Krew pępowinowa i komórki macierzyste – własciwości, zastosowanie, pobieranie oraz koszty przechowywania

Krew pępowinowa to krew, która znajduje się w pępowinie oraz łożysku po narodzinach dziecka i jest ona cennym źródłem komórek macierzystych wykazujących bardzo ważne właściwości z punktu widzenia medycznego.

Krew pępowinowa – charakterystyka i właściwości

Krew pępowinowa stanowi bogate źródło komórek macierzystych. Coraz rzadziej utylizuje się krew pępowinową (wraz z łożyskiem i pępowiną), a coraz częściej pobiera się ją w celu wyizolowania komórek macierzystych, które w przyszłości mogą zostać wykorzystane w leczeniu niektórych chorób. Krew pępowinowa może być pobrana podczas nieskomplikowanego zabiegu, który nie stanowi żadnego zagrożenia ani dla noworodka, ani dla jego matki. Dużym atutem jest możliwość przechowywania krwi pępowinowej przez nawet kilkadziesiąt lat. Komórki macierzyste można wyodrębnić również ze szpiku i krwi obwodowej, jednak te pochodzące z krwi pępowinowej wykazują większą wszechstronność oraz wiąże się z nimi mniejsze ryzyko wystąpienia infekcji czy odrzucenia przeszczepu. Dzięki tym cechom oraz łatwiejszej i szybszej metodzie pozyskiwania, od niemal 10 lat w Stanach Zjednoczonych znaczącą większość przeszczepianych komórek macierzystych stanowią te wyodrębnione z krwi pępowinowej niż ze szpiku (co wciąż stanowi większość w Europie, jednak ich udział ciągle maleje). Ponadto, zdeponowanie komórek macierzystych pozwala pominąć czasochłonny i kosztowny proces poszukiwania odpowiedniego dawcy w przypadku konieczności przeszczepu i wystąpienia zgodności tkankowej z dawcą.

Krew pępowinowa zawiera krwiotwórcze komórki macierzyste, mające zdolność przekształcania się w każdy ze składników krwi i składników układu immunologicznego oraz komórki mezenchymy, czyli tkankowe komórki macierzyste, które mogą dać początek komórkom innych tkanek, np. komórkom tkanki mięśniowej (w tym komórkom mięśnia sercowego), komórkom tkanki nerwowej czy komórkom tkanki kostnej.

Komórki macierzyste – cudowne lekarstwo?

Komórki macierzyste to wytwarzane w czasie życia płodowego niewyspecjalizowane i pierwotne komórki mające zdolność nieograniczonego podziału (również po transplantacji) oraz różnicowania się do różnych typów komórek.

Ze względu na zróżnicowanie komórek macierzystych, nazywanych także komórkami pnia, istnieje podział na komórki:

unipotentne (ograniczone do jednego typu komórki),
multipotentne (mające możliwość przeistoczenia się w komórki o zbliżonych parametrach),
pluripotentne (zapoczątkowują różne typy komórek z wyjątkiem łożyska),
totipotentne (odnoszą się do każdego rodzaju komórek, także łożyska).

Komórki macierzyste można odnaleźć w ludzkim organizmie przez całe jego życie. Znajdują się one w szpiku kostnym oraz w krwi obwodowej, czyli w miejscach wymagających stałego i ciągłego odnawiania. Co ciekawe, komórki macierzyste zwiera również tkanka tłuszczowa czy skóra jelita, jednak komórki z tych lokalizacji nie nadają się do wykorzystania w celach leczniczych.

Komórki macierzyste wyodrębnione z krwi pępowinowej mają znaczną przewagę nad tymi samymi komórkami pobranymi np. ze szpiku kostnego z następujących powodów:

z upływem czasu jakość, zdolności regeneracyjne oraz ilość komórek macierzystych w ludzkim organizmie maleje,
komórki pochodzące z krwi pępowinowej są bardziej pierwotne i uniwersalne, dzięki czemu łatwiej przekształcić się im w inną komórkę lub tkankę,
zdolność regeneracyjna komórek pierwotnych jest dziesięciokrotnie większa niż w przypadku komórek pobieranych ze szpiku,
komórki pierwotne charakteryzują się mniejszą dojrzałością immunologiczną, a przez to zmniejszają ryzyko wystąpienia powikłań u biorcy,
jest większe prawdopodobieństwo wystąpienia zgodności tkankowej w obrębie spokrewnionych osób (komórki są pierwotne więc zgodność antygenów tkankowych jest niepełna).

