Гематология-использование пуповинной крови вместо костного мозга для аллогенной трансплантаци гемопоэтических стволовых клеток

Трансплантация аллогенных гемопоэтических стволовых клеток являетсяметодом выбора при некоторых гематологических заболеваниях, в частностипри врожденных нарушениях иммунной системы, наследственных анемиях,некоторых болезнях обмена и злокачественных гематологических заболеванияхлейкемиях [I]. Оптимальным аллогенным донором для трансплантациигемопоэтических стволовых клеток является брат или сестра больного,имеющие идентичный человеческий лейкоцитарный антиген (ЧЛА). Еслисреди членов семьи нет ЧЛА-идентичного донора, то в некоторых случаях,главным образом у молодых пациентов, можно выполнить трансплантациюгемопоэтических стволовых клеток с использованием костного мозганеродственного донора, совместимого по ЧЛА.
Из-за большой полиморфности системы ЧЛА вероятность того, что неродственныйдонор костного мозга является ЧЛА-совместимым, очень мала. В мирев целом записались в качестве доноров костного мозга более 2 млндобровольцев. Многие из них были типированы по ЧЛА, благодаря чемусоздан огромный банк данных. Однако из-за исключительного полиморфизмасистемы ЧЛА лишь меньшинству пациентов, не имеющих идентичного поЧЛА родственного донора, можно осуществить трансплантацию костногомозга от неродственного донора. Поскольку лишь часть доноров полностьютипированы по ЧЛА, с донором не всегда можно связаться в нужныймомент, а также из-за того, что необходимы различные иммунологические,вирусные и гемопоэтические проверки, период между запросом и собственнотрансплантацией иногда может составлять более 6 мес. Поиск подходящегодонора костного мозга - дорогой и длительный путь, и иногда пациентне доживает до трансплантации. Вероятность того, что для пациентов,принадлежащих к этническим меньшинствам, найдется ЧЛА-идентичныйнеродственный донор, может быть еще меньше, поскольку встречаемостьопределенных ЧЛА в различных этнических группах варьирует.
Из сказанного ясно, насколько актуален поиск альтернативных источниковгемопоэтических стволовых клеток для трансплантации, с тем, чтобыотпала необходимость брать костный мозг у добровольцев. Одним измногих источников гемопоэтических стволовых клеток для трансплантацииявляется пуповинная кровь.
Гемопоэтические прогениторные клетки в пуповинной крови Уже в 70-хгодах было известно, что пуповинная кровь содержит большее количествокровообразующих клеток-предшественников (гемопоэтические прогениторныеклетки - ГПК) по сравнению с обычной кровью детей и взрослых. ГПК,будучи выведены in vitro при определенных условиях в присутствиигемопоэтических факторов роста, могут формировать колонии зрелыхклеток крови. Поэтому они также называются колониеобразующими единицами(КОЕ). КОЕ далее типируются путем анализа типа зрелых клеток крови,имеющихся в выросшей колонии. ГПК, которые вырастают в колонии гранулоцитови(или) моноцитов, называются КОЕ-гранулоцитами/моноцитами (КОЕ-ГМ).Клетки-предшественники, которые in vitro в присутствии, в частности,эритропоэтина могут продуцировать большие группы эритроидных клеток,называются взрывообразующими единицами эритропоэза - ВОЕ-Э. ГПК,способные вырастать в колонии клеток разных типов, таких как гранулоциты,эритроциты, мегакариоциты и моноциты, называются КОЕТЭММ. Чем большеразличных линий дифференциации может продуцировать клетка-предшественник,тем более незрелой она является. Способность гемопоэтических стволовыхклеток поддерживать кровообразование путем постоянной пролиферациии дифференцировки является очень важной при трансплантации кровообразующегооргана, поэтому трансплантат должен содержать очень незрелые полипотентныестволовые клетки, которые еще могут развиваться как в лимфоидном,так и в эритроидном и миелоидном направлениях. Кроме того, эти клеткидолжны быть способны поддерживать сами себя.
Отсутствуют исследования in vitro, в которых была бы точно определенаэта полипотентная гемопоэтическая популяция человеческих стволовыхклеток.
