Predstavte si inštitúciu, ktorá by dokázala zabezpečiť rodičom práve narodeného dieťaťa, že ich potomok bude celý život zdravý. Znie to ako hudba budúcnosti? Pozor, možno bližšej, než by sa zdalo...

Pupočníková krv – poistka na celý život?

S pupočníkom sa po pôrode donedávna nakladalo ako s biologickým odpadom. Z tejto zdanlivo neužitočnej a tak trochu nechutne vyzerajúcej krvavej šnúry sa však vykľul biologický materiál s obrovským potenciálom v podobe krvotvorných kmeňových buniek. Životnosť väčšiny buniek v našom tele je obmedzená (neuróny sú v tomto smere veľkou výnimkou) na určitý, zvyčajne krátky čas. Na to, aby bunky z nášho tela neubúdali, ale aj pribúdali, slúžia práve kmeňové bunky. Kmeňové bunky majú obrovský diferenciačný potenciál, tzn. môžu sa premeniť prakticky na akúkoľvek bunku. Niektoré kmeňové bunky sa vyskytujú len počas embryonálneho štádia vývinu človeka a po splnení svojej úlohy zanikajú. Iné nás v obmedzenom množstve sprevádzajú počas celého života. Takýmito kmeňovými bunkami sú aj krvotvorné kmeňové bunky, ktoré sústavne obnovujú červené krvinky, biele krvinky a krvné doštičky.

Kmeňové bunky sa líšia svojou zrelosťou. Nezrelá kmeňová bunka sa môže premeniť na viacero typov buniek. Zrelšie kmeňové bunky sú schopné premeny len na určitý typ buniek (napr. kmeňové bunky kože sú schopné diferencovať sa iba na kožné bunky, krvotvorné kmeňové bunky zas nepretržite obnovujú populáciu červených krviniek, bielych krviniek a krvných doštičiek). Tento poznatok je a bol využívaný desiatky rokov pri transplantácii kostnej drene. Krvotvorné bunky odobraté dospelému darcovi však už môžu byť poškodené, napr. chemoterapiou alebo ionizačným žiarením. Bunky pochádzajúce z pupočníka však nie sú zaťažené procesom starnutia ani vplyvmi prostredia.

Postupne sa však začína ukazovať, že ani samotná krvotvorná kmeňová bunka nie je úzkoprso predurčená na život krvinky či doštičky. Za určitých okolností dokáže krvotvorná kmeňová bunka prekročiť bariéru svojho určenia a stať sa zárodkom buniek iných tkanív. Tieto potom podľa potreby môžu poslúžiť ako zdroj „náhradných dielov“ aj pre poškodené orgány ako napr. srdce, cievy, pečeň či obličky. V laboratórnych podmienkach sa z nich podarilo vypestovať dokonca i nervové bunky. Napriek tomuto takmer „sci-fi“ poznatku sa z pupočníkovej krvi používajú iba krvotvorné kmeňové bunky výhradne na výrobu krvotvorných buniek. Je potrebné podotknúť, že kmeňové bunky sú prítomné aj v periférnej (cirkulujúcej) krvi (a to je naozaj objavom iba posledných rokov) a v takmer každom orgáne, akurát je oveľa väčší problém s ich izoláciou.

Výskyt kmeňových buniek

U dospelých je výhradným miestom krvotvorby kostná dreň. U jedinca vyvíjajúceho sa v maternici je to však inak – krvinky sa mu tvoria v slezine, pečeni a takmer všetkých kostiach (v dospelosti sa proces krvotvorby redukuje iba na pár z nich). V období pred pôrodom začínajú migrovať krvotvorné kmeňové bunky zo sleziny a pečene do spomínaných kostí. Sťahujú sa tam pomocou krvného obehu, ktorého súčasťou sú i žily a cievy v pupočníku. No a to je tým dôvodom, prečo je práve krv z pupočníka dobrým zdrojom kmeňových buniek.

Metabolizmus uskladnenej krvi

Pupočníková krv sa zmrazí a uschováva pri teplote takmer –196 °C. Táto nízka teplota prakticky zastavuje starnutie buniek tým, že brzdí ich metabolizmus. Metabolizmus buniek – to nie je nič iné ako nepretržité biochemické reakcie buniek, ktoré do seba ustavične narážajú (a väčšinou sa nechávajú riadiť inými molekulami bielkovinových látok zvaných enzýmy – aby z toho chaosu niečo vzniklo). Na tento pohyb je potrebné vhodné prostredie. Je ním voda, ktorá u väčšiny buniek tvorí viac než polovicu ich hmotnosti. Čím rýchlejší metabolizmus, tým rýchlejšie starnutie. Keď zamrazíme vodu v bunke, zrazíme metabolizmus skoro k nule. Ale iba skoro – niektoré zložité molekuly sa totiž naďalej pohybujú, čo môže viesť až k ich rozpadu. Už pri teplote –200 °C je pravdepodobnosť rozkladu buniek veľmi nízka. Život v bunke sa sťaby zastavuje. Čas, ktorý môže byť pupočníková krv takto uchovávaná, nie je pevne vymedzený. Podľa odhadov však určite prekračuje dĺžku ľudského života. V snahe nájsť odpoveď na túto otázku sa robia výskumy, ktoré porovnávajú zamrazenú krv starú niekoľko mesiacov a niekoľko rokov. Rozdiely v kvalite medzi nimi nebadať, no vzhľadom na to, že prvé vzorky zamrazenej pupočníkovej krvi pochádzajú zo začiatku deväťdesiatych rokov, nemožno s istotu tvrdiť, že tieto vzorky sú „nesmrteľné“. Na Slovensku už máme deväťročné vzorky bez akýchkoľvek známok zníženia kvality, vo svete existuje mnoho biologického materiálu, ktorého vek sa pohybuje okolo 40-tich rokov, takisto bez funkčných zmien. Avšak aj metóda zamrazovania pupočníkovej krvi má svoje nedostatky a tým je práve samotný proces zmrazovania, pri ktorom vznikajú najväčšie straty buniek. Je potrebné urobiť ho čo najrýchlejšie a čo najmenejkrát. Opakované rozmrazovanie a zmrazovanie krvi neprichádza do úvahy.

