Vergleich verschiedener Gefrierschutzlösungen zur Tiefkühlkonservierung von Stammzellen
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Hintergrund und Ziele Hämatopoetische Stammmzellen können aus peripherem Blut, Knochenmark oder Nabelschnurblut gewonnen werden und dienen der Wiederherstellung einer defekten Knochenmarksfunktion. Oft werden die Zellen zwischenzeitlich kryokonserviert gelagert. Um die Schäden durch die Kryokonservierung möglichst gering zu halten, werden Kryoprotektiva, insbesondere Dimethylsulfoxid (DMSO), hinzugegeben. DMSO führt nach Infusion dosisabhängig zu Nebenwirkungen. Daher wird durch unterschiedliche Methoden versucht, die dem Patienten zugeführte DMSO-Menge so gering wie möglich zu halten. Eine Möglichkeit ist die Reduktion der dem Konzentrat vor Kryokonservierung zugegebenen DMSO-Menge.
Methoden (Patienten, Material und Untersuchungsmethoden) Es wurden 18 Nabelschnurblut- und 21 Apheresekonzentrate jeweils mit fünf unterschiedlichen Mischungen von Kryoprotektiva eingefroren und mit alleiniger DMSOZugabe (DMSO-Endkonzentration von 11 % bei Nabelschnurblut- und 7 % bei Apheresekonzentraten) bezüglich Vitalität, Wiederfindungsrate und vitalitätskorrelierter Wiederfindungsrate der CD45-positiven bzw. CD34-positiven Zellen sowie der Wiederfindungsraten verschiedener Subpopulationen von koloniebildenden Einheiten verglichen.
Ergebnisse und Beobachtungen Bei den Konzentraten aus Nabelschnurblut zeigten sich signifikant schlechtere Wiederfindungsraten der CD45-positiven Zellen durch eine Verringerung der DMSOKonzentration auf 5 % im Vergleich zu alleiniger DMSO-Zugabe sowie eine signifikant höhere Vitalität der CD34-positiven Zellen und teilweise signifikant höhere Wiederfindungsraten aller gezählten Kolonien und signifikant höhere Wiederfindungsraten einer koloniebildenden Unterart (der granulozyten- und makrophagenbildenden Zellkolonien). Bei den mit 5 %igem DMSO kryokonservierten Konzentraten aus peripherem Blut zeigten sich im Vergleich zu den mit 10 %igem kryokonservierten Konzentraten eine signifikant höhere Vitalität und eine vergleichbare Wiederfindungsrate der CD45-positiven Zellen sowie vergleichbare und zum Teil höhere Wiederfindungsraten der CD34-positiven Zellen und der koloniebildenden Einheiten. Die Zugabe von CryoSure-Dex40 zeigte ähnliche Ergebnisse wie die alleinige DMSO-Zugabe bei Nabelschnurblut und bei peripher gewonnenen Stammzellen.
Praktische Schlussfolgerung Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse ist die Zugabe einer reduzierten DMSO-Konzentration auf 5 %, z.B. in Kombination mit Hydroxyethylstärke, der alleinigen Zugabe von DMSO in höherer Konzentration vorzuziehen. Dadurch kommt es zu einer Verringerung der dem Patienten zugeführten DMSO-Menge bei einer mindestens gleichen Konzentratqualität. Allerdings erwies sich keine der verwendeten Kryoprotektiva‑Mischungen in allen bestimmten Qualitäten sowohl bei Nabelschnurblut- als auch Apheresekonzentraten überlegen gegenüber der alleinigen DMSO-Zugabe. Auch zeigte sich ein unterschiedliches Ansprechen von Nabelschnurblut- und Apheresekonzentraten auf die einzelnen Kryoprotektiva‑Mischungen.