ENTRADA VIRAL Y TROPISMO
El SARS-CoV-2 primero interactúa con las células mediante la unión de la proteína de pico viral a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en la superficie celular ( 3 , 4 ). Después de unirse a ACE2, la proteína de pico es procesada por la proteasa transmembrana serina 2 del huésped (TMPRSS2), preparándola para la fusión de la membrana. Se considera que esta es la ruta principal de infección in vivo. Alternativamente, el virus puede ser absorbido por la célula a través de endocitosis y la proteína de pico procesada por las proteasas endosómicas catepsinas B y L ( 3). Después de la fusión con la membrana celular y la liberación en el citoplasma, se traduce la maquinaria de replicación del ARN codificada en el primer marco de lectura abierto del genoma viral, seguida de la replicación del ARN y la traducción de la proteína viral.
El SARS-CoV-2 coopta y altera numerosas proteínas y vías celulares, muchas de las cuales aún no se han dilucidado ( 5 ). Se ha indicado que la neuropilina 1 (NRP1) tiene un papel en la potenciación de la entrada del SARS-CoV-2 a través de la vía ACE2 ( 6 , 7). Los estudios de otros coronavirus proporcionaron evidencia de CD147 y la proteína regulada por glucosa de 78 kDa (GRP78) como receptores alternativos putativos, pero se están investigando más investigaciones sobre cómo la distribución tisular colectiva de estos factores se correlacionan con el tropismo viral y los síntomas de la enfermedad ( 8 , 9 ).
Se considera que el tropismo celular del SARS-CoV-2 está en gran parte dictado por la distribución de ACE2. Los estudios transcriptómicos masivos encontraron que la ECA2 se expresa principalmente en los pulmones, el tracto intestinal, los riñones, la vesícula biliar y el corazón; Se observaron niveles más bajos de expresión en el cerebro, tiroides, tejido adiposo, epidídimo, conducto deferente, mama, páncreas, recto, ovario, esófago, hígado, vesícula seminal, glándula salival, placenta, vagina, pulmón, apéndice y músculo esquelético ( 10 – 12 ). En el tracto respiratorio, la ECA2 se expresa más en las células epiteliales nasales, donde se cree que el SARS-CoV-2 infecta inicialmente seguido de propagación hacia los alvéolos distales ( 13). Muchos órganos que expresan niveles más altos de ACE2 no son sitios importantes de replicación viral, lo que indica que la expresión de otros factores del hospedador, incluidos TMPRSS2, NRP1 y factores de restricción del hospedador, probablemente contribuya al tropismo viral ( 12 ).
VENTAJAS Y POTENCIAL PARA LAS TERAPIAS CELULARES
Aunque la mayoría de los pacientes infectados con SARS-CoV-2 presentan síntomas leves ( 14 ), una parte considerable de la población, incluidos los pacientes de edad avanzada y aquellos con comorbilidades subyacentes, tiene un mayor riesgo de resultados más graves, incluida la muerte ( 15 ). Las opciones de tratamiento actuales para pacientes gravemente enfermos, destinadas a reducir la inflamación durante la fase aguda de la infección, tienen sus limitaciones. Los medicamentos pueden ser inespecíficos para los objetivos del SARS-CoV-2 o se reutilizan sin un mecanismo claro de beneficio, mientras que otros, como el remdesivir y el tocilizumab, pueden no ser fácilmente accesibles debido a asignaciones federales o barreras de costos ( 16). Además, estos tratamientos no se han centrado en las secuelas a largo plazo de la enfermedad, como la regeneración de la estructura y función del tejido dañado. Por lo tanto, las terapias celulares pueden ser una clase prometedora de terapias que podrían superar estos desafíos a través de su personalización, capacidad de selección, fabricación escalable y restauración de la función.
Las terapias celulares han mostrado éxito en el tratamiento de afecciones que, de otro modo, han sido difíciles de manejar con las modalidades de tratamiento convencionales, que incluyen, entre otros, trastornos oncológicos, neurodegenerativos e inmunológicos. Los enfoques de terapia celular que incluyen, entre otros, células estromales mesenquimales (MSC), células madre pluripotentes inducidas (iPSC) y células T se han estudiado ampliamente, y su eficacia ha dado lugar a varias aprobaciones de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de los EE. UU. terapias celulares que incluyen, las más famosas, axicabtagene ciloleucel (Yescarta) y tisagenlecleucel (Kymriah) ( 17 – 20 ). Los datos extensos de seguridad y eficacia de los ensayos de terapias celulares en diversas indicaciones sugieren que las terapias celulares también podrían desempeñar un papel en el tratamiento de pacientes con COVID-19.
Dos preocupaciones potenciales con las terapias celulares son el rechazo inmunológico y la tumorigenicidad. Las preocupaciones sobre el rechazo inmunológico por la terapia celular alogénica se han discutido en la literatura, especialmente a medida que surgen nuevas terapias celulares. Las CMM, por ejemplo, se consideran inmunosupresoras e inmunoevasivas, sin embargo, el estándar de tratamiento con CMM alogénicas es la adición de regímenes inmunosupresores junto con la terapia celular ( 21 , 22). Si bien la terapia inmunosupresora se puede usar para proteger el injerto, es posible que no siempre prevenga el rechazo del injerto y puede tener sus propios efectos adversos. La ingeniería del genoma puede ayudar a abordar el sistema inmunológico al abordar tanto el sistema inmunológico innato como el adaptativo. Las posibles estrategias incluyen la eliminación de genes responsables de la activación del sistema inmunológico, como el complejo mayor de histocompatibilidad I y II ( 23 , 24 ). Estas modificaciones podrían abordar las fases de rechazo agudo y crónico, haciendo que los injertos de células sean más resistentes al sistema inmunológico del huésped.
