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Patologie e Terapie

Il trapianto autologo di cellule staminali ematopoietiche (CSE)

Foto trapianto autologo

 

  • introduzione

    Il trapianto autologo di cellule staminali ematopoietiche (CSE) consiste nella somministrazione di chemioterapia +/- radioterapia ad intensità sovra-massimale (denominata di “condizionamento”) seguita da una reinfusione delle CSE del paziente stesso, che è quindi al contempo donatore e ricevente, raccolte e congelate prima della terapia.
    Il razionale su cui si basa il trapianto autologo di CSE è legato alla spiccata chemio sensibilità di molte neoplasie ematologiche, che hanno la capacità di rispondere e quindi andare incontro ad eradicazione, dopo somministrazione di dosaggi elevati di chemioterapia. Tuttavia, la somministrazione di tali dosaggi, pur avendo la capacità di eradicare la malattia, è gravata da una serie di tossicità, la più importante delle quali è quella midollare. In altre parole, il condizionamento può assicurare un buon controllo della malattia ma con una grave tossicità sul midollo osseo ematopoietico, e distruzione dei precursori delle cellule del sangue. La reinfusione di CSE, precedentemente raccolte e conservate, è in grado di determinare una rigenerazione del midollo osseo e quindi di superare questo grave effetto collaterale di condizionamento. Si possono così somministrare dosaggi elevati di chemioterapia con la massima efficacia sul controllo della malattia evitando però la possibilità di distruzione completa ed irreversibile del midollo osseo ematopoietico.  

    Il primo caso  di uso di CSE autologhe è stato descritto nel 1959 in una bimba affetta da leucemia acuta linfoblastica, sebbene qualche caso “aneddotico” fosse già stato riportato e pubblicato alla fine dell’800. Solo nel 1978 è stato tuttavia pubblicato dai medici americani del National Cancer Instituite il primo studio prospettico in cui l’autotrapianto di CSE veniva normalmente utilizzato in pazienti con linfoma in fase avanzata di malattia. Da allora, fino ad oggi si è assistito ad un progressivo e continuo incremento del numero dei trapianti autologhi effettuati con una sempre maggiore estensione delle indicazioni: basti pensare che nel 2010 su 653 centri afferenti allo European Blood and Marrow Transplantation Group sono state effettuate un totale di 20.017 procedure di trapianto autologo di CSE.

    Per comprendere meglio la procedura del trapianto autologo di CSE, possiamo didatticamente dividere il percorso del paziente da avviare a trapianto in 5 tappe successive.

