Il trapianto nelle Leucemie. Selezione del paziente e scelta del donatore

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1 Il trapianto nelle Leucemie. Selezione del paziente e scelta del donatore Prof. Franco Aversa Unità di Ematologia e Trapianto Midollo Osseo Università e Azienda Ospedaliera di Parma

2 Maschio, 25 anni Caso clinico Leucemia Acuta Mieloide (LAM-M1) con delezione del cromosoma 7 in prima remissione ematologica completa dopo chemioterapia di induzione Quale terapia post-remissione? Chemioterapia mantenimento Trapianto Autologo Trapianto Allogenico

3 Overall survival in AML patients categorized into risk groups using the CALGB criteria Del 5, Del 7 5q-,, 7q- 11q23/MLL+ T(6;9) Cariotipo complesso Citogenetica sfavorevole Byrd JC. Blood 2002, 100 (13):

4 AML HSCT in CR1 Hematology 2006

5 Cornelissen JJ & Lowenberg B ASH 2005

6

7 PROBABILITY OF LEUKEMIA RELAPSE AFTER ALLOGENEIC HSCT BY DONOR Storb, ASH 2001

8 Allogeneic HSCT cures leukemia through the concerted action of two mechanisms: 1) the myeloablative effect of a conditioning regimen 2) immune cells in the graft eliminating residual leukemic cells (GvL effect)

9 TRAPIANTO ALLOGENICO PER LEUCEMIA ACUTA Età <20 anni LAL AML, age 20 years Età >20 anni LAL ALL, age 20 years LAM AML, age < 20 years LAM ALL, age < 20 years CIBMTR

10 Schema di Trapianto Allogenico TRAPIANTO precursori emopoietici normali CD34+ cellule immunitarie mature MC RIGETTO GVHR PAZIENTE CONDIZIONATO Cellule leucemiche GvL T-linfociti GvHR malattia minima residua sistema immune residuo T-Linfociti B-Linfociti CD34+ MC emopoiesi normale residua

11 Trapianto Allogenico I linfociti T del donatore sono responsabili dei tre maggiori effetti biologici: Attecchimento Graft versus Leukemia Effect Graft versus Host Reaction/Disease

12 Rischio di GVHD grado II-IV dopo allotrapianto. Impatto della compatibilità Beatty et al. NEJM 1985;313:765

13 PROBABILITA di AVERE UN DONATORE No DONATORE Madre Padre FAMILIARE IDENTICO Figli

14 Caso clinico Maschio, 25 anni Leucemia Acuta Mieloide con delezione del cromosoma 7 in CR1 (alto rischiotrapianto) Donatori disponibili non consanguinei identici= nessuno non consanguinei parzialmente compatibili = 5 Unitàcordonali (4/6 antigeni) = 5 Unitàcordolanli (5/6) e dose cellulare tra 1.7 e 2.3 x 10 7 = 3 Familiare parzialmente compatibile = 3 (sorella, madre e padre)

15 PROBABILITA DI AVERE UN DONATORE DONATORE ALTERNATIVO COMPATIBILE No DONATORE Non-parente (Registro Donatori volontari) Non-parente (Banca del Cordone) FRATELLO/SORELLA IDENTICI 20%-30% Compatibilità Tempi di ricerca (2-6 mesi) Rifiuto donatore Limiti Compatibilità Quantità di cellule

16 Survival by cell dose CD34 >1.2 x 10 5 /kg CD34 <1.2 x 10 5 /kg Laughlin et al NEJM 2001

17 Gupta et al, Blood 2010

18 Pool Donatori Volontari e Sacche Cordonali Numero dei Trapianti Eseguiti % Donatori utilizzati Donors Donatori Transplants Trapianti 2-3 % Sacche Utilizzate Volontari Tipizzati nei Registri > Sacche cordonali congelate > Donors Sacche congelate Transplants Trapianti

19 Tempo di ricerca Tempo di ricerca Test di compatibilità finale: media mediana Trapianto: media mediana giorni IBMDR 2006

20 Malattia in fase precoce (CR1) Malattia in fase intermedia (CR2, CR3) Malattia in fase avanzata (Recidiva o CR>3)

21 PROBABILITA DI AVERE UN DONATORE DONATORE ALTERNATIVO COMPATIBILE No DONATORE Non-parente (Registro Donatori volontari) Non-parente (Banca del Cordone) FRATELLO/SORELLA IDENTICI 20%-30% Limiti Compatibilità Tempi di ricerca (2-6 mesi) Rifiuto donatore Compatibilità Quantità di cellule DONATORE ALTERNATIVO INCOMPATIBILE Qualsiasi Famigliare (~100% dei pazienti)

22 Donatore Famigliare Incompatibile Vantaggi IMMEDIATAMENTE disponibile per tutti i pazienti in attesa di trapianto Scelta tra genitori, figli, zii, cugini, ecc Impiego di altro donatore in caso di Rigetto del primo Scarsa raccolta di cellule Possibilità di infondere anche a distanza di anni altre cellule staminali o linfociti (vaccino)

23 PROBLEMI DEL TRAPIANTO DA DONATORE FAMIGLIARE INCOMPATIBILE PER UN APLOTIPO GVHD DONATORE RICEVENTE A1 A3 A1 A24 B7 B51 B7 B60 DR4 DR7 DR4 DR5 RIGETTO

24 OBSTACLES IN FULL HAPLOTYPE MISMATCHED HSCT Unmanipulated BMT Haplo 3 loci mismatched High incidence of severe GvHD* *mediated by high frequency anti-host alloreactivet cells in unmanipulated grafts Beatty et al. NEJM 1985;313:765