La tumorigenicidad es una consideración importante con las terapias celulares. El riesgo de tumorigenicidad parece ser mayor con MSC, iPSC y células madre embrionarias humanas (hESC), y puede presentarse en forma de teratoma o como un tumor verdadero ( 25 – 27 ). Este riesgo se puede reducir aumentando la eficiencia de diferenciación del tipo de célula diana, reduciendo así las células pluripotentes residuales, como mediante la programación celular mediada por factores de transcripción o incorporando genes suicidas en injertos celulares que pueden activarse en la rara posibilidad de que se produzca un injerto. maligno ( 28 – 30 ). En la literatura se han descrito varios mecanismos de suicidio, incluido un estudio reciente de Itakura et al. ( 31) en el que se insertó iCaspase9 como un sistema a prueba de fallas en líneas celulares iPSC. Si estas líneas celulares se vuelven cancerosas una vez trasplantadas en ratones, la inducción de iCaspase9 con una molécula pequeña mostró que los tumores formados se redujeron rápidamente de tamaño ( 31 ). Estos enfoques aumentan el perfil de seguridad de las terapias celulares para aplicaciones clínicas en pacientes con COVID-19 y más.
PATOGÉNESIS DE COVID-19 Y POTENCIAL DE TERAPIA CELULAR POR SISTEMA DE ÓRGANOS
Es necesaria una comprensión clara de la patogénesis de COVID-19 para apreciar el beneficio potencial de las terapias celulares. Las terapias celulares brindan un beneficio primordial como posibles estrategias de tratamiento dirigido para abordar el daño localizado infligido por la enfermedad y restaurar las funciones fisiológicas ( Fig. 1 ). En 2020, marzo y abril registraron un gran aumento inicial en los casos y muertes por COVID-19 a nivel mundial, según lo presentado por la Organización Mundial de la Salud. Hubo un aumento simultáneo en el número de ensayos clínicos basados en terapia celular iniciados durante esos 2 meses ( Fig. 2A ). Al 1 de enero de 2021, hay 89 ensayos clínicos basados en terapia celular registrados en Clinicaltrials.gov ( Tabla 1) dirigido a la patología COVID-19. La mayoría de los ensayos clínicos se llevan a cabo en Estados Unidos y China, el 36% y el 16%, respectivamente, y el resto de los ensayos clínicos se distribuyen por todo el mundo ( fig. 1B ). Las CMM constituyen el tipo de célula mayoritaria utilizado en los ensayos clínicos de terapia celular, alrededor del 71%, y el resto utiliza tipos de células como las células asesinas naturales (NK), las células T, las células apoptóticas tempranas y otras ( Fig. 1C ). Aproximadamente el 88% de los ensayos clínicos se encuentran en las fases 1 y 2, con un ensayo en la fase 2/3 y otro en la fase 3 ( Fig. 2D ). La inscripción en cada ensayo clínico fue con mayor frecuencia de 21 a 30 pacientes, pero varió hasta 400 dependiendo de la fase del ensayo ( Fig.2E). Además, la variabilidad de los números de inscripción de pacientes podría deberse a los diferentes estados de cada ensayo clínico ( Fig. 2F ). También vale la pena señalar que más de la mitad de los ensayos clínicos basados en terapia celular están patrocinados y respaldados por el sector industrial ( Fig. 2G ), lo que indica el papel fundamental de la industria en la aceleración de la investigación necesaria para combatir el COVID-19.
SISTEMA PULMONAR
Los síntomas pulmonares son el pilar de COVID-19 y pueden incluir tos seca, disnea, neumonía y síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) ( 32 ). Los infiltrados pulmonares bilaterales y las opacidades en vidrio deslustrado se observan radiográficamente en más del 70% de los pacientes hospitalizados ( 14 ). Además, el SDRA ha demostrado estar presente en más del 90% de los pacientes fallecidos ( 33 ). Se cree que el SDRA y el daño alveolar asociado se deben principalmente a una respuesta inmunitaria ( 3 , 34 ). Otras complicaciones pulmonares pueden incluir hipertensión pulmonar secundaria, émbolos pulmonares relacionados con la hipercoagulabilidad y fibrosis de larga duración en pacientes que se recuperan de la infección aguda ( 35 , 36).
Algunos datos preclínicos sugieren que los pacientes con COVID-19 pueden beneficiarse de las terapias celulares, particularmente el uso de MSC en modelos de daño pulmonar viral e inflamatorio ( 37 ). Por ejemplo, se encontró que las CMM reducen el deterioro del aclaramiento del líquido alveolar causado por la infección por influenza A H5N1 in vitro y mitigan la lesión pulmonar in vivo ( 38 ). Otro estudio mostró que el tratamiento con MSC reduce la lesión pulmonar aguda inducida por la influenza H9N2 en ratones y reduce la inflamación pulmonar ( 39 ). En otro estudio, se demostró que las CMM promueven que los macrófagos se vuelvan antiinflamatorios y adquieran un fenotipo fagocítico a través de vesículas extracelulares, mejorando así la lesión pulmonar en ratones ( 40 ).
