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ACTA CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA
REVISTA DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE CIENTÍFICOS    Nº 1    AÑO 1999
Artículos Científicos
Trasplantes de precursores hemopoyéticos: enfermedad mínima residual y quimerismo

AUTOR: José Luis Díez-Martín
Unidad de Trasplante de Médula Osea.
Hospital G.U. Gregorio Marañón.
C/ Dr. Esquerdo 46. Madrid.


























ABREVIATURAS

AloTPH, TPH alogénico; AutoTPH, TPH autogénico; EICH, enfermedad de injerto contra huésped; EMR, enfermedad mínima residual; FISH, hibridación in situ fluorescente, HLA, antígenos de histocompatibilidad, ILD, infusión de leucocitos del donante; MO, médula ósea; PCR, reacción en cadena de la polimerasa; QH, quimerismo hemopoyético; REISD, digestión in situ con endunucleasas de restricción, SKY, "cariotipación espectral"; SP, sangre periférica; TPH, trasplante de precursores hemopoyéticos.

Los trasplantes de precursores hemopoyéticos (TPH), tradicionalmente denominados de médula ósea (MO), por ser ésta la fuente habitual y natural, pueden ser alogénicos (AloTPH), si proceden de otro individuo que actúa como donante y autogénicos (AutoTPH) cuando el donante es el mismo individuo, estos casos serían reimplantes más que auténticos trasplantes. Ambas modalidades son formas de terapia celular bien establecidas y ampliamente utilizadas en el curso del tratamiento de neoplasias hematológicas (leucemias, linfomas, mielomas...), aplasias medulares, inmunodeficiencias y enfermedades congénitas del sistema hemopoyético.1 Asimismo, recientemente, se utilizan en el tratamiento de ciertos tumores sólidos (cánceres de mama, cerebrales, sarcomas...), e incluso de algunas enfermedades autoinmunes, como la esclerosis múltiple y la artritis reumatoide, entre otras.
En los últimos cinco años se ha comunicado a la Organización Nacional de Trasplantes la realización de 8666 TPHs en España, de los cuales 1703 fueron AloTPH y 6963 AutoTPH.2 En el mundo, el registro internacional de trasplantes hemopoyéticos (IBMTR) estima que se realizan anualmente 12.000 AloTPHs y más de 18.000 AutoTPHs.
Tradicionalmente, la médula ósea ha sido la fuente principal de las células precursoras hemopoyéticas para trasplantar. Sin embargo, en los últimos
años, con la ayuda de hormonas de reciente descubrimiento, denominadas "factores de crecimiento hemopoyético", estas células pueden ser movilizadas y expulsadas a la sangre periférica (SP), posteriormente se pueden cosechar con separadores automatizados de células y criopreservar si es preciso.3 Este procedimiento es mas versátil que la obtención de MO, así, durante 1997, los precursores hemopoyéticos utilizados en el 82% de los 2270 TPHs realizados en España fueron obtenidos de SP. En la última década se ha comenzado a utilizar la sangre del cordón umbilical, como fuente rica en dichos precursores para trasplante.
El efecto curativo de los TPHs, se basa en la utilización de altas dosis de quimio-radioterapia erradicadora, administrada como "acondicionamiento" pretrasplante del paciente. Adicionalmente, en el caso de los AloTPH, la alorreactividad inmunológica del injerto, mediada por los linfocitos T, que da lugar al llamado y temido efecto del injerto contra el huésped (EICH) y la actividad del injerto contra el tumor, posee un potente efecto inmunoterápico. En ambas modalidades, el TPH rescata a los pacientes de la toxicidad hemopoyética letal producida por el tratamiento intensivo (acondicionamiento), administrado para preparar el "nicho" al nuevo injerto y para evitar el rechazo en los AloTPH.
