Analyze van de veiligheid van intra-arteriële autologe myogene stamcel therapie voor m.3243A>G mutatiedragers

Mitochondriële aandoeningen zijn progressieve, vaak fatale multisysteem
aandoeningen, welke voor een deel worden veroorzaakt door mitochondriële DNA
(mtDNA) mutaties. Epidemiologische studies hebben aangetoond dat 1/10,000
mensen een mtDNA aandoening heeft, hetgeen resulteert in hoge gezondheidskosten
en verlies van kwaliteit van leven. De klinische manifestaties treffen
voornamelijk organen met een hoge energie behoefte, zoals het brein en de
spieren. Op dit moment is er geen effectieve behandeling beschikbaar die het
ziekteproces kan beïnvloeden. Therapieën gebaseerd op het gebruik van myogene
stamcellen om te compenseren voor defecte spiervezels zijn veelbelovend om de
myopathie en bewegingsintolerantie te bestrijden, welke voorkomen bij >50% van
de dragers van een heteroplasmische mtDNA mutatie. Myogene stamcellen genaamd
mesoangioblasten (MABs) zijn momenteel de enige myogene stamcellen die aan alle
criteria voldoen om gebruikt te worden als "advanced cell therapy medicinal
product" voor systemische behandeling, aangezien MABs goede ex vivo
proliferatie capaciteit hebben, hoge myogene differentiatiecapaciteit en door
de bloedvatwand naar de aangedane spieren kunnen migreren, dus geschikt zijn
voor intra-arteriële (systemische) toediening. Op dit moment wordt allogene
MABs transplantatie gebruikt voor spierregeneratie in diermodelen en patiënten
met Duchenne spierdystrofie. Behandeling met ex vivo geëxpandeerde donor MABs
heeft geresulteerd in significante spierregeneratie in Duchenne Muscular
Dystrofie (DMD) hond en muismodellen. Intraarteriële toediening van allogene
MABs in jongens met DMD (fase I/IIa klinische studie) heeft aangetoond dat deze
behandeling relatief veilig is en dat dystrofine wordt geproduceerd door nieuwe
spiervezels, maar onvoldoende was om klinische verbetering te induceren. Onze
aanpak is superieur aangezien wij autologe MABs gebruiken, waardoor het gebruik
van immunosuppressiva niet nodig is, bovendien hebben wij maar gedeeltelijke
correctie nodig. We hebben aangetoond dat MABs van de meeste m.3243A>G
mutatiedragers geen of slechts een klein percentage (<10%) van de mtDNA mutatie
bevat, waardoor ex vivo expansie van patiënt-eigen gezonde MABs mogelijk is.
Doel van dit project is om spierregeneratie te induceren door middel van deze
autologe gezonde MABs, als "advanced therapy medicinal product (ATMP)".

De fase I / IIa klinische studie zal bestaan uit een intra-arteriële injectie
(via een katheter in de dijbeenslagader) van autologe MABs in het linker
onderbeen van 5 m.3243A>G patiënten. Het primaire doel is het beoordelen van de
veiligheid van toediening van autologe MABs, die nog niet eerder als
behandeling bij de mens zijn gebruikt.
Secundaire doelstellingen zijn:
(1) om de migratie (homing) van de autologe MABs naar de tibialis anterior
spier 24 uur na i.a. toediening te analyzeren
(2) de werkzaamheid op weefselniveau te beoordelen op basis van de myogenese en
het percentage m.3243A>G

Monocenter prospectieve open label intra-subject gecontroleerde fase I/IIa
klinische studie

intra-arteriële toediening van 5*10E7 MABs/kg in linker onderbeen (totale dosis 1,9*10E8 MABs (gebaseerd op behandeling van onderbeen van persoon van 75 kg)

15 deelnemers worden geïncludeerd in deze studie, waarvan er 5 worden
geselecteerd voor de klinische studie.
- Bij het eerste bezoek (inclusiebezoek) zal een routinematig lichamelijk en
een neurologisch onderzoek worden uitgevoerd en zal een vastus lateralis
skeletspierbiopsie (~ 30 mg) worden uitgevoerd voor bepaling van het m.3243A>G
mutatiepercentage in MABs en spier.

De 5 deelnemers, die het laagste m.3243A>G mutatie hebben in MABs (max. 10%) en
het hoogste percentage in spier (min. 40%), zullen geselecteerd worden voor
deelname aan de klinische studie en zullen nog 4x een bezoek brengen aan het
Maastricht UMC. Voor de andere 10 deelnemers eindigt de studie na het eerste
bezoek.