Varios estudios han descrito un tratamiento prometedor de la neumonía y el SDRA en pacientes críticamente enfermos con COVID-19 utilizando terapias celulares. En China, Liang et al. ( 41 ) informaron sobre el tratamiento de un paciente con COVID-19 grave que no responde a los medicamentos esteroides, después de tres inyecciones sucesivas de 5 × 10 7 MSC de cordón umbilical humano en los días 1, 4 y 7 del inicio del tratamiento. Las lesiones pulmonares del paciente habían comenzado a resolverse el día 7 después de la primera inyección de MSC. Tang y col. ( 42 ) informaron sobre el tratamiento con CMM alogénicas derivadas de la sangre menstrual de dos pacientes con COVID-19 con SDRA. El tratamiento implicó tres inyecciones sucesivas de 1 × 10 6MSC / kg de peso corporal a los días 1, 2 y 4 del inicio del tratamiento. Ambos pacientes fueron dados de alta del hospital. Leng y col. ( 43 ) informaron de un estudio piloto en el que trasplantaron una dosis única de 1 × 10 6 MSC / kg de peso corporal en siete pacientes con COVID-19 leve, grave y crítico, con tres pacientes en el brazo de placebo. Los resultados del estudio mostraron la seguridad general del tratamiento, con dos pacientes graves que se recuperaron y fueron dados de alta dentro de los 10 días posteriores al tratamiento. En España, Sánchez-Guijo et al. ( 44 ) trataron a 10 pacientes bajo intubación mecánica invasiva con una, dos o tres dosis de 1 × 10 6MSC derivadas de tejido adiposo / kg de peso corporal. Siete de los 13 pacientes fueron extubados aproximadamente 7 días después del inicio del tratamiento. Además, los autores observaron que los pacientes que recibieron terapia celular más temprano en el curso de su enfermedad tuvieron mejores resultados. Estas administraciones no controladas de etiqueta abierta son importantes ya que demuestran una seguridad aparente sin efectos adversos obvios.
Varias estrategias basadas en MSC están evaluando el tratamiento de pacientes con COVID-19 con síntomas pulmonares, especialmente neumonía y SDRA. Una fase 1 / 2a ensayo aleatorio doble ciego ( NCT04355728 ) la administración de tasación de dos infusiones de 1 × 10 7 MSCs derivada del cordón umbilical para COVID-19 SDRA, que muestra la mejora de la supervivencia de 28 días después de la terapia (91% en el grupo de tratamiento, n = 12 versus 42% en el control, n = 12) ( 45 ). Otro estudio de fase 3 que compara la administración de dos inyecciones de 2 × 10 6Las CMM / kg de peso corporal y el estándar de atención en comparación con la inyección de placebo y el estándar de atención en pacientes con COVID-19 con SDRA de moderado a grave no lograron alcanzar el criterio de valoración principal de reducción del 43% en la mortalidad en un análisis intermedio ( NCT04371393 ). Por lo tanto, se necesita más investigación para determinar si la terapia basada en MSC podría mejorar la lesión pulmonar relacionada con COVID.
La fibrosis pulmonar relacionada con COVID-19 se ha caracterizado por la proliferación de fibroblastos, la obliteración del espacio aéreo y microespaciamiento de miel, que se cree que persiste en pacientes que sobreviven a la infección aguda ( 46 ). Este patrón de cambio fibrótico puede ser similar al de la fibrosis pulmonar idiopática (FPI) ( 36 ), y los estudios de terapia celular previos en la FPI pueden arrojar luz sobre posibles vías de aplicación de la terapia celular en pacientes con COVID-19. La FPI es una enfermedad progresiva de etiología desconocida que conduce a la fibrosis de los pulmones y es la causa principal de más de la mitad de todos los trasplantes de pulmón en todo el mundo ( 47). Las terapias celulares que utilizan neumocitos de tipo II (PTII), que son progenitores del epitelio alveolar del pulmón, han demostrado eficacia en modelos animales preclínicos de FPI al regenerar el epitelio pulmonar, liberar tensioactivo y revertir la fibrosis pulmonar ( 48 , 49 ). Un estudio clínico de fase 1 también mostró que la administración intratraqueal dirigida de PTII mostró seguridad y estabilidad clínica a los 12 meses de seguimiento de 16 pacientes con FPI de moderada a grave ( 50 ). Además de los PTII, también se han utilizado MSC en IPF. Un ensayo aleatorizado reciente de pacientes con FPI tratados con dos dosis de 2 × 10 8 MSC de médula ósea alogénica cada 3 meses durante 1 año mostró seguridad y una mejor función respiratoria en comparación con los participantes de control (51 ). Esto sugiere que incluso los pacientes con COVID-19 con fibrosis crónica residual pueden beneficiarse de las terapias basadas en células en el futuro, aunque se necesitan más datos para respaldar esta conclusión. En última instancia, las terapias celulares que pueden revertir los cambios fibróticos o complementar la función normal de los neumocitos podrían abordar los posibles efectos pulmonares crónicos del COVID-19.
SISTEMA INMUNITARIO
La respuesta inmune del huésped hacia el SARS-CoV-2 se ha estudiado cuidadosamente desde el brote, y se han dilucidado muchos mecanismos potenciales de interacción sobre la base de las similitudes del virus con el SARS-CoV. La mayoría de los pacientes con COVID-19 presentan respuestas de anticuerpos al SARS-CoV-2, que varían en magnitud y potencia ( 52 ). Los anticuerpos neutralizantes parecen dirigirse al dominio de unión al receptor de las proteínas espiga ( 52 , 53 ). Los pacientes con títulos elevados de inmunoglobulina M (IgM) e inmunoglobulina G (IgG) tienen peor pronóstico ( 54), que podría estar correlacionado con una carga viral alta, pero también podría indicar una respuesta inmune robusta y dañina a través de la mejora dependiente de anticuerpos (ADE). El ADE es un fenómeno que se ha observado en varios virus, incluido el SARS-CoV, donde los anticuerpos específicos del virus promueven la entrada del virus en las células inmunes que expresan los receptores Fc ( 55 ), como los monocitos, macrófagos y células B, lo que conduce a una mayor amplificación de El virus. Las implicaciones de ADE en COVID-19 han sido discutidas con mayor detalle por Eroshenko et al. ( 56 ). Con respecto a las células T, varios estudios han comparado los perfiles de leucocitos entre pacientes con manifestaciones leves y graves de la enfermedad y mostraron una disminución del recuento de células T tanto en CD4 + como en CD8 +.poblaciones, más comúnmente en pacientes de la unidad de cuidados intensivos (UCI), pero también muy prevalente en pacientes que no están en la UCI ( 57 ). Los niveles más bajos de células T auxiliares CD4 + y células T citotóxicas CD8 + probablemente obstaculicen la capacidad del sistema inmunológico para neutralizar y matar las células infectadas por virus.