Los AloTPH más frecuentemente realizados son los procedentes de donante familiar histocompatible o HLA idéntico1. Debido a la disposición limitada de este tipo de donantes, diversos grupos de investigadores, evalúan la utilización alternativa de donantes emparentados parcialmente idénticos4 e incluso donantes no emparentados, buscados a través de los registros internacionales de donantes voluntarios de médula y sangre, establecidos con este propósito. El riesgo de mortalidad peritrasplante, en AloTPHs, oscila alrededor del 20%-25% en pacientes jóvenes y con donante HLA idéntico, y sube significativamente en los AloTPH parcialmente idénticos, así como los idénticos, hechos en pacientes mayores de 45 años, debido fundamentalmente a la reacción de la EICH. Estos tipos de TPH, se pueden beneficiar de la manipulación in vitro del inóculo a trasplantar, con técnicas de inmunoselección positiva de células progenitoras hemopoyéticas (CD34+) y/o negativa de linfocitos T (CD3+, CD4+, CD8+). La disminución de la carga de linfocitos T del inóculo, de una u otra forma, contribuye, a la disminución de la alorreactividad del injerto y, por tanto, de la incidencia de la temida EICH.5 Sin embargo, esta disminución de alorreactividad, conlleva también un mayor riesgo de rechazo del injerto y puede favorecer un aumento de las recaídas neoplásicas, contribuyendo a su vez al fracaso del TPH.
Tras el prendimiento de un AloTPH de SP (15 a 25 días) o de MO (20 a 30 días), se establece en el receptor un estado denominado de quimerismo hemopoyético (QH), ya que coexisten en su organismo células propias, con la población celular hemopoyética del donante, la cual tiene un origen genético diferente.6 Dependiendo de la ausencia o persistencia de células hemopoyéticas del receptor tras el TPH, se distinguen las siguientes situaciones: quimerismo completo (QC), si toda la hemopoyesis procede del donante; quimerismo mixto (QM), si coexisten células hemopoyéticas del donante y del receptor y, dentro de esta última, quimerismo disociado (QD), cuando las líneas linfoide y mieloide muestran distinto estado quimérico. Por último, si se observa la persistencia de células tumorales residuales del receptor tras el TPH, éstas contribuyen a la denominada enfermedad mínima residual (EMR) (Figura 1).
Globalmente, el éxito de los trasplantes, alogénicos y autogénicos, depende de la persistencia o reaparición de EMR en el paciente trasplantado, si persiste la EMR, el pronostico en general es más sombrío. Asimismo, en el caso de los AloTPH, depende también del grado de QH conseguido. Un QM, indica la presencia de una proporción de células linfohemopoyéticas del receptor, que pueden incluso provocar el rechazo del injerto. Además, el mantenimiento a largo plazo del QM, suele predecir la recidiva neoplásica.6,7 A su vez, el grado de QH conseguido post-AloTPH está influido por diversos factores, como la intensidad del acondicionamiento, la identidad HLA entre donante y receptor, la manipulación in vitro (selección "positiva" y/o "negativa") del injerto y el tratamiento modulador del EICH administrado.
Adicionalmente, la reconstitución inmunológica, así como de las distintas líneas celulares mieloides (granulocíticas, monocíticas) y linfoides (linfocitos T, B, NK) procedentes del nuevo injerto, en el periodo precoz post-TPH, es un proceso biológico heterogéneo y asincrónico en los distintos tipos de TPH de SP y MO, y en particular los AloTPH con manipulación del inóculo. Este hecho, contribuye a que la persistencia o reaparición de la EMR y el grado de QH alcanzado en las distintas líneas celulares no evolucione uniformemente. Se desconoce sin embargo el significado clínico de este hecho.
Es de suma importancia clínica, por tanto, la monitorización post-TPH del QH y de la EMR, porque ayuda a predecir la evolución de los mismos (prendimiento/rechazo, recaída...) y, en consecuencia, contribuye significativamente a la toma de decisiones terapéuticas adecuadas y precoces tras el trasplante.7 En particular, facilitará la utilización oportuna de las infusiones retardadas, post-AloTPH, de linfocitos del donante (ILD), para tratar la EMR y las recaídas neoplásicas en el momento de menor carga tumoral, así como ciertas infecciones víricas peligrosas, aunque estas ILDs, no están exentas de efectos adversos peligrosos.8,9




























































