骨髄造血幹細胞と骨髄移植

細胞移植学は、胚性幹細胞由来細胞ではなく、骨髄細胞移植から始まりました。約50年前、実験的骨髄移植に関する最初の研究は、全身照射とそれに続く骨髄造血細胞の注入における動物の生存率の分析から始まりました。クリニックでは、放射線化学療法に抵抗性のある急性白血病の治療における同種骨髄移植の有効性を研究し、HLA一致血縁ドナーからの骨髄移植を受けた急性白血病患者の大規模な調査を初めて実施しました。当時でも、急性骨髄芽球性白血病の7例と急性リンパ芽球性白血病の6例において、骨髄同種移植の結果、完全寛解が達成され、維持療法なしで4年半持続しました。急性骨髄性白血病の患者6名において、1回の骨髄同種移植後の無病生存期間が10年を超えました。

その後、骨髄移植の結果の遡及的分析が繰り返し実施されました。カリフォルニア大学ロサンゼルス校による研究では、寛解期Iの急性骨髄性白血病（15～45歳の患者）における骨髄移植と高用量シトシンアラビノシド療法の有効性を比較しました。骨髄移植後、再発率は低下したことが認められましたが（40%対71%）、無再発生存率および全生存率には信頼できる群間差は認められませんでした。その後、骨髄移植時の病気の段階が、移植後の生存を決定する重要な特徴の1つであることが判明しました。カナダの科学者による研究では、慢性期の骨髄移植は、慢性骨髄性白血病の加速期や急性転化期よりもはるかに良い結果をもたらすことが示されました。

J. Reiffersら（1989年）による前向きランダム化試験において、骨髄同種移植が化学療法薬のみを用いた血芽球性白血病の治療に比べて優れていることが初めてエビデンスに基づいて示されました。同種骨髄移植を受けた患者では、30ヶ月間の無再発生存率が4倍に延長しました。その後、少なくとも2サイクルの導入化学療法に抵抗性であった急性骨髄芽球性白血病患者において、骨髄同種移植の結果、50%で長期寛解が得られたというデータが発表されました。

同時に、ほぼすべての研究において、慢性骨髄性白血病の急性転化期における骨髄同種移植の結果は否定的でした。このような患者では、骨髄移植後の無再発生存率は急速かつ徐々に低下し、100日以内、1年以内、3年以内でそれぞれ43%、18%、11%に達し、2年以内の再発確率は73%に達しました。しかしながら、骨髄移植は患者にわずかながらも生存のチャンスを与える一方で、併用化学療法を施行しても、このカテゴリーの患者の長期生存を保証することは全く不可能でした。その後、慢性骨髄性白血病の急性転化期にリンパ型白血病の化学療法を行うことで、短期的な寛解が得られる場合があることが示されました。この時期に同種骨髄移植を実施した場合、移植後の生存確率は44%まで上昇します。

慢性期における同種骨髄移植後の慢性骨髄性白血病患者の生存率と再発率に影響を与える因子に関する研究では、患者の年齢が30歳未満であること、診断後2年以内に骨髄移植を受けていること、患者とドナーの性別が女性であることが、最良の結果と関連しているという結論に至りました。このような移植前の特徴を有する場合、6～8年無再発生存率は75～80%に達し、再発確率は10～20%を超えません。しかし、加速期における同種骨髄移植の場合、移植後の生存率は急激に低下し、再発率の上昇と、血芽球症の再発に起因しない死亡率の上昇の両方を伴います。

次に行われた比較的大規模なランダム化前向き研究は、1995年にEORTCとGIMEMAグループによって実施されました。骨髄移植と、シトシンアラビノシドおよびダウノルビシンを用いた高用量化学療法の成績を比較分析の対象としました。骨髄移植前に、シクロホスファミド＋全身照射とブスルファン＋シクロホスファミドの2種類の骨髄破壊的前処置を実施しました。骨髄移植後の4年無再発生存率は55%、自家移植後では48%、高用量化学療法後では30%でした。骨髄移植後の再発リスクは、自家移植と比較しても化学療法と比較しても有意に低くなりました（それぞれ24%、41%、57%）。化学療法後の再発症例全例において、強力な再発防止治療を実施し、寛解II達成後に骨髄細胞の自家移植を実施したため、全生存率において群間有意差は認められなかった。

