Después de la administración de altas dosis de quimioterapia para el tratamiento del cáncer, la infusión de células madre es necesaria para asegurar la recuperación de la función de la médula ósea y la producción de glóbulos rojos, blancos y plaquetas. Históricamente, las células madre se recogían de la médula ósea, pero muchos centros oncológicos han adoptado recientemente la práctica de recoger células madre de la sangre periférica. Las células madre autólogas deben recogerse, o cosecharse, de un paciente antes del tratamiento con altas dosis de quimioterapia. Las células madre recogidas se congelan y pueden almacenarse durante muchos años. Las células madre también pueden procesarse de forma que se eliminen las células cancerosas y/o se intente activar las células inmunitarias de la colección de células madre con el fin de tratar el cáncer.
La recolección de células madre de la médula ósea se ha realizado de forma segura durante más de 30 años. La extracción de médula ósea es relativamente sencilla y suele realizarse en el quirófano. Durante la extracción de médula ósea, los pacientes reciben anestesia general. A continuación, un cirujano introduce una aguja grande directamente en la cavidad de la médula ósea de los huesos de la parte inferior de la espalda, que ha sido esterilizada. La médula ósea se aspira, o succiona, de los huesos introduciendo la aguja en el hueso varias veces. Una extracción típica de médula ósea dura unas dos horas y supone la extracción de un litro de médula ósea que contiene las células madre. El principal efecto secundario de este procedimiento es el malestar en el lugar de la extracción de médula ósea. Entre las complicaciones poco frecuentes se encuentran las hemorragias, las infecciones y las lesiones nerviosas.
La extracción de células madre de la sangre es ligeramente más complicada que la extracción de la médula ósea. Este procedimiento se realiza con seguridad desde hace más de una década. La recogida de células madre de la sangre periférica también puede tener varias ventajas clínicas en comparación con la recogida de la médula ósea. La principal ventaja de las células madre de la sangre periférica con respecto a la médula ósea es que se pueden recoger suficientes células de la sangre periférica para soportar varios cursos de quimioterapia a dosis altas. Esto puede tener ventajas significativas para el tratamiento de varios cánceres de la sangre, así como de tumores sólidos como el cáncer de mama.
Las células madre normalmente circulan en la sangre en cantidades muy pequeñas y pueden ser recogidas de la sangre a través de un pequeño catéter insertado en la vena del paciente. El número de células madre circulantes en la sangre aumenta en los pacientes cuya médula ósea se está recuperando de la quimioterapia. Las citoquinas (factores de crecimiento de las células sanguíneas) que se administran a los pacientes tras la quimioterapia mielosupresora también pueden multiplicar por 100 el número de células madre que circulan en la sangre. La inyección de citocinas estimula el aumento de la producción de células madre inmaduras y maduras de la médula ósea y su liberación en la sangre. Una vez liberadas en la sangre, las células madre pueden ser recogidas. Las citocinas también pueden administrarse sin quimioterapia y provocar un aumento sustancial del número de células madre sanguíneas circulantes para su recogida. El proceso de administrar una citoquina o un factor de crecimiento con o sin quimioterapia mielosupresora con el fin de recoger células madre se denomina movilización de células madre. Dos citocinas, Neupogen® y Leukine®, estimulan la producción de células madre por parte de la médula ósea y están aprobadas por la Food and Drug Administration para su uso en pacientes con el fin de aumentar el número de células madre circulantes. Se están desarrollando otras citocinas.
Durante la movilización de células madre, los pacientes reciben una inyección de una citocina y son evaluados diariamente. El proceso de recogida de las células madre de la sangre se denomina aféresis y comienza cuando hay suficientes células madre circulando en la sangre para su recogida. Las células madre se recogen con una máquina de aféresis de la sangre que fluye a través de un catéter, que se introduce en una vena. La sangre fluye desde una vena a través del catéter hasta la máquina de aféresis, que separa las células madre del resto de la sangre y luego la devuelve al cuerpo del paciente. La aféresis se lleva a cabo durante varios días hasta que se han recogido suficientes células madre para apoyar el tratamiento con dosis altas de quimioterapia.
