Pathogenetic rationale for the use of cell therapy in lung injury associated with SARS-CoV-2

Стукань А. И.; Гилевич И. В.; Порханов В. А.; Бодня В. Н.

Статья

Патогенетические предпосылки использования клеточных технологий при поражении легких, ассоциированном с SARS-CoV-2

Стукань А. И.,

Гилевич И. В.,

Порханов В. А.,

Бодня В. Н.,

2020

https://doi.org/10.35401/2500-0268-2020-18-2-69-78

Острое респираторное заболевание CОVID-19, вызванное коронавирусом SARS-CoV-2, у большинства пациентов протекает в легкой форме. Тем не менее для части больных пневмония и острый респираторный дистресс-синдром представляют серьезную угрозу ввиду отсутствия эффективных этиотропных препаратов и адекватной патогенетической терапии. Предположительно, SARS-CoV-2 приводит к отложенному варианту активации интерферона I типа и потере контроля над репликацией вируса на ранних этапах инфекционного заболевания, при этом необходимо контролировать специфический CD8+T-клеточный ответ во избежание развития легочной патологии. Эти данные целесообразно учитывать при разработке стратегий терапии COVID-19. Одним из возможных методов лечения тяжелых форм заболевания может быть применение клеточных технологий, в частности мезенхимальных стволовых клеток, за счет хоминг-эффекта, противовоспалительного и антифибротического воздействия. Выявлено, что при вирусной инфекции, в том числе COVID-19, под воздействием интерферона мезенхимальные стволовые клетки могут синтезировать медиаторы противовирусной защиты, вызывая резистентность к вирусам. Таким образом, мезенхимальные стволовые клетки способны обеспечивать комплексную противовоспалительную защиту, что ведет к клиническому улучшению состояния пациентов с COVID-19.

Цитирование

Список литературы

1. Del Rio C, Malani PN. 2019 Novel Coronavirus – Important Information for Clinicians. JAMA. 2020;323:1039–40. PMID: 32022836. doi:10.1001/jama.2020.1490

2. Chen N, Zhou M, Dong X, et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet. 2020;395:507–13. PMID: 32007143. PMCID: PMC135076. doi:10.1016/s0140-6736(20)30211-7

3. Sheahan TP, Sims AC, Leist SR, et al. Comparative therapeutic efficacy of remdesivir and combination lopinavir, ritonavir, and interferon beta against MERS-CoV. Nat Commun. 2020;11:222. PMID: 31924756. PMCID: PMC6954302. doi:10.1038/s41467-019-13940-6

4. Mehta P, McAuley DF, Brown M, Sanchez E, Tattersall RS, Manson JJ; HLH Across Speciality Collaboration. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet. 2020.28;395:1033–4. PMID: 32192578. doi:10.1016/s0140-6736(20)30628-0

5. Anderson RM, Heesterbeek H, Klinkenberg D, Hollingsworth TD. How will country-based mitigation measures influence the course of the COVID-19 epidemic? Lancet. 2020;395:931–4. PMID: 32164834. PMCID: PMC7158572. doi:10.1016/s0140-6736(20)30567-5

6. Zhao RC. Stem cell-based therapy for coronavirus disease 2019. Stem Cells Dev. [Online ahead of print]. 2020. [Posted 2020 Apr 7]. PMID: 32292113. doi:10.1089/scd.2020.0071

7. Xiong Yo, Liu Yu, Cao L, et al. Transcriptomic characteristics of bronchoalveolar lavage fluid and peripheral blood mononuclear cells in COVID-19 patients. Emerg Microbes Infect. 2020;9:761–70. PMID: 32228226. PMCID: PMC7170362. doi:10.1080/22221751.2020.1747363

8. Coronavirus disease 2019 (COVID-19). Situation Report – 30. Data as reported by 19 February 2020. World Health Organization. [Internet]. [Cited 2020 May 11]. Available from: https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situationreports/20200219-sitrep-30-covid-19.pdf?sfvrsn=3346b04f_2

9. Zhu N, Zhang D, Wang W, et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. N Engl J Med. 2020;382:727–33. PMID: 31978945. PMCID: PMC7092803. doi:10.1056/nejmoa2001017

