Ομφαλοπλακουντιακό Αίμα Και Θεραπευτικές Εφαρμογές

Συλογή-επεξεργασία μονάδας ΟΠ.Α

Οι μονάδες ΟΠ.Α συλλέγονται με την in utero ή ex utero διαδικασία συλλογής, μετά από γραπτή συναίνεση της μητέρας. Το ΟΠ.Α συλλέγεται από την ομφαλική φλέβα με τη βοήθεια της βαρύτητας σε κλειστό αποστειρωμένο σύστημα δύο ασκών. Όλα τα στάδια επεξεργασίας πραγματοποιούνται σε κλειστό σύστημα 3 ασκών. Ο όγκος των μονάδων ΟΠ.Α μειώνεται, οπότε απομακρύνονται τα ερυθρά αιμοσφαίρια και το πλάσμα, ενώ τα HSCs συγκεντρώνονται στον ασκό κρυοκατάψυξης (Buffy coat, BC). Mεταξύ άλλων, δείγμα από κάθε μονάδα υποβάλλεται σε ανάλυση με κυτταρομετρία ροής (FACS) με τα κύτταρα να σημαίνονται με FITC–CD45+ ΡΕ-CD34+ PE–CD133+μονοκλωνικά αντισώματα καθώς και με 7-ΑΑD για τον έλεγχο της βιωσιμότητας. Ο in vitro έλεγχος της πολλαπλασιαστικής ικανότητας (proliferative capacity) των της μονάδας ΟΠ.Α γίνεται με μέτρηση του αριθμού των κυτταρικών αποικιών. CD34+CD45lo7AAD– κύτταρα Καλλιέργεια σε Methocult GF H4434 (BFU–E) Στη συνέχεια γίνεται κλασματική κατάψυξη με τη βοήθεια ατμών υγρού αζώτου και η μονάδα ΟΠ.Α. μεταφέρεται και αποθηκεύεται σε δοχείο ατμών υγρού αζώτου (-1560C). Περίπου 30.000 έως 40.000 μεταμοσχεύσεις HSCs πραγματοποιούνται ανά έτος παγκοσμίως. Η διαδικασία περιλαμβάνει HSCs προερχόμενα από το μυελό των οστών (BM), το κινητοποιημένο περιφερικό αίμα (PBSCs) και το ομφαλοπλακουντιακό αίμα (ΟΠ.Α-CB). Η ενδοφλέβια έγχυση των HSCs, μετά από προηγηθείσα υψηλής δόσης χημειοθεραπεία και/ή ανοσοθεραπεία, προσφέρει σημαντικά οφέλη σε ένα μεγάλο φάσμα κακοήθων και καλοήθων αιματολογικών παθήσεων. Εφαρμογές του ΟΠΑ στη θεραπεία κακοήθων και καλοήθων αιματολογικών νοσημάτων Ο μυελός των οστών (ΒΜ) και το περιφερικό αίμα (ΡΒ) έχουν επί μακρόν αποδείξει την αξία τους ως πηγή στελεχιαίων αιμοποιητικών κυττάρων (HSCs), παρ’όλα αυτά όμως η διαδικασία της ανεύρεσης συμβατού δότη μπορεί να κρατήσει αρκετούς μήνες. Έτσι και παρά το γεγονός ότι υπάρχουν καταγεγραμμένοι περίπου 13 εκατομμύρια εθελοντές δότες παγκοσμίως, πολλοί ασθενείς καταλήγουν να δεχθούν μειωμένης HLA συμβατότητας μοσχεύματα. Υπό αυτό το πρίσμα, η εισαγωγή του ΟΠ.Α. στην κλινική πράξη, ως πηγή HSCs, διεύρυνε τους ορίζοντες της μεταμόσχευσης τόσο για τους ασθενείς εκείνους για τους οποίους δεν μπορούσε να βρεθεί συμβατό μόσχευμα όσο και για τις εθνικές και φυλετικές μειονότητες που αντιμετωπίζουν παρόμοια προβλήματα. Σε μελέτη, (Tomblyn et al, 2009.) που περιέλαβε 623 ασθενείς με λευχαιμία εκ των οποίων άλλοι υποβλήθηκαν σε μεταμόσχευση αιμοποιητικών κυττάρων προερχόμενα από μυελό των οστών (ΒΜ) και άλλοι από ΟΠ.Α (CB), διαπιστώθηκε ότι οι ασθενείς που έλαβαν αιμοποιητικά κύτταρα μυελού οστών τόσο από συγγενείς δότες (RD) όσο και από συμβατούς μη συσχετιζόμενους δότες (URD), είχαν παρόμοιο διάστημα επιβίωσης ελεύθερο λευχαιμίας (LFS) με εκείνους που είχαν μεταμοσχευθεί με αντίστοιχα αιμοποιητικά κύτταρα προερχόμενα απο ΟΠ.Α. Η αλλογενής μεταμόσχευση HSCs από HLA ταυτόσημους ή συγγενείς δότες είναι ο μοναδικός τρόπος θεραπείας σε ασθενείς με μείζονα θαλασσαιμία ή δρεπανοκυτταρική αναιμία. Η αποκλειστική χρήση όμως του μυελού των οστών (ΒΜ) ως πηγής αιμοποιητικών κυττάρων για τις παραπάνω παθήσεις κατέδειξε την ύπαρξη αυξημένου κινδύνου σοβαρών επιπλοκών στους λήπτες (GVHD και TRM-Transplant related mortality) σε σχέση με τη χρήση ΟΠ.Α. για τον ίδιο σκοπό. Το ποσοστό GVHD σε νεαρής ηλικίας μεταμοσχευμένους με HSCs μυελού των οστών ασθενείς με μείζονα θαλασσαιμία ή δρεπανοκυτταρική αναιμία κυμαίνεται μεταξύ 12 και 27 τοις εκατό, ενώ το αντίστοιχο στην περίπτωση της χρήσης HSCs από ΟΠ.Α. κυμαίνεται μεταξυ 6 και 11 τοις εκατό. Τέλος, η αναιμία Fanconi (FA) χαρακτηρίζεται κλινικά από συγγενείς ανωμαλίες, προοδευτική έκπτωση της λειτουργίας του μυελού των οστών καθώς και προδιάθεση για κακοήθεια, ειδικότερα ΟΜΛ και επιθηλιακό καρκίνωμα (SCC). Η μεταμόσχευση HSCs είναι η μοναδική επιλογή ριζικής θεραπείας των αιματολογικών εκδηλώσεων της νόσου αν και με αυτό τον τρόπο δεν προλαμβάνεται η ανάπτυξη συμπαγών νεοπλασματικών όγκων, κυρίως στο κρανιό και στον αυχένα του τύπου του SCC.

