Après l’administration d’une chimiothérapie à forte dose pour le traitement du cancer, la perfusion de cellules souches est nécessaire pour assurer la récupération de la fonction de la moelle osseuse et la production de globules rouges, de globules blancs et de plaquettes. Historiquement, les cellules souches étaient prélevées dans la moelle osseuse, mais de nombreux centres anticancéreux ont récemment adopté la pratique du prélèvement de cellules souches dans le sang périphérique. Les cellules souches autologues doivent être collectées, ou prélevées, sur un patient avant le traitement par chimiothérapie à forte dose. Les cellules souches prélevées sont ensuite congelées et peuvent être conservées pendant de nombreuses années. Les cellules souches peuvent également être traitées de manière à éliminer les cellules cancéreuses et/ou à tenter d’activer les cellules immunitaires dans la collection de cellules souches dans le but de traiter le cancer.
La collecte de cellules souches à partir de la moelle osseuse est effectuée en toute sécurité depuis plus de 30 ans. Un prélèvement de moelle osseuse est relativement simple et se déroule généralement en salle d’opération. Lors d’un prélèvement de moelle osseuse, les patients sont sous anesthésie générale. Un chirurgien insère ensuite une grande aiguille directement dans la cavité de la moelle osseuse des os du bas du dos, qui ont été stérilisés. La moelle osseuse est aspirée, ou aspirée, hors des os en insérant l’aiguille dans l’os à plusieurs reprises. Un prélèvement de moelle osseuse typique dure environ deux heures et implique le retrait d’un litre de moelle osseuse contenant les cellules souches. Le principal effet secondaire de cette procédure est une gêne au niveau du site de prélèvement de la moelle osseuse. Les complications peu fréquentes comprennent les saignements, les infections et les lésions nerveuses.
Le prélèvement de cellules souches dans le sang est légèrement plus compliqué que le prélèvement dans la moelle osseuse. Cette procédure est pratiquée en toute sécurité depuis plus d’une décennie. Le prélèvement de cellules souches dans le sang périphérique peut également présenter plusieurs avantages cliniques par rapport au prélèvement dans la moelle osseuse. Le principal avantage des cellules souches du sang périphérique par rapport à la moelle osseuse est que l’on peut prélever suffisamment de cellules du sang périphérique pour supporter plusieurs traitements de chimiothérapie à forte dose. Cela peut présenter des avantages significatifs pour le traitement de plusieurs cancers du sang ainsi que de tumeurs solides telles que le cancer du sein.
Les cellules souches circulent normalement dans le sang en très petites quantités et peuvent être prélevées dans le sang par un petit cathéter inséré dans la veine du patient. Le nombre de cellules souches circulantes dans le sang augmente chez les patients dont la moelle osseuse se remet d’une chimiothérapie. Les cytokines (facteurs de croissance des cellules sanguines) administrées aux patients après une chimiothérapie myélosuppressive peuvent également entraîner une multiplication par 100 du nombre de cellules souches circulant dans le sang. L’injection de cytokines stimule la production accrue de cellules souches immatures et matures de la moelle osseuse et leur libération dans le sang. Une fois libérées dans le sang, les cellules souches peuvent être collectées. Les cytokines peuvent également être administrées sans chimiothérapie et provoquer une augmentation substantielle du nombre de cellules souches sanguines circulantes à prélever. Le processus d’administration d’une cytokine ou d’un facteur de croissance avec ou sans chimiothérapie myélosuppressive dans le but de collecter des cellules souches est appelé mobilisation des cellules souches. Deux cytokines, Neupogen® et Leukine®, stimulent la production de cellules souches par la moelle osseuse et sont approuvées par la Food and Drug Administration pour être utilisées chez les patients afin d’augmenter le nombre de cellules souches en circulation. Plusieurs autres cytokines sont en cours de développement.
Lors de la mobilisation des cellules souches, les patients reçoivent une injection d’une cytokine et sont évalués quotidiennement. Le processus de collecte effective des cellules souches dans le sang est appelé aphérèse – il commence lorsqu’il y a suffisamment de cellules souches en circulation dans le sang pour la collecte. Les cellules souches sont recueillies à l’aide d’un appareil d’aphérèse à partir du sang qui circule dans un cathéter inséré dans une veine. Le sang s’écoule d’une veine à travers le cathéter dans la machine d’aphérèse, qui sépare les cellules souches du reste du sang, puis renvoie le sang dans le corps du patient. L’aphérèse est effectuée pendant plusieurs jours jusqu’à ce qu’un nombre suffisant de cellules souches ait été collecté pour soutenir un traitement par chimiothérapie à forte dose.