  • Raccolta delle CSE

    La metodica originale per raccogliere le CSE (precursori emopoietici, note anche come cellule CD34-positive per la presenza sulla loro superificie di questa molecola distintiva) è stata per circa un decennio il prelievo di midollo osseo ematopoietico. Il paziente veniva sottoposto a numerose aspirazioni di midollo osseo dalle creste iliache posteriori (generalmente in sala operatoria, in anestesia generale o in alternativa in loco-regionale spinale), prelevando un totale di 1-2 litri di sangue contenente midollo osseo ematopoietico. In tal modo si otteneva una quantità di CSE adeguata per assicurare una ricostituzione midollare completa dopo chemio-radioterapia mieloablativa. La procedura richiedeva circa due ore per essere completata ed il paziente veniva generalmente sottoposto ad 1-2 trasfusioni di emazie concentrate a causa dell’elevata quantità di sangue prelevata. Già dai primi anni ’80 era tuttavia nota un’altra modalità di raccolta delle CSE, che progressivamente ha sostituito fino a prevalere quasi completamente su quella tradizionale: la raccolta delle CSE dal sangue venoso periferico.
    Sebbene in condizioni normali le CSE CD34-positive sono presenti nel sangue venoso periferico in piccolissime quantità, dopo somministrazione di fattori di crescita granulocitari (Granulocyte Colony Stimulating Factor, G-CSF) associata o meno a chemioterapia con alcuni farmaci così detti “mobilizzanti” (Ciclofosfamide, Citarabina, Ifosfamide), il numero di queste cellule nel sangue periferico aumenta enormemente (fenomeno della “mobilizzazione”). Quando si verifica una simile evenienza, le CSE da sangue periferico vengono raccolte mediante un separatore cellulare a flusso continuo ad una velocità di aspirazione del sangue di 30-70 ml/minuto con una centrifuga interna predisposta in modo da separare dagli altri elementi ematici una frazione di cellule mononucleate contenenti le CSE, grazie alla presenza del loro “marcatore” CD34. Al fine di effettuare tale raccolta, oggi, più frequentemente, si utilizza un catetere venoso centrale a doppio o triplo lume da rimuovere al termine della procedura di aferesi, per garantire adeguati volumi di scambio.
    Una procedura standard prevede che vengano processati 10-15 litri di sangue intero in un tempo di 3-5 ore valutando, al termine, la conta cellulare e le cellule CD34-positive.
    La quantità di CSE CD34-positive da raccogliere dipende dal numero di trapianti che si intendono effettuare, dall’intensità della chemioterapia di condizionamento e dalla patologia per la quale si effettua il trapianto. Generalmente, al fine di assicurare al paziente un’adeguata ricostituzione midollare dopo somministrazione di chemio e/o radioterapia mieloablativa, è necessario re infondere un numero di CSE CD34-positive pari a 2-5 x 106/kg. In altre parole, per un uomo che pesa 75 Kg, sono necessarie almeno 150.000.000 di cellule staminali emopoietiche per ripopolare e ricostituire in maniera adeguata il midollo osseo dopo che lo stesso è stato distrutto dalla somministrazione di alte dosi di chemioterapia e/o radioterapia. Nei pazienti con quantità adeguate di cellule CD34-positive circolanti, un’accurata procedura consente di raccogliere il totale delle cellule staminali necessarie per un trapianto. In altri casi, quelli con basse quantità circolanti di precursori emopoietici o che dovranno essere sottoposti a più di una procedura trapiantologica, possono essere necessarie più sedute di leucoaferesi. E’ necessario sottolineare, tuttavia, che circa il 25% dei pazienti sottoposti a mobilizzazione, non è in grado di raggiungere un adeguato numero di CSE CD34-positive nel sangue venoso periferico e quindi fallisce il tentativo di raccolta. Negli ultimi anni sono stati immessi sul mercato dei nuovi farmaci “mobilizzanti” da associare al G-CSF e alla chemioterapia, utili proprio in questi pazienti noti come “cattivi mobilizzatori”. Il principale di questi farmaci è il Plerixafor ed è in grado, mediante un complesso meccanismo di azione, di aumentare la capacità di mobilizzazione anche in questi pazienti.

    Nonostante i nuovi farmaci, rimane tuttavia una percentuale di pazienti in cui non è possibile effettuare la mobilizzazione e in cui è necessario ricorrere all’espianto di midollo osseo ematopoietico al fine di ottenere un adeguato numero di CSE CD34-positive per effettuare in regime di sicurezza la procedura di trapianto autologo.

  • Criopreservazione delle CSE

    Una volta raccolte, quale che sia la modalità di raccolta, le CSE devono essere conservate in maniera adeguata al fine di evitarne il deterioramento.

    Negli ultimi venti anni sono state proposte diverse metodiche di congelamento a temperature variabili tra -80 e -196°C, arrivando addirittura a non congelare le cellule staminali nei casi in cui il regime di condizionamento sia di breve durata ed il tempo che intercorre tra la raccolta di cellule emopoietiche e la loro reinfusione non superi le 96-120 ore. Per permettere alle CSE di sopravvivere a queste temperature è necessario proteggere queste cellule diluendole in un agente “crioprotettivo” noto con il nome di Dimetilsulfossido (DMSO), una molecola in grado di diffondere rapidamente all’interno della cellula attraverso la membrana plasmatica riducendo il numero e le dimensioni dei cristalli di ghiaccio intracellulari che altrimenti danneggerebbero la membrana e gli organuli cellulari e proteggendo le cellule dalla disidratazione.