Σε αναδρομική μελέτη, (Gluckman et al, 2007), που περιλάμβανε αναφορές στο Eurocord 26 Ευρωπαϊκών και μη κέντρων, το ΟΠ.Α φαίνεται ότι αποτελεί αξιόπιστη εναλακτική πηγή αιμοποιητικών κυττάρων για την αναιμία Fanconi σε σχέση με το μυελό των οστών, με πλέονεκτήματα το χαμηλό ποσοστό GVHD και την μειωμένη ανάγκη για πλήρη συμβατότητα κατά HLA. Εφαρμογές του ΟΠΑ στη θεραπεία συγγενών μεταβολικών νοσημάτων Την τελευταία 25ετία 1000 περίπου ασθενείς με τέτοιου τύπου νόσους όπως Μουκοπολυσακχαρίδωση (MPS) τύπου 1 (Σύνδρομο Hurler), Αδρενολευκοδυστροφία (ALD), μεταχρωματική λευκοδυστροφία (MLD), νόσος Krabbe, έχουν υποβληθεί σε μεταμόσχευση HSCs από συμβατούς δότες, φορείς ή όχι των ασθενειών αυτών με αποτέλεσμα την κλινική βελτίωση αρκετών από αυτών. Η ωφέλεια από την παραπάνω μεταμόσχευση προέρχεται κυρίως από την υποκατάσταση του ενζύμου που απουσιάζει στα κύτταρα του λήπτη, από τα κύτταρα του δότη. Σε μελέτη, (V.K.Prasad et al, 2008) που αφορούσε 159 παιδιατρικούς ασθενείς, οι οποίοι μεταμοσχεύθηκαν με στελεχιαία αιμοποιητικά κύτταρα προερχόμενα από ΟΠ.Α., παρατηρήθηκε πενταετής επιβίωση μετά τη μεταμόσχευση σε υψηλά ποσοστά-νόσος Krabbe (57,7%), νόσος MLD (57,8%), νόσος ALD (69,1%), σύνδρομο Hurler(74,5%) και νόσος Sanfilippo (56,2%)- συγκρίσιμα με εκείνα που παρατηρούνται σε αντίστοιχες μεταμοσχεύσεις HSCs με κύτταρα προερχόμενα από BM. Εφαρμογές του ΟΠΑ στη θεραπεία καρδιακών παθήσεων Οι καρδιαγγειακές παθήσεις (CVDs) αποτελούν την κύρια αιτία θανάτου σε παγκόσμιο επίπεδο. Η χρήση των στελεχιαίων κυττάρων για την βελτίωση της καρδιακής λειτουργικότητας μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου (ΜΙ), αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη θεραπευτική διαδικασία. Μετά από έμφραγμα μυοκαρδίου (ΜΙ) υπάρχει σημαντική απώλεια καρδιομυοκυττάρων καθώς και άλλων υποστηρικτικών κυττάρων, τα οποία θα πρέπει να αναπληρωθούν. Ταυτόχρονα, παρατηρείται αυξημένη έκφραση διαφόρων καρδιακών κυτταροκινών όπως SDF-1, MCP-3, GRO-1 οι οποιές έχουν χημειοτακτική δράση για τα στελεχιαία κύτταρα (SCs). Τα στελεχιαία κύτταρα μπορούν να διαφοροποιηθούν σε κυττάρα μυοκαρδίου, ενδοθηλιακά κυττάρα και άλλα υποστηρικτικά κύτταρα καθώς και δώσουν παρακρινικά σήματα ενεργοποίησης διαφόρων κυττάρων ή αναστολής της απόπτωσης. Σε αυτή τη διαδικασία, έχει δοκιμαστεί η χρήση τόσο ΒΜ όσο CB αλλά φαίνεται ότι τα στελεχιαία κύτταρα προερχόμενα από το CB έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με αυτά που προέρχονται από το μυελό των οστών όπως η ήδη προαναφερθείσα αυξημένη πολλαπλασιαστική ικανότητα καθώς και μεταμοσχευτική αποτελεσματικότητα (Finney MR et al, 2006.)

