il trapianto di cellule staminali emopoietiche corso di laurea specialistica in biotecnologie...
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Il Trapianto di Cellule Il Trapianto di Cellule Staminali EmopoieticheStaminali Emopoietiche
Corso di Laurea Specialistica in Biotecnologie Mediche Molecolari Corso di Laurea Specialistica in Biotecnologie Mediche Molecolari e Cellulari e Cellulari A.A. 2013/2014
Università degli Studi di Roma“Sapienza”Dipartimento di Biotecnologie Cellulari ed Ematologia
IntroduzionIntroduzioneeIl Trapianto di Cellule Staminali Emopoietiche (TCSE) consiste nell’infusione di CSE normali al fine di sostituire un sistema emopoietico anormale
Il TCSE offre l’opportunità di controllo a lungo termine di patologie maligne e non-maligne quali:
Neoplasie
Disordini acquisiti e congeniti del sistema emopoietico
Alle CSE presenti nel midollo osseo (BM), nel sangue venoso periferico (PB) e di cordone ombelicale (UCB) si deve il ripristino della cellularità midollare e la funzione emolinfopoietica dopo un trattamento citotossico mieloaplastizzante
ImmunodeficienzeImmunodeficienze
Aplasie midollariAplasie midollari
Non-EmatologicheNon-Ematologiche
EmatologicheEmatologiche
Le prime evidenze del ruolo delle CSE nella sfera trapiantologica risalgono alla fine della II Guerra Mondiale a seguito dell’esplosione della bomba atomicaStudio Modelli MuriniStudio Modelli Murini:
1949: Recupero aplasia midollare in topi irradiati letalmente attraverso la protezione della milza
1951: L’iniezione di cellule spleniche o midollari consentiva la sopravvivenza di topi irradiati letalmente
Recupero Recupero funzione funzione
emopoieticaemopoieticaSopravvivenzaSopravvivenza
DonatoreDonatore
RicevenRiceventete
Cenni Cenni storicistorici
1. Dose sovramassimale di terapia mieloaplastizzante
RiceventeRicevente
2. Infusione di CSE
RiceventeRicevente3. Recupero funzione emopoietica compromessa dalla terapia mieloaplastizzante
4. Controllo a lungo termine e/oEradicazione patologia
Principio del TCSEPrincipio del TCSE
Effetto Dose-Risposta: Aumento della risposta alla terapia proporzionale all’incremento del dosaggio dei farmaci anti-neoplastici e/o della terapia radiante
Tossicita Midollare: Il limite della posologia anti-neoplastica è rappresentato dalla crescente tossicità midollare
Paziente caratterizzato da una neoplasia ematologica Paziente caratterizzato da una neoplasia ematologica radio/chemio-sensibile è un buon candidato per il TCSEradio/chemio-sensibile è un buon candidato per il TCSE
Indicazioni per lIndicazioni per l’’impiego del TCSE impiego del TCSE nelle Neoplasie Ematologichenelle Neoplasie Ematologiche
Fattori Pre-trapiantologici:
1) Tipologia di TCSE 2) Istocompatibilità
3) Compatibilità Maschio-Femmina
4) Fattori genetici non-HLA correlati
Fattori Peri-trapiantologici:
1) CSE
2) Condizionamento
A
B
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed Immunologica
3) Infezioni
4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l’ospite (GVHD: Graft versus Host Disease)
6) Effetto anti-tumorale (GVL: Graft versus leukemia)
7) Recidiva post-trapianto
C
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Pre-trapiantologici:
1) Tipologia di TCSE1) Tipologia di TCSE 2) Istocompatibilità
3) Compatibilità Maschio-Femmina
4) Fattori genetici non-HLA correlati
A
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
A. TCSE Autologo
Indicazioni:
• Paziente affetto da neoplasia radio/chemiosensibile ad alto rischio di recidiva
• Paziente affetto da neoplasia radio/chemiosensibile resistente alla radio/ chemioterapia standard
A Fattori Pre-trapiantologici:Fattori Pre-trapiantologici: 1) Tipologia di TCSE1) Tipologia di TCSE
TCSE non rappresenta la 1a opzione terapeutica
Tipologie di Donatore:
1. Gemello mono-ovulare Singenico
2. Donatore intra-familiare HLA identico, parzialmente identico o aploidentico (genitore/figlio)
3. Donatore non-familiare HLA identico (MUD)
B. TCSE Allogenico
A Fattori Pre-trapiantologici:Fattori Pre-trapiantologici: 1) Tipologia di TCSE1) Tipologia di TCSE
Indicazioni:• Pazienti affetti da difetti qualitativi (neoplasie), quantitativi (aplasie midollari), acquisiti o congeniti (es: Talassemia major) del sistema emopoietico
Bersaglio:1) Cellule staminali Totipotenti - Riduzione o assenza - Trasformazione neoplastica - Alterazione congenita causa di alterata funzione emolinfopoietica
2) Cellule staminali “Commissionate” - Alterazioni congenite precursori eritropoiesi (es: Talassemie) - Alterazioni congenite precursori granulo-monocitopoiesi - Alterazioni congenite precursori linfopoiesi
3) Difetti enzimatici congeniti (es: Lipidosi; Glicogenosi)
B. TCSE Allogenico
A Fattori Pre-trapiantologici:Fattori Pre-trapiantologici: 1) Tipologia di TCSE1) Tipologia di TCSE
Fattori Pre-trapiantologici:
1) Tipologia di TCSE 2) Istocompatibilità2) Istocompatibilità
3) Compatibilità Maschio-Femmina
4) Fattori genetici non-HLA correlati
A
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Antigeni del complesso Maggiore di Istocompatibilità (HLA)
• Le molecole HLA I sono coinvolte nella presentazione dell’Ag (endogeno/virale) ai linfociti T CD8+
• Le molecole HLA di classe II sono coinvolte nella presentazione dell’Ag (esogeno) ai linfociti T CD4+
• I geni HLA di classe III codificano modulatori della risposta immune (es: TNF, Heat shock proteins, proteine del complemento)
I geni HLA mappano sul cromosoma 6p con i geni di classe II, III e I organizzati dalla regione centromerica verso la regione telomerica
A Fattori Pre-trapiantologici:Fattori Pre-trapiantologici: 2) Istocompatibilità2) Istocompatibilità
Caratteristiche geni HLA:
• Elevato Polimorfismo
• Espressione di entrambi gli alleli di ciascun locus: Codominanza
• Trasmissione Mendeliana degli alleli HLA presenti sullo stesso cromosoma come “Aplotipo”
• Linkage Disequilibrium
Caratteristiche geni Caratteristiche geni codificanti HLAcodificanti HLA
Maggiore probabilità identificare un potenziale Maggiore probabilità identificare un potenziale donatoredonatore
tra individui appartenenti alla stessa etnia tra individui appartenenti alla stessa etnia
1x1023!