Además, se ha observado un marcado aumento de citocinas proinflamatorias como interleucina-1 (IL-1), IL-6, factor de necrosis tumoral-α (TNF-α) e interferón-γ (IFN-γ) en pacientes con COVID-19 severo ( 57 , 58 ). En estos casos, la evasión inmune del SARS-CoV-2 conduce a una replicación viral robusta y una respuesta de IFN-γ retardada y desregulada, lo que resulta en el reclutamiento y acumulación de macrófagos y neutrófilos inflamatorios ( 58 , 59).). La activación adicional de IFN-γ por estas células conduce a señales adicionales de citocinas y quimiocinas [IFN-γ, TNF-α, ligando de quimiocina de motivo CC (CCL) 2, CCL7 y CCL12] que mejoran la infiltración y activación de monocitos y neutrófilos, lo que agrava aún más la respuesta inflamatoria y la inducción de altos niveles de citocinas, un fenómeno conocido como tormenta de citocinas, que se ha relacionado con manifestaciones más graves de COVID-19 ( 60 ).
Se pueden proponer varias estrategias de células de base inmunitaria para atacar diferentes patologías de COVID-19. Se están investigando varias terapias con células NK para COVID-19 ( Tabla 1 ). Las células NK se activan y reclutan en el sitio de infección en respuesta a las señales de IL-12 e IL-18. Controlan la replicación viral utilizando perforina y gránulos de granzima e inducen la apoptosis mediada por ligando inductor de apoptosis relacionada con el ligando Fas o el TNF-α en las células infectadas ( 61 ). Las terapias celulares que involucran células NK y células NK receptoras de antígenos quiméricos (CAR) han demostrado seguridad y eficacia clínicas en numerosas indicaciones oncológicas ( 62 ), y también pueden tener un papel en el tratamiento de diversas patologías infecciosas ( 63). Como las células NK reconocen las células infectadas por virus identificando marcadores de estrés regulados positivamente y ligandos inhibidores regulados negativamente, la administración exógena de terapias basadas en células NK podría ayudar a identificar las células infectadas con SARS-CoV-2 y promover la eliminación viral ( 64 ). Un estudio de fase 1 está evaluando la eficacia y seguridad de las células CYNK-001, que son células NK alogénicas, disponibles en el mercado y criopreservadas derivadas de células madre placentarias humanas CD34 + , en 14 pacientes adultos con COVID-19 leve a moderado. ( NCT04365101). En otro estudio de fase 1, las células FT516, que son células NK alogénicas, listas para usar y criopreservadas derivadas de iPSC, se están probando para determinar su eficacia y seguridad en 12 pacientes adultos con COVID-19 que están hospitalizados y cumplen con los requisitos de hipoxia. ( NCT04363346 ). Con respecto a las células CAR NK, un estudio de fase 1/2 en China está utilizando células CAR NK NKG2D-ACE2 disponibles en el mercado para atacar las células infectadas por virus y al mismo tiempo secretar IL-15 como un superagonista y factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos. neutralizar el fragmento variable de cadena sencilla para reducir la probabilidad de síndrome de liberación de citocinas ( NCT04324996 ). Infusión intravenosa de 1 × 10 8 Se administrarán semanalmente células / kg de peso corporal en pacientes con COVID-19, y el estudio actualmente está reclutando pacientes.
Dado que la sobreactivación del sistema inmunológico es un factor significativo en las patologías de COVID-19, otra estrategia potencial podría involucrar células T reguladoras CD4 + CD25 + Foxp3 + (T regs ). Los Treg funcionan secretando citocinas antiinflamatorias IL-10 y factor de crecimiento transformante-β (TGF-β), así como mediante la señalización dependiente del contacto, y se ha demostrado que inhiben la entrada de neutrófilos al pulmón e inducen la eliminación de células apoptóticas. de neutrófilos y macrófagos activados, y disminuyen los niveles de citocinas proinflamatorias ( 65 , 66). Además, pueden inhibir las respuestas inmunitarias innatas excesivas mediante la inducción de neutrófilos inmunosupresores secundarios que generan citocinas antiinflamatorias y mediante las enzimas indolamina 2,3-dioxigenasa y hemooxigenasa-1, que inhiben aún más la proliferación celular ( 66 ). La seguridad y viabilidad de los T regs se han evaluado clínicamente durante la última década, mostrando tolerabilidad y mejoría clínica, especialmente en el contexto de trasplantes de órganos sólidos y enfermedades autoinmunes ( 67 ). Por lo tanto, el papel inmunosupresor de los T regs puede ser beneficioso para sofocar la tormenta de citocinas en pacientes con COVID-19. Las estrategias potenciales pueden incluir el uso de T regs expandidos policlonalesversus enfoques de T reg específicos de antígeno diseñados . Los regímenes de T policlonales ofrecen una estrategia inmunosupresora más generalizada, que puede ser similar a los medicamentos inmunosupresores actuales. Los regímenes policlonales de T se han evaluado clínicamente con resultados prometedores en la diabetes tipo 1 y otras enfermedades autoinmunes ( 68 ), pero no se han probado clínicamente en la sobreactivación inmunitaria en infecciones virales. Una preocupación con esta terapia sería la exacerbación de la infección aguda por sofocación excesiva de la respuesta inmune del huésped al SARS-CoV-2. Los T regs diseñados específicamente para antígenos podrían ayudar a localizar los efectos inmunosupresores ( 65), pero esto también podría facilitar una mayor replicación viral. En general, las terapias T reg podrían ayudar a suprimir el sistema inmunológico hiperactivo en pacientes con COVID-19 ( 69 ), pero la generalización de los primeros datos de seguridad de los ensayos clínicos de pacientes autoinmunes y trasplantados hacia pacientes con COVID-19 necesitaría una evaluación cuidadosa. Dos ensayos clínicos de fase 1, que aún no se están reclutando, tienen como objetivo probar la eficacia y seguridad de las infusiones de células T reg alogénicas, listas para usar y criopreservadas en pacientes con COVID-19 con SDRA de moderado a grave ( NCT04468971 ) o Intubados y ventilados mecánicamente ( NCT04482699 ).
