Prospektive, randomisierte und kontrollierte Studie zur Injektion von mesenchymalen Stammzellen aus der menschlichen Nabelschnur zur Behandlung von diabetischen Fußgeschwüren

Summary

Das vorliegende Protokoll beschreibt eine prospektive, randomisierte, kontrollierte klinische Studie, die eine humane mesenchymale Stammzellinjektion aus der Nabelschnur zur Behandlung von chronisch diabetischen Fußgeschwüren untersucht.

Abstract

Mit der Entwicklung der Gesellschaft und der Wirtschaft nimmt die Häufigkeit von diabetischen Fußgeschwüren weiter zu. Derzeit sind konventionelles Debridement mit Verbandswechsel, hyperbarem Sauerstoff und Vakuumversiegelung die wichtigsten konservativen Behandlungen in der klinischen Praxis, und große Wunden erfordern häufig Hauttransplantate oder Hautlappentransplantate. Die Behandlungseffekte sind jedoch nicht ideal, und es gibt viele Komplikationen. Aufgrund ihrer komplexen Pathogenese, der langen Behandlungszeit, der erheblichen damit verbundenen Schwierigkeiten und der hohen Behinderungsrate stellen diabetische Fußgeschwüre eine große Belastung für Patienten, Gesellschaft und medizinische Versorgung dar. Nach unserer vorherigen Studie umfassen die pharmakologischen Wirkungen von menschlichen Nabelschnurblutstammzellen eine unspezifische Immunregulation; erhöhte Sekretion von Wachstumsfaktoren, vasoaktiven Faktoren und entzündungshemmenden Faktoren; verbesserte antiinfektiöse Fähigkeit des menschlichen Körpers; Beseitigung von Entzündungen; und Förderung der Angiogenese und der Heilung von Geschwüren. Diese Effekte deuten darauf hin, dass Stammzellen als autologe oder allogene Behandlung von refraktären Wunden nützlich sein könnten. Daher führen wir in unserer Klinik eine klinische Studie zur Behandlung refraktärer diabetischer Wunden mit humanen Nabelschnurstammzellen für Patienten mit diabetischem Fußgeschwür durch, die die Einschlusskriterien erfüllen.

Introduction

Diabetes mellitus ist eine Krankheit, von der Menschen weltweit betroffen sind, und die Weltgesundheitsorganisation (WHO) prognostiziert, dass die Zahl der Menschen mit Diabetes mellitus von 285 Millionen im Jahr 2010 auf 439 Millionen im Jahr 2030 steigen wird¹. Diabetische Fußgeschwüre (DFUs) sind eine der schwerwiegendsten Komplikationen von Diabetes und tragen weltweit zu nicht-traumatischen Amputationen der unteren Extremitäten^bei 2,3,4,5.

In jüngster Zeit haben sich Stammzellen aufgrund ihrer Pluripotenz, ihrer Selbsterneuerung und ihrer Fähigkeit, die Sekretion regenerativer Zytokine^zu fördern, als Therapie durchgesetzt ^6,7. Ein früheres klinisches Experiment zeigte, dass aus Fett gewonnene Stammzellgele einen positiven Effekt auf die Behandlung von Fußgeschwüren bei chronischem Diabetes hatten⁸. Die Autoren überprüften die Wirksamkeit der Verwendung von Stammzellen zur Behandlung diabetischer Wunden bei 59 Patienten. In Woche 12 lag die Rate des vollständigen Wundverschlusses in der Behandlungs- und der Kontrollgruppe bei 82 % bzw. 53 %, was darauf hindeutet, dass Stammzellen für die Behandlung refraktärer diabetischer Wunden wirksam sind. Insgesamt hat die Fähigkeit von Stammzellen, sich zu regenerieren, zu ersetzen, zu reparieren und zu differenzieren, der Life-Science-Gemeinschaft unendliche Hoffnung gegeben⁹.

