Kantasolujen infuusio on tarpeen syövän hoidossa käytettävän korkea-annoksisen solunsalpaajahoidon jälkeen luuytimen toiminnan ja punasolujen, valkosolujen ja verihiutaleiden tuotannon palautumisen varmistamiseksi. Aikaisemmin kantasolut kerättiin luuytimestä, mutta monet syöpäkeskukset ovat viime aikoina siirtyneet keräämään kantasoluja perifeerisestä verestä. Autologiset kantasolut on kerättävä tai kerättävä potilaalta ennen suuren annoksen solunsalpaajahoitoa. Kerätyt kantasolut pakastetaan, ja niitä voidaan säilyttää useita vuosia. Kantasoluja voidaan myös käsitellä tavoilla, joilla poistetaan syöpäsoluja ja/tai yritetään aktivoida immuunisoluja kantasolukeräyksessä syövän hoitamiseksi.
Kantasolujen kerääminen luuytimestä on tehty turvallisesti yli 30 vuoden ajan. Luuytimen kerääminen on suhteellisen yksinkertaista ja tapahtuu yleensä leikkaussalissa. Luuydinkeräyksen aikana potilaat saavat yleisanestesian. Tämän jälkeen kirurgi työntää suuren neulan suoraan alaselän luiden luuydinonteloon, joka on steriloitu. Luuydin imetään eli imetään luista työntämällä neula luuhun useita kertoja. Tyypillinen luuydinkeräys kestää noin kaksi tuntia, ja sen aikana poistetaan litra luuydintä, joka sisältää kantasoluja. Tämän toimenpiteen tärkein sivuvaikutus on epämukava olo luuytimen ottokohdassa. Harvinaisia komplikaatioita ovat verenvuoto, infektio ja hermovaurio.
Kantasolujen kerääminen verestä on hieman monimutkaisempaa kuin luuytimestä. Tämä toimenpide on tehty turvallisesti jo yli vuosikymmenen ajan. Kantasolujen keräämisellä perifeerisestä verestä voi olla myös useita kliinisiä etuja verrattuna niiden keräämiseen luuytimestä. Suurin etu, joka perifeerisen veren kantasoluilla on luuytimeen verrattuna, on se, että perifeerisen veren kantasoluja voidaan kerätä niin paljon, että ne riittävät useiden korkea-annoksisten solunsalpaajahoitojaksojen tukemiseen. Tästä voi olla merkittäviä etuja useiden verisyöpien sekä kiinteiden kasvainten, kuten rintasyövän, hoidossa.
Kantasolut kiertävät normaalisti veressä hyvin pieniä määriä, ja ne voidaan kerätä verestä potilaan laskimoon asetetun pienen katetrin avulla. Veressä kiertävien kantasolujen määrä lisääntyy potilailla, joiden luuydin on toipumassa kemoterapiasta. Sytokiinit (verisolujen kasvutekijät), joita annetaan potilaille myelosuppressiivisen solunsalpaajahoidon jälkeen, voivat myös lisätä veressä kiertävien kantasolujen määrän 100-kertaiseksi. Sytokiinien injektio stimuloi epäkypsien ja kypsien luuytimen kantasolujen lisääntynyttä tuotantoa ja niiden vapautumista vereen. Kun kantasolut ovat vapautuneet vereen, ne voidaan kerätä. Sytokiineja voidaan antaa myös ilman solunsalpaajahoitoa, jolloin veressä kiertävien ja kerättävien kantasolujen määrä kasvaa huomattavasti. Prosessia, jossa sytokiinia tai kasvutekijää annetaan myelosuppressiivisen kemoterapian kanssa tai ilman sitä kantasolujen keräämistä varten, kutsutaan kantasolujen mobilisoinniksi. Kaksi sytokiinia, Neupogen® ja Leukine®, stimuloivat luuytimen kantasolutuotantoa, ja elintarvike- ja lääkevirasto on hyväksynyt ne käytettäväksi potilailla kiertävien kantasolujen määrän lisäämiseksi. Useita muita sytokiineja on kehitteillä.
Kantasolujen mobilisoinnin aikana potilaat saavat sytokiini-injektion ja heitä arvioidaan päivittäin. Varsinaista kantasolujen keräämistä verestä kutsutaan afereesiksi – tämä alkaa, kun veressä kiertää riittävästi kantasoluja keräämistä varten. Kantasolut kerätään afereesilaitteella verestä, joka virtaa laskimoon asetettavan katetrin läpi. Veri virtaa suonesta katetrin kautta afereesikoneeseen, joka erottaa kantasolut muusta verestä ja palauttaa veren sitten takaisin potilaan elimistöön. Afereesiä tehdään useiden päivien ajan, kunnes kantasoluja on kerätty tarpeeksi suuren annoksen kemoterapiahoitoa varten.