Εφαρμογές του ΟΠ.Α στη θεραπεία νευρολογικών παθήσεων

Οι αγγειακές παθήσεις του εγκεφάλου αποτελούν την τρίτη αιτία θανάτου στις Η.Π.Α., με την ισχαιμία του εγκεφάλου να αποτελεί την περισσότερο συχνή αιτία εγκεφαλικού επεισοδίου (87%). Ήδη από το 2001 είχε αποδειχθεί ότι η έγχυση στελεχιαίων κυττάρων από ΟΠ.Α σε ποντίκια που είχαν υποστεί πειραματική σύγκλειση καρωτιδικής αρτηρίας (MCAO) ως μοντέλο εγκεφαλικής ισχαιμίας, είχε σαν αποτέλεσμα την αναστροφή ορισμένων βλαβών της νόσου τόσο σε ανατομικό όσο και σε λειτουργικό επίπεδο (Chen et al, 2001). Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι σύμφωνα με σχετικές έρευνες δεν απαιτείται απ’ευθείας έγχυση των στελεχιαίων κυττάρων στον εγκέφαλο (Willing et al, 2003) και ότι παρουσιάζονταν ευνοϊκές επιδράσεις ακομή και αν τα στελεχιαία κύτταρα δεν κατέληγαν στο όργανο-στόχος (πιθανά μέσω της έκλυσης αυξητικών παραγόντων με αφορμή την εγκεφαλική υποξία) (Bolongan et al, 2004; Newman et al,2006), παρ’όλα αυτά όμως όταν τα στελεχιαία χορηγούνται ενδοπεριτοναϊκά, υπάρχουν σαφή δείγματα νευρωνικής αποκατάστασης, ενώ σε iv χορήγηση, η βελτίωση είναι μικρότερη (Verdame et al, 2005; Chang et al, 2006; Makinen et al, 2006; Nysted et al, 2006) Σημαντικό είναι επίσης το γεγονός ότι αντίθετα με τις υπάρχουσες φαρμακευτικές προσεγγίσεις στις οποίες απαιτείται η θεραπεία να ξεκινήσει τις πρώτες ώρες μετά το ισχαιμικό εγκεφαλικό εγκεφαλικό επεισόδιο, η θεραπεία με τη βοήθεια των στελεχιαία ήταν αποτελεσματικές ακόμη και μετά από 48h (Newcomb et al, 2006).

Εφαρμογές του ΟΠ.Α στη θεραπεία παθήσεων του επιθηλιακού ιστού

Οι βλάβες του επιθηλιακού ιστού του κερατοειδή χιτώνα, οφειλόμενες σε διάφορα αίτια (επαφή με αλκάλεα, σύνδρομο Stevens-Johnson, χρόνια κερατοεπιπεφυκίτιδα, κ.α.) αποτελούν σημαντικές αιτίες μείωσης έως και απώλειας της όρασης και χωρίς φυσιολογικό επιθήλιο δεν είναι εφικτή η εστίαση καθαρής εικόνας στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Η καλύτερη θεραπευτική προσέγγιση για αμφοτερόπλευρη νόσο αποτελεί η αλλογενής μεταμόσχευση κερατοειδούς η οποία όμως δεν στερείται επιπλοκών, απαιτεί μακροχρόνια λήψη προφυλακτικής αγωγής έναντι της απορρίψης του μοσχεύματος ο δε μέσος χρόνος επιβίωσης του μοσχεύματος είναι 2 έτη. Ομάδες εργασίας (Nichols et al,2005; Harris et al,2008) που χρησιμοποίησαν στελεχιαία κύτταρα του ΟΠ.Α. ως θεραπευτική επιλογή αναγέννησης ιστού στις περιπτώσεις παθήσεων του κερατοειδή, διαπίστωσαν μετά από ιστολογική και ανοσοχημική ανάλυση των διαφοροποιημένων in vitro στελεχιαίων κυττάρων ότι αυτά ήταν μορφολογικά πανομοιότυπα με κύτταρα επιθηλιακού ιστού κερατοειδούς. Τα κύτταρα αυτά εξέφραζαν επίσης την κυττοκερατίνη k3, ειδική των επιθηλιακών κυττάρων του κερατοειδή. Ερευνητές (Ma et al, 2005) οι οποίοι μεταμόσχευσαν πειραματικά διαφοροποιημένες in vitro, σε επιθηλιακά κύτταρα κερατοειδούς, στοιβάδες κυττάρων προερχόμενες από στελεχιαία κύτταρα του ΟΠ.Α. σε NZWR (New Zealand White Rabbits) διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να ανασυστήσουν τον κερατοειδή σχηματίζοντας διαυγή επιφάνεια. Τα στελεχιαία κύτταρα του ΟΠ.Α μπορούν επίσης να διαφοροποιηθούν σε επιθηλιακά κύτταρα δέρματος και έτσι να βοηθήσουν στην επούλωση τραυμάτων, εγκαυμάτων ή ελκών (π.χ. Διαβητικά έλκη). Διάφορες μελέτες (Badiavas et al, 2003; Valbonesi et al, 2004) έχουν καταδείξει την δυνητική χρήση των στελεχιαίων κυττάρων του ΟΠ.Α. στην επισκευή /επούλωση βλαβών του δέρματος. Η διαδικασία συνήθως συνίσταται στην ανάμιξη των κυττάρων με PBS ή στηρικτικό μέσο ινικής και στη συνέχεια τοπική έγχυση στην περιοχή της βλάβης (Elsharawy et al,2012; Tark et al,2010; Luo et al,2010). Στην περίπτωση των διαβητικών ελκών αποδείχθηκε ότι η έγχυση στελεχιαίων κυττάρων ΟΠ.Α. προάγει την επαναγγείωση καθώς και την εναπόθεση κολλαγόνου βελτιώνοντας και επιταχύνοντας δραματικά την επούλωση του διαβητικού έλκους (Elsharawy et al, 2012).