- Bij het tweede bezoek (5 patiënten), zal een routine lichamelijk onderzoek
worden uitgevoerd, een vastus lateralis skeletspierbiopsie (~100 mg) voor kweek
van MABs voor autologe transplantatie, wordt er een veneus bloedmonster (~10
ml) verzameld en zullen ze oefenen met de bewegingsoefening op de
Biodex-machine.
- Bij bezoek 3: routine lichamelijk onderzoek en een maximale eccentrische
bewegingsoefening zal worden uitgevoerd en een veneus bloedmonster (10 ml) zal
worden verzameld.
- Bij bezoek 4: routine lichamelijk onderzoek, intra-arteriële toediening van
5*10E7/kg MABs (totale dosis voor behandeling onderbeen van patient van 75kg is
1,9*10E8 autologe MABs) via arterie femoralis naar de arterie tibialis anterior
in linker onderbeen, angiografie voor en na toediening van de MABs, gevolgd
door 24 uur observatie in het ziekenhuis inclusief regelmatige bloedafname (4x
~ 10 ml) en een ~ 30 mg tibialis anterior spierbiopsie uit beide benen 24 uur
na infusie van de MABs.
- Bezoek 5 bestaat uit een neurologisch en routine lichamelijk onderzoek, een
veneus bloedmonster (~10 ml) en een ~ 30 mg tibialis anterior spierbiopt uit
beide benen.

De belasting en risico's verbonden aan deelname aan de klinische studie (5
patiënten) zullen bestaan **uit de verzameling van in totaal 6
skeletspierbiopten, de intra-arteriële toediening van 1,9*10E8 MABs (gebaseerd
op een persoon van 75 kg) en 7 veneuze bloedafnames (10 ml). Spierbiopten
kunnen in sommige gevallen pijnlijk zijn. Infecties en bloedingen achteraf zijn
mogelijk, maar zeldzaam. Om de belasting van de patiënt te minimaliseren,
zullen de vijf kleine (~30 mg) spierbiopten (bezoek 1, 4 en 5) worden verzameld
met behulp van het Pro-Mag I automatische biopsie-instrument, een snelle en
routinematig gebruikte procedure om een **klein spierfragment te oogsten met de
belasting van de patiënt werd beperkt tot het tijdstip van de procedure
(anekdotische informatie van >500 patiënten). Intra-arteriële injectie kan
bloedingen veroorzaken en een allergische reactie op het contrastmiddel is
mogelijk. Er wordt niet verwacht dat intra-arteriële injectie van autologe
cellen een immuunrespons veroorzaakt, vooral omdat er geen ontbrekend eiwit
wordt geïntroduceerd zoals in DMD. Migratie van MABs is mogelijk na
intra-arteriele toediening en allogene i.a. toediening van 1,6-9x10E8 allogene
MABs in de arterie femoralis bleek veilig te zijn bij kinderen met DMD.
Intra-arteriële infusie van 1,9x10E8 MAB's kan obstructie van een bloedvat
veroorzaken. Om de vorming van celaggregaten te voorkomen, wordt 5 IU/ml
heparine aan het medicinaal product toegevoegd en wordt een bolus van 3,000 IU
heparine gegeven bij het inbrengen van de katheter. De totale dosis heparine is
<3.200 IU, wat ver onder het maximum van 40.000 IU/dag ligt. Na i.a. infusie,
patiënten worden 24 uur geobserveerd en medicatie om te reageren in het geval
van een bijwerking (trombose, anafylactische shock, allergische reactie) is
beschikbaar.
De belasting en het risico voor de 10 personen die zijn uitgesloten van
deelname aan de klinische studie, is 1x een bezoek aan het MUMC waarbij een
klein (~30 mg) spierbiopt zal worden verzameld met behulp van de Pro-Mag I
automatische biopsie instrument.

Meerwaarde van het huidige onderzoek voor mtDNA-patiënten is de karakterisering
van de veiligheid van autologe MABs als behandeling voor myopathie en ten
tweede, een indicatie van de homing en effectiviteit op het niveau van het
weefsel van het labelledlabeled als ATMP (myogenese en m.3243A> G-mutatie)
laden). Voor deze patientengroep is er momenteel geen therapie beschikbaar en
dit kan niet worden bestudeerd in diermodellen, omdat er geen model beschikbaar
is voor de specifieke onderzochte mtDNA-mutatie.