Además de las T reg , se están evaluando otras terapias con células T para COVID-19 ( Tabla 1 ). Las células T específicas de virus se están investigando actualmente en tres ensayos y utilizan células T específicas de virus de donantes sanos que han obtenido una respuesta adecuada al SARS-CoV-2 ( NCT04457726 , NCT04406064 y NCT04401410 ). Una mejor comprensión de los objetivos efectivos podría ayudar en el desarrollo de células T diseñadas a partir de fuentes más accesibles y escalables que los donantes sanos previamente infectados. Además, un ensayo de fase 1/2 que evalúa el uso de RAPA-501, un fenotipo híbrido T helper 2 / T reg , tiene como objetivo suprimir la sobreactivación inmune de una manera independiente del receptor de células T (NCT04482699 ). Las células T diseñadas, en particular las terapias CAR T, se han mostrado prometedoras en el tratamiento de la sobreactivación del sistema inmunológico en enfermedades como el pénfigo vulgar, la diabetes tipo 1 y el lupus ( 70 ), y las terapias dirigidas con células T podrían desempeñar un papel en el tratamiento de COVID-19. sobreactivación inmune y facilitando el aclaramiento viral. Estudios recientes de secuenciación unicelular de pacientes con COVID-19 han mostrado un aumento de monocitos, macrófagos y linfocitos T CD8 + expandidos clonalmente , que pueden contribuir a la tormenta de citocinas observada en casos graves ( 71 , 72). Esto proporciona un fundamento para dirigir terapias celulares como las células CAR T / NK para apuntar a estas poblaciones enriquecidas con el objetivo de reducir el exceso de población celular y, potencialmente, disminuir la gravedad de la tormenta de citocinas. Además, los linfocitos B teóricamente podrían diseñarse para expresar de manera recombinante anticuerpos monoclonales humanizados con actividad neutralizante anti-SARS-CoV-2. Sin embargo, el plasma convaleciente o los anticuerpos monoclonales probablemente tengan beneficios similares sin la mayor complejidad de una modalidad basada en la terapia celular ( 73 ).
Además de su papel para atacar el daño pulmonar relacionado con COVID-19, las CMM también son un objetivo intrigante para la terapia celular de base inmunitaria debido a sus capacidades inmunomoduladoras. En el pulmón, las CMM median la homeostasis inmunitaria mediante la regulación positiva de citocinas antiinflamatorias inducida por TNF-α e IL-1, como la proteína gen 6 estimulada por TNF, IL-10, TGF-β, prostaglandina E2 y óxido nítrico ( 74 , 75 ). Además, al modular la sobreactivación del sistema inmunológico, las CMM han demostrado su eficacia para el tratamiento de afecciones relacionadas con el sistema inmunitario, como la enfermedad de injerto contra huésped resistente a los esteroides y el lupus eritematoso sistémico ( 76 , 77).). Por lo tanto, la terapia con MSC puede desempeñar un papel en la supresión de la activación inmune asociada a COVID-19 y la tormenta de citocinas. Varios estudios recientes han informado disminuciones en los niveles de marcadores inflamatorios después del tratamiento con MSC que se correlacionaron con una mejoría clínica ( 41 – 44 ). Además, los ensayos clínicos en curso están evaluando las capacidades inmunomoduladoras de las CMM en pacientes con COVID-19 ( NCT04348435 , NCT04377334 y NCT04397796 ). Otro ensayo clínico de fase 1 está evaluando la eficacia y seguridad de las CMM alogénicas derivadas de la sangre del cordón umbilical como terapia adyuvante en pacientes que reciben oseltamivir y azitromicina ( NCT04457609 ). La dosificación para los ensayos de MSC varía ampliamente entre 5 × 105 y 1 × 10 7 células / kg o 2 × 10 7 y 2 × 10 8 células por dosis con un número de dosis que varía de una a cuatro. El origen celular para los ensayos de MSC incluye el cordón umbilical, la placenta, el tejido adiposo, el tejido intraaórtico, la mucosa olfativa y la pulpa dental ( 78 ). Previamente se han explorado revisiones más detalladas sobre los mecanismos de inmunomodulación de MSC y los beneficios potenciales en COVID-19 ( 75 , 78 – 89 ).