Krew z popłodu może być wykorzystywana do leczenia dzieci jak i osób dorosłych. Przeszczepy komórek macierzystych z krwi pępowinowej mają bardzo szerokie zastosowanie we współczesnej medycynie – są obecnie wykorzystywanie w terapii i leczeniu ponad 70 schorzeń. Naukowcy wciąż opracowują nowe metody namnażania i różnicowania komórek macierzystych, dzięki temu z każdym rokiem i postępem badań możliwości ich zastosowania zwiększają się. Od 1988 roku komórki macierzyste są powszechnie wykorzystywane w onkologii przy leczeniu niektórych nowotworów, chorób układu odpornościowego oraz krwiotwórczego, a nawet w terapii niektórych chorób metabolicznych oraz niektórych chorób o podłożu genetycznym. Od niedawna stosuje się ją także w neurologii podejmując próby terapii w mózgowym porażeniu dziecięcym. Najbardziej rozpowszechnione zastosowanie komórek macierzystych jest w hematologii – krwiotwórcze komórki pierwotne wykorzystuje się do odtworzenia w organizmie biorcy szpik utracony w wyniku choroby lub jej leczenia (np. przez chemioterapię i radioterapię). Obecnie prowadzone są badania nad sposobnością zastosowania tkankowych komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej, a także w terapii choroby Alzheimera, cukrzycy typu I, stwardnienia rozsianego, tocznia, a także wykorzystania ich w leczeniu po udarze mózgu i wielu innych poważnych chorób, które do tej pory uważano za nieuleczalne.

Najnowszy raport Europejskiej Grupy Przeszczepiania Komórek Hematopoetycznych (EBMT) z 2016 roku podsumowuje zalety użytych w leczeniu jednostek krwi pępowinowej:

krew pępowinowa jest najczęściej używanym (allogenicznym) źródłem komórek do leczenia chorób wrodzonych,
krew pępowinowa jest optymalnym źródłem komórek w pediatrii,
najczęstszymi chorobami nowotworowymi leczonymi przy pomocy komórek krwi pępowinowej były ostre białaczki.

W jakich chorobach komórki macierzyste można wykorzystać jako lekarstwo?

Wachlarz zastosowań komórek pnia ciągle się rozszerza. Przykładami chorób, gdzie komórki macierzyste znajdują swoje lecznicze zastosowanie są:

ostre i przewlekłe białaczki,
anemie o różnej genezie (np. niedokrwistość aplastyczna, niedokrwistość Fanconiego, niedokrwistość oporna na leczenie),
dziedziczne anomalie krwinek czerwonych (talasemia beta, aplazja czysto czerwonokrwinkowa, niedokrwistość sierpowatokrwinkowa),
choroby układu chłonnego (chłoniak nieziarniczy, ziarnica złośliwa),
choroby związane z zaburzeniami funkcji enzymów (m.in. mukopolisacharydoza, mukolipidoza II, zespół podkradania, choroba Krabbego, choroba Gauchera),
rak piersi,
mięsak Ewinga,
neuroblastomia,
nowotwór nerek,
guzy ośrodkowego układu nerwowego
i wiele innych.

U dzieci krwiotwórcze komórki macierzyste wykorzystuje się najczęściej do leczenia chorób rozrostowych, np. chłoniaków złośliwych, przewlekłych lub ostrych białaczek szpikowaych i limfoblastycznych, ziarnicy złośliwej, histiocytozy złośliwej, a także do leczenia guzów litych: zwojaka zarodkowego, mięsaka Ewinga, mięsaka prążkowano-komórkowego, guzów ośrodkowego układu nerwowego i innych guzów wieku dziecięcego.

Wciąż niska liczba transplantacji wynika z małej ilości zdeponowanych jednostek krwi w bankach publicznych oraz rodzinnych. Jednak zwiększająca się wśród rodziców świadomość sprawia, że każdego roku coraz więcej z nich decyduje się zabezpieczyć cenne komórki macierzyste.