Les cellules souches peuvent être identifiées de manière fiable et mesurées avec précision car elles possèdent un marqueur ou une étiquette spécifique à la surface des cellules souches. Ce marqueur est appelé l’antigène CD34. La mesure du nombre de cellules souches positives à l’antigène CD34 est importante car les médecins peuvent prédire avec précision la vitesse de récupération de la moelle osseuse après l’administration d’une chimiothérapie à forte dose, en fonction du nombre de cellules souches positives à l’antigène CD34 perfusées. La mesure quotidienne du contenu en cellules souches CD34+ du sang périphérique est également utile pour déterminer le nombre de jours pour effectuer une aphérèse.
Un nombre optimal de cellules souches pour favoriser une récupération rapide de la moelle osseuse et la production de cellules sanguines après un traitement par chimiothérapie à forte dose est d’environ 5 millions de cellules CD34+/kg de poids du patient. La perfusion de plus de 5 millions de cellules/kg permet à la majorité des patients de récupérer la production de cellules sanguines de la moelle osseuse en seulement neuf à dix jours. Le nombre minimal de cellules souches nécessaires pour assurer une récupération sûre de la production de cellules sanguines de la moelle osseuse est actuellement inconnu. Les patients dont le nombre de cellules souches prélevées est insuffisant peuvent subir une deuxième ou une troisième mobilisation de cellules souches. Dans la majorité des cas, les patients auront suffisamment de cellules souches pour effectuer une greffe. Si les cellules souches du sang périphérique sont prélevées au début de l’évolution de la maladie, il est possible de recueillir suffisamment de cellules souches pour supporter plusieurs traitements.
Aujourd’hui, pratiquement toutes les greffes autologues de cellules souches sont réalisées avec des cellules souches du sang périphérique prélevées après une mobilisation par chimiothérapie et Neupogen® ou par Neupogen® seul. Cela s’explique par le fait que les cellules souches du sang périphérique sont plus faciles à prélever et entraînent une récupération plus rapide du nombre de cellules sanguines.
Un prélèvement typique de cellules souches n’est pas modifié et contient des globules rouges, des cellules immunitaires et des cellules souches lorsqu’il est traité et stocké. La collection de cellules souches peut toutefois être modifiée dans le but d’améliorer le traitement du cancer. Les médecins savent depuis de nombreuses années que les collections de cellules souches de certains patients contiennent également des cellules cancéreuses. De nombreux médecins pensent que l’élimination des cellules cancéreuses de la collection de cellules souches pourrait améliorer les chances de guérison d’un patient grâce à une chimiothérapie à forte dose et à une autogreffe de cellules souches. Toute méthode d’élimination des cellules cancéreuses de la collection de cellules souches exige que suffisamment de cellules cancéreuses soient éliminées pour faire une différence, tandis que d’autres cellules importantes pour la moelle osseuse ou la récupération immunitaire du patient restent.
Purge : Les cellules cancéreuses peuvent être éliminées de la moelle osseuse ou du prélèvement de cellules souches du sang périphérique par plusieurs techniques, chacune d’entre elles utilisant des anticorps monoclonaux qui reconnaissent et adhèrent aux antigènes des cellules cancéreuses. Une fois que l’anticorps se fixe sur les cellules cancéreuses, il existe plusieurs façons d’éliminer ces cellules du produit de cellules souches. Dans l’une de ces techniques efficaces, l’anticorps est fixé à des microparticules à haute densité contenant du nickel, un métal lourd. Une fois les cellules souches mélangées aux microparticules à haute densité, les cellules attachées se déposent rapidement au fond du récipient jetable en raison de leur poids plus élevé. Elles peuvent ensuite être séparées et jetées, préservant les cellules souches et laissant la fraction plus légère appauvrie de pratiquement toutes les cellules cancéreuses ciblées.
Sélection des CD34 : Les techniques mécaniques pour retirer les cellules cancéreuses des collections de cellules souches ont commencé à se développer au début des années 1990. Les techniques mécaniques étaient conçues pour retirer ou sélectionner uniquement les cellules souches de la collection de cellules souches. On a pensé qu’il serait plus facile de retirer quelques cellules souches nécessaires pour supporter une chimiothérapie à forte dose que d’essayer de tuer ou d’éliminer toutes les cellules cancéreuses d’une collection de cellules souches. Une fois les cellules souches retirées, les cellules restantes, y compris les cellules cancéreuses, pouvaient être jetées.
