がんの治療で大量化学療法を行った後、骨髄機能の回復と赤血球、白血球、血小板の生産を確保するために幹細胞の輸注が必要となります。 歴史的には、幹細胞は骨髄から採取されていましたが、近年、多くのがんセンターでは末梢血から採取する方法が採用されています。 自己幹細胞は、大量化学療法を行う前に患者さんから採取する必要があります。 採取された幹細胞はその後凍結され、何年も保存することができます。 幹細胞はまた、がんを治療する目的で、がん細胞を除去したり、幹細胞中の免疫細胞を活性化するような方法で処理されることもあります。
骨髄からの幹細胞の採取は、30年以上にわたって安全に行われてきました。 骨髄採取は比較的簡単で、通常、手術室で行われます。 骨髄採取の間、患者は全身麻酔を受ける。 その後、外科医が滅菌された腰の骨の骨髄腔に直接大きな針を挿入します。 針を何度も骨に刺し、骨髄を吸引する。 一般的な骨髄採取は約2時間で、幹細胞を含む1リットルの骨髄が採取されます。 この手術の主な副作用は、骨髄採取部位の不快感です。
血液から幹細胞を採取する方法は、骨髄から採取する方法よりも若干複雑です。 この方法は、10年以上にわたって安全に行われてきました。 末梢血から幹細胞を採取することは、骨髄から採取することに比べて、いくつかの臨床的な利点があると思われます。 骨髄よりも末梢血幹細胞の方が優れている点は、高用量の化学療法を数回行うのに十分な量の末梢血幹細胞を採取できることである。 このことは、乳がんなどの固形がんだけでなく、いくつかの血液がんの治療にも大きな利点をもたらすかもしれません。
幹細胞は通常、非常に少量ですが血液中を循環しており、患者の静脈に挿入した小さなカテーテルを通して血液から採取することができます。 血液中の循環幹細胞の数は、化学療法から骨髄が回復している患者さんで増加します。 骨髄抑制化学療法後の患者さんに投与されるサイトカイン（血球増殖因子）も、血液中の幹細胞数を100倍以上に増加させる可能性があります。 サイトカインの注入は、未熟および成熟骨髄幹細胞の産生を増加させ、血液中に放出することを刺激する。 血中に放出された幹細胞は、回収することができる。 また、サイトカインは化学療法を行わずに投与することもでき、採取のために循環血中幹細胞の数を大幅に増加させることができる。 幹細胞を採取する目的で、骨髄抑制化学療法を行うかどうかに関わらず、サイトカインや成長因子を投与するプロセスは、幹細胞動員と呼ばれる。 Neupogen®とLeukine®という2つのサイトカインは、骨髄の幹細胞産生を刺激し、循環幹細胞の数を増やすために患者さんに使用することが食品医薬品局によって承認されています。 幹細胞の動員では、患者はサイトカインの注射を受け、毎日評価される。 実際に血液から幹細胞を採取するプロセスはアフェレーシスと呼ばれ、採取に十分な量の幹細胞が血液中に循環している場合に開始される。 幹細胞は、静脈に挿入されたカテーテルを通して流れる血液からアフェレシス装置で採取される。 血液は静脈からカテーテルを通してアフェレシス装置に流れ込み、幹細胞を残りの血液から分離し、その血液を患者さんの体内へ戻します。
幹細胞は、幹細胞の表面に特定のマーカーやラベルを持っているため、確実に識別し、正確に測定することが可能です。 このマーカーはCD34抗原と呼ばれる。 CD34抗原陽性の幹細胞の数を測定することは、大量化学療法を行った後の骨髄の回復速度を、CD34陽性の幹細胞の注入数に基づいて医師が正確に予測できるため、重要である。 CD34+末梢血幹細胞量の毎日の測定は、アフェレーシスを行う日数を決定する上でも有用です。
大量化学療法による治療後の迅速な骨髄回復と血球生成を支える最適な幹細胞数は、CD34+細胞500万個/kg患者体重程度と言われています。 500万個/kgを超える細胞を輸注すると、大多数の患者はわずか9～10日で骨髄の血球生産が回復する。 骨髄血球産生を安全に回復させるために必要な最小限の幹細胞数は、現在のところ不明である。 採取された幹細胞が十分でない患者は、2回目、3回目と幹細胞動員を受けることができる。 ほとんどの場合、患者さんは移植を行うのに十分な幹細胞を獲得することができます。 骨髄幹細胞か末梢血幹細胞か」
今日、事実上すべての自家幹細胞移植は、化学療法とニューポジン®による動員後、またはニューポジン®単独で採取した末梢血幹細胞で行われています。 これは、末梢血幹細胞は採取しやすく、血球数の回復がより早いためです。
