| Schwella, Nimrod: Periphere Blutstammzellen: Mobilisation, Separation und hämatopoetische Rekonstitution nach Hochdosischemotherapie bei Patienten mit Keimzelltumoren |
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Hochdosistherapiestrategien gewinnen in letzter Zeit in der Behandlung von hämatolo-gischen Malignomen und soliden Tumoren zunehmend an Bedeutung (1, 2). Hierbei kommt eine Hochdosischemo-/Radiotherapie zur Anwendung, die jedoch wegen der ausgeprägten Hämatotoxizität (Myelosuppression) für den Patienten potentiell gefährlich ist. Um die Rekonstitution der eigenen Hämatopoese zu gewährleisten und zu beschleunigen, werden dem Patienten im Anschluß an die Hochdosistherapie autologe hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen des Knochenmarks oder des peripheren Blutes als "Transplantat" verabreicht (3-6). Bis Ende der achtziger Jahre kamen überwiegend hämatopoetische Transplantate des Knochenmarks zur Anwendung. Seit einigen Jahren sind jedoch die hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen des peripheren Blutes, die mittels Leukapherese am Zellseparator gewonnen werden, in den Mittelpunkt der autologen Transplantation gerückt. Verglichen mit Knochenmark-transplantaten bieten periphere Blutstammzellen einige Vorteile: es wird keine Voll-narkose zur Entnahme benötigt, die Gewinnung ist auch bei Patienten mit Knochen-markfibrose oder krankheitsbedingtem Knochenmarkbefall möglich und sie führen zu einer schnelleren hämatopoetischen Rekonstitution nach Hochdosischemo-/Radio-therapie (7-10). Ob autologe Transplantate des peripheren Blutes eine seltenere Kontamination durch maligne Zellen aufweisen, ist derzeit Gegenstand kontroverser Diskussion (11-14).
In der ersten Hälfte der sechziger Jahre konnte im Maus- und Hundemodell erstmals die Existenz von zirkulierenden hämatopoetischen Stammzellen nachgewiesen werden (15-17). Anfang der siebziger Jahre fanden McCredie et al und andere Arbeitsgruppen im menschlichen Blut zirkulierende mononukleäre Zellen (MNC), die die Fähigkeit besaßen auf Methylzellulose in-vitro granulozytäre und monozytäre Zellkolonien der Hämato-poese zu bilden (CFU-GM: colony-forming units granulocyte-macrophage) (18-21).
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Einige Jahre später konnten mehrere Arbeitsgruppen am Hundemodell zeigen, daß durch die Übertragung von MNC des peripheren Blutes die Hämatopoese von Hunden, die zuvor eine myeloablative Therapie mit Cyclophosphamid (CPM) und Busulfan oder eine letale Ganzkörperbestrahlung erhalten hatten, wiederhergestellt werden konnte (22-26). Basierend auf Erkenntnissen am Hundemodell versuchten einige Forschergruppen zirkulierende MNC mittels Leukapherese am Zellseparator aus dem Blutkreislauf des Menschen zu gewinnen (27-30). Ende der siebziger Jahre gelang Goldman et al der Nachweis, daß zirkulierende MNC die menschliche Hämatopoese in-vivo rekonstituieren können. Patienten in fortgeschrittenen Stadien einer chronischen myeloischen Leukämie (CML) erhielten eine myeloablative Therapie gefolgt von der Reinfusion autologer MNC, die zuvor während der chronischen Krankheitsphase oder nach einer zytostatischen Therapie mit CPM gesammelt und kryokonserviert worden waren (31). Die Myelo-suppression der Patienten wurde erfolgreich überwunden, die erzielte chronische Phase der CML war jedoch von kurzer Dauer (32). Es folgten weitere sporadische Mitteilungen über Transplantation von zirkulierenden hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen, die jedoch erfolglos verliefen (33-35). Systematische Untersuchungen zur Gewinnung und Transplantation peripherer Blutstammzellen wurden erst ab Mitte der achtziger Jahre durchgeführt (36-40). Besonderes Interesse galt zunächst Patienten, deren Knochenmark aufgrund einer vorausgehenden Strahlentherapie fibrotisch oder mit malignen Zellen der Grunderkrankung infiltriert war (41, 42). Es zeigte sich jedoch, daß die Reinfusion von zirkulierenden Blutstammzellen, die im sogenannten "steady state", das heißt unter Ruhebedingungen, gewonnen wurden, mit dem Risiko einer verzögerten hämatopoetischen Regeneration nach Hochdosistherapie behaftet war, die vor allem die Thrombopoese betraf (43). Desweiteren waren teilweise mehr als zehn Sitzungen (Leukapheresen) am Zellseparator nötig, um eine ausreichende Dosis an MNC zu gewinnen (44). Die Erkenntnisse über die Mobilisation von hämatopoetischen Stamm-zellen aus dem Knochenmark ins periphere Blut im Anschluß an eine zytostatische Chemotherapie und/oder nach Verabreichung eines hämatopoetischen Wachstums-faktors hatten wegweisende Bedeutung für die Separation und Transplantation peripherer Blutstammzellen (45-47). In der Folgezeit gelang es die Zahl der Leuka-pheresen, die zur Gewinnung eines suffizienten hämatopoetischen Transplantats nötig war, drastisch zu reduzieren (48-50). Desweiteren konnte gezeigt werden, daß4
sogenannte "mobilisierte" periphere Blutstammzellen nach Hochdosistherapie zu einer schnelleren Erholung der Hämatopoese führten (51, 52).
