Dołącz do czytelników
Brak wyników

Pediatria interdyscyplinarna

9 czerwca 2018

NR 13 (Luty 2017)

Przeszczepianie krwi pępowinowej

0 411

Krew pępowinowa od dawców niespokrewnionych jest ważnym źródłem allogenicznych komórek krwiotwórczych w terapii chorób nowotworowych i nienowotworowych. Krew pępowinowa zawiera wystarczającą liczbę komórek krwiotwórczych do przeszczepienia u dzieci. Dzięki postępowi biotechnologicznemu przeszczepienie krwi pępowinowej jest możliwe również u pacjentów dorosłych, jednak z licznymi ograniczeniami. Krew pępowinowa zawiera komórki macierzyste możliwe do zastosowania w potencjalnej terapii regeneracyjnej. Należy promować publiczne bankowanie krwi pępowinowej. Wyjątkiem jest sytuacja, gdy może skorzystać z tego członek rodziny. Ze względu na strategię doboru dawców komórek krwiotwórczych oraz homogenność etniczną, w populacji polskiej bardzo rzadko istnieją wskazania do przeszczepienia krwi pępowinowej. 

Krew pępowinowa to krew znajdująca się w łożysku i pępowinie. Komórki i substancje znajdujące się w krwi pępowinowej przyczyniają się do rozwoju nowego organizmu w okresie życia płodowego. Krew pępowinowa jest bogatym źródłem komórek macierzystych (w tym: komórek krwiotwórczych i mezenchymalnych), które mają istotny udział w szybkim rozwoju płodu [1–3]. Objętość krwi pępowinowej dostępnej po porodzie zazwyczaj waha się w granicach 60–80 ml, chociaż wyjątkowo może sięgać do 120 ml. 

Rodzaje komórek macierzystych

Komórki macierzyste to niezróżnicowane komórki, które są zdolne do samoodnawiania, do podziału przez czas nieokreślony i do generowania funkcjonalnie aktywnych komórek prekursorowych (progenitorowych) dla wysoko wyspecjalizowanych komórek, charakterystycznych dla poszczególnych typów tkanek.
Istnieje hierarchia komórek macierzystych, różne rodzaje o różnym stopniu możliwości rozwojowych [4]: (1) pełnopotencjalne (totipotencjalne), które mogą zapoczątkować rozwój nowego życia; w praktyce taką właściwość posiada tylko zapłodniona komórka jajowa (zygota); (2) wielopotencjalne (pluripotencjalne), które mogą zapoczątkować rozwój wszystkich tkanek; takimi komórkami są np. komórki embrionalne; (3) organiczne (multipotencjalne, somatyczne, typu dorosłego), z których może rozwinąć się jeden rodzaj tkanki; takie komórki to np. komórki krwiotwórcze, które są podstawą wszystkich zabiegów przeszczepiania komórek krwiotwórczych. Prawdopodobnie dla każdego rodzaju tkanki istnieją jej komórki macierzyste, z których rozwijają się wszystkie komórki tej tkanki. Dla większości tkanek wykazano istnienie takich komórek macierzystych typu dorosłego. Określenie „typu dorosłego” oznacza odróżnienie tych komórek od komórek embrionalnych. Komórki typu dorosłego występują zarówno u osób dorosłych, jak i noworodków oraz w rozwijającym się płodzie. 