Pour ne retirer que les cellules souches, les scientifiques devaient d’abord être en mesure d’identifier les cellules souches de manière fiable. Une fois que les cellules souches ont pu être identifiées, des techniques ont pu être développées pour retirer les cellules souches des autres cellules de la collection de cellules souches. Les scientifiques ont découvert que les cellules souches possèdent certains marqueurs (antigènes) à leur surface qui les distinguent des autres cellules. L’un des principaux antigènes des cellules souches est l’antigène CD34. La sélection positive est une technique développée pour séparer les cellules souches des autres cellules. Cette méthode utilise un dispositif qui fixe les cellules souches CD34-positives et les sépare des autres cellules de la collection de cellules souches. Les dispositifs de sélection CD34-positifs ont été évalués dans des essais cliniques. Bien que les dispositifs de sélection CD34 soient capables d’éliminer un grand nombre de cellules cancéreuses du produit de cellules souches, ils éliminent également de nombreuses cellules souches et cellules immunitaires.
Au cours des deux dernières décennies, de nombreux médecins ont travaillé sur les moyens de faire croître de petites quantités de moelle osseuse dans un système de culture à l’extérieur du corps. Si de petites quantités de cellules souches pouvaient être développées dans un système de culture comme elles le sont dans le corps, alors les complications liées au prélèvement de cellules souches dans la moelle osseuse ou le sang pourraient être évitées. Au fil des ans, les médecins ont découvert les hormones qui indiquent aux cellules souches de se diviser et de se multiplier. Ils peuvent maintenant ajouter ces hormones à un système de culture stérile à l’extérieur du corps. Ce système de culture présente l’avantage supplémentaire de ne pas favoriser la croissance des cellules cancéreuses. Ainsi, on pourrait prendre un petit nombre de cellules souches qui contiennent des cellules cancéreuses, placer ces cellules dans un système de culture avec les hormones appropriées et produire un nombre important de cellules souches qui ne contiennent pas de cancer et qui conviennent à la transplantation.
Des médecins de trois centres médicaux américains ont rapporté dans la revue Blood les premières transplantations autologues utilisant des cellules souches expansées. Sous anesthésie locale, ils ont obtenu de petits échantillons de moelle osseuse de 19 patientes atteintes d’un cancer du sein et ont placé ces cellules dans un système d’expansion pendant 12 jours. Ces 19 patientes ont reçu une chimiothérapie à forte dose de cyclophosphamide, Paraplatine® et Thioplex®, suivie de la perfusion des cellules expansées. Le temps moyen de récupération de la numération sanguine était similaire à celui observé après une perfusion de moelle osseuse, mais était plus lent que celui observé après une perfusion de cellules souches de sang périphérique autologue. Cependant, cette technique est associée à la perfusion de globules blancs plus matures et plus fonctionnels, ce qui peut être un avantage supplémentaire pour le patient au cours de la première semaine suivant la transplantation, en matière de prévention des infections. Un patient avait des cellules cancéreuses dans la moelle osseuse avant le traitement, mais les cellules cancéreuses n’ont pas été détectées dans les cellules souches expansées qui ont été perfusées après une chimiothérapie à forte dose.
Cet essai clinique démontre clairement le potentiel de l’utilisation de cellules souches de moelle osseuse expansées pour une autogreffe. Actuellement, on ne sait pas qui bénéficierait préférentiellement de cette technique et qui serait mieux servi par une greffe de cellules souches sanguines. Cette technique serait précieuse si elle pouvait être réalisée avec succès chez les patients dont la moelle osseuse a été endommagée par la chimiothérapie ou la radiothérapie et qui n’ont pas suffisamment de cellules souches pour effectuer une autogreffe. Les patients atteints d’un cancer de la moelle osseuse bénéficieraient de l’élimination systématique des cellules cancéreuses par la technique de culture. Cette technique peut également être utilisée pour développer le sang du cordon ombilical lorsque le nombre de cellules souches obtenues à partir de cette source est insuffisant pour une transplantation allogénique chez l’adulte. Ainsi, cet essai clinique pourrait être un développement très important dans le domaine de la transplantation et juste le début de la recherche dans ce domaine.