiato il potenziale terapeutico di queste terapie nelle malattie polmonari come l’ARDS (Matthay et al., 2019; Chen J. et al., 2020) e displasia broncopolmonare (Namba, 2019), malattie cardiovascolari (Kim et al., 2015; Suvakov et al., 2020), diabete (Thakkar et al., 2015; Cho et al., 2018) e lesioni del midollo spinale (Xu e Yang, 2019).

Altri tipi di cellule staminali studiate per il potenziale trattamento delle infezioni da SARS-CoV-2 comprendono le cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo geneticamente modificate (iPSC). 

Un recente studio ha presentato un effetto deleterio sulle cellule  in vitro  quando gli iPSC sono stati esposti a SARS-CoV-2, dove la pluripotenza degli iPSC è stata persa portando a un fenotipo simile ai fibroblasti (Zebin et al., 2020). 

Pertanto, la selezione basata sull’evidenza del tipo di cellule staminali per il trattamento di COVID-19 è fondamentale per la sicurezza e l’efficacia.

Fattori che influenzano la qualità di MSC

La riuscita traduzione delle terapie a base di MSC nella clinica per il trattamento delle lesioni polmonari indotte da COVID-19 dipende da una serie di fattori. Oltre agli effetti terapeutici desiderabili, è anche importante comprendere il meccanismo d’azione e l’influenza di vari ambienti in vivo sull’integrità di queste cellule.

Le cellule staminali possono essere precondizionate dall’ambiente da determinati stimoli come l’ipossia o l’ischemia, che possono indurre determinate vie di segnalazione per migliorare l’attecchimento, la sopravvivenza e la funzione delle cellule trapiantate in ambienti difficili all’interno del polmone ferito (Sart et al., 2014; Kim et al. ., 2015; Saparov et al., 2016).

Altri metodi di precondizionamento delle cellule staminali includono la formazione di aggregati di cellule staminali tridimensionali che portano a una maggiore secrezione di matrice extracellulare, proprietà antinfiammatorie e sopravvivenza cellulare (Bartosh et al., 2010; Sart et al., 2014). 

Il pre-trattamento delle MSC con vari fattori farmacologici può, infatti, migliorare gli effetti terapeutici e le capacità di riparazione dei tessuti (Hu e Li, 2018).

Inoltre, approcci di bioingegneria come l’uso di bioreattori possono superare i limiti di una produzione su larga scala di cellule staminali necessarie per il trapianto e il mantenimento della staminalità durante e dopo il parto ai pazienti (Madl et al., 2018).

Pertanto, queste tecnologie possono accelerare il passaggio dalla panca al comodino senza compromettere la qualità delle cellule staminali che raggiungono i pazienti. Ad esempio, i materiali sintonizzabili possono essere utilizzati come nicchia artificiale per espandere o differenziare le cellule staminali in modo da maturare i tipi di cellule (Yang et al., 2014; Madl et al., 2017).

Materiali come gli idrogel usati come portatori di cellule staminali possono anche portare a una migliore risposta rigenerativa regolando il destino e l’attività delle cellule staminali trapiantate (Engler et al., 2006; Chaudhuri et al., 2016). 

Questi approcci sono attualmente meno utilizzati per le applicazioni polmonari rispetto ad altri organi bersaglio e quindi le future ricerche porteranno a soluzioni innovative.

L’efficacia del trattamento dipende dalla rotta di consegna?

Nella maggior parte degli studi clinici che hanno finora studiato il trattamento delle infezioni da SARS-CoV-2, le MSC vengono somministrate per via endovenosa. Poiché la via endovenosa non si rivolge specificamente ai polmoni, la via di inalazione che trasporta le cellule direttamente ai polmoni potrebbe essere più efficace.

Tuttavia, la consegna uniforme di cellule ai polmoni attraverso l’inalazione è tecnicamente impegnativa (Kim et al., 2016; Kim e Chrzanowski, 2019). Prove emergenti suggeriscono che il potenziale terapeutico delle MSC è attribuito principalmente ai loro EV secreti attraverso effetti paracrini e che le MSC potrebbero anche essere chiamate cellule di segnalazione medicinali (Bjørge et al., 2018; Kim et al., 2019).

La consegna di veicoli elettrici ai polmoni è fattibile e veicoli elettrici esogeni possono facilitare una pronta attività direttamente nel sito infortunato. Esiste uno studio clinico pilota che intende consegnare esosomi derivati ​​da MSC attraverso la via di inalazione a pazienti con polmonite grave derivante dall’infezione SARS-CoV-2 (NCT04276987).

In questo studio clinico, il principale vantaggio della somministrazione di esosomi derivati ​​da MSC per via inalatoria rispetto alla somministrazione endovenosa è la prevenzione della loro aggregazione all’interno del microcircolo ferito.

Inoltre, gli esosomi derivati ​​da MSC presentano altri vantaggi rispetto alle MSC, incluso il rischio minore o nullo di mutagenicità e oncogenicità, nonché la stabilità allo stoccaggio di diverse settimane o mesi, facilitando il trasporto e la somministrazione meno urgenti.

Un recente studio che utilizza modelli animali di fibrosi polmonare ha anche dimostrato il potenziale terapeutico del secretoma cellulare sferoide polmonare inalato e degli esosomi per la rigenerazione polmonare (Dinh et al., 2020).