Samotné uskladňovanie krvi je bezpečný proces. Transplantáty uložené v biologických kontajneroch sú permanentne ochladzované parami tekutého dusíka, ktoré ich udržujú na požadovanej teplote. Tento systém je veľmi úzkostlivo monitorovaný a navyše napojený na náhradný zdroj elektrickej energie. Pravdepodobnejšie než výpadok ochladzovacích systémov sa javí poškodenie vandalmi, a tak sú tieto sklady lokalizované v miestach so štatisticky najnižším výskytom vandalizmu. Aby sa však riziko zničenia vzorky ešte obmedzilo, rozdeľuje sa krv po odobratí na dve časti, ktoré poputujú na odlišné miesta. A tak, ak bola predtým pravdepodobnosť zničenia vzorky 1 : 20 000, po tomto opatrení klesne na 1 : 400 000 000.

Hranice použiteľnosti pupočníkovej krvi

Avšak i používanie krvi s takým veľkým potenciálom, ako je krv z pupočníka, má svoje hranice. Dokonca nemôže byť použitá ani na bežnú transplantáciu, pretože hemoglobín, bielkovina tvoriaca zodpovedná za červenú farbu červených krviniek i za prenos kyslíka, je odlišný od hemoglobínu dospelých. Odlišnosť v jednom reťazci molekuly hemoglobínu u plodu spôsobuje, že sa naň kyslík dychtivejšie viaže. Táto zvýšená afinita kyslíka k fetálnemu hemoglobínu nie je ničím iným ako rafinovaným spôsobom, ktorým si plod zabezpečuje kyslík zo spoločného obehu. Počas pôrodu sa dieťa dostáva do prostredia s podstatne vyšším tlakom kyslíka, než má k dispozícii počas vnútromaternicového vývoja. Do neho sa tento typ hemoglobínu nehodí, a tak krvinky s týmto typom hemoglobínu odumierajú a sú nahradzované krvinkami s bežným krvným hemoglobínom. Tento masívny rozpad erytrocytov je sprevádzaný novorodeneckou žltačkou, ktorá je zapríčinená krvným farbivom bilirubínom, ktorý vzniká pri rozpade červených krviniek. Kým pri narodení tvorí fetálny hemoglobín 99 % všetkého hemoglobínu, po dvoch mesiacoch sa tento pomer radikálne mení a do konca prvého roka života je situácia presne opačná.

Kmeňové bunky z pupočníkovej krvi nás však nezachránia ani v prípade geneticky podmienených ochorení krvotvorby či metabolizmu. Pri týchto chorobách sa nachádza chybný gén už v krvotvorných kmeňových bunkách. Za takýchto okolností nám ostáva podstatne konzervatívnejšia terapia – transplantácia kostnej drene od vhodného darcu.

Nájsť človeka, ktorého imunitný systém bude kompatibilný s tým naším, nie je jednoduchou záležitosťou. V prvom rade sa darca hľadá v rodine, v prípade súrodenca je až 25% šanca, že jeho dreň bude použiteľná. Samotná transplantácia prebieha tak, že lekári ponoria darcu do celkovej narkózy, do sedacej kosti (alternatívou je hrudná kosť) mu vyvŕtajú dierku, ktorou naberú krv obsahujúcu aj kostnú dreň.

Zatiaľ čo sa darca bude jeden až dva dni zotavovať po tejto nenáročnej operácii, pichnú lekári odobranú krv príjemcovi do obehu. Zaujímavé je, že krvotvorné bunky samy pocestujú do kostnej drene príjemcu, kde sa usadia a začnú produkciu nových, zdravých krviniek. Tento proces výroby a diferenciácie je ohromne rýchly, za mesiac sa vyprodukuje približne pol kila nových červených krviniek.

Napriek tomu, že súkromné kliniky uschovávajúce krv každého občana tejto spoločnosti sa zdajú byť na prvý pohľad ideálnym riešením, väčšina pediatrov a pôrodníkov zaujíma k tejto problematike skeptický postoj. Zaujímavým a na prvý pohľad nie tak viditeľným dôvodom je skutočnosť, že pri odbere prichádza novorodenec o isté množstvo krvi, ktoré sa za normálnych okolností necháva vliať do tela dieťaťa.

Rovnako ako v prípade iných preventívnych opatrení či liečebných postupov, i táto metóda má svoje pozitívne i negatívne aspekty. Je iba otázkou času a skúseností, ktoré z nich prevážia.

Katarína Molnárová