Gruppo italiano per il Trapianto di midolo osseo cellule staminali emopoietiche e terapia cellulare Handbook Fabio Ciceri, Stefano Botti, Marco Cioce Volume III | Ed. 2023
3 Prefazione GITMO | Handbook Volume III GITMO oggi: la rete Nazionale dei Trapianti di Cellule Staminali Emopoietiche..................................................................................................7-8 Il nuovo “Handbook Interattivo” ..............................................................................................................................................................................................................................................9 Indice 1. Aspetti generali 1.1. Cellula staminale, nicchia emopoietica e ambiente midollare............................................................................................................................. 13-18 1.2. Storia del Trapianto..................................................................................................................................................................................................................................................19-26 1.3. Indicazioni al Trapianto 1.3.1. Paziente adulto.............................................................................................................................................................................................................................................27-35 1.3.2.Paziente pediatrico................................................................................................................................................................................................................................. 36-43 1.4. Scelta del Donatore e timing del trapianto ............................................................................................................................................................................ 44-47 1.5. Tipizzazione HLA e istocompatibilità.............................................................................................................................................................................................. 48-52 1.6. Fonti di progenitori emopoietici............................................................................................................................................................................................................. 53-65 1.6.1. Mobilizzazione e raccolta da sangue periferico..................................................................................................................................................66-71 1.6.2. Espianto: aspetti assistenziali ............................................................................................................................................................................................... 72-74 1.7. Eleggibilità e valutazione del rischio trapiantologico ................................................................................................................................................75-78 1.8. Il Condizionamento 1.8.1. Nell’adulto............................................................................................................................................................................................................................................................ 79-83 1.8.2. Nel pediatrico................................................................................................................................................................................................................................................84-89 1.9. Il Trapianto 1.9.1. Aspetti assistenziali del condizionamento..............................................................................................................................................................90-95 1.9.2. Il giorno “0”....................................................................................................................................................................................................................................................... 96-98 1.9.3. Aspetti clinici nei primi 100 giorni..................................................................................................................................................................................... 99-104 1.9.4. Il monitoraggio infermieristico nei primi 100 giorni.......................................................................................................................................105-111 1.9.5. Aspetti clinici dopo i 100 giorni.............................................................................................................................................................................................. 112-115 1.9.6. Il monitoraggio infermieristico dopo i 100 giorni............................................................................................................................................ 116-121 1.10. Il trapianto nel bambino e nell’età evolutiva.................................................................................................................................................................... 122-128 1.11. Il trapianto nel paziente anziano.....................................................................................................................................................................................................129-134 1.12. Il Trapianto in “outpatient”......................................................................................................................................................................................................................135-138 2. Qualità ed elementi regolatori 2.1. Aspetti generali.......................................................................................................................................................................................................................................................140-144 2.2. Il Centro Nazionale Trapianti (CNT) ..............................................................................................................................................................................................145-150 2.3. Italian Bone Marrow Donor Registry (IBMDR) ................................................................................................................................................................... 151-156 2.3.1. La rete mondiali dei donatori non familiari e percorso di identificazione del donatore........................... 157-162 2.3.2. La gestione del donatore familiare e non familiare ..............................................................................................................................163-167 2.4. L’accreditamento Jacie................................................................................................................................................................................................................................168-172
