Komórki macierzyste z krwi pępowinowej
Komórki
Każdy żywy organizm składa się z komórek.
W każdym żywym organizmie, systematycznie – przez całe życie – powstają nowe komórki, które następnie dojrzewają, różnicują się w komórki bardziej wyspecjalizowane a na koniec po ściśle określonym czasie, zapisanym w ich materiale genetycznym, obumierają. Komórkami, które dostarczają nowych komórek w miejsce obumarłych są odpowiednie komórki macierzyste.
Wszystkie komórki macierzyste, obecne chociaż przejściowo w organizmie można podzielić na następujące cztery kategorie :
1. Komórki totipotencjalne – są to jedyne komórki w organizmie, które mogą różnicować się do każdego typu komórek danego organizmu czyli inaczej są zdolne do utworzenia całego organizmu. Przykładem najbardziej podstawowej komórki totipotencjalnej jest komórka powstała w wyniku zapłodnienia – zygota, lub następne komórki, które powstają w wyniku dalszego rozwoju zygoty – blastomery.
2. Komórki pluripotencjalne – następne komórki powstające podczas kolejnego etapu rozwoju zapłodnionej komórki – zygoty. Są to komórki , które posiadając zdolność różnicowania się do każdego z trzech rodzajów części składowych występujących u człowieka podczas rozwoju przed urodzeniem – listków zarodkowych: mezodermy, ektodermy i endodermy. Komórki te mogą również dać początek każdemu typowi komórek – nie mogą jedynie przekształcić się z powrotem w komórki totipotencjalne – obecne na początku
rozwoju człowieka.
3. Komórki multipotencjalne – powstające w zakresie „tylko” pojedynczego listka zarodkowego. Komórki te mogą przekształcać się we wszystkie typy komórek tylko w obrębie danego listka zarodkowego z którego pochodzą. Np. w obrębie mezodermy mogą dać początek komórkom szpiku, krwi lub mięśni, do tej grupy należą krwiotwórcze komórki macierzyste, których źródłem jest ludzka krew pępowinowa.
4. Komórki unipotencjalne – ostatnie w rozwoju – różnicują się już tylko do jednego – ściśle określonego typu komórek dojrzałych (np. komórek nabłonka), zachowując w porównaniu z komórkami dojrzałymi zdolność podziału.
Źródła komórek macierzystych
Istnieją trzy, obecnie powszechnie stosowane w medycynie, źródła komórek macierzystych: szpik kostny, krew obwodowa i krew pępowinowa.
W Polsce pierwsze próby przeszczepiania szpiku kostnego w celach leczniczych przeprowadzano już przed druga wojną światową. W przypadku szpiku, zabieg pobrania krwiotwórczych komórek macierzystych wykonuje się nakłuwając wielokrotnie (najczęściej w kilkugodzinnym znieczuleniu ogólnym) talerze kości biodrowych. Pobrany materiał oczyszcza się zwykle w separatorze komórkowym.
Powyższa metoda pobierania krwiotwórczych komórek macierzystych jest stosowana regularnie w leczeniu polskich dzieci od grudnia 1989 roku.
Krwiotwórcze komórki macierzyste pochodzące z krwi obwodowej pobiera się od dawcy z żył (łokciowych, udowych) przy użyciu separatora komórkowego. Liczba komórek macierzystych w niezmobilizowanej farmakologicznie krwi obwodowej jest bardzo mała. Dawcy należy uprzednio przez parę dni wstrzykiwać dożylnie lub podskórnie farmakologiczne czynniki wzrostu odpowiednich linii komórkowych. Pobranie komórek macierzystych z żył obwodowych jest to trwający parę godzin, kosztowny zabieg. Tę metodę pobierania komórek do transplantacji u chorych dzieci stosuje się regularnie w Polsce już od 1994 roku.
Próby przeszczepiania krwi pępowinowej podejmowano już co najmniej przed ponad 35 laty. W 1972 roku opisano pierwszą próbę leczenia chłopca chorego na białaczkę rozciągniętymi w czasie przetoczeniami 8 porcji krwi pępowinowej.
Pierwsze, skuteczne i dobrze udokumentowane przeszczepienie rodzinnej krwi pępowinowej zostało wykonane w 1988 roku z inicjatywy lekarzy amerykańskich – Hala Broxmeyera i Joanny Kurtzberg w paryskiej klinice prof. E Gluckman. Biorcą przeszczepu był mieszkający w USA, chłopiec chory na wrodzoną niedokrwistość Fanconiego, któremu przeszczepiono (przetoczono) krew pępowinową nowonarodzonej siostry.
Pobranie krwi, która pozostaje po porodzie w części płodowej łożyska i w sznurze pępowinowym, tj. w strukturze zwanej popłodem, jest prostym i bezpiecznym zabiegiem. Polega na nakłuciu naczynia krwionośnego sznura pępowiny (po uprzednim odpępnieniu dziecka) i pobraniu pozostawionej w popłodzie krwi do odpowiedniego zestawu. Pobrane komórki macierzyste z krwi pępowinowej, tak jak komórki szpiku i krwi obwodowej po dodaniu środków krioochronnych (siarkotlenek dwumetylowy i hydroksyetylowana skrobia) można przechowywać w ciekłym azocie (-196C) przez ponad 50 lat.