Las células madre pueden identificarse de forma fiable y medirse con precisión porque tienen un marcador o etiqueta específica en la superficie de las células madre. Este marcador se denomina antígeno CD34. La medición del número de células madre positivas al antígeno CD34 es importante porque los médicos pueden predecir con exactitud la rapidez con la que se recupera la médula ósea tras la administración de altas dosis de quimioterapia en función del número de células madre positivas al antígeno CD34 infundidas. La medición diaria del contenido de células madre CD34+ de la sangre periférica también es útil para determinar el número de días para realizar la aféresis.
Un número óptimo de células madre para favorecer la rápida recuperación de la médula ósea y la producción de células sanguíneas tras el tratamiento con dosis altas de quimioterapia es de aproximadamente 5 millones de células CD34+/kg de peso del paciente. La infusión de más de 5 millones de células/kg hace que la mayoría de los pacientes recuperen la producción de células sanguíneas de la médula ósea en sólo nueve a diez días. Actualmente se desconoce el número mínimo de células madre necesario para garantizar una recuperación segura de la producción de células sanguíneas de la médula ósea. Los pacientes a los que no se les extraen suficientes células madre pueden someterse a una segunda o tercera movilización de células madre. En la mayoría de los casos, los pacientes tendrán suficientes células madre para realizar un trasplante. Si las células madre de la sangre periférica se recogen en una fase temprana de la enfermedad, se pueden recoger suficientes células madre para soportar múltiples tratamientos.
Hoy en día, prácticamente todos los trasplantes autólogos de células madre se realizan con células madre de sangre periférica recogidas después de la movilización con quimioterapia y Neupogen® o con Neupogen® solo. Esto se debe a que las células madre de sangre periférica son más fáciles de recolectar y dan lugar a una recuperación más rápida de los recuentos de células sanguíneas.
Una colección típica de células madre no está modificada y contiene glóbulos rojos, células inmunitarias y células madre cuando se procesa y almacena. Sin embargo, la colección de células madre puede ser modificada con la intención de mejorar el tratamiento del cáncer. Los médicos saben desde hace muchos años que las colecciones de células madre de algunos pacientes también contienen células cancerosas. Muchos médicos creen que la eliminación de las células cancerosas de la colección de células madre podría mejorar las posibilidades de curación del paciente con altas dosis de quimioterapia y trasplante autólogo de células madre. Cualquier método para eliminar las células cancerosas de la colección de células madre requiere que se eliminen suficientes células cancerosas para marcar la diferencia, mientras que otras células importantes para la médula ósea o la recuperación inmunológica del paciente permanezcan.
Purgar: Las células cancerosas pueden eliminarse de la médula ósea o de la colección de células madre de sangre periférica mediante varias técnicas, cada una de las cuales utiliza anticuerpos monoclonales que reconocen y se adhieren a los antígenos de las células cancerosas. Una vez que el anticuerpo se adhiere a las células cancerosas, hay varias formas de eliminar estas células del producto de células madre. En una de estas técnicas eficaces, el anticuerpo se adhiere a micropartículas de alta densidad que contienen el metal pesado níquel. Después de mezclar las células madre con las micropartículas de alta densidad, las células adheridas se depositan rápidamente en el fondo del contenedor desechable debido a su mayor peso. A continuación, pueden separarse y desecharse, conservando las células madre y dejando la fracción más ligera desprovista de prácticamente todas las células cancerosas objetivo.
Selección de CD34: Las técnicas mecánicas para eliminar las células cancerosas de las colecciones de células madre comenzaron a desarrollarse a principios de la década de 1990. Las técnicas mecánicas se diseñaron para eliminar o seleccionar únicamente las células madre de la colección de células madre. Se pensó que sería más fácil eliminar unas pocas células madre necesarias para apoyar la quimioterapia de alta dosis que intentar matar o eliminar todas las células cancerosas de una colección de células madre. Una vez eliminadas las células madre, el resto de las células, incluidas las cancerosas, podrían desecharse.
