La malattia di Crohn

Minicorso – Congresso FISMAD 2014
CELLULE STAMINALI
IN GASTROENTEROLOGIA ED EPATOLOGIA
Andrea Cassinotti, Domenico Alvaro
Minicorso – Congresso FISMAD 2014
CELLULE STAMINALI
IN GASTROENTEROLOGIA ED EPATOLOGIA
Cellule staminali…
• Haematopoietic stem cells (HSC)
• Mesenchymal stem cells (MSC)
• Embrionic stem cells (ESC)
• Induced pluripotent stem cells (iPSCs)
• …
Haematopoietic stem cells
(HSC)
HSCT: applicazioni cliniche
in gastroenterologia
• Malattia di Crohn & Colite ulcerosa
• Celiachia
• Neoplasie gastrointestinali
• Encefalomiopatia
neurogastrointestinale mitocondriale
HSCT: applicazioni cliniche
in gastroenterologia
• Malattia di Crohn & Colite ulcerosa
• Celiachia
• Neoplasie gastrointestinali
• Encefalomiopatia
neurogastrointestinale mitocondriale
La malattia di Crohn
Genetica
Terapie
convenzionali
Sistema immunitario
alterato
Fattori
ambientali
(es. fumo)
Infiammazione
intestinale cronica
Complicanze (stenosi, fistole, ascessi, tumori)
La malattia di Crohn
Genetica
Terapie
convenzionali
Midollo osseo
Trapianto
staminali
Sistema immunitario
alterato
Fattori
ambientali
(es. fumo)
Infiammazione
intestinale cronica
Complicanze (stenosi, fistole, ascessi, tumori)
HSCT
e malattie immuno-mediate
• Modelli animali: Il trapianto di HSC normali previene
e cura le patologie autoimmuni, sia ereditarie che
indotte
• Studi clinici: Elevata incidenza di remissioni, anche di
lunga durata, dopo trapianto di HSC
ALLOGENICO
AUTOLOGO
HSCT e morbo di Crohn
Cassinotti et al. Giorn Gastr Epatol Nutr Ped 2013; V(6):8-16
Allo-HSCT in morbo di Crohn
Fase I-II: non mieloablativo, minitrapianto
Richard Burt, Northwestern University, Chicago
(Giugno 2010-Gennaio 2015)
Fase II: Crohn's Allogeneic Transplant Study (CATS)
George McDonald, Seattle, Washington
(Luglio 2012-Aprile 2014)
Auto-HSCT in morbo di Crohn
Mobilizzazione
Autore
(anno)
n°
pz
Selezione
CD34
Burt
(2003)
2
Kreisel (2003)
Trapianto
Induzione
remissione
Mucosal
healing
Induzione
remissione
Mantenimento
remissione
>1 anno
Mucosal healing
Si


2/2
?
?
1
Si

?
1/1
?
?
Scime (2004)
1
Si


1/1
?