4 3. Terapie di supporto 3.1. Terapie cellulari di supporto (MSC e terapie cellulari anti-virali)............................................................................................................... 174-180 3.2. Profilassi antinfettiva.......................................................................................................................................................................................................................................181-190 3.3. Immunosoppressione....................................................................................................................................................................................................................................... 191-195 3.4. Supporto trasfusionale...............................................................................................................................................................................................................................196-205 3.5. Supporto psicologico 3.5.1. nell’adulto.......................................................................................................................................................................................................................................................206-211 3.5.2. nel pediatrico ed età evolutiva.......................................................................................................................................................................................... 212-216 3.6. La riabilitazione 3.6.1. nell’adulto ..................................................................................................................................................................................................................................................... 217-222 3.6.2. nel pediatrico........................................................................................................................................................................................................................................ 223-233 4. Aspetti clinici ed assistenziali trasversali 4.1. Competenze Infermieristiche Avanzate................................................................................................................................................................................236-244 4.2. Informare ed Educare il paziente ed i famigliari....................................................................................................................................................... 245-250 4.3. Accessi vascolari................................................................................................................................................................................................................................................. 251-256 4.4. L’aderenza alla terapia immunosoppressiva..................................................................................................................................................................257-259 4.5. Isolamento protettivo ................................................................................................................................................................................................................................ 260-263 4.6. La Gestione del dolore 4.6.1. nell’adulto.................................................................................................................................................................................................................................................. 265-268 4.6.2. nel pediatrico.........................................................................................................................................................................................................................................269-272 4.7. Graft versus Tumor .........................................................................................................................................................................................................................................273-277 4.8. Il Microbiota e Microbioma Intestinale ..................................................................................................................................................................................278-285 4.9. Fotochemioterapia extracorporea ..............................................................................................................................................................................................286-291 4.10. I Vaccini ......................................................................................................................................................................................................................................................................292-296 5. Complicanze precoci: diagnosi, prevenzione, trattamento ed assistenza 5.1. Tossicità da farmaci ....................................................................................................................................................................................................................................... 298-302 5.2. Infezioni virali, batteriche e fungine....................................................................................................................................................................................... 303-308 5.3. Multi Drugs Resistant Organisms..................................................................................................................................................................................................309-314 5.3.1. Gestione assistenziale del paziente con MDRO...........................................................................................................................................315-318 5.4. Neutropenia febbrile e sepsi .............................................................................................................................................................................................................. 319-325 5.4.1. Gestione assistenziale della neutropenia febbrile e della sepsi......................................................................................... 