Die Entdeckung des Antigens CD34, das auf der Oberfläche hämatopoetischer Stamm- und Vorläuferzellen des Knochenmarks und des peripheren Blutes exprimiert wird, war von herausragender Bedeutung für das Verständnis der Physiologie der Blutbildung (53-55). Unter Ruhebedingungen sind etwa 1-4% der kernhaltigen Zellen im Knochenmark, jedoch nur 0,01-0,04% der Leukozyten des peripheren Blutes CD34-positiv (CD34+). Die Bestimmung der CD34+ Zellen erfolgt meistens durchflußzytometrisch und gehört an Transplantationszentren zur Routinediagnostik (56, 57). Mehr als 90% der CD34+ Zellen sind als determinierte Vorläuferzellen der Hämatopoese anzusehen, da sie die Fähigkeit zur Selbsterneuerung nicht mehr besitzen. Im Gegensatz hierzu besitzen die pluri-potenten Blutstammzellen die Fähigkeit zur dauerhaften Rekonstitution aller Zellreihen der Hämatopoese. Im Mausmodell konnte gezeigt werden, daß etwa 100 solcher hochgereinigten Zellen zur kompletten Rekonstitution der Hämatopoese führten (58).
Richman et al beschrieben erstmals bei Patienten mit soliden Tumoren den mobilisierenden Effekt einer intermittierenden zytostatischen Chemotherapie auf die zirkulierenden Blutstammzellen, wobei sie eine 20-fache Erhöhung der CFU-GM im peripheren Blut beobachteten (59). In den folgenden Jahren wurde mehrfach gezeigt, daß eine zytostatische Chemotherapie einen positiven Effekt auf die Zahl der zirkulierenden Blutstammzellen hat (60-63). Schwartzberg et al fanden einen direkten Zusammenhang zwischen der Schwere der Myelosuppression und der Höhe der Zahl zirkulierender Blutstammzellen (64). Die Verabreichung von hohen Dosen CPM (7 g/m2) bewirkte eine effiziente Mobilisation von Blutstammzellen aus dem Knochenmark ins
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periphere Blut, war jedoch wegen der ausgeprägten Myelosuppression mit einer erheblichen Rate an Morbidität und Mortalität behaftet (65, 66). Durch die Verabreichung eines hämatopoetischen Wachstumsfaktors im Anschluß an die hochdosierte Therapie mit CPM konnte die Toxizität deutlich reduziert werden (67).
Eine wichtige Rolle für die Mobilisation von Blutstamm- und Vorläuferzellen spielte die Entdeckung der hämatopoetischen Wachstumsfaktoren (68-70). Im Gegensatz zu Zytostatika sind Granulozyten koloniestimulierender Faktor (G-CSF) und Granulozyten-Makrophagen koloniestimulierender Faktor (GM-CSF) in der Lage, ohne eine Zytopenie zu verursachen, die Zahl der CD34+ Zellen des peripheren Blutes um den Faktor 80 zu steigern (71-76). Hierbei besteht zwischen Zytokindosis und der Zahl der mobilisierten Stammzellen eine eindeutige Dosis-Wirkungs-Beziehung (77-79). Zur Mobilisation peripherer Blutstammzellen werden in der Regel G-CSF (Neupogen®, Amgen, München, Granocyte®, Rhone-Poulenc Rorer, Köln) oder GM-CSF (Leucomax®, Essex Pharma, München) meistens in einer Dosierung von 5-24 µg/kg/d subkutan verabreicht. Im klinischen Alltag hat sich in der Mobilisation peripherer Blutstammzellen G-CSF gegenüber GM-CSF, nicht zuletzt wegen der geringeren Nebenwirkungsrate, eindeutig durchgesetzt (80). Nach aktuellen Erkenntnissen wird empfohlen, die tägliche Gesamt-dosis von G-CSF in zwei Dosen aufzuteilen (81). Dabei sollte allerdings bedacht werden, daß die Leukapherese erst einige Stunden nach der morgendlichen Dosis durchgeführt wird, da G-CSF paradoxerweise zunächst zu einem kurzfristigen Abfall der zirkulieren-den CD34+ Zellen führt (82). Bei ausgeprägter Thrombozytopenie können G-CSF/GM-CSF als intravenöse Dauer- oder Kurzinfusion gegeben werden.
Die Kombination von zytostatischer Chemotherapie und hämatopoetischem Wachstums-faktor kann die Zahl der zirkulierenden Blutstammzellen um den Faktor 1.000 steigern
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(83). Deshalb werden die Blutstammzellen von Patienten, die an einer malignen Erkrankung leiden, häufig mit einer zytostatischen Chemotherapie und einem hämato-poetischen Wachstumsfaktor mobilisiert. Hierbei kommen entweder CPM (2-7 g/m2) oder eine Polychemotherapie zur Anwendung (84-86). Die zytostatische Chemotherapie wird meistens an die individuelle maligne Erkrankung des Patienten adaptiert, um eine optimale Tumorreduktion vor der Hochdosistherapie zu erreichen (87-94). Die Gabe von G-CSF oder GM-CSF, meistens in einer Dosierung von 5-10 µg/kg/d, beginnt einen Tag nach Ende der Chemotherapie und wird bis zur letzten Stammzellsammlung fortgeführt.
Die Bestimmung des optimalen Zeitpunkts der Einleitung der Leukapheresen nach Stammzellmobilisierung ist besonders wichtig. Nach Beendigung der Chemotherapie wird das Blutbild zunächst etwa alle zwei bis drei Tage bestimmt, um den tiefsten Wert der Leukozyten ("Nadir") zu erfassen. Sobald der Nadir durchschritten wird und/oder die Leukozyten über 1.000/µl steigen, ist die Blutbildbestimmung täglich durchzuführen. Ab diesem Zeitpunkt soll die Zahl der zirkulierenden CD34+ Zellen mittels Durchflußzyto-metrie täglich bestimmt werden, um den Anstieg der CD34+ Zellen zu verfolgen, ihren Höchstwert zu erfassen und die Leukapheresen einzuleiten (95). Etwa 10 bis 14 Tage nach Ende der Mobilisierungschemotherapie erreichen die Stamm- und Vorläuferzellen im peripheren Blut mit bis zu 1.000 CD34+ Zellen/µl ihren Höchststand (Normalwert: 1-4/µl). Wegen der starken interindividuellen Streuung, auch innerhalb eines homogenen Patientenkollektivs, läßt sich der Höchstwert für den einzelnen Patienten kaum voraussagen. Aus diesem Grunde gestaltet sich die Bestimmung des Zeitpunkts des Apheresebeginns recht schwierig.
Die zur Behandlung einer malignen Erkrankung eingesetzte Hochdosischemo-/Radio-therapie führt zu einer tiefen Myelosuppression. In dieser Zeit ist der Patient durch
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Infektionsrisiko, Blutungsneigung aber auch durch die nichthämatopoetische Toxizität gefährdet. Die intravenös verabreichten Stamm- und Vorläuferzellen des Knochenmarks oder des peripheren Blutes gelangen aus dem Blutkreislauf in das Knochenmark des Patienten, nisten sich dort ein und bringen die Hämatopoese erneut in Gang (2, 96). In der klinischen Routine wird von dem Tag an mit einem Angehen des Transplantats ("Engraftment") gerechnet, an dem Blutwerte mit Leukozyten >1.000/µl, Granulozyten >500/µl und Thrombozyten >20.000/µl erstmals erreicht werden und über diesem Niveau verbleiben. Dabei wird der Transplantationstag als Tag 0 bezeichnet.