Kto może być poddany terapii z wykorzystaniem komórek macierzystych?

Komórki macierzyste mogą być pobrane od samej osoby chorej lub od innych osób spokrewnionych lub niespokrewnionych pod warunkiem zaistnienia zgodności tkankowej. Ponad połowa dotychczas wykonanych transplantacji wykorzystywała własne komórki macierzyste osoby chorej, jednak najczęściej komórki te były pozyskiwane ze szpiku kostnego. Zaledwie w około 200-300 przypadkach takich zabiegów wykorzystano komórki pobrane z własnej krwi pępowinowej.

Decydując się na pobranie komórek macierzystych z popłodu należy mieć na uwadze, że zdeponowanie ich w banku rodzinnym z intencją ewentualnego wykorzystania ich w przyszłości u osoby, od której zostały one pobrane, nie jest zasadne z medycznego punktu widzenia. Większość schorzeń, które można obecnie leczyć za pomocą komórek macierzystych są uwarunkowane genetycznie więc podanie pacjentowi własnej krwi, może być przyczyną wznowy choroby. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że w krwi pępowinowej osoby zmagającej się na przykład z białaczką, znajdują się komórki, które mogą inicjować powstanie zmian nowotworowych od nowa. Jak dotąd nie było przypadku, w którym wyleczono białaczkę podając pacjentowi własną krew pępowinową.

Amerykańska Akademia Pediatrii zaleca przechowywanie krwi pępowinowej ukierunkowane na konkretnego biorcę tylko w przypadku, gdy w danej rodzinie u starszego rodzeństwa wystąpiła poważna choroba, którą można leczyć za pomocą komórek macierzystych. Pobranie krwi pępowinowej od młodszego i zdrowego rodzeństwa pozwala na uzyskanie komórek maksymalnie zbliżonych pod kątem genetycznym do biorcy, a sam przeszczep ma większe szanse na powodzenie. Co więcej, jest to najmniej inwazyjna metoda pobrania, całkowicie bezpieczna dla dawcy.

Bardzo ważną kwestią jest liczba komórek, które zawierają się w jednostce krwi pępowinowej. Jest ona wystarczająca do przeprowadzenia terapii jedynie u dzieci i osób dorosłych o bardzo malej wadze ciała. Im większa masa ciała, tym zwiększa się zapotrzebowanie na komórki macierzyste, które dają szansę na powodzenie przeszczepu. Trzeba mieć na uwadze, że jedna zdeponowana jednostka krwi najprawdopodobniej nie będzie wystarczająca dla dorosłej osoby wymagającej transplantacji. W znaczącej większości przypadków, przy zabiegu wykorzystuje się co najmniej dwie jednostki, które są przetaczane jednocześnie i pochodzą od kilku dawców.

AAP propaguje i zaleca pobieranie komórek macierzystych w niekomercyjnych bankach krwi, tak aby były one dostępne dla innych, niespokrewnionych chorych. Często jest ona jedynym ratunkiem, kiedy nie udaje się znaleźć dawcy szpiku.

Przeszczepy komórek macierzystych w Polsce i na świecie

Po raz pierwszy zabieg przeszczepu komórek macierzystych z krwi pępowinowej przeprowadzono w 1988 roku we Francji. Pięcioletni wówczas chłopczyk, cierpiący na wrodzoną niedokrwistość Fanconiego, otrzymał komórki z krwi pępowinowej swojej nowonarodzonej siostry. Dzięki nim organizm chłopca zyskał zdolność do tworzenia nowych komórek krwi z namnażających się komórek pnia. Od tamtego przełomowego wydarzenia do końca 2014 roku na całym świecie podobnych zabiegów przeprowadzono już ponad 40 tysięcy.

Pierwszy w Polsce przeszczep krwi pępowinowej od osoby pochodzącej z rodziny (przeszczepienie autologiczne) miał miejsce w 1994 roku, 6 lat później przeprowadzono pierwszą przełomową transplantację w ramach leczenia ostrej białaczki (choremu chłopcu podano krew siostry), a w 2007 roku po raz pierwszy użyto krwi przechowywanej w publicznym Polskim Banku Komórek Macierzystych. Do tej pory w Polsce wykonano kilkadziesiąt takich zabiegów, a do kilkunastu z nich użyto krwi pobranej i zdeponowanej w Polskim Banku Komórek Macierzystych oraz pozostałych z zagranicznych banków publicznych.