典型的な幹細胞採取は、処理・保存される際に、赤血球、免疫細胞、幹細胞はそのままの状態で含まれています。 しかし、幹細胞コレクションは、癌の治療を改善する目的で改変することができます。 一部の患者から採取した幹細胞コレクションには、がん細胞も含まれていることを医師は長年にわたって知っていた。 多くの医師は、幹細胞コレクションから癌細胞を除去することで、大量化学療法と自家幹細胞移植による患者の治癒の可能性を高めることができると考えています。 幹細胞コレクションからがん細胞を除去するどのような方法でも、患者さんの骨髄や免疫の回復に重要な他の細胞を残しながら、違いを生み出すのに十分ながん細胞を除去する必要があります
パージ。 骨髄や末梢血幹細胞からがん細胞を除去する方法にはいくつかあり、いずれもがん細胞上の抗原を認識して付着するモノクローナル抗体を利用するものである。 抗体が癌細胞に付着すると、これらの細胞を幹細胞製品から除去する方法がいくつかある。 その1つが、重金属であるニッケルを含む高密度微粒子に抗体を付着させる方法である。 幹細胞と高密度微粒子を混合すると、付着した細胞は重量が増すため、急速に使い捨て容器の底に沈降する。 その後、分離して廃棄することで、幹細胞を保存し、対象となるがん細胞を実質的にすべて取り除いた軽い画分を残すことができる
CD34 Selection。 幹細胞コレクションから癌細胞を除去する機械的技術は、1990年代初頭に開発が始まった。 機械的な技術は、幹細胞コレクションから幹細胞のみを除去または選択するように設計されていた。 高用量化学療法に必要な少数の幹細胞を除去する方が、幹細胞コレクションに含まれる全ての癌細胞を死滅させたり除去したりするよりも簡単であると考えられたのである。 幹細胞が取り除かれれば、がん細胞を含む残りの細胞は廃棄されることになる。 いったん幹細胞が特定できれば、幹細胞コレクションの中の他の細胞から幹細胞を除去する技術が開発されるでしょう。 科学者たちは、幹細胞の表面には他の細胞と区別するためのある種の目印（抗原）があることを発見しました。 幹細胞の主な抗原のひとつはCD34抗原である。 ポジティブセレクションは、幹細胞を他の細胞から分離するために開発された技術の一つです。 この方法は、CD34陽性の幹細胞を結合させ、幹細胞コレクション中の他の細胞から取り除く装置を使用します。 CD34陽性選択デバイスは、臨床試験で評価されている。
過去20年間、多くの医師が体外の培養システムで少量の骨髄を増殖させる方法を研究してきました。 もし、少量の幹細胞を体内と同じように培養システムで拡大することができれば、骨髄や血液から幹細胞を採取するときのような煩雑さを避けることができるかもしれません。 長年にわたり、医師たちは幹細胞の分裂と増殖を促すホルモンを発見してきました。 そして、このホルモンを体外の無菌培養装置に加えることができるようになったのです。 この培養システムには、がん細胞の増殖を助けないという利点もある。 このように、癌細胞を含む少数の幹細胞を採取し、これらの細胞を適切なホルモンを含む培養系に入れ、癌を含まず、移植に適した相当数の幹細胞を作り出すことができる。 局所麻酔で、19人の乳がん患者から骨髄の小さなサンプルを採取し、これらの細胞を12日間、膨張システムに入れました。 この19名の患者さんには、シクロホスファミド、パラプラチン®、チオプレックス®による大量化学療法を行い、その後、拡大した細胞を注入しました。 血球数が回復するまでの平均時間は、骨髄注入後に観察されたものと同様でしたが、自己末梢血幹細胞注入後に観察されたものよりも遅かったです。 しかし、この方法では、より成熟した機能的な白血球が注入されるため、移植後の最初の1週間は、感染症の予防に役立つと考えられる。 治療前に骨髄にがん細胞があった患者もいたが，大量化学療法後に注入した拡大幹細胞からはがん細胞は検出されなかった
この臨床試験は，拡大骨髄幹細胞を自家移植に用いる可能性を明確に示している。 現在のところ、誰がこの技術の恩恵を受け、誰が血液幹細胞移植を受けた方が良いかは明らかではない。 化学療法や放射線療法によって骨髄が損傷し、自家移植を行うための幹細胞が不足している患者さんにうまく適用できれば、この技術は貴重なものになるでしょう。 骨髄にがんがある患者さんでも、培養技術によってがん細胞を安定して除去することができれば、その恩恵は大きいでしょう。 また、この技術は、臍帯血から得られる幹細胞の数が成人への同種移植に不十分な場合に、臍帯血を拡大するために使用することができます。 このように、この臨床試験は移植の分野では非常に重要な発展であり、この分野の研究の始まりに過ぎないのです。