Źródła komórek krwiotwórczych

Krwiotwórcze komórki macierzyste (KKM) należą do komórek macierzystych somatycznych, czyli typu dorosłego, o charakterze multipotencjalnym, zdolne wytworzyć wszystkie komórki krwi. Komórki krwiotwórcze występują w organizmie dorosłym w szpiku kostnym (BM, ang. bone marrow), w ilości jedna na 25–100 tys. komórek szpiku [5]. Ze względu jednak na bogatą komórkowość szpiku kostnego pobranie wymaganej liczby KKM ze szpiku dawcy do przeszczepienia ich biorcy zazwyczaj nie stanowi większego problemu, pod warunkiem porównywalnej masy ciała dawcy i biorcy. Przeszczepienie KKM jest istotą wszystkich zabiegów przeszczepiania komórek krwiotwórczych. Komórki krwiotwórcze mają swoje markery fenotypowe, spośród których w praktyce klinicznej najważniejsze to: CD34, CD133 i C-kit. Posiadają też białka oporności wielolekowej BCRP, które ułatwiają ich przeżycie.
Źródłami komórek krwiotwórczych oprócz szpiku kostnego są krew obwodowa (PBSC, ang. peripheral blood stem cells) i krew pępowinowa (CB, ang. cord blood). W warunkach fizjologicznych we krwi obwodowej KKM występują w ilościach niewykrywalnych, natomiast po kilkudniowej stymulacji szpiku kostnego czynnikami wzrostu hematopoezy, KKM powstają w tak dużych ilościach, że przechodzą do krwi obwodowej i mogą być z niej zebrane dzięki użyciu separatorów komórkowych podczas zabiegu aferezy (separacji) komórkowej. Takie postępowanie jest rutynowo wykorzystywane przed zabiegami przeszczepienia KKM z krwi obwodowej (PBSCT). 
Przeszczepianie komórek krwiotwórczych
Przeszczepianie komórek krwiotwórczych to zabieg polegający na wprowadzeniu zdrowych komórek krwiotwórczych w miejsce przekształconych nowotworowo (np. w przebiegu białaczek) lub wadliwie funkcjonujących (np. w przebiegu wrodzonych lub nabytych zespołów niewydolności szpiku, wrodzonych niedoborów odporności, wrodzonych defektów metabolicznych) [6, 7].
Przeszczepianie komórek krwiotwórczych prowadzi w efekcie do wymiany w organizmie biorcy wszystkich komórek układu krwiotwórczego. Oznacza to, że w organizmie biorcy erytrocyty, płytki krwi i leukocyty będą miały pochodzenie od dawcy. Pacjent po przeszczepie będzie miał więc grupę krwi dawcy, a jego leukocyty będą miały DNA dawcy. W praktyce oznacza to wymianę układu chłonnego i całego układu odpornościowego u biorcy przeszczepu na układ odpornościowy dawcy. Również wszystkie enzymy, które są obecne w leukocytach, erytrocytach i płytkach krwi będą miały swoje pochodzenie od dawcy. Ma to ogromne znaczenie praktyczne ze względu na możliwość korekcji różnych wrodzonych zaburzeń metabolicznych [6].

Dawcy komórek krwiotwórczych

Dawcami KKM mogą być (a) dawca rodzinny, zgodny w układzie antygenów zgodności tkankowej HLA (istnieje około 25% szans, że każde rodzeństwo ma takie same antygeny HLA jak pacjent); (b) niespokrewnionych dawców szpiku (obecnie ponad 29,2 mln zarejestrowanych dawców), znajdujących się w ogólnoświatowym rejestrze dawców BMDW (ang. Bone Marrow Donor Wordwide); (c) banki krwi pępowinowej (Netcord, Eurocord) (obecnie ponad 720 tys. jednostek krwi pępowinowej, których dane również znajdują się w rejestrze BMDW; www.bmdw.org). 
Przeszczepianie KKM jest uznaną metodą terapeutyczną w hematologii, onkologii i immunologii i odbywa się w ramach międzynarodowej współpracy związanej z pobieraniem komórek krwiotwórczych i opartej na wzajemnym zaufaniu oraz dobrej woli dawców. Po zabiegu przeszczepienia KKM w organizmie biorcy rozwija się układ krwiotwórczy i układ odpornościowy dawcy, czego efektem jest zmiana grupy krwi, chimeryzm DNA leukocytów oraz reakcje przeszczep-przeciwko-gospodarzowi i przeszczep-przeciwko-chorobie. W chwili obecnej, spośród wszystkich metod terapeutycznych stosowanych w medycynie, przeszczepianie KKM jest metodą najbardziej ingerującą w układ odpornościowy człowieka.

Zalety krwi pępowinowej jako źródła komórek krwiotwórczych

Pod względem biologii komórkowej, w porównaniu z komórkami krwiotwórczymi osób dorosłych, komórki krwiotwórcze krwi pępowinowej mają wyższe zdolności proliferacyjne, wyższe zdolności tworzenia kolonii ex vivo, wyższą aktywność cyklu komórkowego, autokrynne możliwości produkcji czynników wzrostu i dłuższe telomery [4]. 
Kliniczne zalety krwi pępowinowej stosowanej do transplantacji to jej szybka dostępność, bardzo krótki czas poszukiwania (praktycznie od razu, w momencie przeszukiwania rejestru), niskie ryzyko transmisji chorób infekcyjnych, zredukowana reaktywność immunologiczna, a tym samym niskie ryzyko odrzucenia przeszczepu, niskie ryzyko ostrej i przewlekłej choroby przeszczep-przeciwko-gospodarzowi (GVHD), zredukowana alloreaktywność dająca możliwość przeszczepienia przy niezgodności HLA pomiędzy biorcą i dawcą. Takich możliwości praktycznie nie dają komórki pobrane od dawcy częściowo niezgodnego w HLA, gdyż komórki osoby dorosłej wykazują małą tolerancję odpornościową, a tym samym duże ryzyko rozwoju GVHD [8]. 
Ponieważ antygeny HLA są charakterystyczne dla każdej populacji etnicznej, dobieranie krwi pępowinowej częściowo niezgodnej w HLA ma duże znaczenie w przypadku różnorodności etnicznej pacjenta związanej z mieszaniem ras etnicznych, gdyż w takiej populacji trudno znaleźć geny charakterystyczne. Ponieważ populacja polska jest bardzo homogenna pod względem etnicznym i dla pacjenta polskiego łatwo dobrać dawcę niespokrewnionego wśród polskich dawców, w naszym kraju zapotrzebowanie na przeszczepianie krwi pępowinowej jest rzadkością, gdyż rzadko nie udaje się dobrać dawcy zgodnego w co najmniej 9/10 głównych HLA.

