Summary

Prospektiv, randomiseret og kontrolleret undersøgelse af en human navlestrengsmesenkymal stamcelleinjektion til behandling af diabetiske fodsår

Published: March 03, 2023
doi:

Summary

Denne protokol beskriver en prospektiv, randomiseret, kontrolleret klinisk undersøgelse, der evaluerer en human navlestreng mesenkymal stamcelleinjektion til behandling af kroniske diabetiske fodsår.

Abstract

Med udviklingen af samfundet og økonomien fortsætter forekomsten af diabetiske fodsår med at stige. I øjeblikket er konventionel debridering med bandageskift, hyperbar ilt og vakuumforseglingsdræning de vigtigste konservative behandlinger i klinisk praksis, og store sår kræver ofte hudtransplantater eller hudklaptransplantater. Imidlertid er behandlingseffekterne ikke ideelle, og der findes mange komplikationer. På grund af dets komplekse patogenese, lange behandlingstid, betydelige tilknyttede vanskeligheder og høje invaliditetsrate forårsager diabetiske fodsår en tung byrde for patienter, samfund og lægehjælp. Ifølge vores tidligere undersøgelse omfatter de farmakologiske virkninger af stamceller fra humant navlesnorsblod uspecifik immunregulering; øget sekretion af vækstfaktorer, vasoaktive faktorer og antiinflammatoriske faktorer; forbedret anti-infektiøs evne i den menneskelige krop; eliminering af betændelse; og fremme af angiogenese og sårheling. Disse virkninger tyder på, at stamceller kan være nyttige som en autolog eller allogen behandling af ildfaste sår. Derfor gennemfører vi et klinisk forsøg til behandling af ildfaste diabetiske sår med humane navlesnorsstamceller i vores klinik for diabetiske fodsårpatienter, der opfylder inklusionskriterierne.

Introduction

Diabetes mellitus er en sygdom, der rammer individer over hele verden, og Verdenssundhedsorganisationen (WHO) forudsiger, at antallet af mennesker med diabetes mellitus vil stige fra 285 millioner i 2010 til 439 millioner i 20301. Diabetiske fodsår (DFU’er) er en af de mest alvorlige komplikationer af diabetes og er hovedbidragydere til ikke-traumatiske amputationer af underekstremiteter over hele verden 2,3,4,5.

For nylig har stamceller blomstret som terapi på grund af deres pluripotens, selvfornyelse og evne til at fremme udskillelsen af regenerative cytokiner 6,7. Et tidligere klinisk forsøg viste, at fedtafledte stamcellegeler havde en positiv effekt på behandlingen af fodsår ved kronisk diabetes8. Forfatterne verificerede effektiviteten af at bruge stamceller til behandling af diabetiske sår hos 59 patienter. I uge 12 var hastigheden af fuldstændig sårlukning i behandlings- og kontrolgrupperne henholdsvis 82% og 53%, hvilket indikerer, at stamceller er effektive til behandling af ildfaste diabetiske sår. Samlet set har stamcellernes evne til at regenerere, erstatte, reparere og differentiere givet uendeligt håb til life science-samfundet9.