25 OBSTACLES IN FULL HAPLOTYPE MISMATCHED HSCT T-depleted BMT High incidence of graft rejection* *mediated by residual anti-donor CTL-p s surviving conditioning Overcoming rejection by enhancing immuno-myeloablation Conditioning Author, years Rejection HFTBI + CY O Reilly et al, 1985 High TBI + ARAC + CY Bordoch et al, 1985 High TBI + anti-t MoAb Arthur et al, 1987 High HFTBI + TT + CY + ATG Aversa et al, 1988 High TBI + TLI Soiffers et al, 1991 High stbi + TT + CY + ATG Aversa et al, 1992 High The dilemma was how to ensure engraftment without causing GvHD

26 T-cell depleted Mismatched HSC Transplants Effect of Cell Dose on Survival and Chimerism in Mice TBI : 8 Gy TBI : 9 Gy Survival (%) Reisner and Coll T-cell depleted HSCs ( x 10 6 ) donor host

27 Veto cells Purified CD34 + cells, when added to bulk MLRs, suppress CTLs against donor s stimulators but not against stimulators from a third party. Their veto activity is based on apoptosis mediated by TNF-alpha Y. Reisner and Coll, Ann. N.Y. Acad. Sci. 1044: (2005).

28 Immune modulation in vivo by megadose CD34 transplants DONOR CD34+ Myeloid cells CD33+ HOST CTL-p s Veto* (Apoptosis) Anti-donor CTLs Conditioning Regimen 7 days APC *Rachamin et al. Transplantation 1998 *Gur et al. Blood 2002; 2005

29 Megadose stem cell transplant Donor mobilization G-CSF 12 µg/kg/die Leukapheresis x 4 consecutive days Negative or Positive Selection of CD34+ cells CD34 + cells ( 10 x 10 6 /kg) CD34 + CD34 + CD34 + CD34 CD CD34 + CD3 + CD34 + CD3 + Extensive T-cell Depletion (CD3 1 x 10 4 /kg)

30 MANIPOLAZIONE CELLULE STAMINALI E-rosetting CD34 + selection (CEPRATE SC) SBA agglutination + E-rosetting 1999 One Step CD34 + Cell Selection CliniMacs Aversa et al. NEJM 1999 Median infused cells CD x 10 6 /kg CD3 + 1 x 10 4 /kg CD20* 4 x 10 4 /kg *Aversa et al Blood 1994 ^Aversa et al. JCO 2005

31 Engraftment GvHD 100 N=196* % 98% Aversa F. et al., N Engl J Med 1998;339: Aversa F. et al., J Cln Oncol 2005;23: No post-transplant transplant immunosuppression 2% 3% 0 Primary Overall Acute Chronic

32 SOPRAVVIVENZA IN PAZIENTI CON LEUCEMIA ACUTA ALTO RISCHIO Perugia EBMT-ALWP survey CR 1 (n=34) 50% CR 2 (n=49) 35% Aversa F. et al., Blood 1994; 84: Aversa F. et al., N Engl J Med 1998;339: Aversa F. et al., J Cln Oncol. 2005;23: Ciceri et al. Blood 2008

33 Dal trapianto aploidentico Nuove acquisizioni biologiche Osservazione fenomeno clinico: Bassa incidenza di recidiva in pazienti con leucemia acuta ad alto rischio e che non hanno beneficiato dell effetto GvHD-GvL

34 Post-transplant transplant generation of alloreactive NK repertoire High-intensity conditioning cells/cmm CD16 CD8 CD4 NK repertoire Host targets KIR2DL 1 KIR2DL 2/3 HLA-C group 1 Cw2/Cw4 Missing self KIR3DL 1 HLA-Bw4 Stem T cell Stem Stem Stem Stem Stem Stem Stem Stem Stem Stem Mega-dose stem cells from allo NK donor No post-transplant immune suppression Ruggeri et al., Blood 1999

35 Donor vs recipient NK cell alloreactivity inhla haplotype-mismatched transplants Self HLA NK cell Host targets HLA-C C group 2 Cw2 KIR2DL1 HLA-C C group 2 Cw2 HLA-C C group 1 Cw1 HLA-Bw4 KIR2DL 2/3 KIR3DL1 HLA-C C group 2 Cw4 HLA-Bw4 HaploMismatch + KIR Ligand Mismatch = Lysis! HLA-A3/A11 A3/A11 KIR3DL2 HLA-A3/A11 A3/A11 Ruggeri et al. Science 2002

36 Relapse, EFS and NK-cell Cumulative incidence B alloreactivity in AML LEUKEMIA RELAPSE Any remission Non-NK alloreactive (n=31) 47% P = EVENT-FREE SURVIVAL NK alloreactive (n=32) P = % Non-NK alloreactive (n=32) 0.0 NK alloreactive (n=30) 3% Years Years Ruggeri et al., Science 2002; Blood 2007; Stern et al., Blood 2008

37 Translational Research In Haplo Transplant Clinical problems: rejection and GVHD Mouse Models Clinical Application Discovery of Megadose Discovery of NK Cell Alloreactivity Engraftment without GvHD Ruggeri et al Blood 1999 Science 2002 Clinical Application New Donor Selection Criterion

38 Patients = 118 Years of study years Blood 2008

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40 Algoritmo per pazienti con indicazione al TMO Chemioterapia di Induzione Famigliare HLA-identico Test HLA No Donatore Famigliare identico TMO Cerca donatore Alternativo (1-2 mesi) Well-matched No well-matched MUD Cordone Aplo