Mentre la via endovenosa è la più ampiamente utilizzata spesso per la facilità di somministrazione, sebbene invasiva, la via di consegna delle cellule deve essere adattata in base alla malattia in questione e alle circostanze del paziente (Kim e Chrzanowski, 2019).

Come evidente da una serie di farmaci per inalazione clinicamente disponibili per la malattia polmonare cronica, la via di inalazione di erogazione di terapie ai polmoni è una via più diretta con una minore incidenza di effetti avversi, rispetto alla via endovenosa. Tuttavia, l’ambiente in ospedale deve essere gestito in modo appropriato per la somministrazione per via inalatoria di un trattamento in pazienti COVID-19. UN

un numero di studi ha dimostrato la fattibilità del rilascio di cellule staminali mediante spray per il rilascio polmonare diretto con elevata vitalità (Kardia et al., 2016; Kim et al., 2016; Skolasinski et al., 2020). 

La somministrazione inalatoria delle cellule staminali è un’opportunità per la consegna efficiente delle cellule staminali direttamente ai polmoni, ma rimane un’area di ricerca poco esplorata nel campo.

Motivazione della raccomandazione

Le MSC sono prodotti sperimentali che sono stati ampiamente studiati per ampie applicazioni cliniche nella medicina rigenerativa (31) e per le loro proprietà immunomodulanti. ³²  

Nessun MSC è approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) per il trattamento di COVID-19. Non ci sono dati sufficienti per valutare l’uso di MSC per il trattamento di COVID-19.

La FDA ha recentemente emesso diversi avvertimenti sui pazienti potenzialmente vulnerabili ai trattamenti con cellule staminali che sono illegali e potenzialmente dannosi. ³³  

Diversi prodotti derivati ​​dal sangue cordonale sono attualmente autorizzati dalla FDA per indicazioni come il trattamento del cancro (ad es. Trapianto di cellule staminali) o malattie genetiche rare e come impalcature per difetti della cartilagine e letti delle ferite.

Nessuno di questi prodotti è approvato per il trattamento di COVID-19 o di qualsiasi altra malattia virale. ³⁴  Negli Stati Uniti, le MSC  non devono essere utilizzate  per il trattamento di COVID-19 al di fuori di uno studio clinico approvato dalla FDA, di programmi di accesso ampliati o di una domanda di indagine investigativa di emergenza  (AII) .

Razionale per l’uso in COVID-19

Le MSC sono cellule staminali adulte multipotenti presenti nella maggior parte dei tessuti umani, incluso il cordone ombelicale. Le MSC possono auto-rinnovarsi dividendosi e possono differenziarsi in più tipi di tessuti, tra cui osteoblasti, condroblasti, adipociti, epatociti e altri, il che ha portato a un solido programma di ricerca clinica nella medicina rigenerativa.

Si ipotizza che le MSC possano ridurre la lesione polmonare acuta e inibire la risposta infiammatoria mediata dalle cellule indotta dalla sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-COV-2).

Inoltre, le MSC mancano del recettore dell’enzima 2 che converte l’angiotensina che SARS-COV-2 utilizza per l’ingresso virale nelle cellule; pertanto, le MSC sono resistenti alle infezioni. ^35,36

Dati clinici

I dati a supporto dell’uso di MSC nei pazienti con infezioni virali, incluso COVID-19, sono limitati a casi clinici e piccoli studi in aperto.

Dati clinici per COVID-19

• Uno studio pilota sul trapianto endovenoso di MSC in Cina ha arruolato 10 pazienti con confermato COVID-19 classificato secondo i criteri della Commissione nazionale cinese della salute come tipo critico, grave o comune. Sette pazienti (uno con malattia critica, quattro con malattia grave e due con malattia di tipo comune) hanno ricevuto MSC; tre pazienti con malattia grave hanno ricevuto placebo. Tutti e sette i pazienti che hanno ricevuto MSC sono guariti. Tra i tre pazienti gravemente malati di controllo, uno è morto, uno ha sviluppato una sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) e uno è rimasto stabile con una malattia grave. ³⁷

Dati clinici per altre infezioni virali

• In uno studio in aperto di MSC per il trattamento dell’influenza H7N9 in Cina, 17 pazienti hanno ricevuto un trattamento MSC più standard di cura e 44 pazienti hanno ricevuto solo standard di cura. Nel gruppo MSC, tre pazienti (17,6%) sono deceduti; nel gruppo di controllo sono deceduti 24 pazienti (54,5%). Il follow-up a 5 anni era limitato a cinque pazienti nel gruppo MSC. Non sono stati identificati problemi di sicurezza. ³⁸

Test clinici

Vedere  ClinicalTrials.gov  per un elenco di studi clinici che valutano MSC per il trattamento di ARDS COVID-19 e COVID-19 in corso e che reclutano partecipanti.

Effetti collaterali

I rischi associati alla trasfusione di MSC sembrano essere rari. I potenziali rischi includono l’incapacità delle cellule di funzionare come previsto, il potenziale per le MSC di moltiplicarsi o trasformarsi in tipi cellulari inappropriati, contaminazione del prodotto, crescita di tumori, infezioni, formazione di trombi e reazioni nel sito di somministrazione. ³⁹

Considerazioni in gravidanza

Non ci sono dati sufficienti per valutare il rischio dell’uso di MSC durante la gravidanza.

Considerazioni sui bambini

Non ci sono dati sufficienti sull’efficacia e la sicurezza dell’uso di MSC nei bambini.

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Riferimenti

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