Tego typu przeszczepy wykonuje się w Polsce w pięciu ośrodkach: w Krakowie, Lublinie, Bydgoszczy, Wrocławiu i Poznaniu. Szczególnie dobre efekty terapii zaobserwowano w leczeniu pacjentów pediatrycznych z ostrą białaczką szpikową oraz niedokrwistością Fanconiego. Ciekawym przypadkiem jest transplantacja, która miała miejsce w Centrum Zdrowia Dziecka w 2008 roku, kiedy to podano komórki macierzyste (autologiczne) do mózgu dziecka z niedowładem czterokończynowym, padaczką i oczopląsem powstałym w wyniku zatrzymania oddechu i krążenia. Pomimo tak poważnych zmian, dzięki przeszczepowi, stan pacjenta się poprawił – zmniejszyła się częstotliwość napadów padaczkowych oraz poprawiły się jego możliwości kontaktu ze światem zewnętrznym.

Pobieranie krwi pępowinowej i koszty jej przechowywania

Krew pępowinową można pobrać tylko raz w życiu – bezpośrednio po narodzeniu dziecka. Jest to jedyny sposób na nieinwazyjne pozyskanie komórek macierzystych. Krew pobiera się z naczyń krwionośnych znajdujących się w pępowinie (po odpępnieniu dziecka i przed urodzeniem łożyska). Pobrania dokonuje specjalnie przeszkolony personel (najczęściej położna) i jest ono możliwe w szpitalach współpracujących z bankiem komórek macierzystych.
Decyzję o chęci zdeponowania krwi pępowinowej należy podjąć w czasie ciąży. Jest to bardzo ważny element porodu, ale ostateczną decyzję o pobraniu zawsze podejmuje lekarz. Krew pępowinowa może być pobierana również w trakcie odbioru ciąży mnogiej oraz przy porodzie przeprowadzanym metodą cesarskiego cięcia.

Pobranie krwi pępowinowej jest zabiegiem nieinwazyjnym i bezbolesnym i nie zaburza normalnego przebiegu porodu. Procedura pobrania jest bardzo prosta i wykonuje się ją po odcięciu pępowiny, co eliminuje ewentualne ryzyko zainfekowania krwi dziecka. Uzyskiwanie krwi z popłodu polega na nakłuciu naczynia krwionośnego sznura pępowiny i pobraniu z niego krwi do odpowiedniego zestawu, który rodzice otrzymują od banku po zawarciu umowy i dostarczają do szpitala bezpośrednio przed porodem. Zestaw składa się z woreczka, do którego biegną przewody zakończone specjalnymi igłami, które wkłuwa się w naczynia pępowinowe i przez które krew może spływać do woreczka, a następnie mieszać się z płynem zapobiegającym krzepnięciu. Całość tworzy zamknięty układ. Pobrana krew jest zabezpieczana w pojemniku poprzez założenie specjalnych zacisków. Woreczki oraz odpowiednia dokumentacja zostają przetransportowane przez upoważnioną przez bank osobę ze szpitala do laboratorium, gdzie materiał zostanie przebadany.

Przy wyborze odpowiedniego banku, któremu powierzy się cenną krew należy zwrócić szczególną uwagę na to, czy placówka jest certyfikowana i zachowuje wysokie standardy medyczne. Zgodnie z Rezolucją Parlamentu Europejskiego każdy rodzic powinien zostać poinformowany o wszystkich możliwościach przechowywania krwi jego dziecka po porodzie. W Polsce istnieją dwie opcje: depozyt w banku publicznym lub w banku rodzinnym.

Zdeponowanie w banku publicznym:

jest darmowe,
depozyt przestaje być własnością rodziców, którzy automatycznie zrzekają się prawa do krwi przekazując ją na cele publiczne (jak w honorowym krwiodawstwie).
dane o krwi trafiają do specjalnego rejestru, a komórki macierzyste w niej zawarte mogą zostać wykorzystane u osób potrzebujących (niespokrewnionych) i uratować im życie.