10. Prompetchara Е, Ketloy Сh, Palaga Т. Immune responses in COVID-19 and potential vaccines: lessons learned from SARS and MERS epidemic. Asian Pac J Allergy Immunol. 2020;38:1–9. PMID: 32105090. doi:10.12932/AP-200220-0772

11. De Wit E, van Doremalen N, Falzarano D, Munster VJ. SARS and MERS: recent insights into emerging coronaviruses. Nat Rev Microbiol. 2016;14:523–34. PMID: 27344959. PMCID: PMC7097822. doi:10.1038/nrmicro.2016.81

12. Channappanavar R, Perlman S. Pathogenic human coronavirus infections: causes and consequences of cytokine storm and immunopathology. Semin Immunopathol. 2017;39:529–39. PMID: 28466096. PMCID: PMC7079893. doi:10.1007/s00281-017-0629-x

13. Kindler E, Thiel V, Weber F. Interaction of SARS and MERS coronaviruses with the antiviral interferon response. Adv Virus Res. 2016;96:219–43. PMID: 27712625. PMCID: PMC7112302. doi:10.1016/bs.aivir.2016.08.006

14. Lu R, Zhao X, Li J, et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 2020;395:565–74. PMID: 32007145. PMCID: PMC7159086. doi:10.1016/s0140-6736(20)30251-8

15. Huang Ch, Wang Ye, Li X, et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020;395:497–506. PMID: 31986264. PMCID: PMC7159299. doi:10.1016/s0140-6736(20)30183-5

16. Liu WJ, Zhao M, Liu K, et al. T-cell immunity of SARSCoV: implications for vaccine development against MERS-CoV. Antiviral Res. 2017;137:82–92. PMID: 27840203. PMCID: PMC7113894. doi:10.1016/j.antiviral.2016.11.006

17. Zhou P, Yang XL, Wang X-G, et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020;579:270–3. PMID: 32015507. PMCID: PMC7095418. doi:10.1038/s41586-020-2012-7

18. Guan W-J, Ni Zh-Yi, Hu Yu, et al. Clinical characteristics of coronavirus disease 2019 in China. N Engl J Med. 2020;382:1708–20. PMID: 32109013. PMCID: PMC7092819. doi:10.1056/NEJMoa2002032

19. Atluri S, Manchikanti L, Hirsch JA. 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;23:E71–E83. PMID: 32214286.

20. De Becker A, van Riet I. Homing and migration of mesenchymal stromal cells: how to improve the efficacy of cell therapy? World J Stem Cells. 2016;8:73–87. PMID: 27022438. PMCID: PMC4807311. doi:10.4252/wjsc.v8.i3.73

21. Холоденко И.В., Кониева А.А., Холоденко Р.В., Ярыгин К.Н. Молекулярные и клеточные механизмы миграции и хоуминга мезенхимальных стволовых клеток, трансплантированных внутривенно. Стволовые клетки и регенеративная медицина: сборник статей. Под ред. В.А. Ткачука. 2014:196–218.

22. Richardson SM, Kalamegam G, Pushparaj PN, et al. Mesenchymal stem cells in regenerative medicine: focus on articular cartilage and intervertebral disc regeneration. Methods. 2016;99:69–80. PMID: 26384579. doi:10.1016/j.ymeth.2015.09.015

23. Bieback K, Wuchter P, Besser D, et al. Mesenchymal stromal cells (MSCs): science and f(r)iction. J Mol Med (Berl). 2012;90:773–82. PMID: 22648521. doi:10.1007/s00109-012-0915-y

24. Caplan AI, Correa D. The MSC: an injury drugstore. Cell Stem Cell. 2011;9:11–5. PMID: 21726829. PMCID: PMC3144500. doi:10.1016/j.stem.2011.06.008

25. Huang Yo-C, Parolini O, Deng L. The potential role of microvesicles in mesenchymal stem cell-based therapy. Stem Cells Dev. 2013;22:841–4. PMID: 23216256. doi:10.1089/scd.2012.0631

26. Mueller M, Wolfs TGA, Schoeberlein A, Gavilanes AWD, Surbek D, Kramer BW. Mesenchymal stem/stromal cells – a key mediator for regeneration after perinatal morbidity? Mol Cell Pediatr. 2016;3:6. PMID: 26869264. PMCID: PMC4751100. doi:10.1186/s40348-016-0034-x

27. Воротников А.В., Суздальцева Ю.Г., Рубцов Ю.П. и др. Направленная миграция и мезенхимальные прогениторные клетки: участие в воспалении, репарации и регенерации ткани. Стволовые клетки и регенеративная медицина: сборник статей. Под ред. В.А. Ткачука. 2012:57–91.