Liczba krwiotwórczych komórek macierzystych, zawierających swoisty marker CD 34 (w przeliczeniu na jednostkę objętości) obecnych we krwi pępowinowej jest podobna jak w szpiku. Komórki macierzyste z krwi pępowinowej mają jednak większą zdolność do namnażania się. Są również dowody, że komórki zawarte we krwi pępowinowej są mniej dojrzałe, bardziej „naiwne” i w przypadkach wykonania przeszczepienia allogenicznego (czyli od dawcy – rodzinnego lub niespokrewnionego) mniejsze jest ryzyko rozwoju groźnego powikłania zwanego chorobą „przeszczep przeciwko gospodarzowi”.
Przedstawiony krótko opis pobierania komórek macierzystych ze szpiku i z krwi obwodowej wykazuje jak łatwą i prostą metodą, w porównaniu do innych metod pobierania, jest pobranie krwi pępowinowej i zawartych w niej komórek macierzystych. To niewątpliwa zaleta. Ale są również wady. Najważniejsza to ograniczona ilość krwi, którą można pobrać ze sznura pępowinowego i z łożyska. To ograniczenie może być pokonane, ponieważ można przeznaczyć do przeszczepienia więcej niż jedną porcję krwi pępowinowej, można jednocześnie przeszczepić komórki z różnych źródeł: np. szpiku i krwi pępowinowej. W taki sposób przeprowadzono w marcu 2007 roku pierwsze w Polsce przeszczepienie krwi pępowinowej z Polskiego Banku Komórek Macierzystych S.A. W dniu transplantacji lekarze uzupełnili ilość komórek pobierając szpik od rodzinnego, młodszego dawcy, od którego została wcześniej pobrana krew pępowinowa. Ponadto zaawansowane są prace nad namnażaniem in vitro (w laboratorium) komórek macierzystych z krwi pępowinowej. Wykonano już pierwsze skuteczne zabiegi przeszczepiania chorym takich namnożonych in vitro komórek.
Badając krew pępowinową, okazało się wielokrotnie, że krew pępowinowa jest dobrym i łatwo dostępnym źródłem macierzystych komórek krwiotwórczych, a obecnie również wiele wyników badań doświadczalnych i klinicznych wskazuje, że komórki macierzyste z krwi pępowinowej mogą różnicować się również na komórki różnych innych tkanek.
Do końca 2007 roku pobrano i zmagazynowano na świecie co najmniej 1 000 000 porcji krwi pępowinowej (łożyskowej) i wykonano ponad 10 000 zabiegów jej przeszczepienia, z czego w ponad 800 wykorzystano krew od rodzeństwa i około 100 autologicznych. W samej tylko Europie i w krajach zrzeszonych w Europejskiej Grupie Przeszczepiania Komórek Hematopoetycznych (EBMT) przeszczepia się coraz więcej jednostek krwi pępowinowej. Już w 1997 roku krew pępowinową przeszczepiono 86 razy, w 2004 roku przeszczepiono 283 razy a w roku 2006 ilość przeszczepień krwi pępowinowej zwiększyła się do 544 transplantacji.
W Polsce pierwsze przeszczepienie krwi pępowinowej przeprowadzono już w 1994 roku. W 2000 roku przeprowadzono u chłopca z białaczką pierwsze w Polsce przeszczepienie rodzinnej krwi pępowinowej jako jedynego źródła krwiotwórczych komórek macierzystych. Już w 2005 roku przeszczepiono w Polsce, u chłopca z wrodzoną niedokrwistością, niezgodną i niespokrewnioną krew pępowinową jako jedyne źródło krwiotwórczych komórek macierzystych. Do połowy 2008 roku przeprowadzono w Polsce ponad kilkanaście przeszczepień komórek pochodzących z krwi pępowinowej.
Wskazania
Wskazania do przeszczepienia komórek macierzystych z krwi pępowinowej są w obecnym stanie wiedzy klinicznej podobne jak do przeszczepiania autologicznego (własnego) i allogenicznego (od dawcy) szpiku.
Są to przede wszystkim nabyte i wrodzone choroby układu krwiotwórczego, choroby nowotworowe (guzy lite), niektóre choroby dziedziczne, niedobory układu odpornościowego. Ostatnio komórki macierzyste przeszczepia się także w chorobach z autoagresji (autoimmunologicznych) i nienowotworowych chorobach hematologicznych.
Znaczna większość wykonanych dotychczas zabiegów dotyczyła przeszczepiania allogenicznej krwi pępowinowej, pochodzącej od niespokrewnionego dawcy. Uzyskane wyniki w leczeniu różnych chorób hematologicznych, nie tylko białaczek, lecz także chłoniaków, ziarnicy, niedokrwistości, po przeszczepieniu krwi pępowinowej były podobne lub lepsze niż po przeszczepieniu allogenicznych komórek szpiku. Dobre wyniki (stabilizacja choroby) uzyskano również po przeszczepieniu allogenicznej krwi pępowinowej u dzieci z ciężką chorobą dziedziczną – mukopolisacharydozą.