Oyama (2005)
12
Si
?
?
12/12
11/12

Sorour (2005)
1
Si
?
?
1/1
1/1
?
Cassinotti
(2008)
4
No

?
4/4
3/4

Burt (2010)
24
Si
?
?
24/24
9/24
?
Clerici (2011)
6
No

?
6/6
5/6

Kontouras
(2011)
1
Si
?
?
1/1
1/1

Hommes
(2011)
3
Si

?
3/3
3/3
?
Hasselblatt
(2012)
9
Si


5/9
2/9
?
Auto-HSCT:
the Milan experience
Auto-HSCT: mobilizzazione
delle cellule staminali emopoietiche
da sangue periferico (PBSC)
Leucocitoaferesi
CTX
1500 mg/m2
G-CSF 10 mg/kg/die
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Auto-HSCT: condizionamento e
reinfusione delle PBSC
infusione PBSC autologhe
CTX 50 mg/kg/die
-5
-4
-3
-2
-1
ATG 2,5 mg/kg/die
0
1
2
10
11
G-CSF 5 mg/kg/die
12
13
Criteri di inclusione
• età 18-65 anni
• MC attivo moderato-severo (CDAI) ≥ 250
• Refrattarietà e/o intolleranza a corticosteroidi e ad almeno
2 immunosoppressori
• Pazienti non candidabili alla chirurgia per multiple resezioni o
rifiuto informato del paziente
• Attività anatomica di malattia dimostrata endoscopicamente
e/o radiologicamente
• Consenso informato scritto
Endpoints
• PRIMARY ENDPOINTS:
- Toxicity and clinical remission at 3 and 12 months
• SECONDARY ENDPOINTS:
-Toxicity and clinical remission at 24 + E12 months
-Endoscopic response (SES-CD) at 3, 12 + E12 months
-US response (transmural inflammation)
-Quality of life: IBD-Q > 170
• Clinical remission = CDAI < 150, without disease-related symptoms continuously for at
least 1 month.
• Clinical relapse = recurrence of disease-related symptoms with a CDAI ≥ 150,
increased by > 100 points compared to basal values.
• Endoscopic remission = complete absence of mucosal lesions at endoscopic
examination.
Pazienti
•
•
•
•
15 pazienti mobilizzati, 14 trapiantati
Età mediana 35 (20-46)
5-9 terapie precedenti
CDAI basale 250-395, mediana 319
• Malattia perianale = 9
• Pattern fistolizzante = 9
• Pattern stenosante = 6
Cassinotti et al. Data on file
Risultati: mobilizzazione
N
Basal
CDAI
Leukapheresis
(numero)
PreCD34
Post-CD34
(infused)
1
272
3
14.36
5.22
0
315
2
345
1
14.49
7.38
0
363
3
316
2
7.81
3.62
Fistola e ascesso
perianale
404
4
322
1
7.49
3.91
0
258
5
351
1
13.97
6.60
0
327
6
395
1
22.90
7.80
0
365
7
336
2
16.20
9.50
Pielonefrite acuta
393
8
390
2
17.60
5.75
Batteriemia
385
9
256
1
11.67
5.57
0
201
10
389
2
13.00
5.00
0
390
11
286
3
14.10
5.40
PNX da cvc
286
12*
350
1
12.90
2.78
Enteropatia
protidodisperdente
320
13
253
1
7.30
4.40
0
230
14
250
4
5.00
5.50
0
218
15
280
1
11.50
5.32
0
292
median
322
1
12.69
5.58
---
320
Adverse events
PostCDAI
Cassinotti et al. Data on file
Risultati: trapianto e attecchimento
N
Neutrophils
engraftment (days)
Platelets
engraftment (days)
PRBC
Transf
PLT
Trasf
Ospedalization
(days)
Adverse events
Followup (mo)
1
10
8
12
0
19
Pleuropericardite
101
2
11
always normals
0
0
24
0
98
3
12
9
2
2
32
0
97
4
13
9
0
1
25
Macroematuria da virus
BK
92
5
10
10
3
1
22
Dolore addominale
87
6
11
9
3
1
21
0
86
7
12
10
3
2
19
0
77
8
12
12
4
2
28
Viremia CMV-pos
59
9
14
11
2
2
24
0
58
10
12
8
4
0
27
Dolore addominale
52
11
11
9
5
0
22
0
34
13
10
8
10
1
20
Mucosite severa,
enterorragia
21
14
9
8
5
2
23
Ipotensione
5
15
8
always normals
0
0
19
0
3
11
9
3
1
22
median
59
Cassinotti et al. Data on file