血芽球腫の治療法の改善は継続した。A. Mitusら（1995）は、高用量シトシンアラビノシドによる寛解導入療法および寛解維持療法を受けた成人急性骨髄芽球性白血病患者の治療成績を報告した。移植の種類に関わらず、4年無再発生存率は62%であった。同時に、自家骨髄移植を受けた患者では再発頻度が有意に高かった。

再発抑制治療の可能性も徐々に拡大しました。骨髄ドナーリンパ球を用いた養子免疫療法の結果を一般化することで、慢性骨髄性白血病における高い有効性が示されました。細胞遺伝学的再発を背景とした養子免疫療法では、患者の88%が完全寛解に至り、血液学的再発を背景とした骨髄ドナーリンパ球の注入では、患者の72%が完全寛解に至りました。養子免疫療法の場合の5年生存率は、それぞれ79%と55%でした。

欧州骨髄移植グループの拡張研究では、成人患者1114名を対象に、同種および自家骨髄移植後の腫瘍性血液疾患の移植後動態が調査されました。全般的に、同種骨髄移植後には無再発生存率が高く、再発リスクが低いことが分かりました。続いて、血芽球症における骨髄細胞の自家および同種移植の有効性について、詳細な遡及的分析が行われました。芽球細胞の細胞遺伝学的異常に応じて、患者は再発リスクが低い、標準的、および高いグループに分けられました。検査されたグループの患者の骨髄移植後の無再発生存率は、それぞれ67%、57%、29%でした。標準リスクグループと高リスクグループの患者に実施された骨髄の自家移植後、無再発生存率はそれぞれ48%と21%と低下しました。得られたデータに基づき、標準リスク群および高リスク群の患者においては、寛解期I期に骨髄移植を行うことが適切であると考えられる。同時に、予後良好な核型を有する患者においては、再発I期の発現または寛解期II期の達成まで骨髄移植を延期することを推奨する。

しかし、寛解期I以外の急性骨髄性白血病における骨髄移植の結果は満足できるものとは言えません。未治療の再発Iを背景とした移植後の3年間の無再発生存率はわずか29～30%、寛解期IIでは22～26%です。急性骨髄性白血病患者のうち、化学療法による寛解を達成できるのは59%以下であるため、再発Iの初期段階では骨髄移植が許可されます。この段階では生存率を向上させることができるからです。再発の最初の兆候が現れた時点で骨髄移植を実施できるようにするには、寛解I達成後すぐに全患者でHLAタイピングを実施する必要があります。まれに、急性リンパ性白血病の寛解Iを強化するために骨髄移植が用いられることもあります。しかし、化学療法中に再発リスクが高い急性リンパ性白血病の成人患者に同種骨髄移植を行うと、3年および5年の無再発生存率がそれぞれ34%と62%に上昇する可能性があります。

Ph陽性急性リンパ性白血病のように、誘導寛解期間が1年を超えない極めて予後不良な血球増殖症の変異型の場合でも、寛解Iの強化として骨髄移植を使用すると、治療結果が大幅に改善され、3年無再発生存率が60％に上昇し、再発率は9％に低下します。したがって、再発のリスクが高いことを示唆する予後不良の兆候を特徴とする急性リンパ性白血病患者では、寛解I中に骨髄移植を行うことをお勧めします。寛解IIまたは再発発現中の急性リンパ性白血病の成人患者における骨髄移植の結果は著しく悪く、3年および5年の無再発生存率は10％未満で、再発率は65％に達しました。