Однако, по всей вероятности, наиболее незрелая прогениторная клетка,которую можно вывести in vitro, позволяет в какой-то степени судитьо встречаемости этих полипотентных стволовых клеток.
В 1988 г. И. Вгохтеуег и соавт. [2, З], используя техники выведенияin vitro, показали, что может быть получено достаточное количествопуповинной крови для того, чтобы произвести трансплатацию гемопоэтическихстволовых клеток. Когда пуповина новорожденного перерезана, остатокпуповинной крови может быть собран путем пункции вены пуповины.Это можно сделать, когда плацента еще находится в матке или дажеуже рождена, поскольку в первые 30 мин после рождения кровь в плацентеи пуповине не свертывается. В зависимости от времени перерезанияпуповины и от других факторов, таких как масса тела новорожденного,срок беременности и длина пуповины, объем пуповинной крови можетсоставлять до 200 мл. Н. Вгохтеуег и соавт. показали, что криообработкапуповинной крови не вызывает существенной потери ГПК, и рассчитали,что у детей можно выполнять аллогенные трансплантации гемопоэтическихстволовых клеток с использованием пуповинной крови. В 1988 г. поих инициативе в Париже была выполнена первая трансплантация с использованиемпуповинной крови [4].

Аллогенная трансплантация стволовых клеток с использованием пуповиннойкрови родственных доноров

С момента первой трансплантации пуповинной крови в 1988 г. какминимум 35 детям была выполнена трансплантация с использованиемпуповинной крови брата или сестры [4 - 8]. Все трансплантациибыли выполнены с использованием криообработанной пуповинной крови.Из этих 35 пациентов 20 трансплантация была выполнена по поводузлокачественного гематологического заболевания, 2 - по поводунейробластомы и 13 - по поводу незлокачественных заболеваний.19 больным выполенна трансплантация пуповинной крови от генотипическиидентичных по ЧЛА братьев или сестер. В 11 случаях пуповиннаякровь донора отличалась на 1 ЧЛА-антиген от крови пациента- 5трансплантаций были выполнены с использованием гаплоидентичнойпуповинной крови, причем различались 2 или 3 локуса ЧЛА. Среднийвозраст реципиентов составлял 6 лет (от 0,8 до 16 лет). Массатела реципиентов была в среднем 20 кг (от 8 до 50 кг). 17 пациентовпосле трансплантации пуповинной крови получали лечение гемопоэтическимифакторами роста для стимуляции восстановления костного мозга:7 пациентов получали гранулоцитарный колониестимули рующий фактор(Г-КСФ), 9 - гранулоцитарномакрофагальный (ГМ-КСФ) и 1 пациент- Г-КСФ в комбинации с ГМ-КСФ. Гематологическое восстановлениепосле трансплантации у пациентов, которые получали лечение гемопоэтическимифакторами роста, не отличалось от такогого у пациентов, которыене получали факторов роста.
Средний объем трансплантата составлял 100 мл (42-282 мл). В среднембыло пересажено 4 • 107 ядросодержащих клеток на 1 кг массы тела(1 - 33 • 107/кг). Число ГПК, рассчитанное на основании количестваКОЕ-ГМ в трансплантате, составляло 2,4 • 104кг (0,2 - 25,6 • 104кг).Не обнаружено явной связи между числом ядросодержащих клеток иКОЕ-ГМ в трансплантате и скоростью гематологического восстановленияпосле трансплантации.
Период между следующим после трансплантации днем и днем, когдачисло гранулоцитов превысило 0,5 • 109/л, составлял в среднем23 дня (12 - 46 дней). В среднем было необходимо 44 дня для того,чтобы число тромбоцитов превысило 50 • 109л. У 4 реципиентов этихтрансплантатов не произошло роста гемопоэтических клеток донора-2 из этих больных умерли слишком быстро после трансплантации,так что невозможно было оценить успешность пересадки стволовыхклеток. У пациентов, которым была выполнена ЧЛА-идентичная трансплантацияили трансплантация пуповинной крови с отклонением на 1 антиген,после трансплантации не наблюдалось реакции трансплантат противхозяина ТПХ или же эта реакция была максимум I степени или небыла клинически значимой. У 2 из 5 пациентов, которые подверглисьтрансплантации пуповинной крови, отличавшейся на 2 или 3 ЧЛА-антигена,возникла тяжелая реакция ТПХ III или IV степени. Результаты этихисследований показывают, что можно производить трансплантациигемопоэтических стволовых клеток с использованием пуповинной крови.При трансплантации пуповинной крови, вероятно, возникает не стольактивная реакция ТПХ, как при трансплантации костного мозга, однакочастота развития реакции ТПХ у детей, подвергшихся трансплантациикостного мозга, также довольно низкая, поэтому еще рано делатьокончательные выводы. До настоящего времени трансплантации былиуспешны лишь у детей, масса тела которых не превышала 40 кг. Данныео продолжительности свободного от болезни выживания еще не получены,и, следовательно, их сравнение с таковыми для пересадок костногомозга еще невозможно в связи с малой длительностью последующегонаблюдения.
