Komórki macierzyste. Jak przygotowuje się i przechowuje bezcenne preparaty [ZDJĘCIA]

Przez lata krew pępowinowa traktowana była jako odpad medyczny, po porodzie razem z łożyskiem trafiała na śmietnik. Ale to się zmieniło, gdy odkryto właściwości zawartych w niej komórek macierzystych. Dziś komórki te wykorzystuje się do leczenia śmiertelnie groźnych chorób, ale zanim staną się lekiem – muszą przejść długą drogę.

1. Krew pępowinowa pozyskiwana jest tuż po porodzie, już w chwili gdy dziecko znajduje się w bezpiecznych ramionach mamy, lub w rękach zespołu medycznego. Dokonuje się tego po odcięciu pępowiny, zawiązaniu jej, a także po tym gdy matka urodzi już całe łożysko. Jest to zatem zabieg całkowicie bezpieczny i bezbolesny – zarówno dla mamy jak i noworodka. Krew pępowinową można pozyskać zarówno podczas porodu drogami natury, jak i cesarskiego cięcia. Trafia ona do specjalnych plastikowych worków pobraniowych. Zawierają one antykoagulant – preparat zapobiegający krzepnięciu. Pozyskana krew przewożona jest do Banku Komórek Macierzystych. Powinno stać się to jak najszybciej. Czas ma tu wielkie znaczenie, ponieważ wraz z każdą godziną komórki ulegają osłabieniu i wymierają, co oczywiście zmniejsza lub nawet wyklucza przydatność krwi.

2. W banku komórek krew trafia – przez specjalną śluzę – do Pracowni Preparatyki Komórek Macierzystych. To pomieszczenie sterylne, ze ściśle ograniczonym dostępem. Odbywa się w nim trwający blisko 8 godzin proces preparatyki. W jego trakcie próbki krwi są wysyłane na badania, a ona sama jest przygotowywana do zamrożenia. Oczywiście, najpierw diagności muszą stwierdzić, czy pozyskana krew będzie w ogóle przydatna do stworzenia z niej leczniczego preparatu. Określa się zatem – m.in. z wykorzystaniem wartego około 900 tysięcy cytometru przepływowego – „komórkowość” i „żywotność” danej próbki. Komórkowość – to parametr mówiący o liczbie krwinek białych – wśród których są komórki macierzyste). Żywotność – procent krwinek białych, które wciąż są żywe. Przy pierwszym takim badaniu jako obiecujące uznawane są wyniki na poziomie ponad miliona dla liczby komórek i ponad 90 procent – dla ich żywotności. Wyniki niższe – oznaczają dyskwalifikację danej próbki. Badanie na cytometrze, łącznie z przygotowaniem preparatu, trwa kilkanaście, może kilkadziesiąt minut. Zakwalifikowane próbki są kierowane do kolejnych analiz.

3. Gdy pracownicy laboratorium poddają próbki krew pępowinową badaniom, w sterylnej pracowni trwa żmudny proces przygotowania preparatu. Z grubsza rzecz ujmując chodzi o „zagęszczenie” krwi: uzyskanie próbki o dużo mniejszej objętości, ale o wielokrotnie wyższej zawartości krwinek białych, a co za tym idzie – komórek macierzystych. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tego efektu jest „odsiewanie” z próbki osocza i krwinek czerwonych. Wykorzystuje się do tego m.in. zjawisko sedymentacji (opadania cząstek stałych w cieczy i tworzenia osadu) oraz wysokoobrotowe wirówki. Ostatnim etapem przygotowania preparatu jest dodanie do niego substancji, która zapobiegnie zniszczeniu komórek w trakcie zamrażania.

4. Przygotowany preparat jest wstępnie mrożony w zamrażarce gradientowej. Dzieje się to stopniowo, cykl zmniejszania temperatury jest tak zaprogramowany, by nie uszkodzić struktury wyizolowanych komórek macierzystych. W zamrażarce gradientowej preparaty zamrażane są do temperatury około minus 90 stopni. Trwa to około 70 minut.

5. Z zamrażarki gradientowej preparaty, po zamknięciu ich w specjalnych aluminiowych kasetkach, ruszają w podróż do docelowych zamrażarek. Odbywają ją schipperem – specjalnym, wypełnionym ciekłym azotem zbiornikiem transportowym na kółkach. Schipper przypomina nieco znanego z „Gwiezdnych wojen” Artuditu – pękatego robota R2D2.