Tipizzazione HLATipizzazione HLA
Tipizzazione Tipizzazione SierologicaSierologica degli Antigeni del degli Antigeni del sistema HLA: Test di Linfocitotossicità sistema HLA: Test di Linfocitotossicità
(1964: Terasaky e McClelland) (1964: Terasaky e McClelland)
Tipizzazione Tipizzazione GenomicaGenomica degli Alleli del degli Alleli del sistema HLA:sistema HLA:
Metodiche di Biologia Molecolare basate Metodiche di Biologia Molecolare basate sullsull’’impiego della Reazione Polimerasica a impiego della Reazione Polimerasica a
Catena (1987: Mullis)Catena (1987: Mullis)
11
22
Esistono 2 metodologie per la tipizzazione HLA:
Tipizzazione Tipizzazione SierologicaSierologica degli Antigeni del degli Antigeni del sistema HLA: Test di Linfocitotossicità sistema HLA: Test di Linfocitotossicità
(1964: Terasaky e McClelland) (1964: Terasaky e McClelland)
11
Alloantisiero umano
Tipizzazione geni HLA per
l’identificazione di un potenziale
donatore intra-familiare
Ricerca donatore non-familiare HLA identico
(4-5 mesi)Prob = 40%
A) Fratelli a/c = HLA identico B) Fratelli a/d e a/c = HLA aploidentico C) Fratelli b/d e a/c = HLA non identico D) Fratelli a/c-d e a/c = HLA parzialmente identico
Prob = 25%Prob = 50%Prob = 25%
E.W. Petersdorf. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
Tipizzazione Tipizzazione GenomicaGenomica degli Alleli del degli Alleli del sistema HLAsistema HLA
22
IstocompatibilitàIstocompatibilità
Le barriere di compatibilità donatore-ricevente sono rappresentate dagli
“Antigeni del complesso Minore di Istocompatibilità (miHA)”
A) Donatore intra-familiare o non-familiare HLA identico
I miHA sono codificati sia da geni autosomali che da geni presenti sui cromosomi del sesso, ereditati
indipendentemente dai geni HLA
Sono considerate le molecole chiave nell’induzione delle reazioni di natura immunologica (Rigetto, GVHD e GVL) nell’ambito del TCSE allogenico tra donatore-
ricevente HLA identici
Per l’identificazione dei miHA coinvolti nel rigetto, nella GVHD e GVL è indispensabile considerare:
1. Distribuzione miHA
2. Restrizione HLA
3. Direzione incompatibilità miHA
4. Immunodominanza
L. Hambach. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
IstocompatibilitàIstocompatibilità
Le barriere di compatibilità donatore-ricevente sono rappresentate dai:
• Nima (non-inherited maternal antigen)
• Nipa (non-inherited paternal antigen)
B) Donatore intra-familiare HLA Aploidentico
La prognosi di pazienti sottoposti a TCSE aploidentico La prognosi di pazienti sottoposti a TCSE aploidentico Nima-incompatibili è migliore a causa del processo di Nima-incompatibili è migliore a causa del processo di
Tollerizzazione agli antigeni Nima che ha luogo in Tollerizzazione agli antigeni Nima che ha luogo in uteroutero
IstocompatibilitàIstocompatibilità
Fratelli HLA Aploidentici
La parziale istocompatibilità si traduce nel potenziale mismatch tra i KIR (Killer cell Ig-like Receptors) sulle cellule NK del donatore e le molecole HLA di classe I presenti sulle cellule del ricevente (GVH) e viceversa (HVG)
I KIR, recettori inibitori espressi
sulle cellule NK, ne modulano
negativamente l ’attività litica attraverso il
riconoscimento di specifici epitopi
condivisi dagli HLA self di classe I
C) Donatore intra-familiare HLA Aploidentico o parzialmente identico e donatore non-familiare HLA identico (MUD)
b) Molecola HLA I non-
self
KIR
KIR
a) Molecola HLA I self
No Killing
Killing
Cellula NK
Cellula NK
IstocompatibilitàIstocompatibilità
Ogni cellula NK presenta sulla sua superficie un differente KIR o differenti combinazioni di KIR, quindi è dotata di una
specifica alloreattività
Nell’ambito di un TCSE allogenico parzialmente identico/aploidentico o da MUD tale reattività si
manifesta nei confronti delle cellule target allogeniche del ricevente che non esprimono gli HLA complementari ai KIR
espressi dalle cellule NK del donatore (“Missing self” recognition)
Lisi mediata dalle cellule NK del donatore diretta Lisi mediata dalle cellule NK del donatore diretta prevalentemente prevalentemente
verso le cellule del sistema emopoietico del ricevente verso le cellule del sistema emopoietico del ricevente piuttosto che piuttosto che
degli altri tessutidegli altri tessuti
Alloreattività NK: GVHAlloreattività NK: GVH
Gli effetti della alloreattività NK donatore vs ricevente si traducono in:
Tali effetti sono maggiormente documentati nel TCSE familiare parzialmente identico/aploidentico che nel TCSE da MUD a
causa della mancata manipolazione dell’inoculo
GVHD
GVL
Attecchimento
Rigetto
Alloreattività NK: GVH Alloreattività NK: GVH (graft (graft versus host)versus host)
L ’alloreattività NK ricevente vs donatore influenza:
1. Rigetto (>)
2. GVHD (<) mediante: Eliminazione CSE Eliminazione cellule T alloreattive del donatore
Tale influenza risulta inversamente proporzionale Tale influenza risulta inversamente proporzionale allall’’efficacia del regime di condizionamentoefficacia del regime di condizionamento
Alloreattività NK: HVG Alloreattività NK: HVG (host (host versus graft)versus graft)
Fattori Pre-trapiantologici:
1) Tipologia di TCSE 2) Istocompatibilità
3) Compatibilità Maschio-3) Compatibilità Maschio-FemminaFemmina
4) Fattori genetici non-HLA correlati
A
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Il rischio o gli effetti positivi della combinazione donatore-ricevente di sesso diverso è correlata alla risposta immune
indotta dagli miHA codificati dai geni che mappano sul cromosoma Y
Importante considerare la combinazione donatore-ricevente di Importante considerare la combinazione donatore-ricevente di sesso diverso nel TCSE allogenicosesso diverso nel TCSE allogenico
A Fattori Pre-trapiantologici:Fattori Pre-trapiantologici: 3) Compatibilità Maschio-3) Compatibilità Maschio-FemminaFemmina
G. Gahrton. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
Fattori Pre-trapiantologici:
1) Tipologia di TCSE 2) Istocompatibilità
3) Compatibilità Maschio-Femmina
4) Fattori genetici non-HLA 4) Fattori genetici non-HLA correlaticorrelati
A
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
A. Geni codificanti Citochine: 1) TNF- 2) IL-10 3) IL-6 4) IFN- 5) IL-1 6) TGF-
B. Geni codificanti molecole coinvolte nella risposta immunitaria “Innata” 1) TLR (toll-like receptors) 2) MPO (myeloperossidase) 3) MBL (mannose binding lectins)
A Fattori Pre-trapiantologici:Fattori Pre-trapiantologici: 4) 4) Fattori genetici non-HLA Fattori genetici non-HLA correlaticorrelati
A. M. Dickinson. Curr Opin Immunol 17, 2005
B Fattori Peri-trapiantologici:
1) CSE1) CSE
2) Condizionamento
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Le CSE sono una popolazione morfologicamente ed immunologicamente eterogenea il cui elemento unificante è
rappresentato dalla capacità di generare in vitro aggregati clonali derivati sia da progenitori ontogenicamente primitivi che orientati, e in vivo dalla capacità di ricostituire l’emopoiesi dopo terapia mielo-