Risultati: efficacia clinica
CDAI
400
350
300
250
200
150
100
50
0
basal
postmobil
1° m
2° m
3° m
6° m
Serie1
272
315
98
92
98
176
Serie2
345
363
198
174
84
Serie3
316
404
148
138
102
Serie4
322
258
90
76
56
26
Serie5
351
327
108
128
132
114
Serie6
395
365
141
140
103
102
102
68
Serie7
336
393
145
69
72
52
44
Serie8
390
385
114
62
70
58
58
Serie9
256
201
141
50
77
144
121
272
Serie10
389
390
121
121
109
109
109
258
Serie11
286
286
64
64
64
64
64
64
Serie12
Serie
13
Serie13
Serie
14
Serie
15
Serie14
253
230
114
114
69
105
129
250
218
92
92
92
280
292
140
140
140
9° m
12° m
18° m 24° m 30° m
136
101
65
74
28
48
46
46
90
108
82
70
100
110
125
215
20
20
20
14
14
32
114
392
68
68
166
44
32
26
14
32
40
257
64
64
64
64
36° m 42° m
48° m 54° m
60° m 72° m
84° m
20
20
48
127
120
26
32
40
40
40
40
20
20
20
20
20
Cassinotti et al. Data on file
Free-relapse survival
Cassinotti, data on file
Burt
2010
N.
at risk
Free-relapse
rate
3rd month
14
100%
(100%)
6th month
13
92%
(93%)
12th month
12
69%
(71%)
18th month
11
54%
(64%)
24th month
11
54%
(64%)
63%
36th month
11
45%
(57%)
57%
48th month
10
30%
(50%)
39%
60th month
10
30%
(50%)
19%
72th month
10
30%
(50%)
84th month
9
22%
(50%)
100%
91%
Cassinotti et al. Data on file
Risultati: risposta endoscopica
SES-CD
25
20
15
10
5
0
basal
3rd month
12th month
24th month
36th month
48th month
60th month
72th month
84th month
Cassinotti et al. Data on file
ne
on th
Risultati: mucosal healing
Ba seli ne
3 ° m on th
Ba
Baseli
seline
ne
33° °mmon
onthth
1 2th mon th
24 th mo nth
112th
2thmon
monthth
36th month
72th
84
th month
48th
month
24
24ththmo
month
nth
Cassinotti et al. Data on file
2
Quale meccanismo ?
ipotesi di lavoro
•
1) Effetto immunosoppressivo massivo:
regime di condizionamento + supporto delle
cellule staminali trapiantate.
•
2) Effetto di “resetting” immunologico:
ripristino di un equilibrio dinamico da parte
di cellule immunologicamente naive.
•
3)
Differenziazione
staminali: riparazione.
•
4) Effetto modulante microbiologico: terapie
antimicrobiche.
•
5) Effetto immunomodulante del fattore di
crescita granulocitario.
•
6) Effetto immunomodulante
antilinfocitario.
•
7)
Effetto
leucoaferesi.
totipotente
del
immunomodulante
delle
siero
della
Figure 2
Effetti immunomodulanti
TLR-4
TNF-alpha
TLR4
3
*
*
70
2,5
% positive cells
% positive cells
3,5
TNF-alpha
**
2
1,5
1
0,5
60
50
*
*
1
T0
2
MOB
40
30
20
10
0
0
1
T0
2
MOB
3
T3
4
T6
5
T12
IL-10
T6
5
T12
Treg
*
4
10
8
6
**
4
**
2
% positive cells
% positive cells
4
T-reg cells
IL10
12
3
T3
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
1
T0
2
3
MOB
T3
4
T6
5
1
T12
T0
2
MOB
3
T3
4
T6
5
T12
*p < 0.05 vs healthy controls; **p < 0.05 vs baseline.
Clerici et al. DLD 2011
Parachutes reduce
the risk of injury
after gravitational challenge,
but their effectiveness
has not been proved
with randomised controlled trials
BMJ 2003;327:1459-61.
ASTIC Trial
Autologous Stem Cell Transplantation In Crohn’s Disease
CD with CDAI > 250
and poor QoL despite
at least 3
immunosuppressive
drugs
Early
transplant
(1 month)
Stem cell
mobilisation
Late
transplant
(13 month)
Primary Endpoint (12th month):
CDAI < 150
Off steroids and immunosuppressive drugs