Para poder eliminar sólo las células madre, los científicos tenían que ser capaces primero de identificar de forma fiable las células madre. Una vez que se pudieran identificar las células madre, se podrían desarrollar técnicas para separar las células madre de las demás células de la colección de células madre. Los científicos descubrieron que las células madre tienen ciertos marcadores (antígenos) en su superficie que las distinguen de otras células. Uno de los principales antígenos de las células madre es el antígeno CD34. La selección positiva es una técnica desarrollada para separar las células madre de otras células. Este método utiliza un dispositivo que une las células madre CD34-positivas y las separa de las demás células de la colección de células madre. Los dispositivos de selección de CD34 positivas han sido evaluados en ensayos clínicos. Aunque los dispositivos de selección de CD34 son capaces de eliminar un gran número de células cancerosas del producto de células madre, también eliminan muchas células madre y células inmunitarias.
Durante las últimas dos décadas, muchos médicos han estado trabajando en formas de conseguir que pequeñas cantidades de médula ósea crezcan en un sistema de cultivo fuera del cuerpo. Si se pudieran expandir pequeñas cantidades de células madre en un sistema de cultivo tal y como están en el cuerpo, se podrían evitar las complicaciones de la recogida de células madre de la médula ósea o de la sangre. A lo largo de los años, los médicos han descubierto las hormonas que indican a las células madre que se dividan y multipliquen. Ahora pueden añadir estas hormonas a un sistema de cultivo estéril fuera del cuerpo. Este sistema de cultivo tiene la ventaja añadida de no favorecer el crecimiento de las células cancerosas. Así, se podría tomar un pequeño número de células madre que contuvieran células cancerosas, colocar estas células en un sistema de cultivo con las hormonas adecuadas y producir un número significativo de células madre que no contuvieran cáncer y fueran adecuadas para el trasplante.
Médicos de tres centros médicos estadounidenses han informado en la revista Blood de los primeros trasplantes autólogos con células madre expandidas. Con anestesia local, obtuvieron pequeñas muestras de médula ósea de 19 pacientes con cáncer de mama y colocaron estas células en un sistema de expansión durante 12 días. Estas 19 pacientes recibieron altas dosis de quimioterapia con ciclofosfamida, Paraplatin® y Thioplex®, seguidas de la infusión de las células expandidas. El tiempo medio de recuperación de los recuentos sanguíneos fue similar al observado tras la infusión de médula ósea, pero fue más lento que el observado tras la infusión autóloga de células madre de sangre periférica. Sin embargo, esta técnica está asociada a la infusión de glóbulos blancos más maduros y funcionales, lo que puede suponer un beneficio añadido para el paciente en la primera semana tras el trasplante para prevenir infecciones. Un paciente tenía células cancerosas en la médula ósea antes del tratamiento, pero no se detectaron células cancerosas en las células madre expandidas que se infundieron después de la quimioterapia de dosis alta.
Este ensayo clínico demuestra claramente el potencial del uso de células madre de médula ósea expandidas para el trasplante autólogo. Actualmente, no está claro quién se beneficiaría preferentemente de esta técnica y a quién le convendría más un trasplante de células madre sanguíneas. Sería una técnica valiosa si se pudiera realizar con éxito en pacientes con médula ósea dañada por la quimioterapia o la radioterapia y que no tuvieran suficientes células madre para realizar un trasplante autólogo. Los pacientes con cáncer en la médula ósea se beneficiarían si las células cancerosas pudieran ser eliminadas sistemáticamente por la técnica de cultivo. Esta técnica también puede utilizarse para expandir la sangre del cordón umbilical cuando el número de células madre obtenidas de esta fuente es inadecuado para el trasplante alogénico en adultos. Así pues, este ensayo clínico podría ser un avance muy importante en el campo de los trasplantes y sólo el comienzo de la investigación en este ámbito.