linfoablativa
Sono cellule multipotenti, linea-specifiche, funzionalmente caratterizzate dalle capacità di:
• Autoreplicazione Illimitata
• Differenziamento in tutti i componenti ematici sia di natura Mieloide che Linfoide
Fattori Peri-trapiantologici:Fattori Peri-trapiantologici: 1) CSE1) CSEB
• IL CD34 rappresenta il marcatore universalmente riconosciuto delle CSE
• E ’ una molecola coinvolta nei processi di “homing” ed adesione cellulare caratterizzata da un pattern di espressione altamente conservato
• E ’ espressa sia sulle CSE che sui progenitori midollari precoci ed i suoi livelli di espressione diminuiscono proporzionalmente al differenziamento emopoietico
• La positività per il CD34 si associa solitamente a:
Lin- HLAlow Thy.1low CD133+ CD45RAlow CD38-
CSE: Caratteristiche CSE: Caratteristiche fenotipiche 1fenotipiche 1
Ipotesi:
1. Le CSE CD34- sono
cellule più primitive
rispetto alle CSE CD34+
2. Il CD34 è un marcatore
d ’attivazione la cui
espressione viene modulata negativamente durante il
ripristino dello stato di
quiescenza cellulare
CSE: Caratteristiche CSE: Caratteristiche fenotipiche 2 fenotipiche 2
Sono state identificate CSE caratterizzate dalla negatività per il marcatore CD34 associata a: Lin- HLA- Thy.1- CD133+
CD45RA- CD38-
CD34- Lin-
CD34+ Lin-
Differenziamento
CD34- Lin-
Quiescenza Attivazione
CD34+ Lin-
2)1)
• Le CSE sono isolabili da 3 differenti fonti:
Midollo Osseo (BM): CSE pari all’1-3% delle Cellule Mononucleate (CM) totali
Sangue venoso periferico (PB): CSE pari allo 0,1-0,2% delle CM totali
Sangue di cordone ombelicale (UCB): CSE pari allo 0,8-1,2% delle CM totali
• Ciascuna fonte di CSE differisce in termini di:
Composizione Composizione delldell’’inoculoinoculo
Modalità di raccoltaModalità di raccolta
Effetti post-trapiantologiciEffetti post-trapiantologici
1
2
3
CSE: Fonti CSE: Fonti
Modalità di raccolta CSEModalità di raccolta CSE
1. Fonte BM: la raccolta delle CSE richiede fino a 100-200 punture delle creste iliache posteriori e, se necessario, dello sterno, eseguite in anestesia generale
• Febbre • Sanguinamento• Infezioni locali• Prolungata ospedalizzazione per batteremia
L ’isolamento delle CSE dal BM può, in un numero limitato di casi, essere associato ai seguenti effetti collaterali:
VantagVantaggigi
SvantaggSvantaggii
Minore invasività
Effetti collaterali
dovuti all’impiego del G-CSF
Modalità di raccolta CSEModalità di raccolta CSE
2. Fonte PB: La raccolta delle CSE viene effettuata mediante “Leucoaferesi” da vena periferica dopo mobilizzazione delle CSE dal BM al PB mediante l’impiego del G-CSF
Gli effetti del G-CSF nella raccolta delle CSE dal PB sono mediati da un triplice meccanismo:
A. Induzione della proliferazione delle CSE midollari
B. Mobilizzazione delle CSE nel PB grazie alla down-regolazione del fattore SDF-1 (stroma-derived factor 1) presente sulla superficie delle cellule stromali midollari (CSM)
Meccanismo dMeccanismo d’’azione del G-CSF azione del G-CSF nella Mobilizzazione delle CSEnella Mobilizzazione delle CSE
A.U. Ispinoza. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
C. Induzione della proliferazione e del rilascio da parte dei neutrofili midollari di enzimi proteolitici (metalloproteasi, catepsina G, elastasi) che degradano CXCR4, recettore di SDF-1, esposto sulla superficie delle CSE
Meccanismo dMeccanismo d’’azione del G-CSF azione del G-CSF nella Mobilizzazione delle CSEnella Mobilizzazione delle CSE
A.U. Ispinoza. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
Effetti collaterali impiego G-CSF Effetti collaterali impiego G-CSF nella Mobilizzazione delle CSEnella Mobilizzazione delle CSE
L ’impiego del G-CSF nella mobilizzazione delle CSE può, in un numero limitato di casi, essere associato ai seguenti effetti collaterali:
• Ingrossamento della milza
• Complicanze cardiocircolatorie
• Aumento probabilità di sviluppare neoplasie ematologiche (Leucemie)
Svantaggi1. Basso numero CSE (pz pediatrico)2. Non riutilizzabile in caso di rigetto, mancato
attecchimento o recidiva3. Immaturità cellule emopoietiche dell’inoculo: RE/RI più
lenta, maggior rischio infettivo
Vantaggi1. No invasività2. Pronta disponibilità alla richiesta3. Immaturità cellule emopoietiche dell’inoculo: GVHD e
restrizione compatibilità HLA4. No rischio trasmissione infezioni
Modalità di raccolta CSEModalità di raccolta CSE
3. Fonte UCB: la raccolta delle CSE avviene subito dopo il parto, una volta reciso il cordone ombelicale
Esistono 2 diverse modalità di impiego delle CSE:
1. Utilizzo immediato
2. Utilizzo non-immediato: CSE a - 190°C, in vapori d’azoto
TCSE in “fase liquida”
TCSE con CSEcriopreservate
Il TCSE con CSE criopreservate viene maggiormente impiegato perché:
< < StaminalitàStaminalitàImpiego di un regime di Impiego di un regime di condizionamento a lunga condizionamento a lunga
durata (4-8 giorni)durata (4-8 giorni)
Modalità di impiego delle Modalità di impiego delle CSECSE
Composizione Composizione delldell’’inoculoinoculo
L ’impatto clinico della composizione dell’inoculo dipende dalla tipologia del TCSE:
A. TCSE Autologo
L ’impatto clinico dell’inoculo dipende principalmente dalla QUANTITA’ di CSE presenti e dei loro effetti sulle cinetiche di
recupero del sistema emolinfopoietico
CSECSEAttecchimentoAttecchimento
Rapidità RE/RIRapidità RE/RI
B. TCSE Allogenico: l’impatto clinico dell’inoculo dipende da:
QUANTITA’ CSE che influenzano le cinetiche di
recupero del sistema emolinfopoietico
QUANTITA’ Cellule Accessorie (CA) che
influenzano le cinetiche di recupero del sistema
emolinfopoietico e le reazioni immunologiche GVHD e GVL
CSECSEAttecchimentoAttecchimento
Rapidità RE/RIRapidità RE/RICACA
AttecchimentoAttecchimentoe Rapidità e Rapidità RE/RIRE/RI
GVHD e GVLGVHD e GVL
Composizione Composizione delldell’’inoculoinoculo
• Quantità CSE: PB>BM>UCB
Nel TCSE Nel TCSE autologo autologo
è preferibile è preferibile ll ’’impiego del PB impiego del PB
come fonte di come fonte di CSECSE
• Quantità CA: PB>BM>UCB
Composizione Composizione delldell’’inoculoinoculo
Effetti post-trapiantologiciEffetti post-trapiantologici
Indipendentemente dalla fonte di CSE, uno dei principali problemi legati all’impiego del TCSE autologo è
rappresentato dalla presenza all’interno dell’inoculo di cellule neoplastiche contaminanti, potenziale causa di
recidiva post-TCSE
““PURGINGPURGING””
In vitroElimina le cellule
tumorali contaminanti l’inoculo dopo la raccolta
In vivoPreviene la contaminazione
da parte delle cellule tumorali
dell’inoculo prima e/o durante la raccolta
MetodichMetodiche di e di
natura natura biofisicabiofisica
Metodiche Metodiche di natura di natura
farmacologfarmacologicaica
1. Alchilanti
2. Antracicline
3. Inibitori Topoisomerasi
4. Combinazioni
1. Immunoaffinità su colonna
2. Fototerapia
SelezioSelezione ne
cellulacellularere