NEUROLÓGICO
Las manifestaciones neurológicas son una consideración importante en los pacientes con COVID-19 y se informan en el 57,4% de los casos confirmados ( 90 ). Los síntomas de presentación van desde cefalea, anosmia y ageusia hasta manifestaciones más graves como accidente cerebrovascular isquémico, encefalitis y encefalomielitis ( 91 ). Es probable que la respuesta inmune innata sea responsable de síntomas como dolor de cabeza y encefalitis a través de la liberación incontrolada de citocinas. Sin embargo, síntomas como anosmia, encefalomielitis y accidente cerebrovascular sugieren una posible invasión viral del sistema nervioso central (SNC). Los mecanismos propuestos de acceso viral al SNC incluyen el transporte axonal retrógrado a través de aferentes vagales periféricamente ( 92) o mediante invasión directa del SNC, ya que los estudios han demostrado que los receptores ACE2 se expresan en varias regiones del cerebro, especialmente en oligodendrocitos y astrocitos ( 93 ). Los síntomas de anosmia y ageusia sugirieron inicialmente una invasión del SNC, especialmente porque los estudios del SARS-COV habían demostrado que el virus podía ingresar al cerebro a través del nervio olfatorio a los pocos días de la infección, causando inflamación y desmielinización ( 94 ). Sin embargo, el análisis de la secuenciación del ARN humano y los datos de secuenciación unicelular mostró que ACE2 y TMPRSS2 no se expresan en los nervios sensoriales olfatorios sino en el epitelio olfatorio ( 95). Se han informado eventos agudos de isquemia cerebral en pacientes con COVID-19, especialmente en pacientes más jóvenes sin riesgos típicos de enfermedad cerebrovascular ( 96 , 97 ). Es probable que estas manifestaciones se deban a un estado protrombótico general, una posible disminución de la ECA2, que provoca una pérdida general de la neuroprotección y la liberación de citocinas hiperinflamatorias. Además, ha habido un número creciente de informes de síndrome de Guillain-Barré y sus variantes, mielitis transversa y otras afecciones desmielinizantes en pacientes afectados, algunos con lesiones multifocales en el cerebro y la columna ( 98 ). La presencia de desmielinización también ha estado presente en estudios de autopsias ( 98). Es probable que la etiología de estas lesiones esté relacionada con el sistema inmunitario, posiblemente debido a una reacción inmunitaria retardada.
Hasta la fecha, no ha habido informes de ensayos clínicos basados en células que aborden las manifestaciones neurológicas en pacientes con COVID-19. Sin embargo, la alta incidencia de manifestaciones neurológicas junto con informes cada vez mayores de enfermedad desmielinizante y accidente cerebrovascular isquémico en pacientes afectados pueden requerir opciones de tratamiento que se centren en los déficits a largo plazo, que potencialmente pueden abordarse mediante terapia celular. Con respecto a la desmielinización, las células precursoras de oligodendrocitos (OPC) se han explorado en el contexto de una lesión de la médula espinal y han mostrado seguridad, tolerabilidad, injerto de células y una mejor función motora a los 12 meses de seguimiento en pacientes ( NCT02302157). Además, se demostró que las OPC derivadas de iPSC humanas (hiPSC) remielinizan axones desnudos en primates no humanos con encefalomielitis autoinmune experimental (EAE), un modelo animal común para la esclerosis múltiple ( 99 ). Como la desmielinización relacionada con COVID-19 probablemente se deba al daño de la mielina mediado por el sistema inmunitario, las aplicaciones exitosas de OPC en otros modelos animales desmielinizantes como EAE sugieren un beneficio potencial de las OPC en la desmielinización refractaria relacionada con COVID-19.
Los pacientes con COVID-19 que sufrieron accidentes cerebrovasculares isquémicos agudos, especialmente aquellos con déficits persistentes después de la trombectomía mecánica o la terapia trombolítica, también podrían ser un objetivo de la terapia celular. Los resultados a largo plazo de los pacientes que sufren accidentes cerebrovasculares, la mayoría de los cuales son más jóvenes y sufren oclusiones de grandes vasos, podrían ser devastadores. La perspectiva de las terapias con células madre en el accidente cerebrovascular se ha ampliado, con varios ensayos clínicos concluidos y en curso que utilizan células madre derivadas de la médula ósea y células madre neurales ( 100 ). MASTERS-2 ( NCT03545607 ) y TESORO ( NCT02961504) son ensayos clínicos de fase 3 en curso que evalúan los resultados del tratamiento después de la administración intravenosa de células madre progenitoras adultas derivadas de la médula ósea en pacientes que padecen un accidente cerebrovascular isquémico en el contexto agudo. Por lo tanto, esta subpoblación de pacientes con COVID-19 puede beneficiarse de las terapias de células neurorregenerativas en el futuro.
SISTEMA CARDÍACO
Las manifestaciones cardíacas, como niveles elevados de troponina e infartos isquémicos de miocardio, se observan comúnmente en pacientes con COVID-19, particularmente en presentaciones graves ( 101 ). Se encontró lesión miocárdica en el 22% de los pacientes hospitalizados y en casi el 60% de los pacientes fallecidos ( 4 , 14 ). Además, se demostró que las arritmias cardíacas estaban presentes en el 44% de los pacientes con COVID-19 en la UCI ( 102 ). Aunque las células cardíacas expresan altos niveles de ACE2 ( 11 ), no está claro si estos casos constituyen una lesión directa o indirecta. Un estudio sobre cardiomiocitos derivados de hiPSC de pacientes con COVID-19 sugiere invasión viral y características citopáticas en el tejido cardíaco ( 103). A medida que se diseñan las terapias celulares, una forma potencial de mitigar el riesgo de entrada viral del SARS-CoV-2 del tratamiento puede ser modular genéticamente las proteínas de entrada viral dentro de la propia terapia celular. La lesión indirecta podría deberse a hipoxia sistémica, hipertensión pulmonar secundaria, arritmia debida a alteraciones metabólicas y daño por tormenta de citocinas ( 104 ).