6. Docelowym miejscem przechowywania preparatów jest pomieszczenie w którym znajdują się potężne zbiorniki kriogeniczne, potocznie zwane tankami. Każdy z nich mieści kilkaset litrów ciekłego azotu w temperaturze około -190 stopni. Najnowsze preparaty trafiają do tanku z napisem: KWARANTANNA. Po pandemicznych doświadczeniach kwarantanna kojarzy nam się z izolacją i osamotnieniem, ale ta kwarantanna jest nieco inna, ma na celu przechowanie komórek do czasu, aż wykonane zostaną wszystkie niezbędne badania. Opatrzony odpowiednim kodem preparat w kasecie trafia w specjalną szynę, w której może znajdować się ich osiem, a następnie jest zanurzany w oparach ciekłego azotu. W tym momencie od pozyskania krwi pępowinowej minęło około 24 godzin. Kolejne etapy mierzone będą już dniach, tygodniach, a nawet latach. W samej kwarantannie preparat pozostaje około roku.

7. W tym czasie w Medycznym Laboratorium Diagnostycznym dokonywane są kolejne badania próbek krwi pępowinowej. Wykonuje się m.in. „posiew mikrobilogiczny”, który pozwala stwierdzić, czy w danej próbce nie ma bakterii, zarówno tlenowych jak i beztlenowych. To badanie jest dość widowiskowe – ze względu konstrukcję urządzenia, które jest do niego używane. To przypominający futurystyczną lodówkę BAC-TEC. W jego wnętrzu, inaczej niż w lodówce, panują warunki przyjazne dla rozwoju bakterii. To po prostu… inkubator. Próbki z krwią umieszcza się w otworach na wewnętrznej stronie drzwi maszyny i… czeka do dwóch tygodni. Jeśli tym czasie, w którejś z próbek dojdzie do namnażania drobnoustrojów, BAC-TEC odczyta to i ogłosi alarm. Na jego panelu zewnętrznym pojawi się wówczas czerwone światło, światełko takiego samego koloru rozbłyśnie również wokół otworu, w którym tkwi próbka. Jeśli bakterie się nie namnażają – światła pozostają zielone. Oczywiście stwierdzenie w próbce bakterii eliminuje preparat z dalszego procesu. Z kolei wynik negatywny – kwalifikuje go do dalszego postępowania.

8. W czasie gdy preparat uzyskany z krwi pępowinowej przebywa w kwarantannie, w laboratorium badana jest również pobrana przy porodzie od matki tzw. krew obwodowa (ta krążąca w żyłach i wypełniająca naczynia krwionośne). Analizuje się ją pod kątem występowania biologicznych czynników chorobotwórczych, w tym wirusów – HIV, toksoplazmozy, HCV, HBV. Ich obecność – oczywiście dyskwalifikuje preparat. Co ciekawe, około pół roku po pozyskaniu krwi pępowinowej, ponownie pobiera się i bada krew obwodową dawczyni – znów pod kątem występowania biologicznych czynników chorobotwórczych. Tym razem chodzi o wyeliminowanie potencjalnego zagrożenia tym, że dawczyni zastała zarażona na przykład podczas pobytu w szpitalu, a czas od momentu zakażenia był tak krótki, że nie wykazano ich w pierwszym badaniu. To, w języku diagnostów, krok w celu wykluczenia tzw . „okienka serologicznego”. Gdy to badanie krwi matki wykaże, że nie ma zagrożeń – zaczyna się kolejny bardzo ważny etap.

9. Aby komórki macierzyste można było w przyszłości wykorzystać w leczeniu trzeba poznać ich HLA – czyli główny układ zgodności tkankowej. To, mówiąc w wielkim uproszczeniu, ustalenie charakterystyki biologicznej komórek, ich specyficznego profilu. Pozwala on dopasować określone komórki macierzyste do określonego biorcy bez ryzyka, że preparat zostanie odrzucony, potraktowany przez jego system immunologiczny jako obcy. To badanie – najbardziej skomplikowane i najdroższe, wykonuje się już po wszystkich procedurach weryfikujących przydatność pobranych komórek macierzystych. Po określeniu profilu dokonuje się zgłoszenia preparatu do bazy Poltransplantu – publicznej instytucji, która koordynuje przekazywanie krwi i narządów do medycznego wykorzystania.