1. Selezione positiva delle CSE CD34+
2. Selezione negativa CSE CD34+ eliminando le cellule linfoidi B (CD19+) e T (CD3+)
Metodiche di Metodiche di ““PurgingPurging”” delldell’’inoculoinoculo
Confronto effetti post-trapiantologici correlati all’impiego delle differenti fonti di CSE nel TCSE allogenico:
Effetti post-trapiantologiciEffetti post-trapiantologici
A. Urbano-Ispizua. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
Selezione della fonte di CSE nel TCSE allogenico (impatto composizione inoculo):
A. Urbano-Ispizua. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
Effetti post-trapiantologiciEffetti post-trapiantologici
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
B Fattori Peri-trapiantologici:
1) CSE
2) Condizionamento2) Condizionamento
Principio Principio CondizionamentoCondizionamento
Il Condizionamento è un regime terapeutico preparativo cui è sottoposto il ricevente di un TCSE, sia autologo che
allogenico, indispensabile per il successo del TCSE
Il Condizionamento consiste in un trattamento intensivo chemio/radioterapico caratterizzato dall’impiego di dosi
“sovramassimalisovramassimali” in grado di causare un danno irreversibile a carico dei componenti emopoietici midollari tale da non
consentire un recupero ematologico spontaneo
Fattori Peri-trapiantologici:Fattori Peri-trapiantologici: 2) Condizionamento2) CondizionamentoB
Prevenire e/o Sopprimere l’attività del sistema
immune del ricevente per evitare il rigetto e la
GVHD nel caso del TCSE allogenico
Eradicare la patologia da
cui il ricevente è affetto
Scopo del Condizionam
ento
Favorire l’homing e
l’attecchimento delle CSE
trapiantate
Regime di CondizionamentoRegime di Condizionamento
1.1. Condizionamento Mieloablativo Condizionamento Mieloablativo ad alte dosiad alte dosi
Esistono 2 tipologie di Condizionamento:
2.2. Condizionamento ad Intensità Condizionamento ad Intensità ridottaridotta ( (RICRIC))
Regime di CondizionamentoRegime di Condizionamento
1.1. Condizionamento Mieloablativo Condizionamento Mieloablativo ad alte dosiad alte dosi
• Include una combinazione di agenti citotossici (agenti alchilanti) ± terapia radiante “total body” ad elevato dosaggio
• Vantaggi: minor stringenza identità HLA donatore-ricevente
• Svantaggi: le dosi massimali tollerate sono limitate dalla tossicità Extramidollare
Intensità Intensità condizionamecondizionamentonto
Probabilità Probabilità Recidiva Recidiva neoplasticaneoplastica
Mortalità Mortalità Trapianto-Trapianto-correlata correlata (TRM)(TRM)Attecchimento Attecchimento eeRE/RIRE/RI
2.2. Condizionamento ad Intensità Condizionamento ad Intensità RidottaRidotta ( (RICRIC))
• Include una combinazione di agenti Immunosoppressivi (analoghi delle Purine) ± terapia radiante linfoide e/o uso di Ab per T-deplezione
Pazienti per cui il
condizionamento
mieloablativo è
controindicatoPazienti affetti
da co-morbidità
Pazienti Anziani
Possibilità di candidare al TCSEVantaggiVantaggi
Vantaggi/Vantaggi/SvantaggiSvantaggi
2.2. Condizionamento ad Intensità Condizionamento ad Intensità RidottaRidotta ( (RICRIC))
L ’impiego del RIC è indicato nei casi di neoplasie a più lenta crescita o per offrire un TCSE allogenico a pazienti che hanno fallito un TCSE
autologo
Attecchimento eAttecchimento eRE/RIRE/RI
IntensitàIntensità condizionamencondizionamentoto
Probabilità Probabilità Recidiva Recidiva neoplasticaneoplastica
Mortalità Mortalità Trapianto-Trapianto-correlata (TRM)correlata (TRM)
Le CSE vengono infuse attraverso il catetere venoso centrale a
24-48h dal termine del Condizionamento
Infusione delle CSEInfusione delle CSE
Es: TCSE allogenico
W.D. Shlomchik. Nat Rev Immunol 7, 2007
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed Immunologica
3) Infezioni
4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l’ospite (GVHD)
6) Effetto anti-tumorale (GVL)
7) Recidiva post-trapianto
C
C
L ’Attecchimento è il processo attraverso il quale le CSE circolanticircolanti in modo transiente nel PB sono convertite in
cellule residentiresidenti midollari
Tale processo Tale processo prevede:prevede:
Migrazione Migrazione transendoteliale delle CSE transendoteliale delle CSE a livello dei cordoni a livello dei cordoni emopoietici extravascolari emopoietici extravascolari del BMdel BM
Reclutamento delle CSE Reclutamento delle CSE dalla Microvascolatura dalla Microvascolatura midollaremidollare
Migrazione delle CSE nel Migrazione delle CSE nel BM BM verso le verso le ““nicchienicchie”” midollari midollari
HOMING
LODGMENT
TRANSENDOTHELIAL MIGRATION
Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 1) Attecchimento CSE infuse1) Attecchimento CSE infuse
SDF-1 viene SDF-1 viene prodotto dallo prodotto dallo
stroma stroma midollare e midollare e
dai dai componenti componenti ossei come ossei come gradiente gradiente
decrescente decrescente dal dal
compartimentcompartimento o
extravascolarextravascolare al lume dei e al lume dei
vasi dove vasi dove attrae le CSE attrae le CSE
CXCR4+CXCR4+
Attecchimento CSE infuseAttecchimento CSE infuse
S.K. Nillson. Exp Haematol 34, 2006
SDF-1
Una volta nelle nicchie midollari, le CSE si sviluppano in stretto contatto con i componenti
dello stroma midollare
Tra i componenti cellulari:• Cellule Reticolari• Adipociti• Cellule Osteogeniche• Cellule endoteliali• Macrofagi
Tra i componenti della ECM:• Collagene• Laminina• Trombospondina• Proteoglicani
Regolazione automantenimento e differenziamento
CSE
Attecchimento CSE infuseAttecchimento CSE infuse
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed 2) Ricostituzione Emopoietica ed ImmunologicaImmunologica
3) Infezioni
4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l’ospite (GVHD)
6) Effetto anti-tumorale (GVL)
7) Recidiva post-trapianto
C
Insieme all’Attecchimento, la Ricostituzione Emopoietica (RE) ed Immunologica (RI) sono indispensabili per la riuscita di un TCSE
Tra i fattori pre/peri-trapiantologici influenzanti la RE ed RI:• Tipo di malattia • Precedente chemioterapia• Fonte di CSEFonte di CSE• Mobilizzazione CSEMobilizzazione CSE• Manipolazione dellManipolazione dell’’inoculoinoculo• Tipologia di TCSETipologia di TCSE• CondizionamentoCondizionamento• Grado di identità HLA
Tra i fattori pre/post-trapiantologici influenzanti la RE ed RI:• Profilassi e/o terapia anti-GVHD• Profilassi e/o terapia delle infezioni • DLI
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 2) 2) Ricostituzione Emopoietica ed Ricostituzione Emopoietica ed ImmunologicaImmunologica
Fattori influenzanti la RE/RIFattori influenzanti la RE/RI
aGVHD cGVHD
Tipologia TCSE:Tipologia TCSE: - nel TCSE autologo il Condizionamento altera RE/RI - nel TCSE allogenico la Profilassi/Terapia per GVHD
condiziona RE/RI
4
Condizionamento:Condizionamento: il RIC influenza positivamente RE/RI grazie alla minore tossicità midollare
5
1 Fonte CSE:Fonte CSE: l’impiego di PB-CSE accelera RE/RI
2 Mobilizzazione CSE:Mobilizzazione CSE: G-CSF causa attivazione monociti con inibizione funzione T-cellulare IL-10 dipendente e shift Th2
3 Manipolazione inoculo: Manipolazione inoculo: -“Purging” - Deplezione T-cellulare
I componenti dell’Immunità Adattativa sono caratterizzati da cinetiche di RE/RI più lente
rispetto ai componenti dell’Immunità Innata per:
RE/RI: Immunità Innata RE/RI: Immunità Innata vsvs AdattativaAdattativa
1. Microambiente
2. Coinvolgimento nei
processi alloreattivi
3. Suscettibilità alla
profilassi/terapia
anti-GVHD
T.J. Fry. Bone Marrow Transplant 35, 2005
I livelli ematici dei Polimorfonucleati e dei Monociti/Macrofagi si normalizzano entro 1 mese dal TCSE e dipendono dal tipo di trapianto, dalla fonte di CSE, dall’età del paziente e dalla comparsa di GVHD
Il recupero numerico non correla con il recupero della funzionalità immunologica
Incremento rischio Incremento rischio infettivologicoinfettivologico
Complicanze polmonariComplicanze polmonari
RE/RI: Immunità InnataRE/RI: Immunità Innata
1. Polimorfonucleati e Monociti/ Macrofagi1. Polimorfonucleati e Monociti/ Macrofagi
• Sono prodotte prima cellule NK CD56brightCD16dim caratterizzate da:
1. Alti livelli produzione citochine2. Bassa attività citotossica naturale ed ADCC3. Elevata attività citotossica linfochine-dipendente
• Quindi sono prodotte cellule NK CD56dim CD16+ caratterizzate da:
1. Bassi livelli produzione citochine2. Elevata attività citotossica naturale ed ADCC3. Elevata attività citotossica linfochine-dipendente
I livelli ematici e la funzionalità delle cellule NK si normalizzano entro 1-2 mesi dal TCSE indipendentemente dal
tipo di trapianto, dalla fonte di CSE, dall’età del paziente o dalla comparsa di GVHD
RE/RI: Immunità InnataRE/RI: Immunità Innata
2. Cellule NK2. Cellule NK
• I livelli ematici delle DC mieloidi si normalizzano entro 3 mesi dal TCSE mentre i livelli delle DC linfoidi entro 1 anno dal TCSE e dipendono principalmente dalla fonte di CSE e dalla manipolazione dell’inoculo
• Il recupero numerico correla con il recupero della funzionalità immunologica
RE/RI: Immunità InnataRE/RI: Immunità Innata
3. Cellule Dendritiche (DC)3. Cellule Dendritiche (DC)
I livelli ematici dei linfociti B
naive si normalizzano entro 3 mesi dal TCSE e la RE ricapitola l’ontogenesi B
cellulare
RE/RI: Immunità AdattativaRE/RI: Immunità Adattativa
1. Cellule B linfoidi1. Cellule B linfoidi
M. Geddes. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
• L ’incremento dei linfociti B naive è seguito da una lenta ricostituzione delle cellule B memoria
• Il fenotipo delle cellule B naive post-trapianto è simile a quello delle cellule B neonatali:
CD1c+ CD38+ CD5+ sIgM+ sIgD+ CD25low CD62Llow
RE/RI: Immunità AdattativaRE/RI: Immunità Adattativa
1. Cellule B linfoidi1. Cellule B linfoidi
• La normalizzazione della produzione di Ig può richiedere sino a 2 anni con esposizione del paziente ad infezioni batteriche T-dipendenti e T-indipendenti
• I Centri Germinativi (GC) non sono osservabili fino ad 1 anno dal TCSE
• RE/RI presentano cinetiche più rapide in assenza di GVHD e in relazione alla fonte di CSE:
PB > BM e UCBPB > BM e UCB
RE/RI: Immunità AdattativaRE/RI: Immunità Adattativa
1. Cellule B linfoidi1. Cellule B linfoidi
La RE delle cellule T ha luogo attraverso due principali meccanismi:
1. Timo-indipendente: “Espansione omeostatica periferica”
(HPE)
2. Timo-dipendente: ricapitola l’ontogenesi T cellulare
RE/RI: Immunità AdattativaRE/RI: Immunità Adattativa
2. Cellule T linfoidi:2. Cellule T linfoidi:
HPE: Espansione cellule T mature periferiche residue del ricevente e/o
cellule T mature periferiche del donatore contenute nell’inoculo
stimolata dall’ambiente linfopenico
Limiti HPE: 1) Generazione pool T linfoide con limitato repertorio TCR
2) Generazione pool T linfoide con difetti quali/quantitativi
1. Meccanismo Timo-1. Meccanismo Timo-indipendenteindipendente
Fattori influenzanti
HPE
TCSE T-depletoTCSE T-depleto
GVHD: GVHD: Profilassi/TerapiaProfilassi/Terapia
Fonte Fonte CSECSE RecidiRecidi
vava
Rischio Rischio InfettivoInfettivo
Produzione di un nuovo repertorio T cellulare dai precursori pre-timici del donatore
Analisi quantitativa dei TRECs (TCR excision circles)
Tali cellule T dovrebbero essere allotolleranti Tali cellule T dovrebbero essere allotolleranti perché perché ““educateeducate”” dal timo del ricevente ma la dal timo del ricevente ma la Tollerizzazione dipende dalla funzione timicaTollerizzazione dipende dalla funzione timica
2. Meccanismo Timo-2. Meccanismo Timo-dipendentedipendente
La funzione timica dipende da:
Identità HLAIdentità HLAEtà pazienteEtà paziente
Tossicità CondizionamentoTossicità Condizionamentoe Profilassi/Terapia GVHDe Profilassi/Terapia GVHD
2. Meccanismo Timo-2. Meccanismo Timo-dipendentedipendente
A.A. Terapie cellulari Terapie cellulari AdottiveAdottive
Impiego DLI arricchiti Impiego DLI arricchiti in in
cellule T anti-tumorali cellule T anti-tumorali
Eliminare da DLI le Eliminare da DLI le cellule T alloreattivecellule T alloreattive
Potenziali strategie per favorire RE/RI Potenziali strategie per favorire RE/RI post-TCSEpost-TCSE
A1. Infusione cellule T: DLI
Limite: DLI contengono un elevato numero di cellule T alloreattive quindi:
Recidiva Rischio GVHD
Differenziazione Timica:
- KGF per prevenire tossicità - Flt3L- Ormoni delle Crescita
HPE:
- Flt3L- IL7
TIMO
Es: RE/RI cellule T linfoidi:
Potenziali strategie per favorire RE/RI Potenziali strategie per favorire RE/RI post-TCSEpost-TCSE
T.J. Fry. Bone Marrow Transplant 35, 2005
B. Terapie basate sullB. Terapie basate sull’’impiego di impiego di fattori solubilifattori solubili
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed Immunologica
3) Infezioni3) Infezioni
4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l’ospite (GVHD)
6) Effetto anti-tumorale (GVL)
7) Recidiva post-trapianto
C
Il ricevente di un TCSE è caratterizzato da un transiente ma profondo stato di immunodeficienza causato dal contributo di differenti fattori:
1) Regime di Condizionamento Aplasia Midollare/Pancitopenia periferica
2) Cinetiche RE/RI che dipendono da:
- Tipo di malattia - Precedente chemioterapia - Fonte di CSE - Mobilizzazione CSE - Manipolazione dell’inoculo - Tipologia di TCSE - Condizionamento - Grado di identità HLA - GVHD
3) Profilassi/Terapia GVHD
Complicanze Complicanze Infettive Infettive da germi da germi
opportunistici,opportunistici,funghi e virus funghi e virus
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 3) 3) InfezioniInfezioni
La durata del periodo di Aplasia Midollare varia in relazione a:
1. Tipo di malattia 2. Fase di malattia 3. Tipologia di TCSE 4. Modalità di Condizionamento 5. Sorgente di CSE impiegate 6. Cinetiche RE/RI
L ’infusione delle CSE è seguita, nel ricevente del TCSE, da un periodo di “Pancitopenia periferica” o “Aplasia
Midollare”