326-330 5.5. Graft versus Host Disease Acuta (aGvHD) ....................................................................................................................................................................... 331-338 5.5.1. Aspetti dermatologici della aGvHD Acuta........................................................................................................................................................ 339-344 5.5.2. aGvHD Gastro-intestinale: aspetti assistenziali .................................................................................................................................... 345-348 5.5.3. aGvHD Epatica.................................................................................................................................................................................................................................... 349-355 5.6. Sindromi emorragiche e trombotiche..................................................................................................................................................................................... 356-360 5.6.1. Cistite emorragica..............................................................................................................................................................................................................................361-366 5.6.2. Aspetti assistenziali della cistite emorragica ............................................................................................................................................367-370 5.7. Sindromi Endoteliali........................................................................................................................................................................................................................................ 371-375 5.7.1. Sinusoidal Obstruction Syndrome nell’adulto: aspetti assistenziali ...............................................................................376-382 5.7.2. Sinusoidal Obstruction Syndrome nel bambino: aspetti assistenziali......................................................................... 383-398 5.8. Malnutrizione, valutazione nutrizionale e aspetti dietetici ......................................................................................................................399-406 5.8.1. La nutrizione artificiale................................................................................................................................................................................................................ 407-413 5.8.2. Aspetti assistenziali .................................................................................................................................................................................................................... 414-420 5.9. Lesioni cutanee non immunologiche: ulcere da pressione, IAD, lesioni da farmaci.......................................................421-427 5.10. Complicanze gastro-intestinali 5.10.1. Mucosite Gastro-Intestinale............................................................................................................................................................................................. 428-430 5.10.2. Mucosite Orale.....................................................................................................................................................................................................................................431-437 5.10.3. Diarrea........................................................................................................................................................................................................................................................ 438-443 5.10.4. Nausea e vomito.............................................................................................................................................................................................................................444-447 5.10.5. Disgeusia................................................................................................................................................................................................................................................. 448-449 5.11. La Fatigue 5.11.1. nell’adulto...................................................................................................................................................................................................................................................450-456. 5.11.2.nel pediatrico..........................................................................................................................................................................................................................................457-459
6. Complicanze tardive: diagnosi, prevenzione, trattamento ed assistenza 6.1. Infezioni virali, batteriche e fungine...................................................................................................................................................................................... 462-467 6.2. Graft versus Host Disease Cronica........................................................................................................................................................................................ 468-473 _6.2.1. Fotoaferesi e fototerapia: UVA, UVB, NB-UVB, PUVA, ECP.......................................................................................................474-479 6.2.3. Aspetti dermatologici della GvHD Cronica Cutanea....................................................................................................................... 480-489 6.2.4. Aspetti assistenziali della cGvHD Gastro-intestinale....................................................................................................................490-493 6.2.5. Aspetti assistenziali della CGvHD della Mucosa orale.................................................................................................................. 494-501 6.2.6. Aspetti assistenziali della cGvHD Genitale ...............................................................................................................................................502-509 6.2.7. Aspetti assistenziali della cGvHD Oculare....................................................................................................................................................... 510-516 6.2.8. Aspetti clinici della cGvHD Polmonare ............................................................................................................................................................... 