Los primeros ensayos de terapia celular en el infarto agudo de miocardio se han centrado principalmente en las células mononucleares de la médula ósea (BMMNC), y los primeros estudios como BOOST ( 105 ) y TOPCARE-MI ( 106 ) mostraron mejoras en el tamaño del infarto y la fracción de eyección del ventrículo izquierdo. Ensayos posteriores como BOOST-2 ( 107 ) y TIME ( 108 ) no mostraron ningún beneficio clínico, sin embargo, cuestionaron el papel de las BMMNC en el infarto agudo de miocardio. Los datos preclínicos que utilizan una combinación de células madre cardiopoyéticas y MSC han sido prometedores y se están investigando en ensayos en humanos ( NCT02501811 ) ( 109 ). Además, Menasché et al. ( 110) mostró que los progenitores cardíacos derivados de hESC administrados a seis pacientes con disfunción ventricular izquierda isquémica mostraron una mejoría clínica en la función sistólica sin nuevos tumores o arritmias. También se están explorando las aplicaciones clínicas de los cardiomiocitos derivados de iPSC ( 111 ). Estos avances en la terapia cardíaca basada en células pueden potencialmente aprovecharse para los pacientes que padecen isquemia cardíaca relacionada con COVID-19. Además, un estudio clínico reciente utilizó células derivadas de la cardiosfera, que son células progenitoras cardíacas, para evaluar el tratamiento de manifestaciones pulmonares graves en seis pacientes con COVID-19. Cuatro de los seis pacientes fueron dados de alta del hospital, mientras que los dos restantes se encontraban en condiciones estables al momento de la publicación del estudio ( 112). Actualmente se está investigando un ensayo de fase 2 que evalúa la eficacia de estas células derivadas de la cardiosfera ( NCT04623671 ).
SISTEMA GASTROINTESTINAL
Las manifestaciones gastrointestinales ocurren en 5 a 10% de los casos de COVID-19; sin embargo, los síntomas han sido leves y autolimitados a náuseas, diarrea y vómitos, a pesar de que ACE2 y TMPRSS2 se coexpresan en los intestinos delgado y grueso y se detecta SARS-CoV-2 en muestras fecales de pacientes infectados, lo que sugiere una invasión viral directa de enterocitos ( 113 ). Esto sugiere que es poco probable que ocurra una secuela intestinal crónica, lo que niega la necesidad de tratamientos avanzados como la terapia celular. La afectación hepática también parece ser frecuente. Se han informado elevaciones de la alanina aminotransferasa y la aspartato aminotransferasa hasta en un tercio de los pacientes ( 114 ). Se ha identificado la expresión de ACE2 en colangiocitos ( 115 , 116); sin embargo, los exámenes histopatológicos aún tienen que mostrar inclusiones virales directas en el hígado ( 117 ). Otras posibilidades de daño hepático pueden incluir daño inmunomediado, hipoxia sistémica secundaria al daño pulmonar y daño hepático inducido por fármacos ( 118 ). Las células hepáticas derivadas de células madre se han estudiado en el contexto de insuficiencia hepática aguda y crónica. Los pacientes han recibido terapias celulares a través de la vena porta o la arteria esplénica con mejoría en marcadores serológicos como el tiempo de protrombina o la gravedad de la encefalopatía hepática ( 119). Aunque las terapias basadas en hepatocitos se han considerado en gran medida un puente hacia el trasplante en lugar de una terapia curativa en sí misma, los casos raros de pacientes con COVID-19 con insuficiencia hepática aguda pueden beneficiarse de las terapias basadas en hepatocitos ( 120 ).
SISTEMA RENAL
Las manifestaciones renales son frecuentes y van desde proteinuria leve hasta lesiones graves que requieren terapia de reemplazo renal ( 121 ). Pei y col. ( 122 ) mostraron que el 75% de los pacientes con COVID-19 que presentaban neumonía tenían una tira reactiva de orina anormal. Además, la presencia de insuficiencia renal aguda (IRA) se asoció con un aumento de la mortalidad, y solo el 46% de los pacientes que desarrollaron una IRA mostraron una resolución completa a los 12 días de seguimiento. Más del 80% de las IRA fueron intrínsecas y el resto fue secundario a rabdomiólisis; no hubo casos de IRA prerrenal ( 122). Los estudios patológicos han demostrado necrosis tubular aguda, presencia de microtrombos y fibrosis intersticial leve; sin embargo, no se encontró evidencia de infiltrado linfocítico en los pacientes afectados ( 123 ). Si bien la invasión viral directa es posible debido a que la expresión de ACE2 está presente en el epitelio tubular y los podocitos, los mecanismos secundarios parecen más relevantes para inducir daño renal, que pueden incluir hipoxia sistémica, rabdomiólisis, daño mediado por citocinas, microembolia debido a hipercoagulabilidad y congestión cardiorrenal desde la derecha. tensión cardíaca ( 121 ).
Actualmente se están explorando terapias celulares para la enfermedad renal y pueden beneficiar a los pacientes con COVID-19 que padecen una lesión renal permanente. Por ejemplo, los estudios preclínicos que utilizan células precursoras renales derivadas de iPSC han demostrado la capacidad de estas células para injertarse en los túbulos dañados y mejorar la función renal ( 124 ). Además, Swaminathan et al. ( 125) realizaron un ensayo de fase 2 utilizando CMM alogénicas intraaórticas en el contexto de una IRA relacionada con la cirugía cardíaca. Sin embargo, los resultados no mostraron una mejora significativa en el tiempo para recuperarse de la LRA, el uso de diálisis o la mortalidad a los 30 días. Un ensayo clínico de fase 1, que aún no se está reclutando, tiene como objetivo evaluar la eficacia y seguridad de las CMM alogénicas infundidas a través de la terapia de reemplazo renal continua (CRRT) en pacientes con COVID-19 con AKI sometidos a CRRT ( NCT04445220 ). Los pacientes se dividirán en tres brazos: dosis baja (2,5 × 10 7 células), dosis alta (7,5 × 10 7 células) y control. Estos estudios podrían arrojar luz sobre un posible papel de las terapias celulares para el tratamiento del daño renal relacionado con COVID.
