Mobilisatie en verzameling van perifere bloedstamcellen bij patiënten met Fanconi-anemie met behulp van G-CSF en AMD3100

Fanconi-anemie is een zeldzaam autosomaal recessief syndroom dat bestaat uit progressief beenmergfalen, aangeboren afwijkingen en aanleg voor maligniteit. Het percentage heterozygoten in de Verenigde Staten kan oplopen tot 1 op 300. De gemiddelde leeftijd voor het ontstaan ​​van aplastische anemie is ongeveer acht jaar. Hoewel verbeterde ondersteunende zorg de overleving van deze patiënten heeft verlengd van slechts enkele jaren na de diagnose van beenmergfalen, is de gemiddelde leeftijd bij overlijden nog steeds ongeveer 24 jaar. De meeste patiënten sterven aan complicaties van beenmergfalen, waaronder bloedingen of infecties, of aan maligniteit of complicaties van stamceltransplantatie. In een recente 20-jarige beoordeling van patiënten in het Fanconi-anemieregister was het werkelijke risico op het ontwikkelen van leukemie of andere vormen van kanker ongeveer 30%.

De diagnose Fanconi-anemie berustte aanvankelijk op het vinden van de combinatie van beenmergfalen met aangeboren afwijkingen. Deze anomalieën omvatten cafe au lait-vlekken en/of hypopigmentatie van de huid, kleine gestalte, misvormingen van de bovenste ledematen (vaak met betrekking tot de duim of spaakbeen), nier- en gastro-intestinale afwijkingen, microcefalie en kenmerkend gelaat met een brede neusbasis, epicanthusplooien, smal set en kleine ogen en micrognathia. Het beenmergfalen wordt gekenmerkt door langzame progressie tot ernstige beenmergaplasie en pancytopenie, stress-erytropoëse met foetale kenmerken waaronder macrocytose, verhoogde hemoglobine F- en i-antigeenexpressie. Pogingen om beenmergvoorlopercellen in vitro te kweken van patiënten met Fanconi-anemie tonen een verminderd aantal myeloïde en erytroïde kolonies (CFU) aan, consistent met klinisch beenmergfalen.

Fanconi-anemiecellen lijken een defect in DNA-herstel te hebben dat leidt tot een verhoogde spontane chromosomale breuk. Dit kenmerk verhoogt de gevoeligheid van Fanconi-anemiecellen voor bifunctionele DNA-verknopingsmiddelen zoals mitomycine C en diepoxybutaan (DEB). De diagnose van Fanconi-anemie berust nu op het detecteren van een verhoogde chromosomale breuk na in vitro behandeling met DEB. Evenzo vertonen gekweekte cellen van patiënten met Fanconi-anemie een verhoogde gevoeligheid voor de cytotoxiciteit van mitomycine C. Meer recent is aangetoond dat cellen van patiënten met Fanconi-anemie G2-faseverlenging/arrestatie, verhoogde gevoeligheid voor toxiciteit door zuurstof, defecte p53-inductie en verhoogde apoptose vertonen.

Fanconi-anemie kan door somatische celhybriden worden ingedeeld in ten minste dertien complementatiegroepen. De complementatie is gebaseerd op correctie van de chromosomale gevoeligheid voor verknopingsmiddelen in hybride cellen. Twaalf onafhankelijke genen zijn gekloond en gekarakteriseerd binnen deze 13 complementatiegroepen. Een functieverlies in een van deze genen, waaronder FANC A, B, C, D2, E, F, G, J, L, M, N en FANC D1 (wat BRCA2 is) kan Fanconi-anemie veroorzaken. Complementatiegroepen A, C en G zijn echter goed voor ongeveer 80-85% van de patiënten met Fanconi-anemie in de Verenigde Staten. Discrete mutaties in deze genen zijn geïdentificeerd in families met de aandoening. Expressie van het complementaire cDNA-gen in de respectieve Fanconi-anemiecellen in vitro corrigeert de verhoogde chromosomale breuk van DEB en de verhoogde gevoeligheid voor mitomycine C. Expressie van genproducten in beenmergvoorlopers van patiënten met Fanconi-anemie verhoogt de overleving in in vitro assays.

De huidige behandeling van Fanconi-anemie berust op hematologische ondersteuning in de vorm van transfusies van rode bloedcellen en bloedplaatjes. Aplastische anemie zal bij 50% van de kinderen tijdelijk reageren op androgeentherapie. G-CSF is ook gebruikt in gepubliceerde studies van onze eigen groep om het aantal myeloïde cellen in de perifere circulatie te verbeteren. Beenmergtransplantatie heeft sommige patiënten genezen van hun beenmergfalen; er lijkt echter meer toxiciteit te zijn voor de conditioneringsregimes en er kunnen meer solide tumoren zijn na transplantatie in vergelijking met patiënten zonder de aandoening. Overleving vijf jaar na een transplantatie van een gematchte broer of zus is nu meer dan 65% en na een niet-verwante donortransplantatie 30%. Meer recente studies naar niet-verwante donortransplantatie voor Fanconi-anemie in het kinderziekenhuis van Cincinnati en de Universiteit van Minnesota hebben overlevingspercentages gemeld die in de buurt komen van die waargenomen bij gematchte donortransplantaties van broers en zussen. Transplantaatfalen met de dood tot gevolg blijft echter een belangrijk obstakel. De beschikbaarheid van voldoende aantallen (eerder gezuiverde en gecryopreserveerde) autologe HSC voor herinfusie na transplantaatfalen kan deze complicatie voorkomen.

Ten slotte worden gentherapiebenaderingen nagestreefd, maar tot op heden is er geen bewijs voor genezing met deze benadering bij mensen, hoewel correctie is gemeld in muizenmodellen. Deze studies worden belemmerd door het feit dat muis-knock-outs van FA-genen geen spontane aplastische bloedarmoede ontwikkelen en dus geen fenokopieën zijn van de ziekte bij de mens. Dus in eerder gerapporteerde muizenstudies vereisten gentherapie-benaderingen ablatieve totale lichaamsbestraling van de ontvangende muizen om te zorgen voor innesteling van de gen-gecorrigeerde stamcellen.

Een voor de hand liggende beperking van Fanconi-anemie hematopoëtische stamcelgenoverdracht is dat het noodzakelijke doelwit voor genetische manipulatie, de hematopoëtische stamcel (of zijn surrogaat, CD34 + -cel) geleidelijk verloren gaat tijdens de ontwikkeling van aplastische anemie. Dus op het moment van ernstige aplasie en de grootste behoefte aan behandeling, zijn doelstamcellen voor genetische modificatie ontoereikend. Het verzamelen van een betekenisvol aantal HSC voorafgaand aan het begin van aplastische bloedarmoede voor uiteindelijk gebruik in een therapeutische gentherapieproef zal worden onderzocht in de hier geschetste studie. De belangrijkste resterende vragen zijn of gecorrigeerde HSC van Fanconi-anemiepatiënten na autologe herinfusie zullen worden getransplanteerd zonder enige cyto-reductieve behandeling van de ontvanger en, indien getransplanteerd, of de gecorrigeerde cellen een proliferatief voordeel zullen vertonen ten opzichte van niet-gecorrigeerde stamcellen.