Im Jahr 2008 verwendeten Dulchavsky et ^al.10 Transplantate, die autologe Knochenmarkstromazellen (BMSCs) enthielten, um 20 Fälle von nicht heilenden Wunden unterschiedlicher Ursache zu behandeln. Histologische Untersuchungen zeigten, dass die Hautwunden von 18 Patienten vollständig reepithelialisiert waren. In ähnlicher Weise kann die Verwendung allogener nicht-diabetischer mesenchymaler Stammzellen (MSCs) in Gelatinegerüsten zur Behandlung von Pseudarthrosen diabetischer Wunden die Angiogenese fördern, die Reepithelialisierung erhöhen und den Ulkusbereich reduzieren¹¹. Es gibt jedoch nur wenige Fälle von Stammzellbehandlungen von diabetischen Fußwunden in in- und ausländischen klinischen Forschungsstudien; Bei den meisten handelt es sich nur um Fallberichte oder explorative klinische Forschung, denen ein strenges experimentelles Design fehlt, und es gibt nur wenige große Stichproben mit gutem Design oder randomisierte kontrollierte klinische Studien. Da es sich bei Stammzellen nicht um gewöhnliche Arzneimittel oder biologische Produkte handelt, unterscheiden sich die Zubereitungsmethoden und Qualitätskontrollen zwischen den Studien. Die Daten aus einer Studie spiegeln möglicherweise nicht vollständig die Sicherheit aller Stammzellen derselben Spezies wider. Daher haben wir die relevante Grundlagenforschung und präklinische Experimente mit humanen mesenchymalen Nabelschnurstammzellen (HUCMSCs) zusammengefasst und systematisch die Sicherheit und Wirksamkeit ihrer klinischen Anwendung evaluiert. Auf dieser Basis wurde die Injektion von mesenchymalen Stammzellen aus der menschlichen Nabelschnur zur Versorgung diabetischer Fußwunden als Therapie entwickelt. Ziel dieser Studie ist es, die Wirksamkeit und Sicherheit der Stammzellreparatur von diabetischen Fußwunden in der klinischen Anwendung zu überprüfen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Stammzelltherapie ein breites Anwendungsspektrum und großes Potenzial aufweist und eine vielversprechende neue medizinische Behandlungsmethode darstellt. Mit der kontinuierlichen Unterstützung der National Natural Science Foundation of China (Nr. 81571901, Nr. 81501671 und Nr. 82172224) haben wir eine Reihe von Studien zur Behandlung von diabetischen Wunden mit HUCMSCs durchgeführt. Wir haben mehr als 20 verwandte Artikel im Journal of Investigative Dermatology, Stem Cell Research and Therapy und Cell Death and Disease veröffentlicht und drei nationale Erfindungspatente angemeldet und damit eine große Forschungsgrundlage aufgebaut^12,13. Hier stellen wir einen Standardansatz zur Evaluierung der Injektion von HUCMSCs für die diabetische Wundversorgung des Fußes zur Verfügung. Dieses Standardverfahren wurde von klinischen Studien mit chinesischen Arzneimitteln genehmigt (Registrierungsnummer der Studie: Klinische Studien mit chinesischen Arzneimitteln: MR-32-21-015759, [Erstveröffentlichung: 20.10.2021]).

Protocol

Diese prospektive, monozentrische, randomisierte, kontrollierte klinische Studie wurde von der Ethikkommission des angeschlossenen Krankenhauses der Medizinischen Universität Xuzhou genehmigt (XYFY2021-KL124-02). Die Studie begann im Juli 2021 und wird bis Juli 2023 andauern; In diesem Experiment wurden 60 Patienten rekrutiert. Alle Patienten unterschrieben eine Einverständniserklärung, die es den Forschern erlaubte, ihre klinischen Materialien und biologischen Daten zu verwenden.