517-523 6.2.9. Aspetti clinici della cGvHD Muscolo-scheletrica..................................................................................................................................... 524-531 6.3 Sessualità e Fertilità....................................................................................................................................................................................................................................532-537 6.4 Qualità di vita post trapianto.............................................................................................................................................................................................................538-541 6.5 Neoplasie secondarie................................................................................................................................................................................................................................ 542-546 7. Oltre il trapianto di cellule staminali emopoietiche 7.1. Infusione linfociti del donatore (DLI)......................................................................................................................................................................................... 548-552 7.2. CAR-T...............................................................................................................................................................................................................................................................................553-561 7.3. Gene therapy & gene editing.........................................................................................................................................................................................................562-569 7.4. Aspetti assistenziali delle terapie cellulari nel pediatrico............................................................................................................................570-581 7.5. Aspetti assistenziali delle terapie cellulari nell’adulto.................................................................................................................................... 582-587 8. Miscellanea 8.1. Il ruolo del farmacista nel processo del trapianto ...............................................................................................................................................590-593 8.2. Aspetti etici e deontologici .............................................................................................................................................................................................................594-598 8.3. Gestione del paziente trapiantato in terapia intensiva............................................................................................................................. 599-603 8.4. Palliazione e fine vita nell’adulto...............................................................................................................................................................................................604-607 8.5. Palliazione e fine vita nel pediatrico .................................................................................................................................................................................... 608-614 GITMO | Handbook Volume III
7 Prefazione GITMO OGGI: la rete Nazionale dei Trapianti di Cellule Staminali Emopoietiche L'Associazione GITMO (Gruppo Italiano per il Trapianto del Midollo Osseo, cellule staminali emopoietiche e terapia cellulare) ha come scopo lo sviluppo, il progresso tecnologico, e la registrazione dei trapianti di midollo osseo e di Cellule Staminali Emopoietiche (CSE) e delle terapie cellulari avanzate. Lo scopo associativo del GITMO riguarda gli aspetti educazionali, la ricerca clinica e di base, la standardizzazione delle procedure e il controllo di qualità verso medici, infermieri, data manager, ricercatori all'interno dei Programmi Trapianto in tutto il territorio nazionale. Il GITMO si propone di portare assistenza socio-sanitaria provvedendo a raccogliere e diffondere informazioni scientifiche, contribuendo alla promozione e conduzione di studi clinici, organizzando convegni, mantenendo rapporti con Autorità Competenti quale il Centro Nazionale Trapianti (CNT), i Ministeri di riferimento, le Università, gli Enti Nazionali e Internazionali caratterizzati da finalità affini al Trapianto di CSE. Il GITMO è riconosciuto come Società Scientifica e lavora all’elaborazione di Linee Guida. In piena corrispondenza alla realtà professionale dei Programmi Trapianto, il GITMO è un’associazione interdisciplinare inclusiva di medici, biologi, infermieri, data-manager ed esperti di statistica o soggetti che abbiano conseguito lauree brevi dell'area sanitaria e che svolgono un’attività lavorativa nel settore o nell’area interprofessionale che l’associazione rappresenta. Il GITMO nasce nel 1987 come punto d'incontro per medici ed infermieri che si occupano di trapianto di midollo osseo e di cellule staminali emopoietiche impiegati per la cura di patologie ematologiche, oncologiche e genetiche e a cui aderiscono oggi quasi 100 Programmi Trapianto italiani. L’attività sanitaria afferente al GITMO è condotta nella struttura dei Programmi Trapianto, definita dall’ Accordo Conferenza Stato Regioni del 5 Maggio 2021: “Definizione dei requisiti minimi organizzativi, strutturali e tecnologici e delle linee guida per l’autorizzazione e l’accreditamento delle strutture afferenti al Programma di Trapianto (PT) di cellule staminali emopoietiche (CSE), costituite da Unità clinica, Unità di raccolta di CSE da sangue periferico, Unità di raccolta di sangue midollare e l’Unità di processazione”. L’istituzione dei Programmi Trapianto risponde alla logica che l’attività terapeutica di trapianto di CSE viene eseguita nell’Unità Clinica, dotata di autonomia o collocata all’interno di un reparto di ematologia o di oncoematologia, che opera in raccordo funzionale con l’Unità di Raccolta di CSE e l’Unità di Processazione di laboratorio. Al fine di assicurare qualità e sicurezza dell’attività di trapianto di CSE, è stata disciplinata nel suo insieme l’intera attività di trapianto, articolata in diverse strutture (Unità clinica, Unità di processazione, Unità di raccolta di CSE da midollo osseo e Unità di raccolta da sangue periferico), prevedendo che la stessa sia definita all’interno di un Programma di trapianto, quale strumento organizzativo-funzionale per garantire un’azione coordinata tra le strutture ad esso afferenti e coinvolte nell’attività medesima. L’attività