28. Conese M, Carbone A, Castellani S, Di Giola S. Paracrine effects and heterogeneity of marrow-derived stem/progenitor cells: relevance for the treatment of respiratory diseases. Cells Tissues Organs. 2013;197:445–73. PMID: 23652321. doi:10.1159/000348831

29. Xu T, Zhang Yu, Chang P, Gong Sh, Shao L, Dong L. Mesenchymal stem cell-based therapy for radiation-induced lung injury. Stem Cell Res Ther. 2018;9:18. PMID: 29386045. PMCID: PMC5793340. doi:10.1186/s13287-018-0776-6

30. Murphy MB, Moncivais K, Caplan AI. Mesenchymal stem cells: environmentally responsive therapeutics for regenerative medicine. Exp Mol Med. 2013;45:e54. PMID: 24232253. PMCID: PMC3849579. doi:10.1038/emm.2013.94

31. Ben-Ami E, Miller A, Berrih-Aknin S. T-cells from autoimmune patients display reduced sensitivity to immunoregulation by mesenchymal stem cells: role of IL-2. Autoimmun Rev. 2014;13:187–96. PMID: 24121085. doi:10.1016/j.autrev.2013.09.007

32. Khoury M, Cuenca J, Cruz FF, Figueroa FE, Rocco PRM, Weiss DJ. Current status of cell-based therapies for respiratory virus infections: applicability to COVID-19. [Online ahead of print]. Eur Respir J. [Posted 2020 Apr 7]. PMID: 32265310. PMCID: PMC7144273. doi:10.1183/13993003.00858-2020

33. Spees JL, Lee RH, Gregory CA. Mechanisms of mesenchymal stem/stromal cell function. Stem Cell Res Ther. 2016;7:125. PMID: 27581859. PMCID: PMC5007684. doi:10.1186/s13287-016-0363-7

34. Usunier B, Benderitter M, Tamarat R, Chapel A. Management of fibrosis: the mesenchymal stromal cells breakthrough. Stem Cells Int. 2014;2014:340257. PMID: 25132856. PMCID: PMC4123563. doi:10.1155/2014/340257

35. Li X, Yue Sh, Luo Z. Mesenchymal stem cells in idiopathic pulmonary fibrosis. Oncotarget. 2017;8:102600–16. PMID: 29254275. PMCID: PMC5731985. doi:10.18632/oncotarget.18126

36. Ono M, Ohkouchi Sh, Kanehira M, et al. Mesenchymal stem cells correct inappropriate epithelial-mesenchyme relation in pulmonary fibrosis using stanniocalcin-1. Mol Ther. 2015;23:549–60. PMID: 25373521. PMCID: PMC4351453. doi:10.1038/mt.2014.217

37. Pourgholaminejad A, Aghdami N, Baharvand H, Moazzeni SM. The effect of pro-inflammatory cytokines on immunophenotype, differentiation capacity and immunomodulatory functions of human mesenchymal stem cells. Cytokine. 2016;85:51–60. PMID: 27288632. doi:10.1016/j.cyto.2016.06.003

38. Bari E, Ferrarotti I, Saracino L, Perteghella S, Torre ML, Corsico AG. Mesenchymal stromal cell secretome for severe COVID-19 infections: premises for the therapeutic use. Cells. 2020;9:E924. PMID: 32283815. doi:10.3390/cells9040924

39. Laffey JG, Matthay MA. Fifty years of research in ARDS. Cell-based therapy for acute respiratory distress syndrome. Biology and potential therapeutic value. Am J Respir Crit Care Med. 2017;196:266–73. PMID: 28306336. PMCID: PMC5549868. doi:10.1164/rccm.201701-0107CP

40. Li Ya, Xu J, Shi W, et al. Mesenchymal stromal cell treatment prevents H9N2 avian influenza virus-induced acute lung injury in mice. Stem Cell Res Ther. 2016;7:159. PMID: 27793190. PMCID: PMC5084318. doi:10.1186/s13287-016-0395-z

