Summary

Проспективное, рандомизированное и контролируемое исследование инъекции мезенхимальных стволовых клеток пуповины человека для лечения язв диабетической стопы

Published: March 03, 2023
doi:

Summary

В настоящем протоколе описывается проспективное рандомизированное контролируемое клиническое исследование, в котором оценивают инъекцию мезенхимальных стволовых клеток пуповины человека для лечения хронических язв диабетической стопы.

Abstract

С развитием общества и экономики заболеваемость язвами диабетической стопы продолжает увеличиваться. В настоящее время традиционная санация со сменой повязок, гипербарическим кислородом и вакуумным герметизирующим дренажем являются основными консервативными методами лечения в клинической практике, а большие раны часто требуют кожных трансплантатов или кожных лоскутов. Тем не менее, эффекты лечения не идеальны, и существует множество осложнений. Из-за сложного патогенеза, длительного времени лечения, значительных сопутствующих трудностей и высокого уровня инвалидности язвы диабетической стопы ложатся тяжелым бременем на пациентов, общество и медицинскую помощь. Согласно нашему предыдущему исследованию, фармакологические эффекты стволовых клеток пуповинной крови человека включают неспецифическую иммунную регуляцию; повышенная секреция факторов роста, вазоактивных факторов и противовоспалительных факторов; повышенная противоинфекционная способность организма человека; устранение воспалений; и содействие ангиогенезу и заживлению язв. Эти эффекты предполагают, что стволовые клетки могут быть полезны в качестве аутологичного или аллогенного лечения рефрактерных ран. Поэтому мы проводим клиническое исследование по лечению рефрактерных диабетических ран стволовыми клетками пуповины человека в нашей клинике для пациентов с язвой диабетической стопы, которые соответствуют критериям включения.

Introduction

Сахарный диабет – это заболевание, которое поражает людей во всем мире, и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) прогнозирует, что число людей с сахарным диабетом увеличится с 285 миллионов в 2010 году до 439 миллионов в 2030 году1. Диабетические язвы стопы (ДФУ) являются одним из наиболее серьезных осложнений диабета и являются основными причинами нетравматических ампутаций нижних конечностей во всем мире 2,3,4,5.

В последнее время стволовые клетки процветают в качестве терапии из-за их плюрипотентности, самообновления и способности стимулировать секрецию регенеративных цитокинов 6,7. Предыдущий клинический эксперимент показал, что гели стволовых клеток, полученные из жиров, оказали положительное влияние на лечение язв стопы при хроническом диабете8. Авторы подтвердили эффективность использования стволовых клеток для лечения диабетических ран у 59 пациентов. На 12-й неделе частота полного закрытия раны в группе лечения и контрольной группе составила 82% и 53% соответственно, что указывает на эффективность стволовых клеток для лечения рефрактерных диабетических ран. В целом, способность стволовых клеток к регенерации, замене, восстановлению и дифференцировке дала бесконечную надежду сообществу медико-биологических наук9.

В 2008 году Dulchavsky et al.10 использовали трансплантаты, содержащие аутологичные стромальные клетки костного мозга (BMSC), для лечения 20 случаев незаживающих ран различной причины. Гистологические исследования показали, что кожные раны 18 пациентов были полностью реэпителизированы. Аналогичным образом, использование аллогенных недиабетических мезенхимальных стволовых клеток (МСК) в желатиновых каркасах для лечения несращенных диабетических ран может способствовать ангиогенезу, увеличивать реэпителизацию и уменьшать площадь язвы11. Тем не менее, в отечественных и зарубежных клинических исследованиях мало случаев лечения ран диабетической стопы стволовыми клетками; Большинство из них представляют собой только отчеты о случаях или предварительные клинические исследования, в которых отсутствует строгий экспериментальный дизайн, и есть несколько крупных образцов с хорошим дизайном или рандомизированными контролируемыми клиническими испытаниями. Поскольку стволовые клетки не являются распространенными лекарственными средствами или биологическими продуктами, методы приготовления и контроля качества различаются в разных исследованиях. Данные одного исследования могут не полностью отражать безопасность всех стволовых клеток одного вида. Поэтому мы дополнительно обобщили соответствующие фундаментальные исследования и доклинические эксперименты с мезенхимальными стволовыми клетками пуповины человека (HUCMSC) и систематически оценивали безопасность и эффективность их клинического применения. На этой основе в качестве лечения была разработана инъекция мезенхимальных стволовых клеток из пуповины человека для заживления ран диабетической стопы. Это исследование направлено на проверку эффективности и безопасности восстановления стволовыми клетками ран диабетической стопы при клиническом использовании.

Таким образом, терапия стволовыми клетками имеет широкий спектр применения и большой потенциал и представляет собой многообещающий новый метод лечения. При постоянной поддержке Национального фонда естественных наук Китая (No 81571901, No 81501671 и No 82172224) мы провели серию исследований по лечению диабетических ран с помощью HUCMSC. Мы опубликовали более 20 связанных статей в Journal of Investigative Dermatology, Stem Cell Research and Therapy и Cell Death and Disease и подали заявки на три национальных патента на изобретения, тем самым накопив большой фундамент исследований12,13. Здесь мы предлагаем стандартный подход к оценке инъекций HUCMSC для заживления ран диабетической стопы. Эта стандартная процедура была одобрена китайскими клиническими испытаниями лекарств (регистрационный номер исследования: клинические испытания китайских лекарств: MR-32-21-015759, [Первоначальный выпуск: 20.10.2021]).

Protocol

Это проспективное одноцентровое рандомизированное контролируемое клиническое исследование было одобрено Комитетом по этике дочерней больницы Медицинского университета Сюйчжоу (XYFY2021-KL124-02). Исследование началось в июле 2021 года и продлится до июля 2023 года; В этом эксперименте было наб?…

Representative Results

В настоящее время наше исследование все еще находится на стадии набора пациентов, и в настоящее время мы завершили трех пациентов в группе лечения HUCMSCs и трех пациентов в контрольной группе повязками с ионами серебра, в результате чего в общей сложности шесть пациентов с хроническими р?…

Discussion

ДФУ являются одной из основных глобальных проблем общественного здравоохранения и одной из основных причин ампутаций нижних конечностей и ухудшения качества жизни, связанного со здоровьем19,20. В настоящее время в клиническом лечении по-прежнему преобла…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы благодарят дочернюю больницу Медицинского университета Сюйчжоу за сотрудничество, включая набор и наблюдение за пациентами с ранами диабетической стопы. Авторы также благодарят пациентов, которые участвовали в опросе потребностей пациентов во время разработки этого исследования.

Автор(ы) объявляют о получении следующей финансовой поддержки для исследования, авторства и/или публикации этой статьи: Национальный фонд естественных наук Китая 82172224, Программа последипломных исследований и практических инноваций провинции Цзянсу (SJCX22-1271) и Комиссия по инновациям и технологиям (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