    L’utilizzo del DMSO a concentrazione pari al 10% del volume della sospensione cellulare garantisce una buona conservazione delle cellule staminali ed un effetto tossico contenuto nei pazienti sottoposti a reinfusione. Le CSE correttamente criopreservate, possono essere utilizzate in qualsiasi momento dopo scongelamento e rimangono integre e vitali anche per lunghi periodi (es. 10-15 anni).

  • Condizionamento delle CSE

    Il condizionamento consiste nella somministrazione di chemioterapia +/- radioterapia a dosaggi sovra-massimali nei giorni prima dell’infusione delle CSE. Il condizionamento, se da una parte ha l’obiettivo di “preparare” il midollo osseo del paziente a ricevere le CSE, ha anche come principale obiettivo quello di cercare l’eradicazione della quota di malattia che è ancora presente, basandosi sul principio dell’elevata chemio e radio-sensibilità delle neoplasie ematologiche. I principali schemi di condizionamento usati nel trapianto autologo di CSE sono i seguenti (per convenzione il giorno dell’infusione è indicato come giorno 0):

    • BU-CY2 (BUSULFANO dal giorno -7 al giorno -4, CICLOFOSFAMIDE giorni -3 e -2);
    • BEAM (CARMUSTINA giorno -7, CITARABINA e ETOPOSIDE dal giorno -6 al giorno -3, MELFALAN giorno -2);
    • BEAC (CARMUSTINA giorno -6, CITARABINA, CICLOFOSFAMIDE e ETOPOSIDE dal giorno -5 al giorno -2);
    • MEL200 (MELFALAN giorno -2);
    • CY-TBI (CICLOFOSFAMIDE giorni -6 e -5, TOTAL BODY IRRADATION dal giorno -3 al giorno -1);
    • BU-MEL (BUSULFANO dal giorno -5 al giorno -2, MELFALAN al giorno -1);
    • MITO-MEL (MITOXANTRONE giorno -5, MELFALAN giorno -2).
  • Reinfusione di CSE

    Al termine della terapia di condizionamento, dopo un tempo sufficiente per eliminare dal circolo ematico i metaboliti dei farmaci somministrati, le sacche di CSE devono essere scongelate e reinfuse al paziente attraverso un catetere venoso centrale o, in alternativa, da una vena periferica di grosso calibro.
    Generalmente, il processo avviene in prossimità della stanza di degenza del paziente, immergendo la sacca in un bagno termostatico in cui l’acqua distillata è mantenuta a 37°C.
    La sacca viene mantenuta nel bagno termostatico fino alla scomparsa di tutti i cristalli di ghiaccio. La reinfusione delle CSE dovrebbe avvenire il più rapidamente possibile dopo lo scongelamento e, comunque, non oltre i 45 minuti dallo stesso.
    Le problematiche relative all’infusione sono correlate agli effetti tossici del DMSO contenuto nelle sacche. Nella maggior parte dei casi il paziente avvertirà delle vampate di calore, nausea, secchezza delle fauci e un “cattivo” sapore.
    In rari casi si possono avere degli effetti collaterali più importanti come brivido, febbre, insufficienza respiratoria, abbassamento dei valori pressori molto raramente fino allo shock.

  • Attecchimento

    La somministrazione della chemio e/o radioterapia di condizionamento comporta la cosiddetta “fase di aplasia”, cioè determina una drastica riduzione delle difese immunitarie del paziente (abbassamento del valore dei globuli bianchi, delle piastrine e dell’emoglobina), che lo espone ad un elevato rischio di infezioni e di emorragie anche fatali. L’aplasia midollare termina quando le CSE infuse, in grado da sole di trovare la strada per colonizzare le cavità midollari vuote, cominciano a proliferare, maturano e si differenziano in globuli bianchi, piastrine e globuli rossi.

    La durata della fase di aplasia midollare è variabile e dipende dall’intensità del condizionamento, dal numero di CSE infuse e dallo stato della malattia al trapianto. Alla fase di aplasia segue il cosidetto “attecchimento”, cioè la fase di recupero ematologico con salita dei valori dei globuli bianchi e delle piastrine, che si verifica generalmente dopo 10-15 giorni dal trapianto.