W tym miejscu należy stwierdzić, że nie są uzasadnione mylące uogólnienia na temat wyższości przeszczepień allogenicznych nad przeszczepieniami autologicznymi. O rodzaju wykonywanego zabiegu decyduje bowiem bardzo wiele czynników a przede wszystkim rodzaj choroby i określany przed rozpoczęciem leczenia stopień jej klinicznego zaawansowania („ciężkość” choroby), kolejność rzutu choroby (czy jest to pierwsze zachorowanie czy wznowa choroby). Również bardzo ważna jest statystyczna możliwość uzyskania lepszej skuteczności leczenia za pomocą m.in. mniej toksycznej a przez to bezpieczniejszej dla pacjenta autologicznej transplantacji. Poza tym szybkie znalezienie zgodnego w zakresie wszystkich badanych 10 antygentów zgodności tkankowej dawcy nie jest łatwe a przedłużające się poszukiwania kolejnego dawcy mogą zabierać dużo czasu. Dlatego między innymi były, są i będą wykonywane przeszczepienia autologiczne.
Opisano dotychczas co najmniej kilkanaście przypadków pomyślnego przeszczepienia autologicznej krwi pępowinowej u małych dzieci. Już w 1999 roku wykonano w Brazylii pomyślne przeszczepienie autologicznej krwi pępowinowej u dziewczynki leczonej z powodu guza – zwojaka zarodkowego (neuroblastoma) a w Kanadzie w 2001 roku podobne przeszczepienie wykonano u 4-miesięcznego dziecka z retinoblastoma (nowotworem gałki ocznej). W Stanach Zjednoczonych przedstawiono w roku 2001 przypadek skutecznego przeszczepienia autologicznej krwi pępowinowej u dziecka z ciężką postacią nabytej niedokrwistości – anemią aplastyczną. W 2007 roku po raz pierwszy na świecie użyto autologicznej krwi pępowinowej do przeprowadzenia procedury transplantacji komórek macierzystych u dziecka z białaczką.
W 2007 i w 2008 roku Polski Bank Komórek Macierzystych S.A. w ramach własnego programu „Pobranie Krwi Pępowinowej Na Ratunek” przekazał preparaty krwi pępowinowych pochodzące od rodzeństwa celem przeprowadzenia allogenicznych transplantacji.
Najnowszy raport Europejskiej Grupy Przeszczepiania Komórek Hematopoetycznych (EBMT) z 2008 roku podsumowuje zalety użytych w leczeniu jednostek krwi pępowinowej:
– krew pępowinowa jest najczęściej używanym (allogenicznym) źródłem komórek do leczenia chorób wrodzonych
– jest optymalnym źródłem komórek w pediatrii
– najczęstszymi chorobami nowotworowymi leczonymi przy jej pomocy były ostre białaczki
– zwiększającą się stale liczbę transplantacji krwi pępowinowej autorzy tłumaczą m.in. możliwościami łączenia dwóch jednostek krwi pępowinowej
Również w 2008 roku po raz pierwszy w Polsce użyto autologicznej krwi pępowinowej (pochodzącej również z Polskiego Banku Komórek Macierzystych S.A.) do przeprowadzenia leczenia dziecka z poważną chorobą neurologiczną.
Do takich prób wykorzystania krwi pępowinowej upoważniają wyniki licznych doświadczeń na zwierzętach a także badań u ludzi, które wskazują na możliwość transdyferencjacji („przeróżnicowania”) drugiej puli komórek obecnych we krwi pępowinowej tzw. mezenchymalnych (tkankowych) komórek macierzystych krwi pępowinowej na komórki nerwowe, mięśniowe i komórki wątroby lub trzustki. Zakładając taką „plastyczność” komórek macierzystych podejmuje się próby leczenia u ludzi m.in. uszkodzeń mięśnia sercowego autologicznymi komórkami macierzystymi szpiku.
W doświadczeniach in vitro i in vivo wykazano również, że komórki mezenchymalne (tkankowe) są „plastyczne” i mogą różnicować się również na osteoblasty (komórki kości), chondroblasty (komórki chrząstki lub adipocyty (komórki tłuszczowe). Opisane komórki nazwano nieukierunkowanymi somatycznymi komórkami macierzystymi (USSCs – Unrestricted Somatic Stem Cells). Dalsze badania doprowadzą zapewne do rutynowego otrzymywania z krwi pępowinowej komórek zdolnych do naprawy różnych tkanek. Wyniki tych badań wykazują, że uzasadnione są podejmowane ciągle próby leczniczego stosowania komórek macierzystych do naprawy uszkodzonej tkanki nerwowej, kostnej i mięśniowej.
Przedstawione w tym artykule wyniki badań oraz zastosowań klinicznych w hematologii, onkologii, pediatrii (choroby genetycznie uwarunkowane), jak również w dziedzinie medycyny regeneracyjnej wykazują, celowość pobierania i przechowywania krwi pępowinowej zarówno autologicznej jak i allogenicznej.
dodała: eva45