Kantasolut voidaan tunnistaa luotettavasti ja mitata tarkasti, koska niillä on erityinen merkkiaine tai leima kantasolujen pinnalla. Tätä merkkiainetta kutsutaanCD34-antigeeniksi. CD34-antigeenipositiivisten kantasolujen määrän mittaaminen on tärkeää, koska lääkärit voivat infusoitujen CD34-positiivisten kantasolujen määrän perusteella ennustaa tarkasti, kuinka nopeasti luuydin toipuu suuren annoksen kemoterapian antamisen jälkeen. CD34+-perifeerisen veren CD34+-kantasolupitoisuuden päivittäinen mittaaminen on hyödyllistä myös afereesin suorittamispäivien määrän määrittämisessä.
Kantasolujen optimaalinen määrä tukemaan nopeaa luuytimen palautumista ja verisolujen tuotantoa korkea-annoksisen solunsalpaajahoidon jälkeen on noin 5 miljoonaa CD34+-solua potilaan painokiloa kohti. Yli 5 miljoonan solun/kg infuusio johtaa siihen, että suurin osa potilaista saa luuytimen verisolutuotannon takaisin vain yhdeksässä tai kymmenessä päivässä. Kantasolujen vähimmäismäärää, joka tarvitaan luuytimen verisolutuotannon turvallisen palautumisen varmistamiseksi, ei tällä hetkellä tiedetä. Potilaille, joilta ei ole kerätty riittävästi kantasoluja, voidaan tehdä kantasolumobilisaatio toisen tai kolmannen kerran. Suurimmassa osassa tapauksia potilailla on riittävästi kantasoluja elinsiirtoa varten. Jos perifeerisen veren kantasolut kerätään varhaisessa vaiheessa taudin kulkua, voidaan kerätä riittävästi kantasoluja useiden hoitojaksojen tukemiseksi.
Tänään lähes kaikki autologiset kantasolusiirrot tehdään perifeerisen veren kantasoluilla, jotka on kerätty solunsalpaajahoidolla ja Neupogen®:llä tehdyn mobilisoinnin jälkeen tai pelkällä Neupogen®:llä. Tämä johtuu siitä, että perifeerisen veren kantasoluja on helpompi kerätä ja niiden avulla verisoluarvot palautuvat nopeammin.
Tyypillinen kantasolukeräys on käsittelemätön, ja se sisältää punasoluja, immuunisoluja ja kantasoluja, kun se käsitellään ja varastoidaan. Kantasolukeräystä voidaan kuitenkin muokata tarkoituksena parantaa syövän hoitoa. Lääkärit ovat jo vuosia tienneet, että joiltakin potilailta kerätyt kantasolukokoelmat sisältävät myös syöpäsoluja. Monet lääkärit uskovat, että syöpäsolujen poistaminen kantasolukokoelmasta voisi parantaa potilaan paranemismahdollisuuksia suuren annoksen kemoterapian ja autologisen kantasolusiirron avulla. Mikä tahansa menetelmä syöpäsolujen poistamiseksi kantasolukokoelmasta edellyttää, että poistetaan niin paljon syöpäsoluja, että sillä on merkitystä, mutta muut potilaan luuytimen tai immuunijärjestelmän toipumisen kannalta tärkeät solut jäävät jäljelle.
Puhdistus: Syöpäsoluja voidaan poistaa luuytimen tai perifeerisen veren kantasolukokoelmasta useilla tekniikoilla, joista jokaisessa käytetään monoklonaalisia vasta-aineita, jotka tunnistavat syöpäsolujen antigeenit ja tarttuvat niihin. Kun vasta-aine on kiinnittynyt syöpäsoluihin, nämä solut poistetaan kantasolutuotteesta useilla eri tavoilla. Yhdessä tällaisessa tehokkaassa tekniikassa vasta-aine kiinnitetään raskasmetallia nikkeliä sisältäviin suuritiheyksisiin mikrohiukkasiin. Kun kantasolut on sekoitettu suuritiheyksisiin mikrohiukkasiin, kiinnittyneet solut laskeutuvat nopeasti kertakäyttöastian pohjalle suuremman painonsa vuoksi. Sen jälkeen ne voidaan erottaa ja hävittää, jolloin kantasolut säilyvät ja kevyempään fraktioon jäävät lähes kaikki kohteena olevat syöpäsolut.
CD34-valinta: Mekaanisia tekniikoita syöpäsolujen poistamiseksi kantasolukokoelmista alettiin kehittää 1990-luvun alussa. Mekaaniset tekniikat suunniteltiin poistamaan tai valitsemaan vain kantasolut kantasolukokoelmasta. Perusteluna oli, että olisi helpompaa poistaa muutama kantasolu, joita tarvitaan suuren annoksen kemoterapian tukemiseen, kuin yrittää tappaa tai poistaa kaikki kantasolukokoelman syöpäsolut. Kun kantasolut oli poistettu, loput solut, myös syöpäsolut, voitiin hävittää.
Jotta vain kantasolut voitaisiin poistaa, tutkijoiden oli ensin pystyttävä tunnistamaan kantasolut luotettavasti. Kun kantasolut voitiin tunnistaa, voitiin kehittää tekniikoita kantasolujen poistamiseksi muista kantasolukokoelman soluista. Tutkijat havaitsivat, että kantasoluilla on pinnallaan tiettyjä merkkiaineita (antigeenejä), jotka erottavat ne muista soluista. Yksi kantasolujen tärkeimmistä antigeeneistä on CD34-antigeeni. Positiivinen valinta on yksi tekniikka, joka on kehitetty kantasolujen erottamiseksi muista soluista. Menetelmässä käytetään laitetta, joka sitoo CD34-positiiviset kantasolut ja erottaa ne kantasolukokoelman muista soluista. CD34-positiivisen valinnan laitteita on arvioitu kliinisissä tutkimuksissa. Vaikka CD34-valintalaitteet pystyvät poistamaan suuren määrän syöpäsoluja kantasolutuotteesta, ne poistavat myös monia kantasoluja ja immuunisoluja.
Viimeisten kahden vuosikymmenen ajan monet lääkärit ovat pyrkineet löytämään keinoja, joiden avulla pieniä määriä luuydintä saataisiin kasvamaan elimistön ulkopuolisessa viljelyjärjestelmässä. Jos pieniä määriä kantasoluja voitaisiin kasvattaa viljelyjärjestelmässä samalla tavalla kuin ne ovat elimistössä, voitaisiin välttää kantasolujen keräämiseen luuytimestä tai verestä liittyvät komplikaatiot. Vuosien mittaan lääkärit ovat löytäneet hormoneja, jotka käskevät kantasoluja jakautumaan ja lisääntymään. Nyt he voivat lisätä näitä hormoneja kehon ulkopuolella olevaan steriiliin viljelyjärjestelmään. Tämän viljelyjärjestelmän lisäetuna on se, että se ei tue syöpäsolujen kasvua. Siten voitaisiin ottaa pieni määrä syöpäsoluja sisältäviä kantasoluja, sijoittaa nämä solut viljelyjärjestelmään, jossa on sopivia hormoneja, ja tuottaa merkittävä määrä kantasoluja, jotka eivät sisällä syöpää ja jotka soveltuvat elinsiirtoon.
Lääkärit kolmessa yhdysvaltalaisessa lääketieteellisessä keskuksessa ovat raportoineet ensimmäisistä laajennettuja kantasoluja käyttävistä autologisista elinsiirroista Blood-lehdessä. Paikallispuudutuksessa he saivat 19:ltä rintasyöpäpotilaalta pieniä näytteitä luuytimestä ja sijoittivat nämä solut laajennusjärjestelmään 12 päiväksi. Nämä 19 potilasta saivat suuren annoksen kemoterapiaa, jossa käytettiin syklofosfamidia, Paraplatinia® ja Thioplexia®, minkä jälkeen laajennetut solut infusoitiin. Keskimääräinen aika veriarvojen palautumiseen oli samanlainen kuin luuydininfuusion jälkeen, mutta hitaampi kuin autologisen perifeerisen veren kantasolujen infuusion jälkeen on havaittu. Tähän tekniikkaan liittyy kuitenkin kypsempien ja toimintakykyisempien valkosolujen infuusio, josta voi olla potilaalle lisäetua infektioiden ehkäisemisessä elinsiirron jälkeisellä ensimmäisellä viikolla. Yhdellä potilaalla oli syöpäsoluja luuytimessä ennen hoitoa, mutta syöpäsoluja ei havaittu laajennetuissa kantasoluissa, jotka infusoitiin suuren annoksen solunsalpaajahoidon jälkeen.
Tämä kliininen tutkimus osoittaa selvästi, että laajennettuja luuytimen kantasoluja voidaan käyttää autologisessa elinsiirrossa. Tällä hetkellä ei ole selvää, ketkä hyötyisivät ensisijaisesti tästä tekniikasta ja ketkä hyötyisivät paremmin veren kantasolusiirrosta. Tämä olisi arvokas tekniikka, jos se voitaisiin toteuttaa menestyksekkäästi potilaille, joiden luuydin on vaurioitunut kemoterapian tai sädehoidon seurauksena ja joilla ei ole riittävästi kantasoluja autologisen siirron suorittamiseen. Potilaat, joilla on luuytimessä syöpä, hyötyisivät, jos syöpäsolut voitaisiin johdonmukaisesti poistaa viljelytekniikalla. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää myös napanuoraveren laajentamiseen, jos tästä lähteestä saatujen kantasolujen määrä ei riitä allogeeniseen siirtoon aikuisille. Näin ollen tämä kliininen tutkimus voisi olla erittäin tärkeä kehitysaskel elinsiirtojen alalla ja vasta alku tämän alan tutkimukselle.