1. Rekrutierung von Patienten

1. Einschlusskriterien:
   1. Stellen Sie sicher, dass das Alter der Patienten zwischen 18 und 80 Jahren (einschließlich) liegt, unabhängig vom Geschlecht.
   2. Stellen Sie sicher, dass die Patienten mit Typ-2-Diabetes und diabetischen Fußgeschwüren die diagnostischen Kriterien 14 der WHO von 1999 erfüllen und einen glykierten Hämoglobinspiegel (HbA1c) von ≤¹⁰ % aufweisen, der während des Screening-Zeitraums oder innerhalb von 3 Monaten vor der Randomisierung festgestellt wurde.
   3. Vergewissern Sie sich, dass der Knöchel-Arm-Index¹⁵ der Zielgliedmaße mindestens 0,8 ohne Claudicatio intermittens beträgt.
   4. Stellen Sie sicher, dass das Geschwür jedes Patienten die folgenden Merkmale aufweist:
      Grad 1 oder Grad 2 nach dem Wagner-Gradsystem¹⁶ für Geschwüre.
      Position im Fuß, Knöchel oder vorderen Schienbein.
      Querschnittsfläche nach Debridement von 2-5 cm².
      Kein Eiter oder nekrotische Substanz, die mindestens 4 Wochen vor der Randomisierung mit bloßem Auge sichtbar ist.
   5. Patienten, die sich einer routinemäßigen Behandlung anderer Wunden unterziehen, dürfen nicht in die Studie einbezogen werden.
      1. Wenn mehrere Wunden vorhanden sind, wählen Sie die Wunde aus, die die Einschlusskriterien erfüllt und den größten Interventions- und Beurteilungsbereich aufweist.
      2. Wenn zwei oder mehr Wunden ähnlich groß sind, wählen Sie diejenige mit dem schwersten Grad aus.
      3. Wenn es zwei oder mehr Wunden mit der gleichen Fläche und dem gleichen Grad gibt, wählen Sie diejenige mit der längsten Wunddauer aus.
   6. Die Teilnahme an dieser klinischen Studie ist freiwillig. Stellen Sie sicher, dass die Patienten mit den Ärzten, die die Studie durchführen, kooperieren und eine Einverständniserklärung unterschreiben.
2. Ausschlusskriterien:
   1. Ausschluss von Patienten mit eindeutigen chirurgischen Indikationen: Gefäßverschluss, Knochenfreilegung, Abszess, Osteomyelitis.
   2. Ausschluss von Patienten mit Revaskularisation oder Angioplastie innerhalb von 3 Monaten vor der Aufnahme in die Studie.
   3. Patienten mit eingeschränkter Leberfunktion ausschließen; Insbesondere sollten Patienten mit ALT- (Aspartat-Aminotransferase) und AST-Werten (Alanin-Aminotransferase) ausgeschlossen werden, die dreimal höher sind als die Obergrenze des Normalwerts.
   4. Ausschluss von Patienten mit Kreatininspiegeln im Blut, die mehr als doppelt so hoch sind wie die Obergrenze des Normalwerts. Serumalbumin <2,0 g/dl; immunsuppressive medikamentöse Behandlung; verschiedene bösartige Tumoren; und Schwangerschaft, Stillzeit oder ein kürzlicher Geburtsplan.
   5. Schließen Sie Patienten mit Kontraindikationen, Allergien oder bekannten Allergien gegen Bestandteile von Stammzellpräparaten aus.
   6. Schließen Sie Patienten in anderen Situationen aus, die den Prüfarzt zu der Annahme veranlassen, dass der Patient nicht an dieser Studie teilnehmen sollte:
      1. Schließen Sie Patienten aus, wenn sich nach der Aufnahme herausstellt, dass sie die wichtigsten Aufnahmekriterien nicht erfüllen.
      2. Ausschluss von Patienten mit schwerwiegenden Nebenwirkungen, Patienten, die einen Rückzug aus der Studie beantragen, und Patienten, deren Erziehungsberechtigter sie auffordert, von der Studie zurückzutreten.
      3. Schließen Sie Patienten mit fehlender Medikation oder effektiven Beobachtungsdaten nach der Aufnahme aus.
3. Randomisierung und Verblindung
   1. Die aus der Ambulanz des Affiliated Hospital der Xuzhou Medical University rekrutierten Patienten werden im Verhältnis 1:1 in die Stammzelltherapiegruppe und die konventionelle Wundbehandlungsgruppe randomisiert.
   2. Führen Sie eine Doppelblindstudie für die Behandlung durch. Stellen Sie sicher, dass ein Dritter die Wundfläche jedes Patienten misst.

2. Präoperative Behandlung

1. Führen Sie routinemäßige Vorbehandlungsuntersuchungen für die Patienten nach der Aufnahme durch, einschließlich eines routinemäßigen Bluttests, einer Urinanalyse, einer routinemäßigen Stuhluntersuchung, einer biochemischen Funktionsbeurteilung, einer Beurteilung der Gerinnungsfunktion, Virologie usw. Stellen Sie sicher, dass die Patienten im selben Krankenhaus nachbeobachtet werden, um die Genauigkeit der Tests zu gewährleisten.
2. Schließen Sie Patienten ein, die die Einschlusskriterien erfüllen und die schriftliche Einverständniserklärung unterschrieben haben. Ordnen Sie jeden Probanden nach dem Zufallsprinzip entweder der Stammzelltherapiegruppe oder der konventionellen Wundbehandlungsgruppe im Verhältnis 1:1 zu, wobei eine proportionale Stichprobentechnik verwendet wird.