Использование пуповинной крови для трансплантации у взрослых Пуповиннаякровь содержит относительно незрелые ГПК в высоких концентрациях.Общая концентрация ГПК в пуповинной крови сравнима с таковой вкостном мозге, но число ранних клеток-предшественников статистическизначимо выше, чем в костном мозге [9 - 14]. Традиционно гемопоэтическаяпотенция трансплантатов костного мозга оценивается по числу КОЕ-ГМ.Однако редко обнаруживают значимую связь между числом КОЕ-ГМ втрансплантате и степенью или быстротой гематологического восстановленияпосле трансплантации. В большинстве случаев при трансплантациикостного мозга вводят такое количество клеток-предшественников,что речь идет о "насыщающей дозе", так что выявить прямуюсвязь невозможно. Кроме того, количество КОЕ-ГМ не обязательноотражает действительное содержание стволовых клеток, ответственныхза гематологическое восстановление после трансплантации. В такомслучае определение ранних клеток-предшественников позволило былучше установить связь со степенью и быстротой гематологическоговосстановления.
Так, в пуповинной крови содержится в 2 раза больше полипотентныхГПК (КОЕ-ГЭММ) в расчете на 1 мл, чем в таком же объеме трансплантатакостного мозга. За 1 раз может быть забрано в средем около 80- 100 мл пуповинной крови. Число КОЕ-ГМ в пуповинной крови составляетпримерно 1 • 104мл.
Норма содержания КОЕ-ГМ для аллогенной трансплантации костногомозга определена на уровне 2 • 104 на 1 кг массы тела пациента,следовательно, можно без затруднений выполнять трансплантациидетям, имеющим массу тела до 40 - 50 кг. Если учесть, что в пуповиннойкрови содержится в 2 раза больше ранних клеток-предшественников,чем КОЕГМ, то трансплантации возможны и у пациентов с массой тела80 - 100 кг. Многие исследователи пытались рассчитать гемопоэтическийпотенциал пуповинной крови. Хотя эти расчеты, безусловно, остаютсяпримерными прикидками и в конечном итоге единственным доказательствомправильности расчетов являются результаты трансплантаций, принятосчитать, что, по грубой оценке, для нормальной репопуляции послетрансплантации 1 мл пуповинной крови на 1 кг массы тела реципиентадолжно быть более чем достаточно. Если это предположение правильно,то возможно использование пуповинной крови для трансплантацийу взрослых.

Трансплантации у неродственных пациентов

Видео: Трансплантация костного мозга и стволовые клетки

Недавно в США детям была осуществлена трансплантация пуповиннойкрови неродственного донора. В обоих случаях трансплантат прижилсяи было констатировано быстрое гематологическое восстановление.Таким образом, возможно выполнение трансплантации пуповинной кровинеродственных доноров. Возникает вопрос, будет ли "банк пуповиннойкрови", содержащий криообработанные трансплантаты, полезнымдополнением к системе использования неродственных трансплантатовгемопоэтических стволовых клеток, полученных от доноровдобровольцев.Некоторые преимущества подобного банка пуповинной крови очевидны.После родов пуповинная кровь в большинстве случаев выбрасываетсявместе с плацентой и пуповиной. Использование пуповинной крови,разумеется, не причиняет донору никакого вреда, и эту кровь легкособирать.