Mucosal healing
HSCT e colite ulcerosa
Indicazione
Induzione
remissione
Mantenimento
remissione
(max)
Follow-up
Auto
K
mammella
1/1
2 anni
2 anni
1
Auto
K
mammella
1/1
25 mesi
61 mesi
Ditschkowski
2003
4
(+7CD)
Allo
LMA/LMC
/SMD
10/11
Mediana
34 mesi
Mediana
34 mesi
Yu 2010
1
Auto
AEA
1/1
24 mesi
24 mesi
Autore
(anno)
n° pz
Tipo
trapianto
Castro 1996
1
Marti 2001
HSCT: applicazioni cliniche
in gastroenterologia
• Malattia di Crohn & Colite ulcerosa
• Celiachia
• Neoplasie gastrointestinali
• Encefalomiopatia
neurogastrointestinale mitocondriale
HSCT e celiachia non complicata
N°
pz
Età pz
(anni)
Durata
followup
Tipo
risposta
Durata
risposta
Tossicità
Autore
Indicazione
Tipo di
trapianto
Kline 2007
LMC
Allo
1
12
3.5 a
sierologica
3.5 a
PTI
Hoekstra
2010
Anemia
aplasica
in TM
Allo
1
11
16 m
Sierol,
istol
16 m
-
Ciccocioppo
2013
TM
Allo
2
4-14
5a
Sierol,
istol
5a
-
Ben Horin
2013
LMC
Allo
1
29 a
5a
Sierol,
istol
5a
n.d.
Cassinotti et al. Giorn Gastr Epatol Nutr Ped 2013; V(6):8-16
HSCT e celiachia refrattaria
Autore
Al-toma
2007
Tack 2011
Indicazione
RCD-II
RCD-II
Tipo di
trapianto
Auto
Auto
N°
pz
7
13*
Età pz
(anni)
51-68
43-68
Durata
follow-up
Risposta
Tossicità
7-30 m
Risposta sierologica in
tutti
i pazienti, anche
istologica
in 2 pazienti fino a 2 anni.
1 paziente refrattario con
decesso 8 mesi dopo il
trapianto
Emorragia
retinica
minore;
1 decesso
per
inefficacia
(8 m)
10-67 m
Sopravvivenza a 4 anni =
66%.
Risposta clinica in 11
pazienti a 1 anno.
Risposta istologica in 5
pazienti, entro 3 mesi-2
anni.
3 decessi, di cui 2
per EATL (uno a 4 anni
dal trapianto)
1 decesso
per sepsi
trapiantocorrelato
Cassinotti et al. Giorn Gastr Epatol Nutr Ped 2013; V(6):8-16
HSCT e EATL
Autore
Tipo di
trapianto
N° pz
Età pz
(anni)
Durata
follow-up
Risposta
Tossicità
Gale 2000
Auto
2
54-56
69 m
Recidiva a 20 mesi, ma sopravvivenza
fino a 64 mesi. Recidiva a 60 mesi,
con decesso a 69 mesi
n.d.
Rongey 2006
Auto
6
40-59
18 m
Remissione clinica e istologica fino a 18
mesi
Emopneumotorace da CVC
Diarrea severa e calo ponderale
durante il trapianto
Bishton 2007
Auto
6
40-59
4.3 a
Remissione completa in 5 pazienti,
mantenuta in 4 pazienti fino a 1.83,
3.35, 3.67, 4.32 anni dopo il trapianto. 2
recidive dopo 0.21 e 1.71 anni con
rapido decesso
Al-toma
2007
Auto
4
60-69
2-34 m
1 remissione dopo 32 mesi. 3 recidive
con decesso entro 1-9 mesi
n.d.
Regelink
2010
Allo
2
61-66
3-9 m
Tutti recidivati: 1 recidiva dopo 2 mesi
con decesso dopo 3 mesi; 1 recidiva
dopo 6 mesi, con decesso dopo 9 mesi
n.d.
Sieniawski
2010
Auto
14
36-69
Almeno 5 a
Sopravvivenza generale a 5 anni 60%,
libera da malattia 52%
Infezioni 54%, 1 encefalopatia, 1
pancitopenia, 1 emorragia
digestiva. 1 decesso per
polmonite da P. carinii 4 mesi
dopo il trapianto. 1 decesso per
polmoniti ricorrenti 12 mesi
dopo il trapianto
Jantunen
2013
Auto
44 (25)
35-72
2-108 m
1 recidiva a 18 mesi, 39% recidiva a 4
anni. Sopravvivenza 59% a 4 anni
(71% nei celiaci; p=0.052)
3 decessi per infezioni trapiantocorrelate
Cassinotti et al. Giorn Gastr Epatol Nutr Ped 2013; V(6):8-16
HSCT: applicazioni cliniche
in gastroenterologia
• Malattia di Crohn & Colite ulcerosa
• Celiachia
• Neoplasie gastrointestinali