di trapianto dei centri GITMO è condotta secondo principi di standardizzazione e trasparenza di esiti. L’attività clinica di un Programma Trapianto GITMO è svolta secondo standard internazionali Jacie-EBMT riconosciuti dal Centro Nazionale Trapianti in sede di accreditamento Jacie-CNT. La puntuale registrazione dell’attività trapiantologica è ritenuto un punto fondamentale per il GITMO per la valutazione dell’attività clinica e dei suoi esiti. Il CNT, l’autorità competente, ha inoltre la necessità di conoscere i dati di attività in tempo reale al fine di poter espletare la propria funzione istituzionale. Nella registrazione dell’attività quindi si realizza una convergenza che è allo stesso tempo di interesse scientifico e regolatorio. Il GITMO, come Società Scientifica, e il CNT, come “Competent Authority”, trovano quindi nella registrazione del dato di attività trapiantologica un interesse condiviso. L’attività di trapianto pediatrico, in particolare, è raccolta dalla Associazione Italiana Ematologia Oncologia Pediatrica (AIEOP) che converge nel Registro CNT. Il report dell'attività trapiantologica su base annuale è pubblico e consultabile e i Centri GITMO ricevono dal Registro periodica valutazione degli esiti in un progetto di Benchmarking di esiti su scala Europea dei singoli Centri Italiani rispetto ai Centri EBMT. GITMO | Handbook Volume III
8 L’attività clinica dei Centri GITMO si configura su 3 principali settori: il trapianto autologo di CSE, il trapianto da donatore allogenico e le terapie cellulari avanzate, secondo indicazioni cliniche condivise a livello Europeo. Degno di nota è la stabilità del volume di attività clinica della rete GITMO durante la pandemia Covid-19 nel 2020 e 2021 rispetto al 2019, a differenza della significativa flessione registrata a livello degli altri Paesi Europei. Il Trapianto da donatore allogenico di CSE rappresenta ormai da vari decenni la terapia di elezione di molte malattie onco-ematologiche e di più rare malattie non oncologiche. La condizione indispensabile per sottoporre un paziente al trapianto allogenico è l’identificazione di un donatore compatibile, che viene ricercato inizialmente all’interno dell’ambito familiare e successivamente nei Registri nazionali di Donatori volontari di midollo osseo, veri e propri archivi collegati tra di loro e nei quali sono riportate le caratteristiche genetiche dei potenziali donatori a disposizione dei centri trapianto di tutto il mondo. Il processo di trapianto di CSE, livello essenziale di assistenza, come definito nel DPCM 12 gennaio 2017, è un’attività complessa che si basa sulla compatibilità tra donatore e ricevente, rendendo indispensabile potenziare la fase di reclutamento per avere un ampio numero di donatori potenzialmente compatibili. In Italia il Registro Nazionale dei Donatori di Midollo Osseo (IBMDR) è stato istituito nel 1989 presso l’Ospedale Galliera di Genova, previo nulla osta della Regione Liguria, e successivamente promosso sulla spinta delle società scientifiche AIEOP, GITMO, Società Italiana di Ematologia (SIE), Società Italiana di Medicina Trasfusionale e Immunoematologia (SIMTI), Associazione Italiana di Immunogenetica e Biologia dei Trapianti (AIBT), dalle famiglie di pazienti onco-ematologici, nonché da Associazioni dedicate alla promozione della donazione di CSE, quali ad esempio l’Associazione Donatori di Midollo Osseo (ADMO). Attualmente è in corso un potenziamento dell’assetto organizzativo esistente per migliorare l’efficienza del Registro Italiano ad accogliere il reclutamento di nuovi donatori giovani grazie all’attività delle Associazioni Donatori e renderlo dunque maggiormente competitivo rispetto ai Registri di altri paesi sia europei che extraeuropei. Una recente analisi immunogenetica e di risultati clinici ha permesso di dimostrare un potenziale vantaggio terapeutico per pazienti Italiani quando il trapianto è realizzato da donatori Italiani. GITMO ha anche un ruolo fondamentale nell’accesso a terapie Chimeric Antigen Receptor – T (CAR-T) e sviluppo di terapia genica e terapie cellulari avanzate. Negli anni recenti si è assistito ad un ingresso in repertorio terapeutico medicinale autorizzato di prodotti di terapia cellulare avanzata (ATMPs). In particolare, l’immunoterapia mediante prodotti CAR-T che utilizza cellule immunitarie (i linfociti T), estratte da un campione di sangue del paziente, modificate geneticamente e coltivate in laboratorio per essere poi reinfuse nel paziente per attivare la risposta del sistema immunitario contro la malattia, si è resa disponibile per pazienti con tumori del sangue quali leucemia acuta linfoblastica e linfomi aggressivi. L’accesso alle terapie CAR-T si è inserito tra le attività di pertinenza dei Programmi di Trapianto Allogenico GITMO, su indicazioni AIFA nel processo di autorizzazione all'Immissione in Commercio dei prodotti Tisagenlecleucel (Kymriah®) e Axicabtagene Ciloleucel (Yescarta®). Le ragioni di questa attribuzione di incarico terapeutico ai Centri GITMO risiede nella necessità di realizzare le terapie CAR-T secondo schemi organizzativi e di competenza tipici dei programmi trapianto. Tali competenze riguardano il complesso del settore clinico, della raccolta e gestione del materiale di partenza (linfociti autologhi) e del prodotto finale CAR-T, che sono rappresentate a pieno dal patrimonio standardizzato delle attività dei Centri GITMO nell’attività di trapianto di CSE. Nell’accesso alla terapia CAR-T il GITMO opera in stretta relazione con centri di ematologia afferenti alla Fondazione Italiana Linfomi (FIL), a SIE e AIEOP, e registra l’attività CAR-T nel Registro dei trapianti. Alcuni centri GITMO rappresentano sede elettiva di sviluppo di nuovi prodotti ATMPs grazie a collaborazioni industriali e a finanziamenti messi a disposizione allo scopo nell’ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR). Fabio Ciceri Presidente GITMO
