Borgis - Postępy Nauk Medycznych 4/2000, s. 7-9

Bożena Mariańska

Wybrane zagadnienia z zakresu przeszczepiania komórek macierzystych układu krwiotwórczego

Przeszczepianie macierzystych komórek układu krwiotwórczego ma już niemal 50-letnią historię. Pierwszym materiałem transplantacyjnym był szpik, znacznie później, bo w latach 80-tych ubiegłego stulecia, rozpoczęto przeszczepianie komórek macierzystych krwi obwodowej (PBSC) oraz krwi pępowinowej.

Zasadnicze kierunki poszukiwań współczesnej transplantologii hematologicznej to m.in. skuteczna walka z „chorobąprzeszczep przeciwko gospodarzowi” (GvHD), próby dokładnego wyjaśnienia roli antygenów zgodności tkankowej w procesie transplantacyjnym, poszukiwanie nowych strategii przeszczepiania hemopoetycznych komórek macierzystych oraz źródeł prekursorów hemopoezy, optymalizacja wyników transplantacji komórek macierzystych pochodzących od dawców niespokrewnionych.

Mimo, iż międzynarodowe rejestry liczą już około 5 mln dawców szpiku (8), w dalszym ciągu nie udaje się znaleźć odpowiedniego materiału przeszczepowego dla około 40% chorych. Od 1988 r. nowym źródłem prekursorów hemopoezy, zwiększajacym krąg potencjalnych biorców, stała się krew pępowinowa (KP).

KP, gromadzona w Bankach Krwi Pępowinowej jest materiałem całkowicie opracowanym i przygotowanym do przeszczepienia. Stąd czas oczekiwania biorcy na jej transplantację jest wielokrotnie krótszy niż w przypadku przeszczepienia szpiku od dawcy niespokrewnionego (ok. 4 tyg. vs. 4-6 miesięcy) (19). Sposób uzyskiwania KP minimalizuje niebezpieczeństwo przeniesienia czynników zakaźnych, w tym wirusów o długim okresie latencji (CMV, EBV) (11). Dodatkową zaletą KP jest fakt, iż przy jej przeszczepianiu nie obowiązuje całkowita zgodność dawcy i biorcy w antygenach układu HLA (12), a ostra i przewlekła reakcja GvH, nawet w przypadkach niezgodności w zakresie 1-2 antygenów, występuje rzadziej i z reguły o mniejszym nasileniu niż po transplantacji allogenicznego szpiku lub komórek macierzystych krwi obwodowej (8, 13). Wydaje się jednak, że reakcja „przeszczep przeciwko nowotworowi” (graft versus malignancy, GvM) jest zachowana dzięki działaniu naturalnych killerów i komórek LAK (lymphocyte activated killer) (8).

Bardzo cenna jest ponadto możliwość pobrania KP od dawców rodzinnych z przeznaczeniem dla chorego rodzeństwa, czasem także dla innych członków rodziny. Te szczególne cechy KP pozwalają, jak wspomniano, na istotne zwiększenie możliwości transplantacji macierzystych komórek układu krwiotwórczego u chorych, dla których nie udaje się znaleźć odpowiedniego dawcy szpiku. Wykazano, że KP zawiera liczne prekursory hemopoezy, które różnią się od swych odpowiedników w szpiku osób dorosłych. Pewna ich część może dojrzewać bez udziału czynników wzrostu (18), wytwarzają one ponadto kilkakrotnie więcej komórek potomnych (CFU – GM i BFU – E) niż ta sama frakcja komórkowa szpiku (10). W KP znajdują się także komórki HPP – CFC (high proliferative potential colony forming cells) w ilości ośmiokrotnie przekraczającej ich zawartość w szpiku (14). Wykazują one olbrzymi potencjał proliferacyjny, który choć w części odpowiada za sprawną odnowę hemopoezy u biorcy, mimo, iż liczba komórek macierzystych w pojedynczej kolekcji KP jest znacznie mniejsza niż w przeciętnej objętości przeszczepianego szpiku. Wymagana minimalna liczba komórek jądrzastych transplantacji KP wynosi bowiem ok. 2 x 10⁷/kg masy ciała biorcy, podczas gdy w przypadku szpiku – 2 x 10⁸/kg (4).

Należy podkreślić, że w przeciwieństwie do szpiku i PBSC, najważniejszym elementem określającym wartość transplantacyjną jednostki KP nie jest liczba komórek CD34+, ale liczba krwinek białych w przeliczeniu na kg masy ciała biorcy. Wiąże się to najprawdopodobniej ze wspomnianą większą zdolnością proliferacyjną prekursorów hemopoezy obecnych w KP. Ostatnio jednak próbuje się ustalić minimalną liczbę komórek CD34+ na 2x10⁵/kg (8).