Aplasia MidollareAplasia Midollare
Mancata o scarsa produzione Cellule Emopoietiche Mancata o scarsa produzione Cellule Emopoietiche conseguente alla Terapia di Condizionamentoconseguente alla Terapia di Condizionamento
L ’Aplasia Midollare espone il paziente ad un elevato rischio infettivo ed emorragico che rende necessario:
Instaurare una profilassi e una terapia anti-batterica, anti-virale, anti-fungina ad ampio spettro
Somministrare, in base alla sintomatologia emorragica, concentrati piastrinici e farmaci anti-coagulanti
1
2
Aplasia MidollareAplasia Midollare
La neutropenia post-TCSE espone il paziente ad infezioni
batteriche (Streptococco/Stafilococco) e fungine (Candida)
Anche dopo il recupero neutrofilico, il paziente è soggetto ad un prolungato rischio infettivo causato
dal deficit numerico e funzionale delle popolazioni B e T linfoidi
Profilassi/Terapia per il controllo delle InfezioniProfilassi/Terapia per il controllo delle Infezioni
InfezioniInfezioni
Infezioni: Profilassi e Infezioni: Profilassi e TerapiaTerapia
Profilassi Infezioni:
- Farmaci anti-batterici, anti-fungini ed anti-virali ad Farmaci anti-batterici, anti-fungini ed anti-virali ad ampio spettroampio spettro
- Degenza in ambienti protetti
- Nutrizione parenterale
- G-CSF per accelerare le cinetiche di RE/RI dei granulociti neutrofili
Terapia:
- Farmaci anti-batterici, anti-fungini ed anti-virali ad Farmaci anti-batterici, anti-fungini ed anti-virali ad ampio spettroampio spettro
- Immunoterapia
1
2
GVHD/GVLGVHD/GVL
Reazioni mediate dalle cellule
immunocompetenti del donatore (GVH)
RIGETTORIGETTO
Reazione mediata dalle cellule
immunocompetenti del ricevente (HVG)
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: AlloreattivitàAlloreattività
Nel TCSE allogenico esiste una “doppia barriera immunologica” dovuta alla contemporanea presenza
delle cellule immunocompetenti del ricevente sopravvissute al regime di Condizionamento e delle cellule immunocompetenti del donatore contenute
nell’inoculo
Classificazione degli antigeni causa di Alloreattività:
1) Ag ubiquitariAg ubiquitari - miHA - HLA
2) Ag tessuto-specifici o espressi in modo aberrante dalle Ag tessuto-specifici o espressi in modo aberrante dalle cellule patologichecellule patologiche - miHA - proteine self normali
3) Ag specifici delle cellule patologicheAg specifici delle cellule patologiche - Prodotti di traslocazioni cromosomiche: t(9;22)
4) Ag viraliAg virali - CMV: pp65 - EBV: LMP-1/2
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: AlloreattivitàAlloreattività
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed Immunologica
3) Infezioni
4) Rigetto4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l’ospite (GVHD)
6) Effetto anti-tumorale (GVL)
7) Recidiva post-trapianto
C
Donatore familiare HLA parzialmente
compatibile o Aploidentico
Donatore non-familiare HLA
compatibile (MUD)
Il rigetto (primary/secondary graft
failure) è tipico del TCSE allogenico da:
Il rigetto può essere valutato in termini di:
1.1. Conta leucocitariaConta leucocitaria2.2. Cellularità midollareCellularità midollare3.3. EmatocritoEmatocrito4.4. Chimerismo donatore/riceventeChimerismo donatore/ricevente
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 4) Rigetto4) Rigetto
I principali mediatori del rigetto sono rappresentati da:
- Cellule NKCellule NK- Cellule T CD4+ e Cellule T CD4+ e CD8CD8++++
- Cellule T Cellule T ++- Cellule BCellule B
I meccanismi effettori del rigetto differiscono in base alla precedente sensibilizzazione del ricevente agli alloantigeni target:
a) Ricevente non-sensibilizzatoRicevente non-sensibilizzato: rigetto HLA/miHA non condivisi mediato principalmente da linfociti T naive CD8+ attraverso Perforina/Granzima e Fas/FasL
b) Ricevente sensibilizzato (Trasfusioni; Gravidanze)Ricevente sensibilizzato (Trasfusioni; Gravidanze): rigetto HLA/miHA non condivisi mediato principalmente da linfociti T memoria CD8+ attraverso meccanismi non noti
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 4) Rigetto4) Rigetto
Il rischio di rigetto post-TCSE allogenico è influenzato dal regime di Condizionamento:
• > Prob rigetto pz post-TCSE preceduto da RIC
• < Prob rigetto pz post-TCSE preceduto da Condizionamento Mieloablativo
Importanza eliminazione cellule alloreattive Importanza eliminazione cellule alloreattive del ricevente pre-TCSEdel ricevente pre-TCSE
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 4) Rigetto4) Rigetto
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed Immunologica
3) Infezioni
4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l5) Malattia da trapianto contro l’’ospite ospite (GVHD)(GVHD)
6) Effetto anti-tumorale (GVL)
7) Recidiva post-trapianto
C
La GVHD è una La GVHD è una Patologia InfiammatoriaPatologia Infiammatoria mediata dalle cellule T linfoidi alloreattive mediata dalle cellule T linfoidi alloreattive
del donatoredel donatore
La GVHD rappresenta una delle principali complicanze del TCSE allogenico ed il suo sviluppo richiede che:
1) Le cellule del ricevente siano incapaci di rigettare Le cellule del ricevente siano incapaci di rigettare adeguatamente il TCSEadeguatamente il TCSE
2) LL ’’inoculo di CSE contenga cellule Immunocompetentiinoculo di CSE contenga cellule Immunocompetenti
3) Ci siano Incompatibilità antigeniche Ci siano Incompatibilità antigeniche donatore/riceventedonatore/ricevente
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 5)5) Malattia da trapianto contro lMalattia da trapianto contro l’’ospiteospite (GVHD: (GVHD: Graft Graft
versus Host Diseaseversus Host Disease))
La GVHD è una patologia complessa
derivante dal riconoscimento, da parte delle cellule T del donatore, dei componenti
tissutali sani del ricevente
GVHD: PatofisiologiaGVHD: Patofisiologia
L.A. Welniak. Annu Rev Immunol, 25, 2007
La GVHD differisce dal classico paradigma dell’immunità patogeno-specifica
GVHD GVHD vsvs Immunità patogeno- Immunità patogeno-specificaspecifica
W.D. Shlomchik. Nat Rev Immunol 7, 2007
L ’Ag target differisce in relazione al tipo di TCSE:
a) Nel TCSE HLA identico gli Ag target sono rappresentati dai miHA
b) Nel TCSE HLA parzialmente compatibile o aploidentico gli Ag target sono rappresentati dalle molecole HLA non condivise e in minor misura dai miHA
GVHD: Antigeni targetGVHD: Antigeni target
W.D. Shlomchik. Nat Rev Immunol 7, 2007
Maggiore Maggiore PromiscuiPromiscui
tà tà PeptidicaPeptidica
I riceventi di un TCSE allogenico sono caratterizzati, nel periodo successivo al TCSE, da una condizione di
“Chimerismo Misto”
W.D. Shlomchik. Nat Rev Immunol 7, 2007
ChimerismoChimerismo MistoMisto
Sia le APC del donatore
che le APC del
ricevente partecipa
no alla GVHD
GVHD: Ruolo delle APCGVHD: Ruolo delle APC
Nel TCSE HLA parzialmente compatibile o aploidentico
sono indispensabili le APC del ricevente per la presentazione degli Ag target
