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Le cellule staminali emopoietiche (CSE, cellule progenitrici da cui originano tutte le cellule ematiche) possono essere prelevate dal midollo osseo (mediante un prelievo di sangue midollare) o dal sangue periferico, mediante una procedura detta leucoaferesi, in questo caso le cellule staminali emopoietiche, residenti nel midollo, devono essere stimolate a migrare verso il sangue circolante, o periferico, tramite l'utilizzo di farmaci chemioterapici e fattori di crescita. Nel generico e vecchio termine di Trapianto di Midollo sono comprese differenti procedure di Trapianto di cellule staminali. In effetti il variare della procedura trapiantologica,  intendendo con tale termine il regime di condizionamento, la prevenzione della GVHD, l'attecchimento e tutte le terapie collaterali, è condizionato dalla sorgente di cellule staminali.

Le sorgenti vanno divise in Autologhe ed Eterologhe.
Le autologhe (appartengono al paziente stesso) e possono essere:

• il sangue periferico (CSP),
• il midollo osseo autologo (ABM);

Le eterologhe invece non appartengono al paziente e sono:

• il familiare compatibile (germano)=> trapianto allogenico da familiare;
• il donatore da Registro compatibile (non familiare) => trapianto allogenico da donatore volontario non consanguineo;
• il donatore più o meno "incompatibile" (a seconda della compatibilità nell'ambito dei loci del sistema HLA)=>trapianto aploindentico o t-depleto;
• il sangue da cordone ombelicale.

Le principali applicazioni terapeutiche delle cellule staminali sono le seguenti:

• Trapianto autologo di CSE (cellule staminali emopoietiche) da midollo osseo
• Trapianto allogenico di CSE (cellule staminali emopoietiche) da midollo osseo
• Trapianto allogenico di CSE (cellule staminali emopoietiche) da cordone ombelicale

Il trapianto di cellule staminali emopoietiche da midollo osseo viene effettuato nelle divisioni o reparti di ematologia di ospedali pubblici che hanno la facoltà di avviare, attraverso il Registro Italiano Donatori di Midollo Osseo (IBMDR), la ricerca del donatore non consanguineo in campo nazionale e internazionale. Tutti i centri trapianto svolgono le funzioni di centri prelievo per i donatori residenti nell'area geografica di competenza. Il TMO va attuato in centri che dispongono di ambienti a "bassa carica microbica" e di unità specializzate di terapia intensiva. Il paziente trapiantato, infatti, deve essere protetto dalle infezioni microbiche virali che, in considerazione dello stato di severa immunodepressione che si presenta soprattutto nelle prime settimane dopo il TMO, possono determinare quadri clinici estremamente gravi.

Per garantire l'appropriatezza della cura intensiva del paziente trapiantato, l'unità clinica ospedaliera deve assicurare aree di degenza, Day-Hospital e ambulatori dedicati con idoneo isolamento protettivo, oltre ad un servizio di guardia medica 24 ore su 24. Il programma deve anche garantire la presenza di personale infermieristico adeguato ai bisogni del paziente trapiantato.