3. Behandlungsverfahren

HINWEIS: Die Patienten beider Gruppen erhalten alle 3 Tage einen systematischen routinemäßigen Wundverbandswechsel. In der Stammzellbehandlungsgruppe erhalten die Patienten viermal lokale Injektionen von Stammzellen (an Tag 1, Tag 8, Tag 15 und Tag 22 nach der Aufnahme). In der konventionellen Wundbehandlungsgruppe werden die Patienten viermal (an Tag 1, Tag 8, Tag 15 und Tag 22 nach der Aufnahme) mit einem Silberionenverband behandelt. Die einzelnen Schritte sind wie folgt.

Abbildung 1: Behandlungsablauf. In jeder Gruppe werden 30 Patienten streng nach dem in dieser Studie beschriebenen Protokoll behandelt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

1. Gruppe Stammzelltherapie
   1. Nachdem Sie die Wunde lokal mit Povidon-Jod desinfiziert und das nekrotische Gewebe mit einer chirurgischen Schere von der Wundoberfläche entfernt haben, saugen Sie mit einer Spritze 50 ml physiologische Kochsalzlösung an, um die Wundoberfläche innen und außen zu reinigen.
   2. Messen Sie den Wundbereich mit der sterilen Folienkantenhakenmethode¹⁷. Tragen Sie den sterilen Folien-Transparentverband mit seinem Koordinatenraster auf die Wundoberfläche auf und skizzieren Sie die Form der Wundoberfläche entlang des Wundrandes mit einem Filzstift. Berechnen Sie die Wundfläche entsprechend der Fläche jedes Koordinatenrasters der Folie.
   3. Injektion der mesenchymalen Stammzellen der menschlichen Nabelschnur (2 x 10⁵ Zellen/cm2; 0,4 ml/^cm2) in die Peripherie und die Wundbasis (Injektionsabstand: 0,75 cm; Injektionsvolumen: 0,1 ml/Stelle).
      HINWEIS: Die Anzahl der Injektionen pro Patient hängt von der Wundfläche ab.
   4. Schneiden Sie den sterilen Verband auf die richtige Größe zu, decken Sie ihn über die Wundoberfläche ab und verbinden Sie ihn dann.
2. Konventionelle Wundbehandlungsgruppe
   1. Nachdem Sie die Wunde lokal mit Jodophor desinfiziert und das nekrotische Gewebe mit einer chirurgischen Schere von der Wundoberfläche entfernt haben, saugen Sie mit einer Spritze 50 ml physiologische Kochsalzlösung auf, um die Wundoberfläche innen und außen zu reinigen.
   2. Messen Sie den Wundbereich mit der sterilen Folienkantenhakenmethode¹⁷. Tragen Sie den sterilen Folien-Transparentverband mit seinem Koordinatenraster auf die Wundoberfläche auf und skizzieren Sie die Form der Wundoberfläche entlang des Wundrandes mit einem Filzstift. Berechnen Sie die Wundfläche entsprechend der Fläche jedes Koordinatenrasters der Folie.
   3. Schneiden Sie den Silberionenverband auf eine geeignete Größe zu, decken Sie ihn über die Wundoberfläche ab und verbinden Sie ihn dann.

Abbildung 2: Schematische Darstellung der Flächenmessung des Fußgeschwürs. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 3: Schematische Darstellung der mesenchymalen Stammzellinjektion der menschlichen Nabelschnur. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

4. Beobachtungsindikatoren

1. Erhalten Sie die demografischen Daten der Probanden.
2. Erfassen Sie die Begleitbehandlungen; Erfassen Sie insbesondere den Wundstatus (Lage, Fläche, Tiefe, Infektion und Ischämie), die Wundheilungsrate, die Heilungszeit und Komplikationen.
3. Führen Sie Labortests durch. Nehmen Sie das Wundsekret für Tupfer und bakteriologische Kultur. Führen Sie routinemäßige Blutuntersuchungen und Tests für Leber- und Nierenfunktion durch.

5. Nachbereitung

1. Untersuchen Sie die Patienten am ersten Therapietag und bei den Nachsorgeterminen 15 Tage und 30 Tage nach der letzten Therapie.
2. Führen Sie Nachsorgeuntersuchungen sowohl ambulant als auch telefonisch durch, um die Behandlungseffekte, Zustandsänderungen, die Genesungssituation und den aktuellen Lebensstatus zu erfassen.