Криообработанная пуповинная кровь доступна немедленно, и когдарезультаты типирования по ЧЛАклассу I и ЧЛА-классу II известны,эона может быть очень быстро использована для трансплантации.Вероятность заражения вирусными инфекциями низка и может бытьзаранее исключена. Использование криообработанной пуповинной кровиможет иметь с иммунологической точки зрения некоторые преимуществаперед трансплантацией костного мозга, так как возможно выполнениеиммунологических перекрестных проб с реципиентом. Сбор пуповиннойкрови от детей, принадлежащих к этническим меньшинствам, позволиткомпенсировать относительный недостаток трансплантатов в этойгруппе и повысить вероятность получения ЧЛА-совместимого трансплантатадля представителей этнических меньшинств. Исходя из этих соображений,следует признать, что банк пуповинной крови является полезнымдополнением к банку данных о неродственных донорах костного мозга.
Банк пуповинной крови Eurocord Nederland Недавно учрежденное ОбществоEurocord Nederland имеет целью стимулировать закладку национальногобанка пуповинной крови, заботиться об оптимальном качестве трансплантатови организовывать работу банка пуповинной крови в соответствиис международными требованиями и рекомендациями [15 18]. Коллективнымичленами Общества являются отделения гематологии, иммуногематологии,детских болезней, акушерства, банки крови и Общество Europdonor,которое также способствует развитию системы использования костногомозга неродственных доноров. В сотрудничестве с другими членамиEuropean Cord Blood Bank, в частности в Англии, Франции, Германиии Италии, и различными голландскими банками крови разрабатываютсяматериально-техническое обеспечение и способы сохранения качестватрансплантатов с тем, чтобы заложить банк пуповинной крови. Однакособственно создание банка возможно только при появлении источниковфинансирования. В настоящее же время Общество Eurocord Nederlandможет предоставлять оборудование для заморозки пуповинной кровидля потенциальных трансплантаций внутри семей, т. е. в том случае,если мать пациента, которому необходима аллогенная трансплантациякостного мозга, беременна, Общество может предоставить оборудованиедля забора пуповинной крови после родов, ее криообработки и выполнениянеобходимых тестов in vitro для решения вопроса о том, может лиэта пуповинная кровь быть использована в качестве трансплантата.
За прошедшие 6 мес с этой целью в Академической больнице в Лейденеуже прошло криообработку некоторое количество трансплантатов.Материальнотехническое обеспечение для забора, криообработки,тканевого типирования, утверждения, характеристики и выдачи подобныхтрансплантатов разработано Обществом Eurocord Nederland и доступнопока в ограниченной мере. Eurocord Nederland ставит себе цельюв ближайшие годы заложить банк примерно из 10 000 трансплантатовпуповинной крови и подготовить их для клинического использования.
(Это исследование было частично субсидировано Praeventie-fonds,номер проекта 28-2280.
В работе Обществе Eurocord Nederland принимают участие: д-р J.H.F.Falkenburg, специалист по внутренним болезням, Academisch ZiekenhuisLeiden- др W.E. Fibbe, специалист по внутренним болезням, AcademischZiekenhuis Leiden- проф.д-р R. Willemze, специалист по внутреннимболезням, Academisch Ziekenhuis Leiden- д-р Н.Н.Н. Kanhai, гинеколог,Academisch Ziekenhuis Leiden- д-р М. Oudshoorn, Academisch ZiekenhuisLeiden- проф.д-р A. Haraldsson, педиатр, Academisch ZiekenhuisLeiden- д-р A. Brand, специалист по внутренним болезням, SticklingBloedbank Leidsenhage, Den Haag/Leiden и проф.д-р J.J.
van Rood, специалист по внутренним болезням, Stichting Europdonor,Leiden, Netherlands.)

Литература:

1. O`Reilly RJ. Allogenic bone marrow transplantation: currentstatus and future directions [review]. Blood 1983-62:941-64.
2. Broxmeyer HE, Douglas GW, Hangoc G, Cooper S, Bard J, EnglishD, et al. Human umbilical cord blood as a potential source oftransplantable hematopoietic stem/progenitor cells. Proc NatiAcad Sci USA 1989-86:3828-32.