Zdeponowanie w banku komercyjnym:

jest płatne (należy uwzględnić jednorazowe opłaty za zestaw pobraniowy i opłatę po porodzie oraz coroczną opłatę abonamentową),
rodzice decydują, kiedy ją wykorzystać (krew jest własnością rodziców),
decyzję o pobraniu krwi należy podjąć najpóźniej w trzecim trymestrze ciąży podpisując umowę z wybranych rodzinnym bankiem krwi pępowinowej.

Obecnie w Polce działa 5 rodzinnych (komercyjnych) oraz 3 publiczne banki komórek macierzystych oraz jeden bank hybrydowy świadczący zarówno usługi banku publicznego i rodzinnego (Polski Bank Komórek Macierzystych). Nadzór nad bankami sprawuje z ramienia Ministerstwa Zdrowia Krajowe Centrum Bankowania Tkanek i Komórek.

W bankach publicznych przechowywanie krwi jest bezpłatne, natomiast wybierając bank komercyjny należy liczyć się z kosztami:

około 500 – 600 zł opłaty wstępnej,
około 1500 – 2000 zł po porodzie,
około 1,20 – 1,50 zł/dzień abonamentu rocznego.

W jaki sposób przechowuje się komórki macierzyste?

Już podczas zabiegu pobierana krew pępowinowa łączona jest z antykoagulantem, który hamuje proces krzepnięcia krwi. Taki zestaw poddaje się badaniom w odpowiednim laboratorium, a następnie rodzice otrzymują ich wyniki wraz z certyfikatem potwierdzającym zdeponowanie krwi w banku. Rodzice dziecka muszą zostać wcześniej poinformowani, że oddanie próbki krwi pępowinowej oznacza zgodę na badania w kierunku anomalii genetycznych i chorób zakaźnych. Dodatkowo, wykonywane badania mogą różnić się w przypadku banków rodzinnych i publicznych. Na przykład, państwowe banki wymagają oznaczenia antygenów transplantacyjnych (HLA) ze względu na to, że z bardzo dużym prawdopodobieństwem komórki będą wykorzystane do przeszczepu u osoby niespokrewnionej z dawcą.

Po preparatyce (wyodrębnieniu) komórek macierzystych wcześniej przebadany materiał zostaje poddany najważniejszemu etapowi, czyli przygotowaniu do głębokiego mrożenia w ciekłym azocie. W celu zabezpieczenia komórek przed uszkodzeniem podczas procesu mrożenia, dodaje się do nich specjalne środki krioochronne (siarkotlenek dwumetylowy i hydroksyetylowaną skrobię). Następnie komórki poddaje się mrożeniu i przechowuje w w specjalnych kasetach w temperaturze -196 stopni Celsjusza. Dzięki tej metodzie przechowywania, pobrane komórki zachowują swoje właściwości przez długie lata. Szacuje się, że przechowywane w ten sposób komórki macierzyste będą mogły zostać wykorzystane nawet po 50 latach. Najstarsze użyte do przeszczepu komórki macierzyste były przechowywane przed 24 lata i przez ten czas zachowały wszystkie swoje właściwości i były całkowicie zdatne do implementacji.

Taką samą procedurę wykonuje się przy przechowywaniu komórek macierzystych zarówno z krwi pępowinowej jak i szpiku czy krwi obwodowej.

Ważna jest ilość komórek w pobranej porcji krwi. Przyjmuje się, że w jednej jednostce jest ich około miliard. W hematologii, aby zaspokoić zapotrzebowanie organizmu i zapewnić niezbędną do życia produkcję krwinek, na 1 kg masy ciała biorcy trzeba przeszczepić 20 mln komórek. Oznacza to, że jedna średnia porcja krwi będzie wystarczająca dla osoby ważącej do 50 kg. W przypadku osób o większej wadze wykorzystuje się na przykład dwie jednostki lub łączy się komórki z krwi i szpiku. Szacuje się, że na całym świecie zgromadzono już ponad milion porcji krwi pępowinowej w rodzinnych i publicznych bankach. Duże nadzieje wiązane są z pracami nad użyciem technologii namnażania komórek, dzięki którym problem związany z ograniczeniami ilościowymi zostałby rozwiązany.