維持化学療法中または中止直後に急性リンパ性白血病の早期再発が認められた場合は、二次化学療法（血中細胞毒素の蓄積を抑制するため）に頼ることなく、直ちに骨髄同種移植を受けるべきである。長期寛解I期後に急性リンパ性白血病が再発した場合は、その後の同種移植の有効性を高めるために、寛解II期の導入に努めるべきである。

同種骨髄移植の効率は、コンディショニング法を最適化することで向上させることができます。I. Demidova ら (2003) は、白血病患者の骨髄移植の準備として、十分に深い骨髄抑制を引き起こす 8 mg/kg のブスルファンを逐次使用するコンディショニングを使用しました。著者らが得たデータは、ブスルファンの使用により、ほとんどの血芽球症患者でドナー骨髄の生着が保証されることを示しました。生着が認められなかったのは 2 例のみでした。最初の症例では、移植失敗は輸血された造血前駆細胞数が少ないこと (1.2 x 108/kg) に関連していました。2 番目の症例では、抗 HLA 抗体が高力価で検出されました。全患者において、移植片の生着の動態は主に腫瘍塊の初期容積に依存していました。移植患者の骨髄中に20%を超える芽球が検出された症例では、徐々に移植片が拒絶されることが観察されました。

造血を著しく抑制することなく、顕著な免疫抑制効果を発揮する新薬（フルダラビンなど）の出現により、移植前の準備レジメンの毒性の高さに起因することが多い早期死亡率が低下し、同種骨髄移植の治療効果が大幅に向上します。

骨髄同種移植の有効性は、白血病再発の発生によって著しく制限されることを強調しておく必要があります。特に、病気の後期段階（急性白血病の2回目以降の寛解、慢性骨髄性白血病の加速期）の患者では、再発が顕著です。この点で、移植後の再発を治療するための最も効果的な方法を見つけることに多くの注意が払われています。同種骨髄レシピエントにおける早期再発の治療の第一段階は、重度の移植片対宿主反応がない場合、シクロスポリンAの投与を中止して免疫抑制療法を急激に中止することです。慢性骨髄性白血病および急性血芽球性白血病の一部の患者では、免疫抑制療法の中止により、移植片対宿主反応の発現によって白血病の進行が止まるため、病気の経過が改善することがあります。しかし、ほとんどの場合、病気の再発の全容を明らかにすることで、直ちに細胞増殖抑制療法を行う必要があることがわかります。この場合、骨髄移植から血芽球症の再発発症までの間隔が化学療法の結果を左右する重要な要素となります。

腫瘍クローンを根絶するための最も集中的な試みは、白血病の再発に対して行われる2回目の骨髄移植です。しかし、この場合でも、治療の成功は最初の骨髄移植から病気の再発の兆候が現れるまでの時間間隔に大きく依存します。さらに、以前の化学療法の強度、病気の段階、患者の全身状態が非常に重要です。最初の骨髄移植から1年以内に行われる2回目の骨髄移植は、移植に直接関連する高い死亡率を示します。同時に、3年間の無再発生存率は20％を超えません。同系または自己骨髄移植後に再発した患者は、HLA一致兄弟からの2回目の同種骨髄移植を成功させることがありますが、このような場合でも、前処置レジメンに関連する重篤な毒性合併症が観察されます。

この点に関して、養子免疫療法を用いた血芽球症の再発抑制法が開発されています。H. Kolbら（1990）による臨床研究によると、骨髄移植後に発症した慢性骨髄性白血病の血液学的再発患者において、化学療法や放射線療法を用いることなく、ドナー骨髄リンパ球の輸血によって完全な細胞遺伝学的寛解を誘導することが可能です。ドナー骨髄リンパ球の輸血による「移植片対白血病」効果は、急性白血病においても報告されています。

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骨髄移植に影響を与える要因

急性骨髄性白血病患者における骨髄移植の結果に影響を及ぼす予後不良因子としては、患者の年齢、診断時の白血球増多、M4-M6（FAB分類による変異型）、骨髄移植前の病歴の長さ、そして寛解の長期欠如が挙げられます。多くの専門家の見解によると、移植後の再発に対する最も有望な治療法は、骨髄ドナーリンパ球を用いた養子免疫療法であり、特に骨髄移植後1年間の白血病再発の場合、この期間は集中的な化学療法による死亡率が極めて高くなるため、その効果が期待されます。