REFERENCIAS


  1.
Armitage JO. Bone Marrow Transplantation. New Eng J Med 330:827-838, 1994
  2. ONT. Trasplante de progenitores hematopoyéticos y memoria sobre actividad del REDMO. Informe anual, 1997
  3. Horowitz MM, Rowlings PA. An update from the International Bone Marrow Transplant Registry on current activity in hematopoietic stem cell transplantation. Curr Op Hematol 4:395-400, 1997
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  5. Urbano-Ispizua A, Rozman C, Martínez C, Marín P, Briones J et al. Rapid engraftment without significant graft-versus-host disease after allogeneic transplantation of CD34+ selected cells from peripheral blood. Blood 89:3967, 1997
  6. McCann SR, Lawler M. Mixed chimaerism: detection and significancew following BMT. Bone Marrow Transplant 11:91-94, 1993
7. Díez-Martín JL, Llamas P, Gosálvez J, López-Fernández C, Polo N, et al. Conventional cytogenetics and FISH evaluation of chimaerism after sex-mismatched bone marrow transplantation (BMT) and donor leucocyte infusion (DLI). Haematologica 83: 408-415, 1998
  8. Kolb HS, Schattenberg A, Goldman JM, and the EMBT group. Graftersus-leukemia effect of donor lymphocyte transfussions in marrow grafted patients. Blood 86:2041, 1995
  9. Díez-Martín JL, Moreno M, Regidor C. Inmunoterapia adoptiva con leucocitos del donante (ILD) para el tratamiento de las recaídas de las leucemias agudas tras trasplante alogénico hematopoyético. Haematologica 82 (supl 1):118-23, 1997
10. Dewald GW, Schad CR, Christensen ER, Law ME, Zinsmeister AR, et al. Fluorescence in situ hybridization with X and Y chromosome probes for cytogenetic studies on bone marrow cells after oppossite sex transplantation. Bone Marrow Transplant 12:149, 1993
11. Lawler M, Humphries P, McCann SR. Evaluation of mixed chimerism by in vitro amplification of dinucleotide repeat sequences using the polymerase chain reaction. Blood 77:2504, 1991
12. Díez-Martín JL, Buño I, López-Fernández C, Fernández MN, Llamas P, et al. Restriction endonuclease in situ digestion (REISD): a novel quantitative sex-independent method to analyze chimerism after bone marrow transplantation. Exper Hematol 24:1333, 1996
13. Veldman T, Vignon C, Schrock E, Rowley JD, Ried T. Hidden chromosome abnormalities in hematological malignancies detected by multicolor spectral karyotyping. Nat Genet 15:406,1997
-v
RESUMEN

Los trasplantes de precursores hemopoyéticos, antes denominados de médula ósea, son formas de terapia celular, útiles en el tratamiento de múltiples neoplasias, aplasias medulares y recientemente de enfermedades autoinmunes. El éxito de los trasplantes depende de la erradicación de la enfermedad tumural, cuya persistencia, denominada enfermedad mínima residual (EMR) es causa de un pronóstico sombrío. En los trasplantes alogénicos, además el éxito depende del grado de coexistencia celular entre los sistemas hemopoyéticos del donante y del receptor, fenómeno reconocido como quimerismo hemopoyético (QH). En este trabajo se comentan diversos métodos de estudio de la EMR y el QH y su importancia en el tratamiento de los pacientes trasplantados.

ABSTRACT

Hemopoietic transplants, previously called bone marrow transplants, are forms of cellular therapy, helpful to treat neo-plastic disorders, bone marrow aplasias and recently auto-immune diseases. The success of hemopoietic transplants is based on their tumour eradication capability. If tumour persists, it leads to a minimal residual disease (EMR), which is a poor prognostic factor. In allo-transplants, it is a key factor for transplant evolution the hemopoietic chimerism (QH) achieved, that is to say the proportion of cells of donor and recipient origin emerging after the transplant. Here, the concepts and several methods of analysis of chimerism and residual disease are reviewed.