Riconoscimento da parte del TCR di cellule linfoidi del donatore di intere molecole HLA associate a
peptidi self sulla superficie delle APC del ricevente
GVHD: Ruolo delle APCGVHD: Ruolo delle APC
W.D. Shlomchik. Nat Rev Immunol 7, 2007
Nel TCSE HLA identico sono indispensabili sia le APC del ricevente che quelle del donatore per la presentazione
degli allo-Ag target
GVHD: Ruolo delle APCGVHD: Ruolo delle APC
• I linfociti T del donatore sono i principali mediatori di GVHD infatti la loro deplezione dall’inoculo previene la GVHD sia in modelli murini che nell’uomo
• Nel TCSE HLA parzialmente compatibile o aploidentico sia le cellule T naive CD4+ che CD8+ mediano la GVHD
• Nel TCSE HLA identico sono le cellule T naive CD8+ le principali mediatrici di GVHD
• Le cellule T memoria sono implicate nel mantenimento della GVHD piuttosto che nella sua patogenesi a causa di:
1. CD62LCD62L±± e/o CCR7 e/o CCR7 ±±
2. Repertorio HLA ristretto Ridotta frequenza Repertorio HLA ristretto Ridotta frequenza cellule T alloreattivecellule T alloreattive3. Ridotta espansione clonaleRidotta espansione clonale
Sottotipi di cellule T mediatrici Sottotipi di cellule T mediatrici di GVHDdi GVHD
GVHD: GVHD: Reclutamento negli Reclutamento negli organi targetorgani target
Il reclutamento negli organi target delle cellule T alloreattive dipende da:
Segnali dovuti al danno tissutale Segnali dovuti al danno tissutale indotto dal Condizionamento indotto dal Condizionamento (Radio/Chemioterapia)(Radio/Chemioterapia)
Produzione basale di sostanze T Produzione basale di sostanze T chemoattraenti da parte degli organi chemoattraenti da parte degli organi interessati da GVHDinteressati da GVHD
Esposizione degli organi target di GVHD a Esposizione degli organi target di GVHD a patogeni o allergeni sufficienti a garantire patogeni o allergeni sufficienti a garantire i segnali infiammatori per sostenere la i segnali infiammatori per sostenere la migrazione T cellularemigrazione T cellulare
11
22
33
Danno tessuti target
GVHD del ricevente
Attivazione cellule
T alloreatti
ve del donatore
W.D. Shlomchik. Nat Rev Immunol 7, 2007
GVHD: GVHD: Meccanismi di danno Meccanismi di danno tissutaletissutale
Esistono 2 tipologie di GVHD:
GVHD acutaGVHD acuta
• Compare entro i primi 100 giorni post-HSCT e colpisce prevalentemente cute, intestino, fegato, polmoni
• E ’ caratterizzata da una risposta cellulare di tipo Th1
GVHD cronicaGVHD cronica
• Compare dopo i primi 100 giorni post-HSCT e colpisce non solo cute e mucose ma anche le ghiandole esocrine e le membrane sierose
• E ’ caratterizzata da una risposta cellulare di tipo Th2 e caratteristiche autoimmuni per alterazione selezione timica negativa
GVHD: TipologieGVHD: Tipologie
• La profilassi della GVHD è importante per la sua prevenzione nel contesto di un TCSE allogenico
• La prevenzione della GVHD si basa sull’impiego di:
1. Agenti Immunosoppressori: Ciclosporina, Metotrexate, Corticosteroidi2. Inibitori attivazione T-cellulare: Rapamicina3. Manipolazione dell’inoculo: T-deplezione
Limite T-deplezione: la riduzione nella probabilità di sviluppo della GVHD si associa ad un aumento della probabilità di mancato
attecchimento, recidiva ed infezioni
T-deplezione T-deplezione parzialeparziale
Selezione cellule T da Selezione cellule T da infondere o infondere o trasduzione trasduzione
con geni suicidacon geni suicida
Rimozione Rimozione cellule T cellule T
attivate CD69+ attivate CD69+ o naive CD62L+o naive CD62L+
Selezione Selezione cellule Th2cellule Th2
GVHD: ProfilassiGVHD: Profilassi
• La terapia della aGVHD si basa sull’impiego di:
1. CorticosteroidiCorticosteroidi come terapia di prima linea
2. Farmaci Immunosoppressori differenti dai Farmaci Immunosoppressori differenti dai CorticosteroidiCorticosteroidi come terapia di seconda linea
3. Approcci innovativi:
- Inibizione attività T linfocitariaInibizione attività T linfocitaria
- Agenti bloccanti le citochineAgenti bloccanti le citochine Es: ETANERCEPT TNF
- Modulazione dellModulazione dell’’attività delle APCattività delle APC mediante fotoferesi extracorporea
- Terapie cellulariTerapie cellulari basate sul trasferimento adottivo di cellule Treg e/o cellule Mesenchimali
GVHD acuta: TerapiaGVHD acuta: Terapia
La terapia della cGVHD è simile a quella della aGVHD con la differenza che nei pazienti affetti da
cGVHD è più elevato il rischio di infezioni da batteri incapsulati, a causa del deficit B linfoide
che li caratterizza
Cure supportiveCure supportiveee
Bilancio terapia anti-GVHD/Rischio infettivo Bilancio terapia anti-GVHD/Rischio infettivo addizionaleaddizionale
GVHD cronica: TerapiaGVHD cronica: Terapia
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed Immunologica
3) Infezioni
4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l’ospite (GVHD)
6) Effetto anti-tumorale 6) Effetto anti-tumorale (GVL)(GVL)
7) Recidiva post-trapianto
C
La GVL rappresenta una “Componente Vantaggiosa” delle reazioni allogeniche mediate dalle cellule
immunocompetenti del donatore
Consiste nella eliminazione delle cellule tumorali residue del ricevente mediata dai linfociti T CD4+ e T CD8+ e dalle
cellule NK alloreattive del donatore
Rappresenta, insieme al Condizionamento, uno dei principali motivi di successo del TCSE allogenico in quanto contribuisce alle sue proprietà anti-leucemiche
TCSE allogenico TCSE allogenico = forma di Immunoterapia Adottiva= forma di Immunoterapia Adottiva
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 6) Effetto anti-tumorale (GVL: 6) Effetto anti-tumorale (GVL: Graft versus Graft versus LeukemiaLeukemia))
• Lo sviluppo della GVL è strettamente associato alla GVHD e come questa richiede che:
1) Le cellule del ricevente siano incapaci di rigettare Le cellule del ricevente siano incapaci di rigettare adeguatamente il TCSEadeguatamente il TCSE
2) LL ’’inoculo di CSE contenga cellule Immunocompetentiinoculo di CSE contenga cellule Immunocompetenti
3) Ci siano incompatibilità antigeniche donatore/riceventeCi siano incompatibilità antigeniche donatore/ricevente
GVLGVL
D.L. Porter. Annu Rev Med 50, 1999
Molecole espresse selettivamente dalle Molecole espresse selettivamente dalle cellule neoplastichecellule neoplastiche Es: BCR/ABL nella LMC
miHA non condivisi tra donatore e riceventemiHA non condivisi tra donatore e ricevente
11
22
Gli Ag target della GVL sono rappresentati da :
GVLGVL
Criteri per l’identificazione dei miHA mediatori di GVL nel ricevente di un TCSE allogenico:
• Distribuzione Distribuzione esclusiva nelle esclusiva nelle cellule neoplastiche cellule neoplastiche e/o nelle cellule e/o nelle cellule emopoietiche per emopoietiche per massimizzare massimizzare ll ’’effetto GVLeffetto GVL
• Assenza o bassa Assenza o bassa espressione nei espressione nei tessuti sani per tessuti sani per evitare GVHDevitare GVHD
• Espressione sulle Espressione sulle APC APC
Ruolo dei miHA nella GVL