SISTEMA HEMATOLOGICO
Las secuelas hematológicas y vasculares, especialmente la hipercoagulabilidad y la coagulación intravascular diseminada (CID), son manifestaciones graves del SARS-CoV-2 ( 126 ). El estado de hipercoagulabilidad aumenta el riesgo de tromboembolismo venoso, que puede provocar un accidente cerebrovascular isquémico y falla orgánica multisistémica a través de microembolias ( 127 ). Se ha estimado que las tasas de tromboembolismo venoso en pacientes críticamente enfermos con COVID-19 son tan altas como 31% ( 128 ). Además, Tang et al. ( 129) informó que el 70% de los pacientes fallecidos cumplían los criterios de CID. El estado de hipercoagulabilidad puede estar relacionado con la producción estimulada de anticuerpos antifosfolípidos y la activación del complemento, daño del endotelio vascular e inmovilidad prolongada en la UCI ( 130 ). Aunque es probable que el estado de hipercoagulabilidad se deba a una variedad de factores, la alteración endotelial es una causa potencial que puede contribuir al daño multisistémico de órganos diana en el COVID-19 ( 131 ). Las células CD34 + , células madre hematopoyéticas que pueden dar lugar a progenitores endoteliales y restaurar la vasculatura, han sido aprobadas por la FDA como un nuevo fármaco en investigación para evaluar su eficacia y seguridad para la reparación de daños pulmonares. CD34 +Se cree que las células promueven la regeneración vascular para contrarrestar el daño isquémico y han demostrado eficacia y seguridad en ensayos que evalúan su potencial en la isquemia cardíaca y crítica de las extremidades ( 132 ). Las células CD34 + de sangre del cordón umbilical también mostraron efectos protectores sobre la lesión pulmonar aguda inducida por la exposición a lipopolisacáridos en ratones, similar a otro estudio que mostró que las células CD34 + de sangre periférica atenuaron la lesión pulmonar aguda inducida por ácido oleico en ratas ( 133 , 134 ). Por lo tanto, la terapia con células CD34 + podría resultar factible para promover el crecimiento vascular en los pulmones de pacientes con COVID-19 que padecen daño pulmonar significativo ( NCT04522817 ).
DIRECCIONES Y LIMITACIONES FUTURAS
En general, las terapias celulares son muy prometedoras en varias enfermedades, y los datos de otros estudios sugieren que ciertas terapias celulares pueden ser aplicables en aspectos de patogénesis particulares de COVID-19. Es necesario definir mejor factores específicos como la dosificación de las células, la vía de administración, las células alogénicas frente a las autólogas, el papel de la terapia inmunosupresora, la tolerancia del tratamiento en pacientes ancianos, el papel de las vesículas extracelulares y las lecturas de eficacia. Por ejemplo, el riesgo de enfermedad grave con COVID-19 aumenta con la edad. Hay lecciones que aprender sobre la edad del receptor a partir de estudios que utilizan trasplante de células madre hematopoyéticas (TCMH) o MSC. Por ejemplo, los estudios de TCMH han demostrado que la edad del paciente se correlaciona con la morbilidad y la mortalidad relacionadas con el trasplante, pero mejoras como el uso de citocinas y un acondicionamiento menos tóxico o reducido han permitido que los pacientes mayores reciban estas terapias. En el contexto de las CMM, un estudio realizado para evaluar la edad de los pacientes sobre la eficacia de la terapia celular de las CMM en la miocardiopatía isquémica mostró que los pacientes mayores no tenían una respuesta alterada. Aunque estos estudios no se pueden traducir directamente a otros tipos de células o pacientes con COVID-19, representan un punto de partida para futuras investigaciones (135 – 140). La dosificación celular y el número de inyecciones deben adaptarse a las respuestas específicas del paciente y la tolerancia al tratamiento. La vía de administración debe localizarse tanto como sea posible para reducir el riesgo de efectos secundarios no intencionales en órganos distantes mientras se maximiza la eficacia en el sistema de órganos infectado. El coronavirus diseminado que involucra múltiples sistemas de órganos, por ejemplo, puede beneficiarse de la infusión intravenosa de terapia celular para permitir que el tratamiento llegue a múltiples órganos infectados. Se han explorado previamente varias vías de administración para enfermedades respiratorias y pulmonares que incluyen instilación intravenosa, intratraqueal, inhalación, aerosolización y nebulizadores. La instilación intratraqueal podría ser ventajosa, ya que proporciona una administración local muy precisa al tracto respiratorio usando una pequeña dosis; sin embargo,141 ). Cinco ensayos clínicos para terapias de células pulmonares han utilizado la aerosolización como vía de administración ( NCT04313647 , NCT04473170 , NCT04389385 , NCT04491240 y NCT04276987 ). Esta vía de administración puede ser la preferida debido a la distribución potencialmente más amplia de células en el pulmón al tiempo que reduce la probabilidad de daño y pérdida celular ( 141 ).
Otra vía interesante a considerar es el uso de una combinación de varias terapias celulares. Las CMM, por ejemplo, se han estudiado por sus efectos sinérgicos con otros tipos de células, incluidas las células endoteliales pulmonares y las células epiteliales ( 142 ). Por ejemplo, se demostró que las CMM estimulan a los progenitores endoteliales en pacientes con insuficiencia cardíaca y preservan la integridad endotelial después de un choque hemorrágico ( 143 , 144 ). Estos hallazgos podrían respaldar la investigación de ambos tipos de células como una terapia celular combinada.
Desde el punto de vista de la escalabilidad, las terapias alogénicas o basadas en el mercado que son compatibles con el antígeno leucocitario humano (HLA) o que no tienen HLA presentes se preferirían a las células autólogas. La compatibilidad o el agotamiento de HLA también pueden reducir la necesidad de inmunosupresión. Las lecturas de los ensayos clínicos deben incluir los resultados relacionados con COVID-19 y la función del órgano relacionada con la terapia celular que se administra. Por último, también se debe considerar la idea de aprovechar el campo de la biología sintética para adaptar aún más las líneas celulares diseñadas. Por ejemplo, las terapias celulares que modulan la expresión de las proteínas de entrada viral, disminuyen las células pluripotentes potencialmente tumorigénicas residuales o adoptan la recodificación traslacional de mamíferos a escala del genoma para conferir resistencia viral podrían ser de gran ventaja