9 GITMO | Handbook Volume III Il nuovo “Handbook” interattivo L’idea di raccogliere le più aggiornate conoscenze, in materia di trapianto di cellule staminali ematopoietiche e terapia cellulare, in una pubblicazione immediatamente fruibile dai professionisti del “network” di centri GITMO, ha a che fare, da una parte, con il continuo bisogno di conoscenza di una rete di professionisti che muovono i loro passi all’interno di un disciplina da sempre in grande fermento scientifico; dall’altra con la necessità montante di fornire risposte quanto più adeguate possibile ai bisogni di salute di molti pazienti ematologici. Negli ultimi 30 anni, i progressi scientifici ed il forte impulso dato dalla ricerca biomedica, hanno prodotto una ampia serie di novità terapeutiche che, a loro volta, hanno fornito alternative sempre più efficaci per il trattamento, migliorando i risultati delle cure e di conseguenza, la qualità di vita dei pazienti e delle loro famiglie. L’ambito ematologico e di trapianto sono stati spesso la testa di ponte per la sperimentazione di nuovi farmaci, di nuove tecniche diagnostiche ed anche di nuove modalità assistenziali ed organizzative, che poi hanno prodotto evidenze di risultato e dato linfa al cambiamento, in perfetta sintonia con i nuovi paradigmi della conoscenza e con i crismi di un ambiente continuamente in movimento. L’idea di produrre un manuale pratico per la standardizzazione delle conoscenze non è una novità all’interno delle reti cooperative e delle società scientifiche, la Commissione Infermieristica GITMO iniziò la produzione di un handbook per infermieri, ad utilizzo interno alla rete, già nel 2013, a cui seguì la pubblicazione del primo volume nel 2015 e del secondo volume nel 2019. Arrivati al “vol.3” il Consiglio Direttivo GITMO ha deciso di promuovere il progetto di una pubblicazione più ampia, multiprofessionale, che sfruttasse le potenzialità del mezzo elettronico per un’ampia diffusione sul territorio Nazionale. L’Handbook rappresenta il tentativo di fornire un sunto autorevole circa i più importanti argomenti di interesse per la comunità dei professionisti sanitari che assistono pazienti sottoposti a trapianto di cellule staminali; un manuale con cui confrontare il proprio operato, un porto sicuro da cui attingere evidenze scientifiche e nuove conoscenze. Questo libro è da approcciare come una raccolta di revisioni della letteratura biomedica sui vari argomenti di interesse, usa un formato facilmente riconoscibile all’interno della comunità scientifica, ma aggiunge una serie di “facilities” che ne fanno uno strumento estremamente agile e fruibile. Il volume infatti fa parte di un progetto più ampio che ha portato alla implementazione della sua versione digitale completamente navigabile e consultabile da qualunque terminale informatico; piuttosto che alla creazione di un’Applicazione GITMO che offre, oltre alla possibilità di accesso ai contenuti, anche una serie di “tools” per la valutazione clinica, che sono stati messi a disposizione dei professionisti come strumenti di lavoro utili nella gestione quotidiana delle problematiche riscontrate al letto del paziente. L’App GITMO fornisce scale per l’assessment e la valutazione del rischio trapiantologico, oltre ad altri strumenti per la valutazione di mucosite, nausea, vomito, diarrea, fatigue ed un algoritmo per la sepsi. In perfetto “stile GITMO” i contenuti dell’opera hanno una forte connotazione multiprofessionale che attraversa tutte le discipline utili alla cura dei nostri pazienti sia adulti che pediatrici. Hanno partecipato alla stesura dei contenuti di Handbook GITMO medici trapiantologi, ematologi, internisti di varie specialità come gastroenterologi, epatologi, infettivologi, fisiatri, trasfusionisti, anestesisti, farmacisti, dermatologi; infermieri, fisioterapisti, biologi, psicologi, dietisti, esperti di wound care, infermieri di aferesi, infermieri di cure palliative, esperti degli accessi vascolari, infermieri esperti in “infection control”, studenti ed altri. Hanno partecipato le Istituzioni, un sentito ringraziamento va al Centro Nazionale Trapianti (CNT), al Centro Nazionale Sangue (CNS), all’Italian Bone Marrow Donor Registry (IBMDR). Un ringraziamento vorremmo dedicarlo anche a tutti gli sponsors di questo progetto che potete vedere nella pagina dedicata del libro. Grazie a Vidiemme s.r.l. che ha prodotto la parte elettronica del progetto, a Gabriella Paterlini s.r.l. che ha curato la parte grafica, ed un grazie particolare anche a ER Congressi che ha gestito per GITMO la parte contrattuale e di segreteria. Infine concedeteci un grande, sentito, ringraziamento al Presidente GITMO, Fabio Ciceri, che oggi finisce il suo mandato e che ha creduto nella bontà del progetto, aiutandoci in maniera determinante nella sua realizzazione; grazie al CD GITMO e alla Commissione Infermieri, a tutti gli autori dei capitoli del libro, che si sono incredibilmente prodigati per questo risultato. Ma soprattutto vorremmo dedicare un grande abbraccio ideale a tutti i professionisti, i pazienti e i loro famigliari per quello che tutti i giorni vivono all’interno dei percorsi di cura, sperando che questo libro possa essere davvero utile a portare un po’ di sollievo a chi sta attraversando il mare inquieto della malattia. Stefano Botti Marco Cioce
1. Aspetti generali 1.1. Cellula staminale, nicchia emopoietica e ambiente midollare 1.2. Storia del Trapianto 1.3. Indicazioni al Trapianto: 1.3.1. Paziente adulto 1.3.2. Paziente pediatrico 1.4. Scelta del Donatore e timing del trapianto 1.5. Tipizzazione HLA e istocompatibilità 1.6. Fonti di progenitori emopoietici: 1.6.1. Mobilizzazione e raccolta da sangue periferico 1.6.2. Espianto: aspetti assistenziali 1.7. Eleggibilità e valutazione del rischio trapiantologico 1.8. Il Condizionamento 1.8.1. Nell’adulto 1.8.2. Nel pediatrico 1.9. Il Trapianto 1.9.1. Aspetti assistenziali del condizionamento 1.9.2. Il giorno “0” 1.9.3. Aspetti clinici nei primi 100 giorni 1.9.4. Il monitoraggio infermieristico nei primi 100 giorni 1.9.5. Aspetti clinici dopo i 100 giorni 1.9.6. Il monitoraggio infermieristico dopo i 100 giorni 1.10. Il trapianto nel bambino e nell’età evolutiva 1.11. Il trapianto nel paziente anziano 1.12. Il Trapianto in “outpatient” GITMO | Handbook Volume III
13 1.1 Cellula staminale, nicchia emopoietica e ambiente midollare Bernhard Gentner1,2,3,* 1San Raffaele Telethon Institute for Gene Therapy (SR-Tiget), Milano, Italy 2Hematology and Bone Marrow Transplant Unit, IRCCS Ospedale San Raffaele, Milano, Italy 3Department of Oncology, Immuno-Oncology Service, UNIL-CHUV, Lausanne, Switzerland Email address: gentner.bernhard@hsr.it; bernhard.gentner@chuv.ch *Corresponding author Abstract: Il mondo delle cellule staminali ematopoietiche rappresenta una fonte di grande interesse in quanto è visto come una valida arma terapeutica per trattare, attraverso il trapianto e poi la terapia genica, in modo innovativo e potenzialmente più efficace, malattie altrimenti difficilmente curabili, come l’insufficienza midollare, i tumori ematologici, le malattie genetiche e le alterazioni a carico del sistema immunitario. La nostra comprensione delle cellule staminali del sangue si basa su quasi un secolo di ricerca di base, applicata e clinica. L’ematologia è spesso stata un banco di prova per le nuove tecnologie e ha quindi ispirato molte altre aree della biologia e della medicina. I recenti salti quantici tecnologici e gli studi clinici innovativi stanno fornendo una visione senza precedenti dell’ematopoiesi, pronta per essere tradotta in approcci innovativi di terapia cellulare che hanno il potenziale di fornire miglioramenti concreti nella cura dei pazienti. Questo capitolo introduttivo mira a fornire una visione contemporanea della biologia delle cellule staminali ematopoietiche e della loro nicchia, evidenziando quelle che potrebbero essere alcune aree di rilevanza per la pratica trapiantologica. Keywords: cellula staminale ematopoietica, HSC, modello di ematopoiesi, nicchia emopoietica, ambiente midollare 1. Introduzione La cellula staminale emopoietica (Hematopoietic Stem Cell, HSC) è l’elemento critico che ci ha permesso di trattare, attraverso il trapianto, pazienti con insufficienza midollare, tumori ematologici, malattie genetiche o alterazioni dell’immunità. Il trapianto di cellule staminali ematopoietiche rappresenta infatti la terapia rigenerativa più praticata al mondo. Due principali caratteristiche contraddistinguono le cellule staminali: - Self renewal, ovvero la capacità di auto-rinnovarsi e quindi di persistere per decenni; - Multipotency, ovvero la capacità di differenziarsi in tutte le cellule di origine ematopoietica. Da un punto di vista teorico, una singola cellula staminale è sufficiente per ricostruire l’intero tessuto emopoietico. In realtà, un trapianto dovrebbe idealmente includere una popolazione policlonale di cellule staminali ematopoietiche per ridurre il rischio di graft failure e l’insorgenza di tumori maligni secondari. Inoltre, sta emergendo il concetto che le cellule staminali sono funzionalmente eterogenee l’una dall’altra, distinguendosi per il grado del loro stato di quiescenza, la loro capacità di proliferare e la loro propensione a differenziarsi verso un particolare lignaggio. La profondità della quiescenza, associata ad una bassa attività biosintetica ed a un’elevata attività della via di segnalazione dell’acido retinoico, contraddistinguono le cellule staminali con il più alto tasso di auto-rinnovamento [1]–[3]. Un’altra caratteristica distintiva della staminalità è il tempo in cui una cellula emopoietica primitiva può generare i diversi elementi del sangue. Una cellula che può svolgere questa funzione per alcune settimane viene spesso definita progenitore multipotente (multipotent progenitor, MPP), mentre le cosiddette shortterm HSC (ST-HSC) possono essere operative per mesi e le long-term HSC (LT-HSC) per anni, potenzialmente per tutta la vita. 1. Aspetti Generali
14 In generale, un trapianto contiene una dose satura di cellule staminali e progenitori, chiamate collettivamente cellule CD34+, che assicurano un recupero emopoietico tempestivo e la stabilità dell’emopoiesi a medio e lungo termine. Nella maggior parte dei casi, esiste una correlazione tra la funzione delle cellule progenitrici e delle cellule staminali, suggerendo una stretta connessione tra questi compartimenti cellulari. Questo rappresenta il motivo per cui le diverse fasi della ricostituzione ematopoietica, cioè quella guidata dalle cellule progenitrici e quella guidata dalle cellule staminali, sono spesso clinicamente indistinguibili. Tuttavia, uno squilibrio tra cellule staminali e progenitrici diventa evidente in alcune situazioni, in cui una delle due componenti è insufficiente. Ad esempio, quando si trapiantano cellule CD34+ del cordone ombelicale, si osserva un ritardo nell’attecchimento rispetto a un trapianto effettuato con cellule CD34+ da sangue periferico mobilizzato, mentre l’emopoiesi a lungo termine è solitamente robusta. Ciò si spiega con il fatto che le cellule CD34+ provenienti dal sangue del cordone ombelicale sono almeno cinque volte più ricche di cellule staminali, coinvolte nell’attecchimento a lungo termine, ma non di progenitori, responsabili dell’attecchimento a breve termine [4], [5]. La situazione inversa si verifica in alcuni casi di graft failure secondario, in cui un’apparentemente normale attecchimento iniziale delle cellule trapiantate, sostenuta dai progenitori, è seguita da una cosiddetta poor graft function, che può portare fino alla perdita completa del trapianto quando la componente di cellule staminali è insufficiente. Per interpretare correttamente tali situazioni, è necessaria una conoscenza di base dell’organizzazione e funzionamento del comparto staminale e progenitore ematopoietico umano. 2. Organizzazione dell’emopoiesi umana 2.1. Modello gerarchico classico Più di 100 anni fa è stata postulata un’organizzazione gerarchica dell’emopoiesi, con la cellula staminale ematopoietica in vertice alla gerarchia [6]. La prima prova sperimentale è arrivata nel contesto della ricerca radiobiologica negli anni ‘50, quando Lorenz et al. dimostrarono che i topi irradiati letalmente, che solitamente morivano per insufficienza del midollo osseo, potevano sopravvivere quando veniva loro somministrato per via endovenosa il midollo osseo di un topo singenico [7]. Questi studi hanno stabilito con certezza l’esistenza di cellule staminali in grado di rigenerare il sangue e hanno segnato l’inizio del trapianto di midollo osseo come terapia cellulare per curare o prevenire l’insufficienza ematopoietica dopo alte dosi di chemioterapia o irradiazione [8]. Lo sviluppo di saggi funzionali, a partire dal CFU-S (Colony Forming Unit-Spleen) Assay, che misura il ripopolamento clonale nella milza di topo dopo l’infusione di cellule del midollo osseo, ha dimostrato l’esistenza di HSC multipotenti [9]. Il perfezionamento dei saggi funzionali in vitro e in vivo, in particolare lo xenotrapianto, ha permesso di tracciare una roadmap del lineage commitment dell’emopoiesi umana e di isolare Figura 1. Modello classico dell’emopoiesi in modo prospettico gli intermedi cellulari mediante una combinazione di marcatori fenotipici [10], [11]. I risultati di questi sforzi decennali sono riassunti nella Figura 1, dove sono riportati i profili dei marcatori di superficie più caratteristici per ogni stadio di differenziazione. Questi marcatori sono utili ancora oggi, in quanto consentono di isolare sottopopolazioni di cellule progenitrici ematopoietiche all’interno delle cellule CD34+ con determinate caratteristiche funzionali. Va notato, tuttavia, che il gating rigoroso durante la citometria a flusso si concentra generalmente sugli estremi (popolazioni con marcatori alti e popolazioni con marcatori bassi), lasciando spesso fuori dai saggi funzionali le popolazioni con livelli di espressione intermedi. Questo può portare a una separazione un po’ artificiale delle sottopopolazioni di progenitori, che in realtà rappresentano piuttosto un continuum di stati cellulari. Un altro artefatto può essere generato quando i saggi funzionali non vengono eseguiti rigorosamente a livello di singole cellule. Ad esempio, modelli precedenti hanno sostenuto che esiste un progenitore mieloide ed eritroide comune, denominato CMP (Common Myeloid Progenitor), che è posizionato a monte dei progenitori eritroidi-megacariocitari (Megakaryocyte-Erythroid progenitor; MEP) e dei progenitori di granulociti/macrofagi (Granulocyte-Macrophage Progenitor, GMP), un dato che è stato poi messo in discussione e revisionato [12], [13]. Curiosamente, sembra che gli eosinofili, i basofili e i mastociti abbiano una relazione ontogenetica più stretta con la linea megacariocitaria/eritroide rispetto ai neutrofili e ai monociti. 