L.Hambach. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
miHA:miHA: Target immunoterapici nei pazienti sottoposti Target immunoterapici nei pazienti sottoposti ad allo-TCSEad allo-TCSE
3. Vaccinazione del ricevente di TCSE con miHA target di GVL
4. Vaccinazione del donatore con miHA target di GVL
L ’identificazione dei miHA target di GVL è utile al disegno di forme di immunoterapia delle neoplasie ematologiche quali:
1. Trasferimento adottivo di CTL anti-miHA ottenuti in vitro tramite stimolazione mediata da DC caricate con miHA target di GVL
2. Trasferimento di vettori codificanti geni TCR specifici per miHA target di GVL in cellule mononucleate di PB del donatore
3)
L. Hambach. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
Fattori trapiantologiciFattori trapiantologici
Fattori Post-trapiantologici:
1) Attecchimento delle CSE infuse
2) Ricostituzione Emopoietica ed Immunologica
3) Infezioni
4) Rigetto
5) Malattia da trapianto contro l’ospite (GVHD)
6) Effetto anti-tumorale (GVL)
7) Recidiva post-trapianto7) Recidiva post-trapianto
C
Ematologica
• La recidiva della malattia post-TCSE è una delle cause più comuni della mancata riuscita di un TCSE e, indipendentemente dal tipo di TCSE, rappresenta un predittore di cattiva prognosi
Recidiva Recidiva ≠≠ Persistenza malattia Persistenza malattia
• La probabilità di recidiva è inversamente proporzionale al tempo post-TCSE: 80% pz liberi da malattia a 2 aa da alloTCSE sono in RC a 9 aa
• Tipologia recidivaMolecolare
Citogenetica
C Fattori Post-trapiantologici:Fattori Post-trapiantologici: 7) 7) Recidiva post-TCSERecidiva post-TCSE
• Metodiche di rilevamento MRD post-TCSE:
1) Analisi citofluorimetricaAnalisi citofluorimetrica2) PCRPCR3) Analisi del ChimerismoAnalisi del Chimerismo
• Limiti monitoraggio MRD post-TCSE:
1) Metodica impiegataMetodica impiegata 2) Materiale biologico richiestoMateriale biologico richiesto
Il Il rilevamento rilevamento
della della presenza di presenza di MRD ha un MRD ha un
ruolo ruolo predittivo nei predittivo nei confronti del confronti del
rischio di rischio di recidivarecidiva
Recidiva post-TCSE: Recidiva post-TCSE: Importanza rilevamento Malattia Minima Importanza rilevamento Malattia Minima Residua (MRD)Residua (MRD)
I principali fattori di rischio per lo sviluppo di una recidiva post-TCSE sono:
1) Tipologia e stadio malattia1) Tipologia e stadio malattia: < prob recidiva pz in I remissione (LAM/LAL) o fase cronica di malattia (LMC) > prob recidiva pz in II remissione o fase avanzata di malattia
2)2) Tipologia di TCSETipologia di TCSE: < prob recidiva pz post-TCSE allogenico > prob recidiva pz post-TCSE autologo
3)3) Regime di CondizionamentoRegime di Condizionamento: < prob recidiva pz post-TCSE preceduto da condizionamento mieloablativo > prob recidiva pz post-TCSE preceduto da RIC
Assenza GVLAssenza GVL
Persistenza Persistenza cellule cellule tumorali tumorali nellnell’’inoculoinoculo
Recidiva post-TCSE: Fattori Recidiva post-TCSE: Fattori di rischiodi rischio
4) GVHD:4) GVHD: > prob recidiva pz post-TCSE in assenza di GVHD
5)5) Manipolazione Manipolazione inoculo:inoculo: > prob recidiva pz post-TCSE depleto di cellule T
Recidiva post-TCSE: Fattori Recidiva post-TCSE: Fattori di rischiodi rischio
D.L. Porter. Annu Rev Med 50, 1999
E. Holler. Best Pract Res Clin Haematol 20, 2007
Tra le principali opzioni terapeutiche post-TCSE:
a)a) Nuovo TCSENuovo TCSE: è importante l’entità della recidiva
b)b) Impiego di farmaci specificiImpiego di farmaci specifici (Es: STI nella LMC)
c)c) Immunoterapia adottivaImmunoterapia adottiva basata sull’impiego di:
- DLIDLI (donor lymphocyte infusion)
- Cellule NK alloreattiveCellule NK alloreattive
Recidiva post-TCSE: Opzioni Recidiva post-TCSE: Opzioni terapeuticheterapeutiche
Impiego linfocitiImpiego linfocitialloreattivi del alloreattivi del
donatore, isolati donatore, isolati da singola da singola
aferesi, per aferesi, per
ll ’’eliminazione eliminazione
delle cellule delle cellule
neoplastiche del neoplastiche del
riceventericevente
La procedura di DLI è utile per:
1.1. Profilassi/Terapia RecidivaProfilassi/Terapia Recidiva
2.2. Conversione chimerismo Conversione chimerismo ““mistomisto”” in in chimerismo chimerismo ““completocompleto””
3.3. RE/RI post-TCSE depleto di cellule T (TCSE RE/RI post-TCSE depleto di cellule T (TCSE aploidentico)aploidentico)
4. Profilassi/Terapia Infezioni4. Profilassi/Terapia InfezioniDLI nella terapia della recidiva(Importanza entità recidiva)
DLI: donor leukocyte DLI: donor leukocyte infusioninfusion
Il prodotto di DLI contiene linfociti alloreattivi (antileucemici e non) ed Ag-specifici (es: cellule T
antivirali)
A. Prodotto DLIProdotto DLI non non
manipolatomanipolato
B. Prodotto DLI Prodotto DLI allo-depletoallo-depleto
C. Prodotto DLIProdotto DLI arricchito arricchito
in in cellule T cellule T Ag-Ag-
specifichespecifiche
DLI: donor leukocyte DLI: donor leukocyte infusioninfusion
PancitopeniaPancitopenia
InfezioniInfezioni
• L ’efficacia della DLI dipende principalmente da:
1. Tipologia recidivaTipologia recidiva 2. Presenza di GVHDPresenza di GVHD
3. Presenza di pancitopeniaPresenza di pancitopenia
4. Tipologia di malattiaTipologia di malattia
• Complicanze indotte da DLI
GVHGVHDD
DLI: donor leukocyte DLI: donor leukocyte infusioninfusion
Quando effettuare un TCSE?Quando effettuare un TCSE?
Tipologia e stadio di malattiaTipologia e stadio di malattia
Tempo dalla diagnosi di malattiaTempo dalla diagnosi di malattia
Età del paziente e co-morbiditàEtà del paziente e co-morbidità
Tipologia di donatoreTipologia di donatore: familiare o non-familiare/identità HLA
1
2
3
4
Es: 1) LMC. Prima: TCSE in fase cronica di malattia entro 12 mesi dalla diagnosi
Dopo: TCSE come terapia di II linea dopo fallimento STI
2) LMA: TCSE come terapia di consolidamento in I o II RC di malattia
La scelta di sottoporre un paziente affetto da una neoplasia ematologica ad un TCSE dipende da:
• Il TCSE è caratterizzato da grande complessità Il TCSE è caratterizzato da grande complessità procedurale, elevati costi ed alto rischioprocedurale, elevati costi ed alto rischio
• Sostanziali progressi sono stati raggiunti nella Sostanziali progressi sono stati raggiunti nella pratica clinica e nella comprensione della biologia pratica clinica e nella comprensione della biologia del TCSE del TCSE
• LL ’’ampliamento delle conoscenze nelle tecniche ampliamento delle conoscenze nelle tecniche diagnostiche, il perfezionamento delle cure diagnostiche, il perfezionamento delle cure supportive e del controllo delle componenti supportive e del controllo delle componenti immunoterapiche avranno un impatto sul immunoterapiche avranno un impatto sul miglioramento della prognosi post-TCSEmiglioramento della prognosi post-TCSE
ConclusioniConclusioni
IndividualizzazioneIndividualizzazione procedura trapiantologicaprocedura trapiantologica