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.

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.