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Stammzellen als Option zur Behandlung des Coronavirus?

Mesenchymale Stammzellen aus Nabelschnurgewebe – Option zur Behandlung kritischer Covid-19-Pneumonie?

Das neuartige Coronavirus (SARS-CoV-2) breitet sich seit Mitte Februar in Deutschland aus. Mehr als 160.000 Personen haben sich seitdem mit dem Virus infiziert1. Die durch das Virus ausgelöste Erkrankung COVID-19 verläuft in 80% der Fälle unproblematisch, oft sogar ohne Symptome2. Etwa 14% der Fälle verlaufen dagegen schwer, etwa 6% kritisch2. Vor allem ältere Patienten und Patienten mit Komorbiditäten sind hier gefährdet3,4.

Herausforderung bei der Behandlung

Eine spezielle Therapie gibt es bislang nicht. Die Behandlung erfolgt symptomatisch, in schweren Fällen mithilfe von fiebersenkenden Mitteln, Antibiotika gegen Begleitinfektionen, antiviralen Therapeutika oder zusätzlicher Beatmung. Die Letalität für einen schweren Krankheitsverlauf liegt bei 8%, die für einen kritischen Krankheitsverlauf bei bis zu 22%5. Die große Herausforderung ist hier die innerhalb weniger Tage auftretende Lungenentzündung (Pneumonie), die schnell zur starken Belastung für den gesamten Körper werden kann6.

Neue Behandlungsoption

Chinesische Wissenschaftler hatten Anfang Februar 2020 herausgefunden, dass die kritische COVID-19-Lungenentzündung mithilfe von mesenchymalen Stammzellen aus Nabelschnurgewebe (UC-MSCs) erfolgreich behandelt werden kann. In einem Case Report ist dazu der Fall einer 65-Jährigen Chinesin beschrieben. Alle verfügbaren Begleittherapien inklusive Beatmung, Antibiose, Korticoidtherapie oder die Gabe von antiviralen Therapeutika hatten den Zustand der Patientin nicht verbessern können. Durch die intravenöse Gabe von UC-MSCs wurde die Frau jedoch innerhalb weniger Tage erfolgreich therapiert7.

UC-MSCs – multifunktionell

Das Besondere an UC-MSCs ist, dass sie chemotaktisch sind. Das bedeutet, dass sie Gewebeverletzungen und Entzündungen „wittern“ und gezielt zu ihnen wandern8,9. Dort angekommen, setzen sie verschiedene Botenstoffe und Wachstumsfaktoren frei und stoßen so Regenerationsprozesse an8,10. Mithilfe dieser Fähigkeit schwächen UC-MSCs gezielt Entzündungsreaktionen ab10-14. Durch Freisetzung des Botenstoffes Interleukin-6 stimulieren sie beispielsweise die Veränderung von entzündungsfördernden Fresszellen zu anti-entzündlichen Fresszellen. Durch die Freisetzung des Botenstoffes Prostaglandin E2 unterdrücken sie außerdem die Aktivität und Vermehrung verschiedener Abwehrzellen. Es ist vor allem diese spezielle Eigenschaft, die sich Wissenschaftler und Ärzte bei der Behandlung von kritisch-kranken COVID-19-Patienten zu Nutze machen wollen.

Eine Phase-1-Studie zeigte bereits, dass UC-MSCs bei der Behandlung von Patienten mit COVID-19-Pneumonie sicher und unbedenklich sind. Aktuell untersuchen 3 Phase-2-Studien neben der Sicherheit nun auch die Wirksamkeit von UC-MSCs bei der Behandlung von COVID-19-Pneumonie. Die Studien begannen im Februar 2020 und enden voraussichtlich noch im Herbst dieses Jahres. Dann wird sich zeigen, ob die Wirkung von UC-MSCs in einer größeren Patienten-Kohorte bestätigt werden kann und die Zellen eine realistische Option zur Behandlung von schwerer und kritischer COVID-19-Pneumonie sind.

Warum mesenchymale Stammzellen aus Nabelschnurgewebe bei COVID-19 helfen könnten

Coronavirus-Infektionen erzeugen im Körper von Infizierten eine starke, überschießende Immunreaktion15. Der Grund dafür ist, dass Coronaviren nicht nur Zellen des Lungengewebes befallen. Sie infizieren auch bestimmte Immunzellen, die im Lungengewebe eigentlich die erste Abwehrlinie gegen Atemwegskeime bilden15. Normalerweise würden diese Zellen ein „Hilfesignal“ an das Immunsystem absenden, sobald sie infiziert wurden oder Keime finden. Bei einer Coronavirus-Infektion können sie das jedoch vorerst nicht. Die Viren unterdrücken das Hilfesignal, da sie die befallenen Zellen benötigen, um sich in ihnen zu vermehren. Einen Angriff durch die Immunabwehr können sie daher nicht gebrauchen16. Erst nach einer gewissen Verzögerung wird das Signal in Form von unterschiedlichsten Botenstoffen ausgesendet – dann aber als eine Art „Dauersignal“, erzwungen durch die Viren im Innern der Zellen16.