Analiza wyników transplantacji KP jest bardzo zachęcająca, choć jednocześnie trudna. Przedstawiane przez poszczególnych autorów grupy biorców KP są niejednorodne pod względem rozpoznania, zaawansowania choroby, wieku, wagi, stopnia niezgodności między dawcą i biorcą w zakresie antygenów układu HLA. Największa z tych grup liczy 562 chorych (KP od dawców niespokrewnionych) (17). W grupie tej odnowę układu ziarnistokrwinkowego zaobserwowano średnio po 28 dniach, a układu płytkotwórczego po około 90, przy czym szybkość odnowy mielopoezy wyraźnie wiązała się z liczbą przeszczepionych krwinek białych. Podobną zależność zaobserwowała także w swym materiale E. Gluckman (8). Jej zdaniem podanie po transplantacji granulocytowego czynnika wzrostu dodatkowo skraca czas potrzebny do odnowy. Nie potwierdza natomiast tej obserwacji J. Kurtzberg (12).

Uważa się, że do czynników niekorzystnie wpływających na przebieg transplantacji KP zaliczyć należy m.in. uprzednie zakażenie biorcy wirusem cytomegalii, starszy wiek chorego, niezgodność w 3 lub więcej antygenach układu HLA (8, 17). Generalnie wyniki przeszczepiania KP i szpiku są podobne (8, 17). Z danych Eurocord (8) wynika, że 2-letnie przeżycie po transplantacji KP od dawców rodzinnych obserwowane jest u 44% pacjentów z chorobami rozrostowymi układu krwiotwórczego, u 70% z uwarunkowanymi genetycznie defektami immunologicznymi lub aplazją szpiku oraz u 100% chorych na hemoglobinopatie. W przypadku przeszczepienia KP od dawców niespokrewnionych odsetek ten wynosi dla chorych na choroby nowotworowe 37, dla pacjentów z zaburzeniami genetycznymi – 69, aplazją szpiku – 10.

Stale zwiększająca się liczba Banków Krwi Pępowinowej w krajach całego świata jest miarą rosnącego zainteresowania KP. Jednakże duża część pobranych jednostek krwi z uwagi na zbyt małą objętość i komórkowość może być użyta do przeszczepienia wyłącznie u dzieci o małej masie ciała. Z danych Banque de Sang de Cordon w Paryżu oraz German Branch of the European Cord Blood Bank w Dűsseldorfie wynika, że jedynie 1/4 jednostek KP zgromadzonych wBankach może być wykorzystana do transplantacji u chorych o masie ciała 50-70 kg. Ponieważ komórki macierzyste KP są idealnymi kandydatami do programów ekspansji ex vivo sądzi się, że zastosowanie tej procedury może pozwolić na wykorzystanie większej liczby donacji KP do transplantacji u chorych dorosłych lub też podanie jednej jednostki KP kilku pacjentom o określonym fenotypie układu HLA. Choć optymalne warunki ekspansji nie zostały jak dotąd opracowane, to zwiększająca się liczba klinicznych prób stosowania do transplantacji komórek progenitorowych poddanych ekspansji (15) wyznacza, być może, nowy kierunek w transplantologii.

Przeszczepianie KP przestało być postępowaniem eksperymentalnym. Wg zaleceń Eurocord – Cord Blood Transplant Group (8) materiał transplantacyjny dla potencjalnego biorcy powinien być poszukiwany jednocześnie w rejestrze dawców szpiku i rejestrze KP. W przypadku braku zgodnego w antygenach układu HLA materiału (szpik, KP) lub w naglącej sytuacji klinicznej należy rozważyć przeszczepienie KP niezgodnej w 1-2 antygenach.

