Vücudumuzdaki hücreler çoğalıp, kemik iliğindeki kan yapımından sorumlu kemik iliğindeki hücrelerin yerine geçtiği takdirde kemik iliğini kaplar ve löseminin oluşmasına sebep olur. Bu nedenle hastalarda anemi ortaya çıkar ve hastanın enfeksiyona olan direnci azalır.

Kan hücrelerinin yapımını sağlayan kemik iliğindeki ana kök hücrelerin donörden alınarak lösemi hastasına nakline kemik iliği nakli denir. Bu ana kök hücreleri, doku grupları uygun olan kardeşlerden, nadiren aile bireylerinden ya da doku grupları uygun akraba olmayan vericilerden alınabilmektedir. Buna allojenik nakil ismi verilir. Otolog nakil ise nakil hastanın kendi kök hücrelerinden yapılmasıdır, hastanın kendi kemik iliği dondurulur ve saklanır, gerektiğinde verilir. Bir diğer seçenek ise yeni doğmuş olan kardeşin plasentasından toplanan göbek kordonu kanının kullanılmasıdır.

Kemik iliği nakli işlemi bir ameliyat değildir, ilik damar yolu ile hastaya verilir. Nakilin zorluğu, ilik yeni yerinde işlevlerini kazanırken, hastayı takip sürecidir. Hastaya sağlıklı hücreler verilirken kemoterapi de zorunlu olduğundan ve kemoterapi iyi hücreleri de yok ettiğinden bu takip süreci zorlu geçebilir. Kanama, enfeksiyon ve kansızlık gibi komplikasyonlar görülebilir.

Nakilden sonra üç hafta içinde yeni kan hücrelerinin vücutta yapımı başlar. Hastanın aldığı kemik iliğinin reddini engellemek amacıyla hastaya yaklaşık altı ay tedavi uygulanır. Kemik iliği nakillerinde löseminin cinsine ve donörün uygunluğuna göre başarı oranı %43 ile %83 arasında değişmektedir.