3. Broxmeyer HE, Gluckman E, Auerbach A, Douglas GW, FriedmanH, Cooper S, et al. Human umbilical cord blood: a clinically usefulsource of transplantable hematopoietic stem/progenitor cells [review].IntJ Cell Cloning 1990-8 Suppi 1:76-91.
4. Gluckman E, Broxmeyer HA, Auerbach AD, Friedman HS, DouglasGW, Devergie A, et al.
Hematopoietic reconstitution in a patient with Franconi`s anemiaby means of umbilical cord blood from an HLA-identical sibling.N Engi J Med 1989-321:1174-8.
5. Wagner JE, Broxmeyer HE, Byrd RL, Zehnbauer B, Smeckpeper B,Shah N, et al. Transplantation of umbilical cord blood after myeloablativetherapy: analysis of engraftment. Blood 1992:79:1874-81.
6. Vilmer E, Sterkers G, Rahimy C, Denamur E, Elion J, BroyartA, et al. HLA-mismatched cord-blood transplantation in a patientwith advanced leukemia.
Transplantation 1992-53:1155-7.
7. Vanlemmens P, Plouvier E, Amsallem D, Radacot E, DeschaseauxML, Schaap JP, et al. Transplantation of umbilical cord bloodin neuroblastoma. Nouv Rev FrHematol 1992:34:243-6.
8. Wagner JE, Kernan NA, Broxmeyer HE, Gluckman E. Allogeneicumbilical cord transplantation: report of results in 26 patients[abstract]. Blood 1993-82:86.
9. Broxmeyer HE, Hangoc G, Cooper S, Ribeiro RC, Graves V, YoderM, et al. Growth characteristics and expansion of human umbilicalcord blood and estimation of its potential for transplantationin adults. Proc Nati Acad Sci USA 1992-89:4109-13.
10. Hows JM, Bradley BA, Marsh JC, Luft T, Coutinho L, Testa NG,et al. Growth of human umbilical-cord blood in longterm hematopoieticcultures. Lancet 1992:340:73-6.
11. Lu L, Xiao M, Shen RN, Grigsby S, Broxmeyer HE.
Enrichment, characterization, and responsiveness of single primitiveCD34 human umbilical cord blood hematopoietic progenitors withhigh proliferative and replating potential. Blood 1993-81:41-8.
12. Cardoso AA, Li ML, Batard P, Hatzfeld A, Brown EL, LevesqueJP, et al. Release from quiescence of CD34+ CD 38- human umbilicalcord blood cells reveals their potentiality to engraft adults.Proc Nati Acad Sci USA 1993:90:8707-11.
13. Falkenburg JHF, Luxemburg-Heijs SAP van, Zijimans JM, FibbeWE, Kluin-Nelemans JC, Kanhai HHH, et al. Separation, enrichment,and characterization of human hematopoietic progenitor cells fromumbilical cord blood. Ann Hematol 1993:67:231-6.
14. Zijimans JM, Luxemburg-Heijs SAP van, Falkenburg JHF, WillemzeR, Fibbe WE.
Sequential FACS analysis of colonies from single cell-sorted cord-bloodderived progenitor cells: identification of late appearing mixedcolonies in the CD34+/CD45RA/rhodamine fraction [abstract]. Blood1992:80:175.
15. Lim FTH, Winsen L van, Willemze R, Kanhai HHH, FalkenburgJHF. Influence of delivery on numbers of leukocytes, leukocytesub-populations, and hematopoietic progenitor cells in human umbilicalcord blood. Blood Cells (in print).
16. Newton I, Charbord P, Schaal JP, Herve P. Toward cord bloodbanking: density-separation and cryopreservation of cord bloodprogenitors. Exp Hematol 1993:21:671-4.
17. Rubinstein P, Rosenfield RE, Adamson JW, Stevens CE. Storedplacental blood for unrelated bone marrow reconstitution [review].Blood 1993:81:1679-90.
18. Gluckman E, Wagner J, Hows J, Reman N, Bradley B, BroxmeyerHE. Cord blood banking for hematopoietic stem cell transplantation:an international cord blood transplant registry. Bone Marrow Transplant1993:11:199-200.
Взято из Ned Tijdschr Geneeskd 1995-139(26):1319-22 с разрешенияглавной редакции и авторов.