El QH y la EMR se han estudiado utilizando distintos métodos, entre los que se encuentran la citogenética convencional, o estudio del cariotipo de SP o MO con bandas y más recientemente la hibridación in situ fluorescente o FISH10 que utiliza sondas de ADN complementarias de distintas regiones cromosómicas satélites o involucradas en la alteración genética de la neoplasia a estudiar y conjugadas con un fluorocromo, y las técnicas moleculares.11 Las técnicas moleculares y, en particular, el análisis de "minisatélites" cromosómicos con la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), muestran alta sensibilidad para los estudios de quimerismo y EMR, sin embargo, aportan baja especificidad y sólo permiten aproximaciones parcialmente cuantitativas. Los estudios basados en la digestión in situ cromosómica con endonucleasas de restricción (REISD),12 complementados con análisis digital de imágenes, permiten la cuantificación del quimerismo en algunos casos en que donante y receptor son del mismo sexo, así como de la EMR. La FISH, por su parte, muestra alta especificidad y permite aproximaciones totalmente cuantitativas. Habitualmente se utiliza para el estudio del quimerismo en AloTPHs de sexo opuesto, mediante la identificación de cromosomas sexuales y para el estudio de la EMR, identificando las anomalías cromosómicas características de las neoplasias hematológicas.
Nuestro grupo ha comparado el análisis del QH, utilizando citogenética convencional de MO y FISH de SP y MO, para los cromosomas sexuales (X,Y), tras el AloTPH de 16 pacientes, con disparidad de sexo entre el donante y el receptor9.
Figura 1. Cuando el tratamiento quimio-radioterápico pre-TPH elimina completamente el tejido linfohemopoyético del receptor (a), la hemopoyesis post-TPH en el paciente deriva totalmente de las células infundidas del donante en el marco de un quimerismo hemopoyético completo QC (b). En caso contrario, el quimerismo se denomina mixto QM  (c). Cuando entre las células del paciente que sobreviven al tratamiento pre-TPH pueden encontrarse células leucémicas que contribuyen a la llamada EMR (d).
En este estudio la FISH se ha mostrado como técnica cuantitativa sencilla de aplicar, tanto en muestras procesadas para citogenética convencional como en extensiones directas de SP o MO. Además, no precisa cultivos celulares ni obtención de metafases para su aplicación. La FISH fue más sensible que la citogenética convencional en la detección y seguimiento cuantitativo del quimerismo mixto post-trasplante, siendo muy útil en el manejo de los pacientes trasplantados y en la toma de decisiones terapéuticas como la utilización de ILDs retardadas post-TPH.
Asimismo, desarrollamos actualmente un método basado en FISH que identifica polimorfismos de cromosomas autosómicos para el tamaño de regiones de ADN satélite, y permite la cuantificación del quimerismo en muchos casos en que donante y receptor son del mismo sexo.
La nueva técnica, denominada en el lenguaje cifrado de experto SKY, permite ampliar la aplicabilidad del FISH en la detección de la EMR, a través del painting o pintado fluorescente cromosómico multicolor, ya que éste tiene la capacidad de detectar anomalías estructurales cromosómicas (traslocaciones, deleciones, ganancias...) crípticas para otras técnicas, aunque tiene la limitación de precisar, para ello, del análisis de metafases.13
En este campo de estudio, varios grupos de investigadores, tienen como objetivo el desarrollo de las técnicas citogenéticas (FISH, SKY, REISD), y moleculares por PCR, para la monitorización cuantitativa de la EMR y del QH. Las aplican no sólo en muestras de SP y/o MO globales, sino también en subpoblaciones celulares individualizadas, que permitan la identificación de los distintos linajes celulares hemopoyéticos que participan en la EMR y en la recaída neoplásica tras los TPHs, así como en el quimerismo hemopoyético tras AloTPH.
Todo ello ayudará a comprender mejor los procesos biológicos que subyacen en los distintos TPHs y a comparar y diferenciar su evolución, en función de los distintos inóculos utilizados, de su manipulación in vitro y de las distintas terapias peritrasplante administradas a los pacientes, en definitiva facilitará al médico el diagnostico correcto y la toma de decisiones, a veces complejas y peligrosas.