I 2008 brugte Dulchavsky et al.10 transplantater indeholdende autologe knoglemarvstromale celler (BMSC’er) til behandling af 20 tilfælde af ikke-helbredende sår af forskellige årsager. Histologiske undersøgelser viste, at hudsårene hos 18 patienter blev fuldstændig re-epithelialiseret. På samme måde kan brugen af allogene ikke-diabetiske mesenkymale stamceller (MSC’er) i gelatinestilladser til behandling af diabetiske sår uden for Unionen fremme angiogenese, øge re-epithelialisering og reducere sårområdet11. Der er dog få tilfælde af stamcellebehandling af diabetiske fodsår i indenlandske og udenlandske kliniske forskningsundersøgelser; De fleste er kun caserapporter eller sonderende klinisk forskning, der mangler et strengt eksperimentelt design, og der er få store prøver med godt design eller randomiserede kontrollerede kliniske forsøg. Da stamceller ikke er almindelige lægemidler eller biologiske produkter, varierer forberedelsesmetoderne og kvalitetskontrollerne mellem undersøgelserne. Data fra én undersøgelse afspejler muligvis ikke fuldt ud sikkerheden af alle stamceller fra samme art. Derfor opsummerede vi yderligere den relevante grundforskning og prækliniske eksperimenter med humane navlesnorsmesenkymale stamceller (HUCMSC’er) og evaluerede systematisk sikkerheden og effektiviteten af deres kliniske anvendelse. På dette grundlag blev injektion af mesenkymale stamceller fra den menneskelige navlestreng til reparation af diabetiske fodsår udviklet som en behandling. Denne undersøgelse har til formål at verificere effekten og sikkerheden af stamcellereparation af diabetiske fodsår i klinisk brug.

Sammenfattende har stamcelleterapi et bredt spektrum af anvendelser og stort potentiale og repræsenterer en lovende ny medicinsk behandlingsmetode. Med fortsat støtte fra National Natural Science Foundation of China (nr. 81571901, nr. 81501671 og nr. 82172224) gennemførte vi en række undersøgelser af behandling af diabetiske sår med HUCMSC’er. Vi har offentliggjort mere end 20 relaterede artikler i Journal of Investigative Dermatology, Stem Cell Research and Therapy og Cell Death and Disease og har ansøgt om tre nationale opfindelsespatenter og dermed akkumuleret et stort fundament af forskning12,13. Her giver vi en standardtilgang til evaluering af injektion af HUCMSC’er til reparation af diabetiske fodsår. Denne standardprocedure er godkendt af kinesiske kliniske lægemiddelforsøg (forsøgsregistreringsnummer: Kinesiske kliniske lægemiddelforsøg: MR-32-21-015759, [Første udgivelse: 20.10.2021]).

Protocol

Denne prospektive, enkeltcenter, randomiserede, kontrollerede kliniske undersøgelse blev godkendt af den etiske komité for det tilknyttede hospital ved Xuzhou Medical University (XYFY2021-KL124-02). Undersøgelsen startede i juli 2021 og fortsætter indtil juli 2023; 60 patienter blev rekrutteret i dette eksperiment. Alle patienter underskrev et informeret samtykke, der tillod forskerne at bruge deres kliniske materialer og biologiske data. 1. Rekruttering af patienter <ol…

Representative Results

På nuværende tidspunkt er vores forskning stadig i patientrekrutteringsfasen, og vi har nu afsluttet tre patienter i HUCMSCs behandlingsgruppe og tre patienter i kontrolgruppen med sølvionforbindinger, hvilket giver i alt seks patienter med kroniske diabetiske fodsår. Den gennemsnitlige størrelse af mavesårsområdet hos en patient i HUCMSCs behandlingsgruppe var 3,5 cm 2, og dette blev reduceret til 2,6 cm 2, 1,8 cm 2 og 1,25 cm 2 henholdsvis den 8., 15. og 22. dag efter behandling …

Discussion

DFU’er er et stort globalt folkesundhedsproblem og en vigtig årsag til amputationer af underekstremiteter og dårlig sundhedsrelateret livskvalitet19,20. På nuværende tidspunkt er klinisk ledelse stadig domineret af konventionel debridering, hyperbar iltbehandling, vakuumforseglingsdræning (VSD) og konservativ styring. Større sår kræver ofte transplantation af hud og hudflapper. Mange patienter lider af langvarige og gentagne sygdomme, der forårsager alvo…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne takker det tilknyttede hospital i Xuzhou Medical University for dets samarbejde, herunder rekruttering og opfølgning af patienter med diabetiske fodsår. Forfatterne takker også de patienter, der deltog i patientbehovsundersøgelsen under udformningen af denne undersøgelse.