    Si definisce attecchimento in neutrofili e/o in piastrine il raggiungimento di valori di granulociti neutrofili superiori a 500/mmc, e/o di piastrine superiori a 20.000/mmc per almeno tre giorni consecutivi. Fino a quando l’attecchimento non è completo, però, il paziente è a rischio di infezioni ed emorragie e quindi necessita di un controllo particolarmente attento. Dopo la dimissione la ripresa midollare e periferica continua e sono generalmente necessari 6 mesi o più per avere una completa ricostituzione immunitaria.

  • Tossicità

    Il trapianto autologo è oggi una procedura relativamente sicura se eseguita in centri specializzati. Il miglioramento della terapia di supporto e della conoscenza dei principali effetti collaterali dei regimi di condizionamento, ha permesso negli ultimi anni di ridurre notevolmente le complicanze e la mortalità legata alla procedura (nota come Transplant Related Mortality, TRM). Tuttavia, il trapianto autologo di CSE rimane gravato da una certa tossicità e una mortalità (TRM), legata principalmente alle possibili complicanze infettive, che attualmente, almeno in centri che effettuino questa procedura in maniera routinaria, si verifica in  una percentuale non superiore al 2-3%.

    Le più comuni complicanze in corso di trapianto autologo sono:

    • Mucosite del cavo orale e del tratto gastroenterico;
    • Infezioni batteriche;
    • Riattivazioni virali (es. Cytomegalovirus);
    • Cistite emorragica;
    • Tossicità epatica e malattia veno-occlusiva;
    • Tossicità polmonare con distress respiratorio;
    • Insufficienza multi organo.
  • Indicazioni

    Le principali indicazioni per il trapianto autologo di CSE sono le patologie neoplastiche ematologiche ed i tumori solidi, purché siano radio-chemiosensibili. La maggior parte dei trapianti autologhi (90%) viene eseguita per le emopatie maligne, il restante per tumori solidi. L’età limite fino a cui è possibile venire sottoposti a tale procedura è cambiata con il miglioramento delle terapie di supporto e la minore tossicità dei farmaci usati durante le varie fasi della patologia. Se negli anni ’80 si riteneva non etico autotrapiantare oltre i 50 anni, oggi un paziente di 70 anni in condizioni cliniche buone può essere avviato a tale procedura senza un incremento significativo della tossicità e del rischio di morte. Tuttavia, al fine di limitare al massimo la tossicità e di effettuare il trapianto in regime di sicurezza, è necessario studiare molto attentamente il paziente prima del trapianto mediante lo “screening pre-trapianto”, con lo scopo di valutare bene che non vi siano delle condizioni cliniche tali da controindicare l’esecuzione del trapianto stesso.

    Le principali patologie in cui è indicato il trapianto autologo di CSE sono le seguenti:

    • Mieloma Multiplo e altre discrasie plasmacelluari;
    • Linfoma Non-Hodgkin;
    • Linfoma di Hodgkin;
    • Leucemia Mieloide Acuta;
    • Leucemia Linfoblastica Acuta (più raramente);
    • Tumori solidi chemio-sensibili (es. osteosarcoma, seminoma, sarcoma di Ewing, neoplasie mammaria ad elevata frazione di crescita, tumori a cellule germinali);
    • Malattie autoimmuni (LES, sclerosi sistemica progressiva, artrite reumatoide);
    • Malattie neurologiche (Sclerosi Multipla);
    • Malattie infiammatorie intestinali (es. Malattia di Crohn).
  • Indicazioni al trapianto autologo di CSE in pediatria

    Le indicazioni del Ministero della Salute (www.salute.gov.it) al trapianto autologo di CSE nei bambini sono le seguenti:

    • Leucemia mieloide acuta in prima o seconda remissione dopo purificazione midollare;
    • Leucemia linfoblastica acuta in seconda remissione dopo recidiva extramidollare isolata;
    • Linfomi maligni recidivati;
    • Neuroblastoma metastatico alla diagnosi;
    • Rabdomiosarcoma metastatico alla diagnosi;
    • Sarcoma di Ewing metastatico alla diagnosi;
    • Selezionati tipi di malattie autoimmuni refrattarie ai trattamenti convenzionali e quindi a prognosi infausta.
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