Ostatnie lata przyniosły szereg prób w zakresie modyfikacji dotychczas stosowanych metod przeszczepiania komórek macierzystych układu krwiotwórczego. Należy do nich nowa strategia transplantacji allogenicznych prekursoróww hemopoezy (ABMT) od dawców spokrewnionych. Opiera się ona na 2 przesłankach: po pierwsze – niezwykle ważnym elementem ABMT jest reakcja „graft versus malignancy”, zależna od obecnych w przeszczepianym materiale immunokompetentnych limfocytów T dawcy, w dużej mierze odpowiedzialna za pomyślny wynik transplantacji; po drugie – stosowane dotychczas intensywne leczenie mieloablacyjne nie gwarantuje zniszczenia wszystkich komórek nowotworowych, łączy się natomiast z dużą toksycznością, ciężką aplazją szpiku i licznymi powikłaniami. Zaczęto więc stosować (20) tzw. leczenie niemieloablacyjne złożone najczęściej z busulfanu, fludarabiny i globuliny antylimfocytowej, mające na celu zapewnienie immunologicznej tolerancji dla przeszczepianych komórek i umożliwienie powstania reakcji GvM. W przypadku nawrotu po transplantacji przetaczano biorcy limfocyty dawcy, ewentualnie w skojarzeniu z IL-2. Wykazano, że leczenie to jest dobrze tolerowane, może być więc bezpiecznie stosowane u dzieci i osób starszych i najprawdopodobniej nie wiąże się z niekorzystnymi odległymi skutkami. Odnowę układu ziarnistokrwinkowego i płytkotwórczego obserwowano średnio po około 2 tygodniach od zabiegu, a występujący u części chorych przejściowy chimeryzm zapobiegał ciężkiej ostrej reakcji GvH. Dotychczasowe wyniki tego postępowania, które mogą być stosowane we wszystkich przypadkach, w których istnieją wskazania do ABMT, a więc zarówno w chorobach rozrostowych układu krwiotwórczego jak i w chorobach o charakterze nienowotworowym (20), wydają się bardzo obiecujące. W wybranych przypadkach postępowanie to może być skojarzone z uprzednią transplantacją autologicznych prekursorów hemopoezy (6).

Należy wspomnieć także o udanych próbach zastosowania w leczeniu ostrych białaczek obciążonych złym rokowaniem komórek macierzystych od dawców rodzinnych, zgodnych jedynie w 1 haplotypie HLA. Próby takie podejmowane w latach 1980-tych kończyły się w ok. 90% przypadków niepowodzeniem z powodu odrzucenia przeszczepu lub ciężkiej ostrej GvHD (1). Redukcja liczby limfocytów T w przeszczepianym materiale, podanie biorcy dużej liczby komórek macierzystych (szpik, PBSC), dołączenie do leczenia mieloablacyjnego thiotepa i globuliny antytymocytowej, umożliwiły Aversie i wsp. (2) uzyskanie zachęcających rezultatów. U żadnego chorego nie zaobserwowano odrzucenia przeszczepu ani reakcji GvH. Nawrót choroby wystąpił u 13/43 pacjentów, w tym u 7, u których zabieg wykonano w okresie zaostrzenia choroby, jednak 12/43 chorych żyje (średnio 18 miesięcy) w całkowitej remisji.

Przeszczepianie komórek macierzystych szpiku i krwi obwodowej od dawców niespokrewnionych rozpoczęto we wczesnych latach 1980-tych i liczba ich stale rośnie. Ten rodzaj transplantacji wiąże się jednak z większą liczbą zgonów w porównaniu do przeszczepień od dawców rodzinnych (EBMT – 41% vs 33%) (3). Zależy to od genetycznych, niemożliwych do precyzyjnego określenia w obecnym stanie wiedzy różnic między osobami niespokrewnionymi. Prowadzi do długotrwałego upośledzenia odpowiedzi immunologicznej po zabiegu i ciężkich powikłań infekcyjnych oraz częstszego występowania ostrej GvHD (3). Wydaje się więc, że podstawowym problemem jest lepszy dobór dawców, stosowanie większej niż dotychczas liczby komórek macierzystych w przeszczepianym materiale, modyfikacja leczenia mieloablacyjnego, udoskonalenie leczenia zakażeń i GvHD (3).

Na zakończenie należy wspomnieć o głosach wobec transplantacji krytycznych. Niektórzy autorzy (7, 9, 16) twierdzą, że po zastosowaniu, intensywnej, nowoczesnej chemioterapii obejmującej podawanie m.in. dużych dawek arabinozydu cytozyny uzyskuje się u chorych na ostre białaczki szpikowe podobny odsetek 4-letnich przeżyć wolnych od choroby, jak w przypadku transplantacji autologicznych lub allogenicznych komórek macierzystych. Niezależnie od tych ocen wydaje się, że transplantacja prekursorów hemopoezy zwiększa wyraźnie liczbę pacjentów wyleczonych lub długo żyjących. Wg Burnetta (5) 50-60% chorych na ostrą białaczkę uzyskuje szansę wyleczenia po transplantacji allogenicznych prekursorów hemopoezy, a 45-55% pacjentów po przeszczepieniu komórek autologicznych – możliwość długotrwałego przeżycia.