Forfatteren (e) annoncerer modtagelsen af følgende økonomiske støtte til forskning, forfatterskab og / eller offentliggørelse af denne artikel: National Natural Science Foundation of China 82172224, Postgraduate Research &; Practice Innovation Program of Jiangsu Province (SJCX22-1271) og Innovation & Technology Commission (Health@InnoHK).

Materials

Silver Iin Wound Dressing Shandong Cheerain Medical Co.,Ltd.  20152640521 Sterile silver ion dressing for medical use (Type F) 10 cm x 10 cm
Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells Injection Shandong Qilu Cell Therapy Engineering Technology Co., Ltd. 32183185-X Main components: human umbilical cord mesenchymal stem cells. Pharmacological effect: non-specific immunomodulator can enhance the secretion of growth factor, vasoactive factor and anti-inflammatory factor, improve the anti infection ability of human body, eliminate inflammation, promote angiogenesis and ulcer healing.
Sterile mesh film transparent dressing Smith & Nephew 20162644490 Sterile mesh film transparent dressing (used for wound area measurement) 6 cm x 7 cm

References

  1. Sun, H., et al. IDF diabetes atlas: Global, regional and country-level diabetes prevalence estimates for 2021 and projections for 2045. Diabetes Research and Clinical Practice. 183, 109119 (2022).
  2. Volmer-Thole, M., Lobmann, R. Neuropathy and diabetic foot syndrome. International Journal of Molecular Sciences. 17 (6), 917 (2016).
  3. Boulton, A. J. The pathway to foot ulceration in diabetes. The Medical Clinics of North America. 97 (5), 7755-7790 (2013).
  4. Kumar, S., et al. The prevalence of foot ulceration and its correlates in type 2 diabetic patients: a population-based study. Diabetic Medicine. 11 (5), 480-484 (1994).
  5. Margolis, D. J., Jeffcoate, W. Epidemiology of foot ulceration and amputation: Can global variation be explained. The Medical Clinics of North America. 97 (5), 791-805 (2013).
  6. Burgess, J. L., Wyant, W. A., Abdo Abujamra, B., Kirsner, R. S., Jozic, I. Diabetic wound-healing science. Medicina. 57 (10), 1072 (2021).
  7. Behr, B., Ko, S. H., Wong, V. W., Gurtner, G. C., Longaker, M. T. Stem cells. Plastic and Reconstructive Surgery. 126 (4), 1163-1171 (2010).
  8. Moon, K. C., et al. Potential of allogeneic adipose-derived stem cell-hydrogel complex for treating diabetic foot ulcers. Diabetes. 68 (4), 837-846 (2019).
  9. Bacakova, L., et al. Stem cells: Their source, potency and use in regenerative therapies with focus on adipose-derived stem cells – A review. Biotechnology Advances. 36 (4), 1111-1126 (2018).
  10. Dulchavsky, D., et al. marrow-derived stromal cells (BMSCs) interact with fibroblasts in accelerating wound healing. Journal of Investigative Surgery. 21 (5), 270-279 (2008).
  11. Hu, Y., et al. Exosomes derived from pioglitazone-pretreated MSCs accelerate diabetic wound healing through enhancing angiogenesis. Journal of Nanobiotechnology. 19 (1), 150 (2021).
  12. Meng, F., et al. CircARHGAP12 triggers mesenchymal stromal cell autophagy to facilitate its effect on repairing diabetic wounds by sponging miR-301b-3p/ATG16L1 and miR-301b-3p/ULK2. The Journal of Investigative Dermatology. 142 (7), 1976.e4-1989.e4 (2022).
  13. Shen, C., et al. Exosomal microRNA rectangle93 rectangle3p secreted by bone marrow mesenchymal stem cells downregulates apoptotic peptidase activating factor 1 to promote wound healing. Bioengineered. 13 (1), 27-37 (2022).