Wady krwi pępowinowej jako źródła komórek krwiotwórczych

Wadami krwi pępowinowej stosowanej do transplantacji są mniejsza niż w przypadku przeszczepiania szpiku lub komórek krwiotwórczych z krwi obwodowej liczba komórek krwiotwórczych skutkująca opóźnioną odnową hematologiczną w szpiku biorcy i w efekcie wzrostem ryzyka poważnych powikłań infekcyjnych. Istnieje też minimalne ryzyko przeniesienia nierozpoznanej choroby genetycznie uwarunkowanej.
Liczba komórek krwiotwórczych w krwi pępowinowej jest więc ograniczeniem możliwości przeszczepowych. Jedna jednostka krwi pępowinowej zawiera z reguły liczbę komórek krwiotwórczych zapewniających bezpieczne wykonanie przeszczepienia u pacjenta ważącego do około 30 kg, co w praktyce oznacza dzieci do około 12. r.ż. Wykazano jednak, że istnieją możliwości pokonania tej bariery, poprzez: przetoczenie 2 jednostek krwi pępowinowej zbliżonej pod względem charakterystyki antygenów HLA; podanie krwi pępowinowej bezpośrednio do szpiku kostnego biorcy lub namnożenie (ekspansja) ex vivo w warunkach laboratoryjnych komórek krwi pępowinowej. Należy jednak podkreślić, że wszystkie te metody mają charakter badań naukowych i powinny być traktowane jako eksperyment leczniczy. 

Przeszczepianie krwi pępowinowej

Przeszczepianie komórek krwiotwórczych krwi pępowinowej (CBT, ang. cord blood transplantation) jest uznaną metodą terapeutyczną, wykonywaną od roku 1988 [1]. Pierwsze przeszczepienie krwi pępowinowej wykonała w Paryżu Eliane Gluckman we współpracy z Halem Broxmeyerem z banku krwi w Nowym Jorku w roku 1988 u 5-letniego chłopca z wrodzoną niedokrwistością typu Fanconiego. Komórki krwiotwórcze pochodziły od jego siostry. Natomiast pierwsze przeszczepienie krwi pępowinowej od dawcy niespokrewnionego, a także pierwsze przeszczepienie krwi pępowinowej od dawcy haploidentycznego (tj. zgodnego w HLA w 50%) wykonała Joanne Kurtzberg w Durham (Karolina Północna, USA) w 1993 r. 
Pierwszego przeszczepienia izolowanej krwi pępowinowej w Polsce dokonał 12 października 2000 r. w Poznaniu zespół prof. Jacka Wachowiaka. Pierwsza krew pępowinowa pochodziła z Banku Krwi Pępowinowej w Warszawie kierowanego przez prof. Bożenę Mariańską. Wcześniej zabieg przeszczepienia krwi pępowinowej, ale w połączeniu z przeszczepieniem szpiku, wykonano w Dolnośląskim Centrum Transplantacji Komórkowych we Wrocławiu. Zabiegi takie wykonano również w następnych latach w klinikach hematologii i onkologii dziecięcej we Wrocławiu, Bydgoszczy i Lublinie [9], a także u pacjentów dorosłych w Klinice Hematologii w Warszawie.
Według danych New York Blood Center ocenia się, że do chwili obecnej na świecie wykonano około 40 tys. CBT.
W ośrodkach zrzeszonych w sieci EuroCord (www.eurocord.org) przeszczepienie wykonano u ponad 11 tys. pacjentów, w tym pojedynczej jednostki krwi pępowinowej wykonywano w 64%, dwóch jednostek w 20%, a w pozostałych przypadkach CBT wykorzystano w inny sposób (np. mieszany przeszczep, doszpikowy, po ekspansji komórkowej ex vivo). 
Przyjmuje się zazwyczaj, że minimalna liczba komórek krwi pępowinowej zapewniająca bezpieczeństwo pacjentowi to: całkowita liczba komórek > 3 × 107/kg cc biorcy, liczba komórek krwiotwórczych CD34 >2 x 105/kg, a liczba limfocytów T o fenotypie CD3 > 4 × 106/kg. Są to wymogi około 10-krotnie niższe niż w przypadku przeszczepiania komórek krwiotwórczych pochodzących z innych źródeł (PBSCT/BMT).

