Терапия с мезенхимни стволови клетки при болест на Крон

д-р Цветелина Великова, дм
Лаборатория по клинична имунология, УМБАЛ „Св. Иван Рилски” – гр. София

Болестта на Крон (БК) е възпалително чревно заболяване, характеризиращо се със загубата на имунен толеранс към различни мукозни антигени. Заболяването протича пристъпно-ремитентно, като 3/4 от пациентите с БК се нуждаят от хирургична интервенция в първите 10 години от болест­та си

Фистулизиращата форма на болестта се развива при около половината от пациентите с БК, което води до значителни усложнения – ¼ от пациентите не са в състояние да се върнат на работа в годината на поставяне на диагнозата[1]. БК води до инвалидизиране, а конвенционалната терапия не може нито да излекува напълно болестта, нито да промени естествения ход.

Актуалните методи за лечение на БК към момента не успяват да повлияят всички подлежащи фактори, участващи в патогенезата на заболяването. Един от най-новите подходи за лечение на БК е апликацията на мезенхимни стволови клетки (MSCs).

Те демонстрират способност да се диференцират в трите зародишни пласта. Могат да бъдат използвани както автоложни, така и алогенни клетки, изолирани от мастна тъкан, от костен мозък или пъпна връв, като се разчита предимно на имуномодулаторната им роля[2].

Терапевтичен потенциал на мезенхимните стволови клетки

Тъй като активната БК се характеризира с абнормни вродени и адаптивни имунни механизми, протичащи в чревната лигавица, терапията, която може да повлиява хроничната инфилтрация на мукозата с възпалителни клетки, би била особено ефикасна за лечение на болестта.

MSCs-базираното лечение представлява една оригинална терапевтична възможност за пациентите с БК поради имуномодулаторния си ефект. Липсата на МНС клас II и костимулаторни молекули ги прави хипоимуногенни. От една страна, действието на MSCs се свързва с потискане на основните клетъчни линии – NK-клетки, CD8+ и CD4+ T-лимфоцити, модулират функцията и на дендритните клетки, както и с потискане на производството на възпалителни медиатори, като простагландини и индоламин 2,3-диоксигеназа[3].

По този начин MSCs могат да инхибират заболявания, характеризиращи се с участието на Th1, Th2 и Th17 и цитотоксични Т-лимфоцити[3]. В същото време MSCs могат да увеличават абсолютния брой на регулаторните Т (Treg) клетки в лимфните възли[4] и да модулират баланса между Treg-клетки и Т-клетки на възпалението в засегнатото дебело черво[5].

Това е свързано с намаляване на нивата на IL-1β, IL-6, IFN-γ, IL-12, макрофаги инхибиторен протеин 2 (неутрофилилен хемоатрактант), RANTES (атрактант за макрофаги и Т-клетки) и TNF-α, MPO, намалява се още производството на IgG от плазмоцитите[4]. В същото време MSCs увеличават броя на IL-10-продуциращи CD4+ Т-клетки и нивата на TGF-α. Всички тези ефекти се наблюдават както при инфузии на MSCs, така и при субмукозното им инжектиране при експериментални животински модели[2].

MSCs са способни да мигрират към възпалената мукоза в дебелото черво, експресирайки рецепторите CCR1, CCR2, CCR4, CCR5, CCR9, CXCR1 и CXCR5, които се свързват с хемокини, като CCL5, CCL19, CCL22, CCL25, CXCL8 и CXCL13[4]. Те също така експресират адхезивни молекули, важни за трансмиграцията в тъканите – CD29, CD44, CD49E, CD54, CD105, CD106 и CD166[4].

Чрез миграционния си потенциал, дори интравенозно приложени, те могат да установят местата на чревно възпаление до 2 седмици след аплицирането им при миши модели[5].

От друга страна, освен потискащо действие върху възпалителните клетки и медиатори, MSCs имат благоприятно действие върху мукозното заздравяване. Субмукозното приложение на MSCs ускорява зарастването на лигавични лезии при миши модели на колит чрез способността на MSCs да се диференцират в дебелочревни интерстициални клетки, фибробласти и миофибробласти, както и чрез осигуряване на VEGF и TGF-β1 в засегнатите области и поддържане на епителната бариерна функция[6].

Предклинични изследвания върху MSCs при експериментални животински модели на колит

Предклиничните изследвания с използване на експериментални модели на колит с фистулизиране включват използване на субмукозна, интраперитонеална, интравенозна апликация или инжектиране на MSCs в опашната вена. Резултатите при различните изследвания варират, но при повечето от тях се наблюдават: заздравяване на мукозните улцерации, намаляване на клетъчния възпалителен инфилтрат с подобрена хистологична и ендоскопска картина, намаляване на отока на лигавицата, увеличаване приема на храна и вода от животните и съответно увеличаване на теглото, увеличаване на общата преживяемост на животните, намаляване на диаричните изхождания и кръвните примеси, редуциране на броя обостряния[2].

Клинични проучвания върху MSCs-базирана терапия при пациенти с болест на Крон

Първият публикуван случай за терапия на БК с добити от мастна тъкан MSCs е при 33-годишна жена с 11-годишна давност на заболяването. Първоначално заболяването при пациентката е започнало с колоректално ангажиране, впоследствие с перианално засягане (абсцес) и ректовагинална фистула, излекувана с хирургична намеса.

При пациентката е прилагана терапия с Olsalazine, Azathioprine, Cyclosporine A и Infliximab. След автоложна апликация на MSCs, инжектирани в ректалната мукоза, близо до мястото на хирургичната интервенция, се е наблюдавало пълно възстановяване на лезиите в рамките на 1 седмица след приложението, а пациентката останала асимптоматична за 1 месец, след което отново развила перианална фистула.

Въпреки това ректовагиналната фистула не изникнала отново до 3 месеца след терапията с MSCs. Така първият опит при пациент с БК е бил адекватен, безопасен и с клиничен ефект[7]. Преглед на клиничните проучвания относно терапията на БК с MSCs при хора е представен на Табл. 1[2]. Към момента няма данни за участие на България в подобни проучвания.

Табл. 1: Клинични проучвания върху MSCs-базирана терапия при пациенти с болест на Крон

Проучване Тип на проучването Интервенция Резултати
Garcia-Olmo et al, 2003 Клиничен случай Автоложни MSCs от мастна тъкан, интралезионно инжектиране Пълно заздравяване на лезиите до 1 седмица. Безсимптомни за 1 месец, но развитие на перианална фистулна болест без релапс на ректовагиналната фистула. Без сериозни странични ефекти.
Garcia-Olmo et al, 2010 Фаза 1 MSCs от мастна тъкан, интрафистулно инжектиране Пълно затваряне на 6 от 8 фистули при 4 пациенти. Непълно затваряне на останалите 2 фистули. Без сериозни странични ефекти.
Garcia-Olmo et al, 2005 Клиничен случай Алогенни MSCs от мастна тъкан, интрафистулно инжектиране Заздравяване на ентеро-кутанната фистула, без пълно затваряне на ректо-вагиналната фистула. Без сериозни странични ефекти.
Liang et al, 2012 Клиничен случай Алогенни MSCs от костен мозък или пъпна връв, интравенозно инжектиране Ремисия и поддържане на ремисията при 5 от 7 пациенти за над 24 месеца. Без сериозни странични ефекти.
Guadalajara et al, 2012 Ретроспективно MSCs от мастна тъкан и фибриново лепило, интрафистулно инжектиране с реинжектиране в случай на незатваряне на фистулата на 4-та седмица Пълно затваряне на фистулите без анална инконтиненция. Без сериозни странични ефекти.
Garcia-Olmo et al,2010 Обсервационно Автоложни MSCs от мастна тъкан, интрафистулно инжектиране Пълно затваряне на фистулите на 8-ма седмица с продължителност до 1 година при 3 от 4 пациенти. Без сериозни странични ефекти.
De la Portilla et al, 2013 Пилотно MSCs от мастна тъкан, интралезионно инжектиране с реинжектиране в случай на незатваряне на фистулата Намаляване размера на фистулите при 69%, пълно затваряне на фистула при 56% и пълно затваряне на всички фистули при 30% от пациентите.
Duijvestein et al, 2010 Фаза 1 Автоложни MSCs от костен мозък, интравенозно инжектиране 3 от 7 пациенти показват клиничен отговор (намаляване на CDAI≥70 от първоначално измерения индекс). 3 от 7 пациенти показват влошаване, изискващо хирургична намеса. Без сериозни странични ефекти.
Cho et al, 2013 Фаза 1 Автоложни MSCs от мастна тъкан, интрафистулно инжектиране Без сериозни странични ефекти.
Garcia-Olmo et al, 2009 Фаза 2 MSCs от мастна тъкан и фибриново лепило, интрафистулно инжектиране с реинжектиране в случай на незатваряне на фистулата Пълно затваряне на фистула при 17 от 24 пациенти на 1-вата година, лекувани с MSCs и фибриново лепило, в сравнение с 4 от 25 пациенти, лекувани само с фибриново лепило. Подобрено качество на живот. Без сериозни странични ефекти.
Ciccocioppo et al, 2011 Фаза 2 MSCs от костен мозък, интрафистулно инжектиране Поддържане на затворена фистула при 7 от 10 пациенти. Непълно затваряне на фистула при 3 от 10 пациенти. Подобрен CDAI и индекс на активност на перианалната болест. MRI данни за затваряне на фистулите. Ендоскопско потвърждение на заздравена ректална мукоза при 7 от 7 пациенти.
Herreros et al, 2012 Фаза 2 Автоложни MSCs от мастна тъкан, интрафистулно инжектиране, със или без фибриново лепило, или само фибриново лепило, реинжектиране в случай на незатваряне на фистулата на 12-та седмица Без статистически значима разлика в заздравяването на лезиите при трите групи пациенти. Без сериозни странични ефекти.
Lee et al, 2013 Фаза 2 Автоложни MSCs от мастна тъкан, интрафистулно инжектиране,

реинжектиране в случай на незатваряне на фистулата на 8-ма седмица

Без сериозни странични ефекти.
Forbes et al, 2014 Фаза 2 Алогенни MSCs от костен мозък, интравенозно инжектиране, реинжектиране в случай на незатваряне на фистулата на 4-та седмица Без сериозни странични ефекти.

Независимо от източника – мастна тъкан, костен мозък или пъпна връв, терапията с MSCs се оказва удачна и безопасна при всички приложения на хора до момента. Необходимо е да се натрупат обаче още данни за клиничната ефикасност на терапията с MSCs при следните състояния: умерено-тежка БК и CDAI ≥250, рефрактерна на терапия болест, рефрактерна на терапия фистулизираща форма при БК, комплексни фистули и други[2].

По-пълни данни ще бъдат получени от рандомизирани контролирани клинични проучвания за MSCs-базирана терапия, при които се сравняват различни дози и източници на MSCs, различни подлежащи терапевтични режими, болни с различна тежест на заболяването.

Трябва да се има предвид, че повечето лекарствени средства, използвани за лечение на БК, като Infli­xi­mab, Adalimumab, Dexamethasone, Aza­thi­oprine, 6-mercaptopurine и Metho­tre­­xate, усилват инхибиращия ефект на MSCs върху пролиферацията на периферни мононуклеарни клетки in vitro[5].

Все още се уточняват детайли в протоколите, касаещи броя на клетките, които да се аплицират, както и дали да се използват директно аспирирани клетки от съответната тъкан, или отгледани в култура след аспирирането, като до момента вторият подход е показал по-добра клинична ефективност[8].

Въз основа на предклинични проучвания терапевтичният потенциал на MSCs може да бъде повишен чрез предварително третиране на клетките с IFN-γ[9] и други цитокини, но това трябва да бъде изпитано при лечение на хора.

Трансплантацията на човешки MSCs в миши модел не показва данни за онкогенна трансформация. Имплантираните клетки са в стабилно състояние, без бърза пролиферация след имплантацията, без открити хромозомни аномалии или тумори, образувани в тъканта на реципиента[10].

Нещо повече, няма документирано образуване на тумори при хора според актуалните клинични данни от проучвания. Ефикасността на терапията MSC може да варира според тежестта на БК – пациенти с по-леко протичащо заболяване са по-склонни да бъдат повлияни напълно от лечението с MSCs поради имуномодулаторния им ефект[5].

Заключение

Понастоящем MSCs могат да се изолират и да се прилагат на пациенти с БК като лечебно средство. Многократното приложение на автоложна или алогенна терапия с MSCs се оказва целесъобразно и безопасно както поради добрите клинични резултати, така и поради липсата на сериозни инциденти.

Все още се уточняват детайли в протоколите, касаещи броя на клетките, които да се аплицират, както и какъв да бъде подборът на подходящи за терапия с MSCs пациенти с БК.

Затова е необходимо да бъдат натрупани достатъчно данни от бъдещите клинични изпитвания със стратифициране на болните въз основа на тежестта на заболяването им, преди лечението с MSCs да стане рутинен метод на лечение при пациентите с БК.

Използвани източници:
1.    Mowat C et al. Guidelines for the management of inflammatory bowel disease in adults. Gut 2011; 60:571–607.
2.    Liew A, O`Brien T et Egan L. Mesenchymal stromal cell therapy for Crohn`s disease. Dig. Dis 2014; 32(Suppl 1):50-60
3.    Duffy MM et al. Mesenchymal stem cell effects on T-cell effector pathways. Stem Cell Res Ther 2011; 2: 34
4.    Gonzalez MA et al. Adipose-derived mesenchymal stem cells alleviate experimental colitis by inhibiting inflammatory and autoimmune responses. Gastroenterology 2009; 136: 978–989.
5.    Ko IK et al. Targeting improves MSC treatment of inflammatory bowel disease. Mol Ther 2010; 18: 1365–1372.
6.    Hayashi Y et al. Topical implantation of mesenchymal stem cells has beneficial effects on healing of experimental colitis in rats. J Pharmacol Exp Ther 2008; 326: 523–531.
7.    Garcia-Olmo D et al. Adipose-derived stem cells in Crohn’s rectovaginal fistula. Case Report Med 2010; 961758.
8.    Garcia-Olmo D et al. Expanded adipose-derived stem cells for the treatment of complex perianal fistula: a phase II clinical trial. Dis Colon Rectum 2009; 52: 79–86.
9.    Duijvestein M et al. Pretreatment with interferon-gamma enhances the therapeutic activity of mesenchymal stromal cells in animal models of colitis. Stem Cells 2011; 29:1549–1558.
10.    Vilalta M et al. Biodistribution, long-term survival, and safety of human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells transplanted in nude mice by high sensitivity non-invasive bioluminescence imaging. Stem Cells Dev 2008; 17: 993–1003.

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on pinterest
Pinterest
Share on email
Email