骨髄移植後1年以上経過して再発した患者では、繰り返し寛解が得られる可能性が高くなります。しかし、得られた寛解期間が短いため、これらの治療結果は満足できるものとは言えません。欧州骨髄移植グループによる後ろ向き研究では、標準的な化学療法により、急性白血病患者の40%で繰り返し寛解が得られるものの、その期間は8～14か月以内であることが示されました。2年を超える寛解期間を経験する患者はわずか3%です。

急性白血病患者の移植後再発では、養子免疫療法の結果も悪化します。急性骨髄芽球性白血病患者ではわずか29％、急性リンパ芽球性白血病患者ではわずか5％で、ドナーリンパ球の輸血によって寛解を誘導することが可能です。同時に、急性骨髄芽球性白血病患者の5年生存率は15％であり、急性リンパ芽球性白血病患者では、この血芽球性白血病治療の有効性の指標は2年を超えません。骨髄移植後100日以内に白血病が再発した場合、寛解を達成することは特に困難であり、常に非常に高い死亡率を伴います。これは、このような患者に対する化学療法が、移植前の調整による重篤な毒性合併症を引き起こし、また、最近移植された骨髄が細胞増殖抑制薬に対して高い感受性を示すためです。

原則として、血芽球腫の治療戦略は病的クローンの除去を目指すべきですが、残念ながら必ずしも実現可能とは限りません。特に慢性骨髄性白血病の治療には、現在、化学療法、インターフェロンまたはグリーベック療法、そして骨髄移植という3つの異なる戦術的アプローチが用いられています。化学療法は腫瘍の体積を縮小することしかできません。組換えインターフェロンとグリーベックは、白血病クローンの大きさを大幅に縮小させることができ（患者の25～50%で細胞遺伝学的改善が認められます）、5～15%の患者では病的クローンを完全に除去することさえ可能です。一部のデータによると、患者の30%では病的クローンが完全に除去され、これは細胞遺伝学的および分子生物学的研究の両方の結果によって確認されています。慢性骨髄性白血病患者の治療における骨髄移植は、1970年代に初めて実施されました。 1979年、A. フェファーと共著者らは、慢性骨髄性白血病の慢性期にある4人の患者に同系骨髄移植を行った結果を報告した。全患者で白血病クローンの除去に成功した。1982年、A. フェファーは22人の患者に対する同系骨髄移植の結果に関するデータを発表した。そのうち12人は慢性期に移植を受けた。そのうち5人は骨髄移植後17年から21年にわたり慢性骨髄性白血病を再発することなく生存した（ただし、現在まで科学文献で彼らの死亡は報告されていない）。1人の患者では、最初の骨髄移植後17.5年、病気の再発のために行われた2回目の骨髄移植後さらに8年にわたり無再発生存した。

慢性骨髄性白血病における骨髄移植の時期の問題は、依然として重要であるだけでなく、議論の的となっています。これは、骨髄移植の有効性を化学療法やインターフェロン・グリベック療法と比較評価するランダム化試験が実施されていないことが一因です。L. Mendeleyeva (2003) は、化学療法によりほぼすべての患者が2～4年間の快適な生存期間が得られると指摘しています。インターフェロンとグリベックによる治療（長期かつ高額）には、一定の不快感（インフルエンザ様症候群、うつ病など）が伴います。さらに、細胞遺伝学的効果が得られた後に薬剤を完全に中止できるかどうかもまだ明らかにされていません。骨髄移植もまた、高額な治療であり、多くの重篤な合併症を伴います。しかし、現在、慢性骨髄性白血病*を治療できるのは同種骨髄移植のみであり、これにより病的細胞のクローンを除去することで生物学的治癒を達成することが可能となります。