  14. Alberti, K. G., Zimmet, P. Z. Definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications. Part 1: Diagnosis and classification of diabetes mellitus provisional report of a WHO consultation. Diabetic Medicine. 15 (7), 539-553 (1998).
  15. Lijmer, J. G., Hunink, M. G., vanden Dungen, J. J., Loonstra, J., Smit, A. J. ROC analysis of noninvasive tests for peripheral arterial disease. Ultrasound in Medicine & Biology. 22 (4), 391-398 (1996).
  16. Wagner Jr, F. W. The dysvascular foot: A system for diagnosis and treatment. Foot & Ankle. 2 (2), 64-122 (1981).
  17. Griffin, J. W., Tolley, E. A., Tooms, R. E., Reyes, R. A., Clifft, J. K. A comparison of photographic and transparency-based methods for measuring wound surface area. Physical Therapy. 73 (2), 117-122 (1993).
  18. Lipsky, B. A., et al. Diagnosis and treatment of diabetic foot infections. Plastic and Reconstructive Surgery. 117 (7 Suppl), 212S-238S (2006).
  19. Huang, Y. Y., et al. Effect of a novel macrophage-regulating drug on wound healing in patients with diabetic foot ulcers: A randomized clinical trial. JAMA Network Open. 4 (9), e2122607 (2021).
  20. Yarahmadi, A., et al. The effect of platelet-rich plasma-fibrin glue dressing in combination with oral vitamin E and C for treatment of non-healing diabetic foot ulcers: A randomized, double-blind, parallel-group, clinical trial. Expert Opinion on Biological Therapy. 21 (5), 687-696 (2021).
  21. Virador, G. M., de Marcos, L., Virador, V. M. Skin wound healing: Refractory wounds and novel solutions. Methods in Molecular Biology. 1879, 221-241 (2019).
  22. Um, S., Ha, J., Choi, S. J., Oh, W., Jin, H. J. Prospects for the therapeutic development of umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells. World Journal of Stem Cells. 12 (12), 1511-1528 (2020).
  23. Xiao, M., et al. Dynamic biological characteristics of human bone marrow hematopoietic stem cell senescence. Scientific Reports. 12, 17071 (2022).
  24. Zhang, Z., et al. Safety and immunological responses to human mesenchymal stem cell therapy in difficult-to-treat HIV-1-infected patients. AIDS. 27 (8), 1283-1293 (2013).
  25. Wu, M., et al. Human umbilical cord mesenchymal stem cell promotes angiogenesis via integrin beta1/ERK1/2/HIF-1alpha/VEGF-A signaling pathway for off-the-shelf breast tissue engineering. Stem Cell Research & Therapy. 13 (1), 99 (2022).
  26. Li, K., et al. Anti-inflammatory and immunomodulatory effects of the extracellular vesicles derived from human umbilical cord mesenchymal stem cells on osteoarthritis via M2 macrophages. Journal of Nanobiotechnology. 20 (1), 38 (2022).
  27. Qin, H. L., Zhu, X. H., Zhang, B., Zhou, L., Wang, W. Y. Clinical evaluation of human umbilical cord mesenchymal stem cell transplantation after angioplasty for diabetic foot. Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes. 124 (8), 497-503 (2016).
  28. Cai, J., et al. Umbilical cord mesenchymal stromal cell with autologous bone marrow cell transplantation in established Type 1 diabetes: A pilot randomized controlled open-label clinical study to assess safety and impact on insulin secretion. Diabetes Care. 39 (1), 149-157 (2016).
check_url/65045?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Zhang, J., Zhao, B., Wei, W., Wang, D., Wang, H., Zhang, A., Tao, C., Li, X., Li, Q., Jin, P. Prospective, Randomized, and Controlled Study of a Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cell Injection for Treating Diabetic Foot Ulcers. J. Vis. Exp. (193), e65045, doi:10.3791/65045 (2023).

View Video