Εφαρμογές του Ο.ΠΑ στη θεραπεία παθήσεων του σακχαρώδη διαβήτη

Στις Η.Π.Α. διαγιγνώσκονται περίπου 15.000 νέες περιπτώσεις T1D/έτος σε νεαρά άτομα και το 5-10% όλων των διαβητικών ενηλίκων παρουσιάζουν φαινότυπο T1D (Type 1 Diabetes). Αναλογιζόμενοι ότι περίπου 23,6 εκατ. Άνθρωποι στις Η.Π.Α. ζουν με Σ.Δ. τότε 1-2 εκατ. από αυτούς έχουν T1D, πάθηση η οποία χαρακτηρίζεται από στην καταστροφή των β-κυττάρων των νησιδίων του παγκρέατος, τα οποία είναι υπεύθυνα για την παραγωγή της ινσουλίνης, από το ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτό οδηγεί σε μη ελεγχόμενη αύξηση της γλυκόζης στον αίμα καθώς και σε διάφορες επιπλοκές όπως καρδιομυοπάθεια, στεφανιαία νόσο του μυοκαρδίου, περιφερική αγγειοπάθεια και νευρολογικές επιπλοκές. Μέσα στις προσπάθειες για την θεραπεία του T1D περιλαμβάνεται και η εφαρμογή της αναγεννητικής ιατρικής με τη χρήση των στελεχιαίων κυττάρων. Πειραματόζωα (Non obese diabetic mice-NOD) με T1D που αντιμετωπίσθηκαν με στελεχιαία κύτταρα ΟΠ.Α. διαμόρφωσαν χαμηλότερα επίπεδα γλυκόζης αίματος καθώς και αυξημένη διάρκεια ζωής σε σχέση με τα πειραματόζωα ελέγχου (Ende et al, 2004,2002; D.T. Harris, M. Badowski & Harman 2009, Zhao et al, 2009). Αντίστοιχες κλινικές δοκιμές σε ασθενείς (Willing et al,2003; Haller et al, 2008; Zhao et al, 2012), κατέδειξαν σημαντική βελτίωση στη ρύθμιση της γλυκόζης και στην παραγωγή ινσουλίνης. Από τα μέχρι τώρα αποτελέσματα φαίνεται ότι η θετική επίδραση των στελεχιαίων κυττάρων in vivo οφείλεται τόσο στην διαφοροποίηση τους σε β-κύτταρα νησιδίων παγκρέατος όσο-και πιθανώς σημαντικότερα-στη ρύθμιση της ανοσιακής απάντησης του ασθενή προς την κατεύθυνση της ανοχής μέσω του ελέγχου της λειτουργίας των Τ effector/Tregs και της παραγωγής TGF-β1 (κυτταροκίνης με σημαντικό ρόλο στο μηχανισμό αυτοανοσίας). Αυτές οι δράσεις έχουν ως αποτέλεσμα τον καλύτερο έλεγχο της αντίδρασης αυτοανοσίας που σχετίζεται με τον T1D (Zhao et al, 2009,2010,2012; Luo et al,2005).

Συμπεράσματα

Η αναγεννητική ιατρική φαίνεται ότι έχει την δυνατότητα να αντιμετωπίζει αρκετές από τις παθολογικές καταστάσεις που αναφέρθηκαν με την επισκευή ή και την αντικατάσταση του παθολογικού ιστού. Στα αναπτυγμένα κράτη υπολογίζεται ότι το 2040 η συνολική δαπάνη που αφορά την περίθαλψη θα φθάνει το 25% του Α.Ε.Π. Δεδομένου ότι η αναγεννητική ιατρική στοχεύει όχι απλώς στην ανακούφιση των συμπτωμάτων ή στην επιβράδυνση της πορείας μιας νόσου αλλά στην λειτουργική και πιθανά στην ανατομική αποκατάσταση των ιστών και οργάνων, ο τομέας αυτός έχει την δυνητική ικανότητα να περιορίσει σημαντικά τα κόστη των υπηρεσιών υγείας. Για να γίνει πραγματικότητα ο στόχος αυτός είναι ιδιαίτερα σημαντική η επιλογή των κατάλληλων πηγών στελεχιαίων κυττάρων, ανάλογα πάντα με την νόσο της οποίας απαιτείται η αντιμετώπιση. Τα στελεχιαία κύτταρα του ΟΠ.Α. έχουν την ικανότητα να είναι πολυδύναμα (pluripotential) και εύκολα προσβάσιμα και χρησιμοποιήσιμα δεδομένου ότι πολλές φορές, κατά τη διάρκεια κλινικών δοκιμών, αρκεί η έγχυσή τους χωρίς να απαιτείται in vitro καλλιέργεια και έκπτυξη (expansion). Είναι αρκετά πιθανό ότι η εργαστηριακή έρευνα καθώς και οι κλινικές δοκιμές που θα πραγματοποιηθούν στα επόμενα χρόνια να αποδείξουν ότι τα στελεχιαία κύτταρα του ΟΠ.Α. είναι ικανά να πραγματοποιήσουν αν όχι όλες, τις περισσότερες από τις λειτουργίες των εμβρυϊκών κυττάρων (ES) γεγονός που θα έχει ως αποτέλεσμα να καταστήσει την σημερινή διαμάχη για τη χρήση των ES ανθρώπινης προέλευσης χωρίς αντικείμενο όχι για ηθικούς αλλά για επιστημονικούς λόγους.