Wskazania do przeszczepiania krwi pępowinowej

Znaczenie krwi pępowinowej jako źródła komórek krwiotwórczych od dawcy niespokrewnionego jest duże również w praktyce klinicznej w transplantologii. Krew pępowinowa może być z powodzeniem stosowana jako
alternatywne źródło komórek hematopoetycznych dla pacjentów z chorobami nowotworowymi hematologicznymi i niehematologicznymi, w zespołach niewydolności szpiku kostnego, w hemoglobinopatiach, we wrodzonych
zespołach zaburzeń odporności i wrodzonych chorobach metabolicznych. Najczęstsze wskazania do CBT to choroby nowotworowe (ALL, AML, MDS, przewlekłe białaczki i NHL) oraz nienowotworowe (zespoły niewydolności szpiku, wrodzone niedobory odporności, choroby metaboliczne i hemoglobinopatie) [6]. 

Przebieg i skuteczność przeszczepiania krwi pępowinowej

CBT jest aktualnie uważane za równie efektywne jak PBSCT/BMT u dzieci oraz dorosłych, u których zawiodły dotychczas stosowane metody terapii. Wszystkie wskazania do przeszczepienia komórek krwiotwórczych PBSCT/BMT są również aktualne do przeszczepiania krwi pępowinowej. Również wszystkie techniki i metody terapeutyczne obejmujące kondycjonowanie, stosowane leki, terapię immunosupresyjną, metody deplecji komórkowej celem profilaktyki GVHD stosowane podczas przeszczepiania PBSCT/BMT są wykorzystywane w CBT.
Według aktualnych danych EuroCord, długotrwałe wyleczenie z ostrych białaczek uzyskuje około 50% dzieci leczonych tą metodą, przy czym wyniki przeszczepień w ostatnich latach są znacznie lepsze niż wykonywanych w poprzednich latach. Jednocześnie wyniki przeszczepień wykonywanych u pacjentów dorosłych są około 5–10% gorsze, zresztą podobnie jak przy innych źródłach komórek krwiotwórczych. Biorąc pod uwagę wszystkie CBT u dzieci, lepsze wyniki uzyskano w chorobach nienowotworowych niż nowotworowych (odpowiednio 56% i 39%) [10]. 
W metaanalizie porównującej wyniki CBT i BMT od dawców niespokrewnionych wykazano, że po CBT ryzyko nieprzyjęcia przeszczepu było 4-krotnie wyższe, ryzyko zgonu związanego z procedurą przeszczepową było o 27% wyższe, ryzyko ostrej i przewlekłej choroby GVHD było niższe odpowiednio o 29% i 31%, ryzyko nawrotu białaczki było identyczne w obydwu metodach przeszczepiania, prawdopodobieństwo długoletniego przeżycia wolnego od choroby i długoletniego przeżycia było niższe odpowiednio o 14% i 31% – jednak w przypadku ostrej białaczki limfoblastycznej, najczęstszego nowotworu dziecięcego, szanse na przeżycie były takie same po CBT i po BMT od dawcy niespokrewnionego [11].

Krew pępowinowa jako źródło terapii komórkowych

Krew pępowinowa jest źródłem komórek macierzystych, tym samym potencjalnym źródłem do terapii komórko-
wych [12]. Rutynowo stosowaną na świecie terapią komórkową jest wykonywanie allogenicznych przeszczepień krwi pępowinowej. Wyjątkowo rzadko wykonywane są przeszczepienia autologicznej krwi pępowinowej: według danych EBMT w Europie jest to kilka przeszczepień rocznie, co stanowi mniej niż 1% wszystkich przeszczepień krwi pępowinowej (np. 6/758 w roku 2012) [13]. Komórki macierzyste krwi pępowinowej można poddawać frakcjonowaniu, przeprogramowaniu, różnicowaniu (ryc. 1), otrzymując w ten sposób indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPS, ang. inducent pluripotent stem cells), których możliwości zastosowania znacznie się poszerzają, chociaż nadal nie do standardowego wykorzystania. Komórki macierzyste zarówno poddawane różnicowaniu, jak i niepoddawane procesom biotechnologicznym wykorzystywano w eksperymentalnych terapiach w zawale mięśnia sercowego, cukrzycy, osteoporozie, chorobach neurodegeneracyjnych, hemoglobinopatiach i innych rzadkich sytuacjach. Wykorzystanie komórek w terapachi regeneracyjnych dotyczyło nie tylko komórek krwi pępowinowej, ale również komórek szpiku kostnego oraz wyseparowanych komórek krwiotwórczych krwi obwodow...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Forum Pediatrii Praktycznej"
  • Nielimitowany dostęp do całego archiwum czasopisma
  • Dodatkowe artykuły niepublikowane w formie papierowej
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy