La donazione di cellule staminali emopoietiche

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La donazione di cellule staminali emopoietiche

• Immunoematologia USL3 Pistoia

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Commissione di Studio sullutilizzo di Stem Cells
per finalità terapeutiche
DEFINIZIONE

• Le cellule staminali sono cellule non
  specializzate in grado di dividersi dando
  origine contemporaneamente ad una cellula
  staminale (uguale alla cellula madre)
• e una cellula precursore di una progenie
  cellulare che alla fine darà origine a sua volta
  a cellule terminalmente differenziate(mature).

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Caratteristiche

• Sono cellule immature,generiche,
  indifferenziate, in grado di
• Autorinnovarsi dividersi per periodi
  indefiniti senza differenziarsi, generando
  cellule che possiedono a loro volta capacità
  staminale
• Differenziarsi dare origine a linee
  differenziative che portano alla produzione dei
  numerosi tipi di cellule specializzate che
  costituiscono i tessuti

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Caratteristiche

• Ogni cellula staminale ha perciò due possibilità
• dividersi senza limite in tutto il ciclo vitale,
  rimanendo cellula staminale
• differenziarsi irreversibilmente

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Le vie della cellula staminale
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Nellambito della popolazione delle cellule
staminali si possono distinguere

• Cellule staminali totipotenti, cioè in
  grado di generare tutte le cellule e i tessuti
  che compongono un embrione e quello che supporta
  il suo sviluppo in utero
• cellule staminali pluripotenti in grado di
  generare solo cellule appartenenti al loro
  strato germinativo (endoderma, mesoderma o
  ectoderma)
• cellule unipotenti che si differenziano in una
  sola linea

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I foglietti germinativi

• Ectoderma ectoderma superficiale (cute e organi
  di senso), neuroectoderma
• Endoderma epitelio del tratto gastro-intestinale
  e delle vie respiratorie,vie urinarie, tuba di
  Eustacchio, parenchima tonsille, tiroide,
  paratiroidi, timo, fegato, pancreas
• Mesoderma sangue, vasi, cuore, muscolatura
  liscia, milza, reni, scheletro.

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La cellula staminale emopoietica

• Di particolare interesse ai fini trapiantologici
  sono le cellule staminali emopoietiche (CSE)
• La cellula staminale emopoietica è lelemento
  primitivo dellintero sistema emopoietico
• Possiede i 3 aspetti fondamentali delle cellule
  staminali
• capacità di replicare indefinitamente senza
  differenziarsi (capacità di autorinnovamento)
• Non completa differenziazione
• Sensibilità a stimoli in grado di differenziarla
  in una cellula specializzata,ossia di dare
  origine,in opportune condizioni,a cellule
  progenitrici da cui derivano linee cellulari
  differenziate.

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Fattori che mediano la proliferazione e la
differenziazione della CSE

• Il processo proliferativo/differenziativo
  è regolato da una serie di fattori
• Intrinseci i più studiati sono i fattori
  di trascrizione, ossia proteine che regolano la
  trascrizione di geni importanti per la
  differenziazione ematopoietica
• Estrinseci comprendono fattori di crescita ed
  una complessa rete di interazioni cellula-cellula
  tra i progenitori ematopoietici ed il
  microambiente stromale

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(No Transcript)
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Emopoiesi

• Le cellule del sangue (eritrociti, leucociti e
  piastrine) hanno una durata di vita limitata e
  devono essere rinnovate continuamente
• Le tre filiere emopoietiche producono
  giornalmente a livello midollare
• 3 x 109 eritrociti/kg
• 0,8 x 108 leucociti/kg
• 1,5 x 109 piastrine/kg

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(No Transcript)
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Cellule staminali ematopoietiche
Hanno la capacità di autorinnovarsi e di
proliferare ad un ritmo molto intenso
differenziandosi in elementi cellulari maturi del
sangue circolante leucociti, eritrociti,
piastrine
Dove si trovano?
Nel midollo osseo (contenuto in bacino, coste,
sterno, etc), nel cordone ombelicale, in minima
parte nel sangue periferico
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Da dove vengono prelevate le CSE per il
trapianto?

• Le cellule staminali emopoietiche sono
  localizzate principalmente nel midollo osseo
• ma è possibile reperirle anche nel sangue
  circolante, in seguito a regimi di mobilizzazione
• Esse sono presenti anche nel sangue del cordone
  ombelicale del neonato al momento del parto

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Cenni sullutilizzo trapiantologico delle
cellule staminali

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TRAPIANTO DI MIDOLLO
Per Trapianto di Midollo Osseo (TMO) si
intende la sostituzione di un midollo osseo
malato o non funzionante, con cellule
staminali sane, in grado di rigenerare
tutte le cellule del sangue e di ricostituire
tutte le normali funzioni ematologiche ed
immunologiche

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TRAPIANTO DI MIDOLLO
Il TMO rappresenta la terapia di
elezione in molte patologie, congenite
o neoplastiche.
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• Il trapianto viene distinto sulla base
  dellorgano di provenienza.
• Midollo osseo
• Sangue periferico
• Cordone ombelicale

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...e a seconda del donatore

• Autologo le cellule staminali prelevate al
  paziente vengono congelate e poi restituite al
  paziente dopo alte dosi di chemioterapia
• Singenico il donatore è un gemello identico
• Allogenico il midollo del paziente è
  ricostituito mediante reinfusione di cellule da
  un donatore sano compatibile (familiare o non
  familiare)

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(No Transcript)
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Trapianto di midollo osseo (TMO) autologo
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TRAPIANTO AUTOLOGO

• Applicazioni terapeutiche
• Neoplasie ematologiche (linfomi, mieloma
  multiplo,leucemie mieloidi,leucemie linfatiche,
  sindromi mielodisplastiche)
• Tumori solidi (carcinoma mammario,ovarico,
  microcitoma, neuroblastoma, altri tumori solidi)
• Malattie autoimmuni severe, non responsive
• ai trattamenti con dosi convenzionali
  di immunosoppressori (LES, sclerosi
  multipla, artrite reumatoide, vasculiti
  sistemiche)

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Trapianto di midollo osseo (TMO) allogenico
Prelievo di cellule staminali dal donatore
compatibile e successiva introduzione per via
endovenosa in un malato adeguatamente
condizionato per riceverle
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COSA VUOL DIRE ESSERE GENETICAMENTE COMPATIBILI ?

• Ciascuno di noi possiede un patrimonio di geni,
  ereditati dai genitori, che, come le impronte
  digitali, ci caratterizza in maniera univoca.
• Alcuni di questi controllano l'espressione di
  antigeni presenti sulla superficie di tutte le
  cellule del nostro corpo. Grazie a tali antigeni,
  caratteristici di un singolo individuo, il
  sistema immunitario riconosce le proprie cellule
  normali e reagisce contro quelle estranee o
  addirittura contro le proprie, se modificate.
• Nell'uomo il gruppo di geni che controlla il
  "riconoscimento" dei vari tessuti dell' organismo
  è definito Sistema HLA

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IL SISTEMA HLA

• HLA Human Leucocyte Antigen è composto da una
  serie di geni localizzati sul braccio corto del
  cromosoma 6
• MHC Major Histocompatibility complex comprende
  geni, inclusi lHLA, che sono essenziali per una
  corretta risposta immune.
• I loci HLA hanno un estremo polimorfismo e ciò fa
  si che solo pochi individui al di fuori della
  famiglia siano identici per questo sistema.
• La metodiche utilizzate per evidenziare gli
  antigeni HLA si chiamano Tipizzazione
  Tissutale poichè questi antigeni si trovano su
  tutte le cellule del nostro corpo.

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Dai geni alle molecole HLA

• Sul braccio corto del cromosoma 6 si trovano i
  loci A, B e C ( locus indica la posizione
  di un gene sul cromosoma) che codificano
  le molecole HLA di I Classe ed i loci DR,
  DQ e DP che codificano le molecole HLA di
  II classe.
• Tutti i geni HLA sono codominanti e
  vengono ereditati secondo le leggi di Mendel.
• Per ogni locus possono esistere alternativamente
  molti diversi alleli.
• Poiché ogni allele codifica una diversa molecola
  per il locus A, per il B, per il C, per il DR e
  per il DQ, ciascun individuo possiede due alleli
  per ciascun locus e di conseguenza due molecole
  HLA per ogni locus, una di origine paterna ed una
  di origine materna.

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Gli antigeni HLA vengono ereditati secondo le
leggi di Mendel
PADRE
MADRE
FIGLI

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Dai geni alle molecole HLA

• Dato che per ogni locus esistono molti alleli
  diversi, le combinazioni possibili sono
  moltissime
• Per questa ragione la probabilità che due persone
  non consanguinee siano HLA compatibili è
  estremamente bassa 1100.000
• Tra fratelli invece la probabilità teorica di
  trovare un donatore compatibile è del 25
• Per i pazienti che non dispongono di un
  familiare
• HLA compatibile è necessario reperire una
  sorgente alternativa di progenitori emopoietici
  per poter beneficiare di un trattamento
  trapiantologico potenzialmente curativo

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DONAZIONE DI CSE

• Data lenorme variabilità tra un individuo e
  laltro, perché chi ha necessità del trapianto
  riesca a trovare un donatore compatibile è
  necessario un gran numero di donatori di
  midollo tipizzati per lHLA o di unità
  di sangue funicolare disponibili.

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Da dove vengono prelevate le CSE per il
trapianto?

• dal midollo osseo
• dal sangue periferico circolante mediante
  staminoaferesi
• dal funicolo al momento del parto

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• Le CSE raccolte e purificate vengono congelate e
  conservate in azoto liquido a 196 mantenendo
  stabile la loro capacità emopoietica per oltre 10
  anni.
• Dose trapiantologica 5 x 108 /Kg di peso
  corporeo del ricevente

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Come avviene il prelievo dal donatore ?
Le cellule staminali da donatore non
consanguineo vengono prelevate dal midollo osseo
mediante ripetute punture delle creste
iliache (ossa del bacino) in quantità pari a
15ml/Kg di peso del ricevente.
Trattandosi di punture ossee, è necessario che
il prelievo venga eseguito in anestesia,
altrimenti risulta doloroso.  
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Sangue periferico

• Dopo stimolazione con fattori di crescita è
  possibile ritrovare un numero elevato di cellule
  staminali emopoietiche anche nel sangue
  periferico
• Queste cellule staminali possono essere raccolte
  mediante separatore cellulare e congelate fino al
  loro utilizzo

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Sangue placentare

• Il sangue placentare (SP) contiene un buon
  numero di cellule staminali emopoietiche in
  grado di determinare
• la ricostituzione emopoietica dopo
  trattamento radio-chemioterapico ad alte dosi.

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Vantaggi del sangue placentare

• il SP è considerato materiale a perdere
  eliminazione di tutte le problematiche relative
  al prelievo dorgano
• risorsa illimitata di cellule staminali
  emopoietiche
• il donatore non deve essere sottoposto ad
  anestesia
• le unità conservate permettono una più rapida
  disponibilità di CSE
• possibilità di trovare un donatore per pazienti
  appartenenti a minoranze etniche poco
  rappresentate nei registri di donatori volontari
• la relativa immaturità immunologica delle
  cellule linfocitarie in esso contenute riduce il
  rischio di GVHD e consente il trapianto anche in
  presenza di compatibilità HLA non completa
• Minor rischio di trasmissione malattie infettive

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Svantaggi del sangue placentare

• n limitato di cellule staminali, sufficienti per
  trapiantare pazienti con peso corporeo
  inferiore a 45-50 kg
• Minore immunocompetenza ? minor rischio di GvHD
  ma anche di Graft versus Leukemia
• Tempi di ricostituzione emopoietica più lunghi
  (dato lalto numero di elementi più immaturi)
• Maggior rischio di infezioni

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Indicazioni al trapianto di CSE

• Malattie neoplastiche
• Malattie da immunodeficienza o da errori congeniti

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Malattie neoplastiche

• Leucemia acuta mieloide e linfoide
• Leucemia mieloide cronica
• Sindromi mielodisplastiche (leucemia refrattaria
  con eccesso di blasti leucemia refrattaria
  con eccesso di blasti in trasformazione,
  leucemia acuta mieloide secondaria)
• Disordini linfoproliferativi (leucemia
  linfatica cronica, linfomi non Hodgkin, linfomi
  di Hodgkin, mieloma multiplo).

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Malattie da immunodeficienza o da errori
congeniti

• Sindrome da immunodeficienza severa (SCID
  Severe lmmunodeficiency Disease)
• Aplasia midollare severa
• Talassemia
• Anemia emolitica falciforme
• Anemia di Fanconi e anemia di Blackfan Diamond

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Come avviene il trapianto ?

• Il TMO allogenico consiste principalmente in due
  fasi
• la prima mirata alla distruzione delle cellule
  midollari del paziente con una chemio -
  radioterapia mieloablativa (fase di
  condizionamento) 
• la seconda fase consiste nella ricostituzione
  del patrimonio midollare del paziente, tramite
  linfusione ev delle cellule staminali prelevate
  dal donatore. Queste cellule riescono, infatti, a
  trovare da sole la strada per colonizzare la sede
  ossea di loro competenza e iniziare a produrre i
  normali elementi cellulari del sangue.

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TRAPIANTO ALLOGENICO
CONDIZIONAMENTO A DOSI MIELOABLATIVE ed
IMMUNOSOPPRESSIVE SCOPI -ERADICAZIONE MALATTIA
DI BASE -PREVENZIONE RIGETTO (HvG REACTION)
CHIMERISMO COMPLETO ATTECCHIMENTO STABILE DELLE
CELLULE STAMINALI ALLOGENICHE
RICEVENTE
AGENTI IMMUNOSOPPRESSIVI PREVENZIONE E
CONTROLLO GvHD (GRAFT VERSUS HOST DISEASE)
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Durante il periodo di ricostituzione del nuovo
midollo il paziente viene ricoverato in una
camera sterile In tutta la fase di aplasia e
ipoplasia midollare il paziente deve essere
supportato con trasfusioni di emazie e piastrine
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(No Transcript)