• Encefalomiopatia
neurogastrointestinale mitocondriale
HSCT e neoplasie
gastrointestinali
• Autologo: EATL, MALToma, carcinoma gastrico
• Piccole casistiche non controllate
• Difficile interpretazione di risposta (chemiotp
multimodale ad alte dosi)
• Allogenico: carcinoma colorettale avanzato (n=6)
• 2 risposte, con regressione mts linfonodali e
polmonari, ma non epatiche ed ossee
Cassinotti et al. Giorn Gastr Epatol Nutr Ped 2013; V(6):8-16
HSCT: applicazioni cliniche
in gastroenterologia
• Malattia di Crohn & Colite ulcerosa
• Celiachia
• Neoplasie gastrointestinali
• Encefalomiopatia
neurogastrointestinale mitocondriale
HSCT e Encefalomiopatia
neurogastrointestinale mitocondriale
• Ripristina l’attività della timidina-fosforilasi nelle cellule
• Piccole casistiche non controllate
• Allogenico: 11 pazienti
• Migliora biochimica e clinica
• Efficacia a lungo termine discussa
• Tossicità correlata alla malattia di base
• Mortalità fino al 50%
Cassinotti et al. Giorn Gastr Epatol Nutr Ped 2013; V(6):8-16
HSCT: safety
• Età del paziente
• Malattia di base
• Esperienza del centro
Snowden JA Br J Hematol 2012;157:742
Farge D Haematologica 2010;95:284
Mesenchymal stem cells
(MSC)
Cellule staminali mesenchimali
(MSC)
• Si differenziano in vari tipi cellulari
mesenchimali (ed ev. altri)
• Migrano nei siti infiammatori (homing)
• Esercitano funzioni
immunosoppressive/immunomodulanti
• Modulano lo sviluppo e la differenziazione
delle HSC
-> riparazione tissutale
-> modulazione malattie immunomediate
Van deen JCC 2013
Fonti di MSC
• Bone marrow (bm-MSCs)
• Adipose tissue (ad-MSCs)
• Placenta
• Amniotic fluid
• Umbilical cord blood
• Liver
Applicazioni cliniche MSCs
• Crohn luminale (auto, bm)
–
•
–
(10) Duijvestein M Gut 2010 
• Crohn luminale (allo, bm/uc)
–
–
–
(4) Liang J Gut 2012 
(14) Forbes G JCC 2013 
–
• Colite ulcerosa (allo, bm/uc)
–
–
(3) Liang J Gut 2012 
(44) Lazebnik LB Eksp Klin
Gastroenterol 2010;82:38 ?
Crohn fistolizzante (auto, adMSC)
–
–
•
Crohn fistolizzante (auto, bmMSC)
–
•
Fistole perianali complesse
criptoghiandolari (auto, ad)
–
–
–
(35) Garcia-Olmo Dis Colon Rectum
2009 
(16, perianali) Guadalajara Int J
Colorectal Dis 2012 
(124) Herreros MD Dis Colon Rectum
2012 
•
(4, rettovaginale/enterocutaneo) GarciaOlmo Dis Colon Rectum 2005 
(6, enterocutaneo) Garcia-Olmo D Int J
Colorectal Dis 2009 
(14, perianali ) Garcia-Olmo Dis Colon
Rectum 2009 
(5, perianali) Guadalajara Int J Colorectal
Dis 2012 
ADMIRE (on going)
(10) Ciccocioppo Gut 2011 
Crohn fistolizzante (allo, adMSC)
–
–
(24 perianali) de la Portilla Int J Colorectal
Dis 2013 
(1, rettovaginale) Garcia-Olmo D Int J
Colorectal Dis 2003 
Ciccocioppo Gut 2011
Duijvestein Gut 2010
Garcia-Olmo Dis Colon Rect 2009
Guadalajara Int J Colorectal Dis 2012
MSC: criticità
• Eterogeneità protocolli
• Priming MSCs
• Sottotipi funzionali
• Selezione donatori
• Immunogenicità?
• Safety del medium di coltura?
• Formazione di tessuto ectopico?
• Trasformazione maligna?
Van deen JCC 2013
Minicorso – Congresso FISMAD 2014
CELLULE STAMINALI
IN GASTROENTEROLOGIA ED EPATOLOGIA
Grazie per
l’attenzione !

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