Mobilisering og innsamling av perifere blodstamceller hos pasienter med Fanconi-anemi ved bruk av G-CSF og AMD3100

Fanconi-anemi er et sjeldent autosomalt recessivt syndrom som består av progressiv benmargssvikt, medfødte anomalier og en disposisjon for malignitet. Heterozygotraten i USA kan være så høy som 1 av 300. Gjennomsnittsalderen for utbruddet av aplastisk anemi er omtrent åtte år. Selv om forbedret støttebehandling har forlenget overlevelsen til disse pasientene fra bare noen få år fra diagnosen benmargssvikt, er gjennomsnittsalderen for død fortsatt omtrent 24 år. De fleste pasienter dør av komplikasjoner av benmargssvikt inkludert blødning eller infeksjon, eller av malignitet eller komplikasjoner ved stamcelletransplantasjon. I en nylig 20 års gjennomgang av pasienter i Fanconis anemiregister, var den faktiske risikoen for å utvikle leukemi eller andre kreftformer omtrent 30 %.

Diagnosen Fanconi-anemi hviler først på å finne kombinasjonen av benmargssvikt med medfødte anomalier. Disse anomaliene inkluderer cafe au lait-flekker og/eller hypopigmentering av huden, kort vekst, misdannelser i øvre lemmer (ofte involverer tommelen eller radius), nyre- og gastrointestinale abnormiteter, mikrocefali og karakteristiske ansikter med bred nesebase, epikantale folder, smalt sett og små øyne og mikrognati. Benmargssvikten er preget av langsom progresjon til alvorlig benmargsaplasi og pancytopeni, stress-erytropoiesis med føtale egenskaper inkludert makrocytose, forhøyet hemoglobin F og i-antigenekspresjon. Forsøk på å dyrke benmargs-progenitorer in vitro fra pasienter med Fanconi-anemi viser redusert antall myeloide og erytroide kolonier (CFU) i samsvar med klinisk benmargssvikt.

Fanconi-anemiceller ser ut til å ha en defekt i DNA-reparasjon som fører til økt spontan kromosombrudd. Denne funksjonen øker følsomheten til Fanconi-anemiceller for DNA-bifunksjonelle tverrbindingsmidler som mitomycin C og diepoksybutan (DEB). Diagnosen Fanconi-anemi er nå avhengig av å oppdage økt kromosombrudd etter in vitro-behandling med DEB. 11 På samme måte viser celler dyrket fra pasienter med Fanconi-anemi økt mottakelighet for cytotoksisiteten til mitomycin C. Mer nylig har celler fra pasienter med Fanconi-anemi vist seg å vise G2-faseforlengelse/arrestering, økt følsomhet for toksisitet av oksygen, defekt p53-induksjon og økt apoptose.

Fanconi-anemi kan klassifiseres i minst tretten komplementeringsgrupper av somatiske cellehybrider. Komplementeringen er basert på korreksjon av den kromosomale følsomheten for kryssbindingsmidler i hybridceller. Tolv uavhengige gener er blitt klonet og karakterisert innenfor disse 13 komplementeringsgruppene. Et tap av funksjon i noen av disse genene inkludert FANC A, B, C, D2, E, F, G, J, L, M, N og FANC D1 (som er BRCA2) kan forårsake Fanconi-anemi. Komplementasjonsgruppene A, C og G utgjør imidlertid omtrent 80-85 % av pasientene med Fanconi-anemi i USA. Diskrete mutasjoner i disse genene er identifisert i familier med lidelsen. Ekspresjon av det komplementære cDNA-genet i de respektive Fanconi-anemicellene in vitro korrigerer det økte kromosombruddet fra DEB og den økte følsomheten for mitomycin C. Ekspresjon av genprodukter i benmargsprogenitorer fra pasienter med Fanconi-anemi øker overlevelsen i in vitro-analyser.

Den nåværende behandlingen for Fanconi-anemi er avhengig av hematologisk støtte i form av transfusjoner av røde blodlegemer og blodplater. Aplastisk anemi vil forbigående respondere på androgenbehandling hos 50 % av barna. G-CSF har også blitt brukt i publiserte studier fra vår egen gruppe for å forbedre antall myeloidceller i den perifere sirkulasjonen. Benmargstransplantasjon har kurert noen pasienter for benmargssvikt; Det ser imidlertid ut til å være mer toksisitet for kondisjoneringsregimene, og det kan være økt antall solide svulster etter transplantasjon sammenlignet med pasienter uten lidelsen. Overlevelsen fem år etter en matchet søskentransplantasjon overstiger nå 65 % og etter en ikke-relatert donortransplantasjon 30 %. Nyere studier i urelatert donortransplantasjon for Fanconi-anemi ved Cincinnati Children's Hospital og University of Minnesota har rapportert overlevelsesrater som nærmer seg de som er observert i matchede søskendonortransplantasjoner. Imidlertid er graftsvikt som resulterer i død fortsatt en stor hindring. Tilgjengeligheten av tilstrekkelig antall (tidligere renset og kryokonservert) autolog HSC for re-infusjon etter graftsvikt kan forhindre denne komplikasjonen.

Til slutt forfølges genterapitilnærminger, men til dags dato er det ingen bevis for kur med denne tilnærmingen hos mennesker, selv om korreksjon er rapportert i murine modeller. Disse studiene er hemmet av det faktum at museutslag av FA-gener ikke utvikler spontan aplastisk anemi og dermed ikke er fenokopier av den menneskelige sykdommen. I tidligere rapporterte musestudier krevde genterapitilnærminger således ablativ bestråling av hele kroppen av mottakermusene for å sikre engraftment av de genkorrigerte stamcellene.

En åpenbar begrensning ved Fanconi-anemi hematopoietisk stamcelle-genoverføring er at det nødvendige målet for genetisk manipulasjon, den hematopoetiske stamcellen (eller dens surrogat, CD34+-cellen) går gradvis tapt under utviklingen av aplastisk anemi. På tidspunktet for alvorlig aplasi og det største behandlingsbehovet, er målstamceller for genetisk modifikasjon således mangelfulle. Innsamling av et meningsfylt antall HSC før utbruddet av aplastisk anemi for eventuell bruk i en terapeutisk genterapiforsøk vil bli utforsket i studien som er skissert her. Nøkkelspørsmål som gjenstår er om korrigert HSC fra Fanconi-anemipasienter vil transplantere etter autolog re-infusjon uten noen cytoreduktiv behandling av mottakeren og, hvis transplantert, om de korrigerte cellene vil vise en proliferativ fordel fremfor ukorrigerte stamceller.