2.2. Nuove conoscenze dalle tecnologie “single cell” Un’importante innovazione tecnologica è arrivata dalla disponibilità di piattaforme tecnologiche per il sequenziamento dell’RNA di singole cellule (single-cell RNA sequencing, scRNAseq), che oggi consentono di ottenere il trascrittoma di migliaia di cellule in poche settimane [14]–[16]. Applicato ai progenitori ematopoietici,
15 è emerso il concetto di scenari differenziativi continui con transizioni fluide che seguono una moltitudine di traiettorie con punti di diramazione poco definiti (Figura 2). Questa metodologia ha eliminato il bias dovuto alla selezione di un insieme limitato di marcatori per definire uno stato di differenziazione. Tuttavia, dipende da complesse analisi bioinformatiche che, per definire lo stato di differenziamento ematopoietico in un determinato momento temporale, prende in considerazione l’espressione di migliaia di geni per ogni singola cellula. Queste analisi hanno evidenziato la predominanza di progenitori unipotenti, piuttosto che oligo- o multipotenti, nella parte centrale del cosiddetto albero ematopoietico, suggerendo che le decisioni sul destino del lignaggio cellulare (lineage priming) sono già prese in uno stato di differenziamento più precoce, possibilmente nelle HSC [17], [18]. Queste ultime farebbero parte di un continuum di cellule staminali e progenitrici ematopoietiche indifferenziate a basso priming (Continuum of Low primed UnDifferentiated, “CLOUD”-HSPCs), in uno scenario per lo più piatto con limitata eterogeneità trascrizionale [19]. Inoltre, il scRNAseq ha contribuito alla definizione di nuovi stati cellulari, ad esempio nel lignaggio delle cellule dendritiche [20]. Un ulteriore sviluppo della tecnologia scRNAseq combinata al rilevamento simultaneo di proteine e sullo stato della cromatina, migliorerà ulteriormente la nostra comprensione del compartimento delle HSC. 2.3. Istantanee sull’ematopoiesi umana dagli studi di terapia genica La maggior parte delle nostre conoscenze sull’emopoiesi deriva da modelli murini. Una domanda importante è quindi quanto questi dati sperimentali riproducano fedelmente quanto avviene nell’uomo. A questo proposito, gli studi clinici che testano la terapia genica delle HSC ex vivo su pazienti con disordini monogenici stanno iniziando a fornire alcune indicazioni [21]. Una caratteristica intrinseca dei vettori retro-e lentivirali, le tecnologie di trasferimento genico utilizzate in questi studi, è la loro integrazione semi casuale all’interno del genoma delle HSC. Questo fa sì che ogni clone che contribuisce all’emopoiesi contenga un marcatore genetico unico, cioè una giunzione vettore-genoma caratteristica, che può essere rilevata con tecniche molecolari e analizzata con opportune pipeline computazionali [22]. I primi studi hanno mostrato integrazioni condivise tra progenitori CD34+ e cellule mature dei lignaggi mieloide e linfoide, la cui percentuale aumentava nel tempo, indicando l’autorinnovamento e la multipotency delle HSC trasdotte e trapiantate [23], [24]. Analisi più approfondite hanno poi evidenziato diverse ondate clonali di ricostituzione emopoietica: un primo gruppo di cloni che domina i primi 6 mesi dopo il trapianto, seguito dalla comparsa di un secondo gruppo di cloni che assume il controllo dell’emopoiesi a lungo termine, la prima dimostrazione dell’esistenza di LT-HSC con caratteristiche di latency nell’uomo [25], [26]. Questo controllo “disciplinato” del ciclo cellulare così caratteristico per le HSC garantisce la resilienza dell’emopoiesi anche in situazioni di stress, inclusa la chemioterapia. Alcuni dei circuiti molecolari che regolano questa latency sono in via di chiarimento [27]. Inoltre, gli studi sui siti di integrazione nei pazienti sottoposti a terapia genica hanno evidenziato la presenza di HSC con un bias di lignaggio, verso il lignaggio mieloide o linfoide [26], [28]. L’analisi dettagliata dei siti di integrazione ha permesso anche di stimare la dimensione della popolazione di HSC che contribuisce all’emopoiesi dopo trapianto autologo a circa diverse migliaia di cloni. Ciò significa anche che meno dello 0,005% delle cellule CD34+ ottenute dal midollo osseo o dal sangue mobilizzato sono effettivamente HSC, almeno nel contesto di un trapianto con condizionamento sub-mieloablativo. Sono disponibili meno dati sull’attività delle HSC in un contesto fisiologico, cioè in assenza di trapianto. Il sequenziamento ultra-profondo e le ricostruzioni dell’albero filogenetico dalle mutazioni somatiche su un numero certamente basso di cellule prelevate da un donatore sano non-trapiantato hanno stimato una dimensione del pool di HSC attive di 50.000-200.000 cellule, che è ben 10 volte superiore a quella vista negli studi di terapia genica [29]. Con tutte le limitazioni, questi dati possono suggerire che una procedura di trapianto riduca il pool di HSC in modo significativo. 3. La nicchia emopoietica 3.1. Anatomia delle nicchie ematopoietiche Le HSC risiedono nel midollo osseo in un particolare microambiente noto come “nicchia”, che si ritiene sia fondamentale per regolare attivamente il loro equilibrio tra quiescenza, autorinnovamento e differenziazione [30]–[33]. Questa complessa regolazione avviene tramite fattori solubili secreti localmente dalle cellule della nicchia, fattori a distanza, interazioni cellula-cellula o cellula-matrice e caratteristiche fisico-chimiche del microambiente locale, sotto forma di comunicazione bidirezionale tra le HSC e la loro nicchia. L’evidenza accumulata nei topi suggerisce che le HSC risiedono in una nicchia perisinusoidale del midollo osseo [34], [35], una posizione particolarmente ipossica [36]. La nicchia HSC comprende anche cellule endoteliali specializzate e sottotipi specifici di cellule stromali mesenchimali (MSC), caratterizzate nei topi dall’espressione del reFigura 2. Modello continuo di differenziazione emopoietica 1. Aspetti Generali
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