いくつかの研究で、同種骨髄移植、化学療法、自家骨髄移植の有効性を比較しています。ほとんどの研究で、骨髄移植のランダム化はHLA一致ドナーの有無によって決定されました。そのようなドナーがいない場合は、患者は化学療法または自家骨髄移植を受けました。急性リンパ性白血病の寛解期Iにおける治療成績に関する大規模前向き研究では、同種骨髄移植後の5年無再発生存率は、化学療法または自家骨髄移植を受けた患者と差がありませんでした。しかし、予後因子（Rh陽性急性リンパ性白血病、35歳以上の年齢、診断時の白血球増多レベル、寛解達成に必要な時間）を考慮した治療結果の判別分析により、同種骨髄移植（44%）または自家骨髄移植（20%）を受けた患者と化学療法を受けた患者（20%）の5年生存率に有意差があることが明らかになりました。

N. Chaoら（1991）の研究では、寛解期Iにある急性リンパ性白血病患者に骨髄移植を行う基準として、発症時の白血球増多および髄外病変（t = 9, 22）、t = 4, 11）、t = 8, 14）、年齢30歳以上、そして化学療法の導入期第一期後に寛解が得られないことが挙げられました。ほとんどの患者は寛解達成後4ヶ月以内に骨髄移植を受けました。平均観察期間は約9年で、移植後の無再発生存率は61%、再発率は10%でした。

このように、同種骨髄移植は血液系の腫瘍疾患の治療において非常に効果的な方法です。様々な研究者によると、骨髄移植を受けた血芽球症患者の長期生存率は、リスクグループに応じて29～67%です。この治療法は、腫瘍細胞に対する強力な細胞増殖抑制効果（放射線模倣効果）を有するだけでなく、「移植片対白血病」反応の発現も引き起こします。これは、残存腫瘍クローンの免疫学的置換という、未だ解明されていないメカニズムに基づいています。近年、この現象は骨髄移植における抗腫瘍効果の確保において重要な役割を担っています。

いくつかの研究結果から、化学療法で寛解導入が不可能な症例においても、骨髄移植によって改善が得られることが示唆されています。特に、A. Zanderら（1988）は、寛解導入が不成功に終わった後に骨髄移植を受けた急性骨髄性白血病患者9名のうち3名において良好な治療成績が得られたことを報告しています。近年、急性骨髄性白血病における骨髄移植に対する考え方は大きく変化していることに注目すべきです。かつては難治性白血病患者のみに用いられていたこの治療法は、急性骨髄性白血病の完全寛解に向けた強力な地固め療法の領域へと移行しています。 1980年代初頭以降、発表されたすべての臨床研究は、寛解期Iにある急性骨髄性白血病患者に対する骨髄同種移植が最も効果的な治療法であることを示しています（HLA一致血縁ドナーが存在し、骨髄移植の禁忌がない場合）。多くの研究者によると、骨髄同種移植から5年以上経過したレシピエントの無再発生存率は46～62%、全生存率は50%を超え、再発率は18%に達しません。

白血病の本格的な臨床像における骨髄同種移植の実施は、依然として問題となっている。加速期における骨髄同種移植の予後因子を探索することを目的とした多変量解析には、患者の年齢、罹病期間、以前の化学療法の種類、疾患発症時の白血球増多の有無、診断時および骨髄移植前の脾臓の大きさ、ドナーおよびレシピエントの性別、前処置レジメン、ならびにPh染色体およびその他の細胞遺伝学的異常の存在が含まれた。生存率の上昇と非再発死亡率の低下に寄与する因子は、レシピエントの年齢が若いこと（最長37歳）と、加速期に特徴的な血液学的変化がないこと（本症例の診断は、追加の細胞遺伝学的変化に基づいて行われた）であることが確立された。

骨髄移植による様々な形態の白血病、再生不良性貧血、その他多くの重篤な血液疾患の治療経験は、同種骨髄移植が多くの症例で根治的治癒を可能にすることを証明しています。同時に、臨床移植学はHLA一致骨髄ドナーの選択という複雑な問題に直面しています。再発性白血病に対する養子免疫療法にも限界があり、白血病細胞の特性に応じて骨髄ドナーからのリンパ球輸血の有効性が異なることがその証となっています。

さらに、白血病細胞は、腫瘍壊死因子、インターフェロン、IL-12などのサイトカインの細胞傷害作用に対して、それぞれ異なる感受性を示します。さらに、サイトカイン合成をコードする遺伝子の生体内導入は、現在、主に理論的な検討に留まっています。血芽球症に対するサイトカイン療法の分野では、遺伝子の分解耐性と、標的細胞に選択的に到達し、ゲノムに統合し、タンパク質産物を発現させつつ、体内の他の細胞への安全性を確保するパッケージングという課題が依然として残っています。治療遺伝子の制御発現法の開発が現在進められており、特に、標的細胞表面の特定の受容体に対するリガンドを用いた遺伝子送達や、ヒト血漿中でのベクターの不活化に対する特異的な保護が試験されています。血中で安定で、組織特異的であり、分裂細胞または非分裂細胞に選択的に導入するレトロウイルスベクター構築物が開発されています。

しかし、同種骨髄移植における最大の問題は、HLA適合ドナーの不足です。欧米、アジアでは古くから造血細胞ドナー登録制度が整備されており、2002年には骨髄および臍帯血幹細胞の潜在的ドナーが700万人以上登録されていましたが、血液疾患を持つ小児患者の場合でさえ、HLA適合造血細胞の要請を満たすのはわずか30～60%にとどまっています。さらに、たとえ欧米の登録制度でそのようなドナーが見つかったとしても、ドナー骨髄を探し、移植センターに届ける費用は2万5000～5万ドルに上ります。

低強度血液抑制・免疫抑制（低線量前処置）後の骨髄移植は、血芽球腫から全身性結合組織疾患に至るまで、様々な疾患の治療において世界中で広く用いられています。しかし、最適な前処置レジメンの選択という問題は未だ解決されていません。免疫抑制剤、化学療法薬、低線量放射線療法を様々な組み合わせで用いているにもかかわらず、移植片の生着を確実にするのに十分な低毒性と免疫抑制効果の両立という課題は依然として解決されていません。

このように、骨髄同種移植は現在、造血幹細胞移植の最も効果的な治療法であり、これは移植前コンディショニングによる強力な抗腫瘍効果だけでなく、「移植片対白血病」の強力な免疫効果によるものです。多くの研究センターが、同種骨髄移植患者の無再発生存期間を延長する方法の研究を続けています。移植後の白血病再発の原因となる微小残存病変の患者選択、骨髄移植の時期、モニタリング、最適な治療計画といった問題について議論されています。骨髄移植は、多くの非腫瘍性血液疾患や一部の先天性疾患、ならびに骨髄の急性放射線障害の治療に用いられるようになりました。骨髄移植は、再生不良性貧血やその他の骨髄抑制性疾患の治療において、しばしば根本的な効果をもたらします。欧米では、造血組織の置換や修復を必要とする患者の治療のために、自発的に骨髄を提供する意思のあるHLA型ドナーの登録簿が作成されている。しかし、骨髄ドナーの潜在的数は多いものの、ドナーの間でサイトメガロウイルス感染が蔓延していること、適切なドナーを探すのに平均135日かかること、費用が高いことから、その利用は限られている。さらに、一部の少数民族では、HLA型が一致するドナーの骨髄を選択できる確率はわずか40～60%である。毎年、クリニックには急性白血病と新たに診断された約2,800人の小児が登録されており、そのうち30～60%は骨髄移植を必要としている。しかし、免疫学的に適合するドナーが見つかるのは、こうした患者の3分の1に過ぎない。血縁関係のある骨髄移植患者では重度の移植片対宿主病の発生率が依然として高いのに対し、非血縁関係の移植患者ではこの合併症が患者の 60 ～ 90% に認められます。

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