Da nun in der Lunge viele Zellen von Viren befallen sind, werden ebenso viele besonders starke, dauerhafte „Hilfesignale“ abgesetzt. Dieses Phänomen wird auch als Zytokinsturm (engl.: cytokine storm) bezeichnet15. Ein solcher Zytokinsturm ruft die gesamte Immunabwehr auf den Plan. Die Immunantwort gerät außer Kontrolle15. Das Resultat sind oft schwere Lungenentzündungen und Schäden im Lungengewebe. Einige Patienten entwickeln ein sogenanntes akutes Atemnotsyndrom (ARDS) und müssen beatmet werden17.

Stand der klinischen Forschung

Erste Patientenstudien untersuchen bereits, ob diese starke Immunreaktion und die Lungenentzündung bei COVID-19 mit UC-MSCs behandelt werden kann. So prüft eine chinesische Patienten-Studie, ob UC-MSCs bei der Behandlung grundsätzlich sicher und unbedenklich sind17. Die Ergebnisse stehen noch aus, Studienende ist voraussichtlich im kommenden Dezember. Weitere Patienten-Studien untersuchen bereits ganz konkret die Wirksamkeit von UC-MSCs bei der Behandlung von COVID-19-Patienten19,20, darunter eine erste europäische Studie aus Frankreich21. Hier werden kritisch-kranke, beatmungspflichtige COVID-19-Patienten nach dem Zufallsprinzip zwei Behandlungsgruppen zugeordnet. Sie erhalten zusätzlich zur standardmäßigen Intensivbehandlung dann entweder UC-MSCs oder eine Placebo-Lösung, beides in Form einer Infusion. Die Studienärzte hoffen, im Mai nächsten Jahres stichhaltige Aussagen zur Wirksamkeit der neuen Behandlung machen zu können21.

Erste Expertenmeinung

Ein Experten-Trio aus den USA, unter anderem von der renommierten Harvard Medical School, fasste den Stand der Forschung rund um die UC-MSCs kürzlich in einer Fachpublikation zusammen. Laut Einschätzung der Autoren seien UC-MSCs aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften die geeignetste Stammzellart zur Behandlung von Corona-Virus-Infektionen22(E77). Besonders für schwere Verläufe sind UC-MSC möglicherweise eine schnell umsetzbare Option. Trotz aller laufenden Studien sieht das Experten-Trio die Datenlage jedoch noch immer als begrenzt 22(E77). Basierend auf bisherigen Daten erscheint die intravenöse Gabe von UC-MSCs jedoch sicher und wirksam 22(E78-E79). Alles deutet darauf hin, dass UC-MSCs Gewebe heilen können und die Genesung beschleunigen 22(E79). Die US-Experten sehen UC-MSCs deshalb als mögliche Option, um kritisch kranke COVID-19-Patienten im Rahmen von Härtefall-Programmen („Compassionate Use“) zu behandeln 22(E79).

Vorsicht vor falschem Optimismus

Aktuell gibt es jedoch noch kein solches Programm – weder in den USA noch in Europa. Weiterhin gibt es auch keine zugelassene Therapie gegen COVID-19 auf der Basis von Stammzellen – darauf weisen unter anderem auch die Experten des Stammzellnetzwerks NRW sowie des German Stem Cell Networks in Stellungnahmen hin23,24. Vor entsprechenden ungeprüften, zellbasierten Behandlungen wird ausdrücklich gewarnt24. Die aktuellen Patientenstudien laufen noch einige Monate. Es dauert also noch etwas bis haltbare Ergebnisse vorliegen. Zwar sind die bisherigen Erkenntnisse durchaus vielversprechend, sie sollten aber aufgrund der bislang begrenzten Erfahrungen nicht überbewertet werden. Bis zu einer zugelassenen Stammzelltherapie ist es auch in Zeiten einer Coronavirus-Pandemie noch ein weiter Weg.

Referenzen

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23 Stammzellnetzwerk NRW. Stellungnahmen zu COVID-19 und Stammzellen. https://www.stammzellen.nrw.de/newsroom/artikel/stellungnahmen-zu-covid-19-und-stammzellen. Updated April 29, 2020.000Z. Accessed April 29, 2020.

24 German Stem Cell Network (GSCN) e.V. Stellungnahme des GSCN zu Angeboten von ungeprüften Therapien mit Stammzellen für die COVID-19 Erkrankung durch das Corona-Virus SARS-CoV-2. https://gscn.org/de/startseite.aspx. Updated April 29, 2020.000Z. Accessed April 29, 2020.