Die Erholung der Hämatopoese nach Hochdosischemo-/Radiotherapie und autologer Knochenmarktransplantation erfolgt in der Regel nach etwa zwei bis drei Wochen mit Granulozyten >500/µl und drei bis vier Wochen mit Thrombozyten >20.000/µl (97, 98). Hierbei wird der reinfundierten Dosis an MNC/kg und/oder CFU-GM/kg eine prädiktive Rolle für die Rekonstitution der autologen Hämatopoese nach Hochdosistherapie zugeschrieben (99-101). Diese Ansicht wird jedoch nicht von allen Forschergruppen geteilt (102).
Die hämatopoetische Rekonstitution nach einer Hochdosistherapie und Übertragung peripherer Blutstammzellen hängt davon ab, ob die Zellen im "steady state" oder im Anschluß an eine Mobilisation gewonnen wurden. Blutstammzellen aus dem "steady state" sind nicht in der Lage ein schnelleres "Engraftment" zu ermöglichen als Knochen-markzellen (103). Im Vergleich zur autologen Knochenmarktransplantation erfolgt die hämatopoetische Regeneration nach Reinfusion von "mobilisierten" peripheren Blut-stammzellen in einem signifikant kürzeren Zeitraum (9, 10, 104, 105). Nach Reinfusion des "mobilisierten" Stammzelltransplantats kann im Regelfall in 1 bis 2 Wochen mit der Rekonstitution der Granulozyten >500/µl und Thrombozyten >20.000/µl gerechnet werden. Dies beruht wahrscheinlich sowohl auf quantitativen als auch qualitativen Unter-
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schieden, wie Zahl und Zusammensetzung der hämatopoetischen Stammzellen der beiden Transplantatformen. Um das hämatopoetische Potential eines peripheren Blut-stammzellprodukts abzuschätzen, wird die Bestimmung folgender Zelldosen empfohlen: MNC/kg, CD34+ Zellen/kg und CFU-GM/kg (106). Von diesen Parametern hat sich die Zahl der übertragenen CD34+ Zellen als der beste prädiktive Faktor für die Regeneration der Blutbildung durchgesetzt. Bei der autologen Transplantation von peripheren Blutstammzellen nach Hochdosistherapie ist eine schnelle und dauerhafte hämatologische Rekonstitution nach Reinfusion einer Mindestmenge von 2,0-2,5×106 CD34+ Zellen/kg zu erwarten (107-111). Einige Autoren empfehlen die Rückgabe von mehr als 5,0×106 CD34+ Zellen/kg, um vor allem die Thrombopoese weiter zu be-schleunigen (112-114).
Die malignen Keimzelltumoren des Mannes sind prinzipiell chemotherapiesensibel. Die Behandlung mit einer Standard-Chemotherapie führt in 70-80% der Patienten zu langfristigen Remissionen (115). Allerdings gibt es zwei Patientengruppen, die eine deutlich schlechtere Prognose haben: Patienten, die nach einer Chemotherapie rezidivieren und Patienten, die bei Primärdiagnose eine fortgeschrittene Metastasierung ("advanced disease") aufweisen. Experimentelle Studien haben bei Rezidiven gezeigt, daß eine höherdosierte Gabe von Etoposid und Ifosfamid bei Patienten zu Remissionen führte, die auf eine vorausgehende Standarddosis-Chemotherapie mit Etoposid und Ifosfamid kein Ansprechen gezeigt hatten (116, 117). Obwohl Ergebnisse einer randomisierten Studie zur Hochdosischemotherapie bei rezidivierten und/oder re-fraktären Keimzelltumoren bislang fehlen, legen die bisherigen Studien nahe, daß eine solche Therapie das Langzeitüberleben dieser Patienten von etwa 20% nach konventioneller "salvage" Chemotherapie auf 40-50% verbessern kann (118-120). Trotz einer Vielzahl offener Fragen wie Zeitpunkt der Hochdosischemotherapie (erstes oder zweites Rezidiv), Anzahl der zu applizierenden Behandlungen (ein oder zwei Zyklen) und Art des optimalen Hochdosistherapieregimes, hat sich diese Therapiemodalität in vielen Ländern etabliert (121). Solange jedoch keine randomisierten Studienergebnisse
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vorliegen, sollte eine Hochdosischemotherapie zur Behandlung von Patienten mit Keimzelltumoren nur im Rahmen von prospektiven Studien an spezialisierten Zentren durchgeführt werden.© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.
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HTML - Version erstellt am: Mon Sep 30 11:51:44 2002 |