6. Bewertung der Wirksamkeit der Ergebnisse

1. Führen Sie die klinische Bewertung nach den folgenden Kriterien durch.
   1. Berechnen Sie den primären Ergebnisindex:
      Die 30-Tage-Wundheilungsrate = (ursprüngliche Wundfläche − nicht verheilte Wundfläche nach 30 Tagen)/ursprüngliche Wundfläche × 100%.
   2. Berechnen des sekundären Ergebnisindex
      1. Wundheilungszeit: Definieren Sie den Zeitpunkt des Wundverschlusses als den Zeitpunkt, zu dem die Wunde vollständig reepithelialisiert ist.
      2. Berechnen Sie die komplette Heilungsrate:
         Die vollständige Heilungsrate = die Anzahl der vollständig geheilten Fälle / die Gesamtzahl der Fälle × 100%
   3. Berechnen Sie die chirurgische Eingriffsrate:
      Chirurgische Eingriffsrate = die Anzahl der chirurgischen Eingriffe/die Gesamtzahl der Fälle × 100%.
      HINWEIS: Probanden, die sich einem der folgenden Verfahren unterzogen haben, werden als Patienten mit chirurgischen Eingriffen erfasst: Debridement und Drainage, Hauttransplantation, benachbarter Hautlappen, distaler Hautlappen, nicht-anastomosischer Hautlappen und Amputation.
   4. Führen Sie die Bakterienkultur¹⁸ gemäß den standardmäßigen klinischen Inspektionsverfahren durch und notieren Sie die Bakterienkulturergebnisse des Erregers ≥1 als positiv. Berechnen Sie die Erreger-Positivrate:
      Erreger-Positivrate = die Anzahl der erkannten Erreger-positiven/die Gesamtzahl der Fälle × 100%.

7. Sicherheitsverfahren

1. Im Falle eines unerwünschten Ereignisses (Krankheit, neue Symptome, Anzeichen oder Anomalien bei der Laboruntersuchung oder die Verschlechterung der ursprünglichen Symptome und Anzeichen, die während der klinischen Stammzellforschung auftreten, unabhängig davon, ob das Ereignis mit dem klinischen Forschungsmedikament zusammenhängt oder nicht), ergreifen Sie die erforderlichen Maßnahmen zur Behandlung und Rettung.
2. Verfolgen und untersuchen Sie alle unerwünschten Ereignisse und den Behandlungsprozess und zeichnen Sie die Ergebnisse detailliert auf, bis sie ordnungsgemäß behoben sind oder bis der Zustand stabil ist. Wenn ein Test abnormal ist und klinische Bedeutung hat, verfolgen Sie ihn, bis er wieder normal ist.

Results

Derzeit befindet sich unsere Forschung noch in der Phase der Patientenrekrutierung, und wir haben nun drei Patienten in der HUCMSCs-Behandlungsgruppe und drei Patienten in der Kontrollgruppe mit Silberionenverbänden abgeschlossen, so dass insgesamt sechs Patienten mit chronischen diabetischen Fußwunden vorliegen. Die durchschnittliche Größe der Ulkusfläche eines Patienten in der HUCMSCs-Behandlungsgruppe betrug 3,5 cm2 und reduzierte sich am 8., 15. bzw. 22. Tag nach der Behandlung mit HUCMSCs auf 2,6 cm2, 1,8...

Discussion

DFUs sind ein großes globales Problem für die öffentliche Gesundheit und eine der Hauptursachen für Amputationen der unteren Gliedmaßen und eine schlechte gesundheitsbezogene Lebensqualität^19,20. Gegenwärtig wird das klinische Management noch von konventionellem Debridement, hyperbarer Sauerstofftherapie, Vakuumsiegeldrainage (VSD) und konservativem Management dominiert. Größere Wunden erfordern oft die Transplantation von Haut und Hautlappen. Viele Patienten lei...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Silber Iin Wundverband	Shandong Cheerain Medical Co., Ltd.	20152640521	Steriler Silberionenverband für medizinische Zwecke (Typ F) 10 cm x 10 cm
Menschliche Nabelschnur Mesenchymale Stammzellen Injektion	Shandong Qilu Cell Therapy Engineering Technology Co., Ltd.	32183185-X	Hauptbestandteile: mesenchymale Stammzellen der menschlichen Nabelschnur. Pharmakologische Wirkung: Ein unspezifischer Immunmodulator kann die Sekretion des Wachstumsfaktors, des vasoaktiven Faktors und des entzündungshemmenden Faktors verbessern, die Antiinfektionsfähigkeit des menschlichen Körpers verbessern, Entzündungen beseitigen, die Angiogenese und die Heilung von Geschwüren fördern.
Sterile Netzfolie transparenter Verband	Smith & Neffe	20162644490	Sterile Netzfolie transparenter Verband (zur Messung der Wundfläche) 6 cm x 7 cm