41. Chan MCW, Kuok DIT, Leung CYH, et al. Human mesenchymal stromal cells reduce influenza A H5N1-associated acute lung injury in vitro and in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113:3621–6. PMID: 26976597. PMCID: PMC4822574. doi:10.1073/pnas.1601911113

42. Loy H, Kuok DIT, Hui KPY, et al. Therapeutic implications of human umbilical cord mesenchymal stromal cells in attenuating influenza A(H5N1) virus-associated acute lung injury. J Infect Dis. 2019;219:186–96. PMID: 3008507. PMCID: PMC6306016. doi:10.1093/infdis/jiy478

43. Khatri M, Saif YeM. Influenza virus infects bone marrow mesenchymal stromal cells in vitro: implications for bone marrow transplantation. Cell Transplant. 2013;22:461–8. PMID: 23006541. doi:10.3727/096368912X656063

44. Bao L, Deng W, Huang B, et al. The pathogenicity of SARS-CoV-2 in hACE2 transgenic mice. [Online ahead of print]. Nature. [Posted 2020 May 7]. PMID: 32380511. doi:10.1101/2020.02.07.939389

45. Bao L, Deng W, Gao H, et al. Reinfection could not occur in SARS-CoV-2 infected rhesus macaques. [Online ahead of print]. BioRxiv. [Posted 2020 March 14]. doi:10.1101/2020.03.13.990226

46. Jin Yi-H, Cai L, Cheng Zh-Sh, et al. A rapid advice guideline for the diagnosis and treatment of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) infected pneumonia (standard version). Mil Med Res. 2020;7:4. PMID: 32029004. PMCID: PMC7003341. doi:10.1186/s40779-020-0233-6

47. Galipeau J, Sensébé L. Mesenchymal stromal cells: clinical challenges and therapeutic opportunities. Cell Stem Cell. 2018;22:824–33. PMID: 29859173. PMCID: PMC6434696. doi:10.1016/j.stem.2018.05.004

48. Matthay MA, Calfee CS, Zhuo H, et al. Treatment with allogeneic mesenchymal stromal cells for moderate to severe acute respiratory distress syndrome (START study): a randomised phase 2a safety trial. Lancet Respir Med. 2019;7:154–62. PMID: 30455077. doi:10.1016/S2213-2600(18)30418-1

49. Liang B, Chen J, Li T, et al. Clinical remission of a critically ill COVID-19 patient treated by human umbilical cord mesenchymal stem cells. [Online ahead of print]. ChinaXiv. [Posted 27 Feb 2020]. Available from: http://chinaxiv.org/abs/202002.00084

50. Leng Z, Zhu R, Hou W, et al. Transplantation of ACE2–mesenchymal stem cells improves the outcome of patients with COVID-19 pneumonia. Aging Dis. 2020;11:216–28. PMID: 32257537. PMCID: PMC7069465. doi:10.14336/ad.2020.0228

Источник

Версии

1. Version of Record от 2020-06-01

Метаданные

Об авторах

Стукань А. И.
Клинический онкологический диспансер № 1 Министерства здравоохранения Краснодарского края; Кубанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ
Гилевич И. В.
Кубанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ; Научно-исследовательский институт – Краевая клиническая больница № 1 им. проф. С.В. Очаповского Министерства здравоохранения Краснодарского края
Порханов В. А.
Кубанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ; Научно-исследовательский институт – Краевая клиническая больница № 1 им. проф. С.В. Очаповского Министерства здравоохранения Краснодарского края
Бодня В. Н.
Кубанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ; Научно-исследовательский институт – Краевая клиническая больница № 1 им. проф. С.В. Очаповского Министерства здравоохранения Краснодарского края

Предметная рубрика

COVID-19

Название журнала

Innovative medicine of Kuban

Страницы

69-78

Тип документа

journal article

Тип лицензии Creative Commons

CC BY

Правовой статус документа

Свободная лицензия

Источник

elpub

Поиск по репозиторию

Статья

Патогенетические предпосылки использования клеточных технологий при поражении легких, ассоциированном с SARS-CoV-2

Похожие публикации

Источник

Версии

Метаданные