Zwiększanie bezpieczeństwa krwi i jej składników z zastosowaniem metod inaktywacji czynników zakaźnych

Transfuzje składników krwi pozostają – przynajmniej na obecnym etapie rozwoju medycyny – niezastąpioną formą terapii stosowaną w sytuacjach nagłych, podczas planowych zabiegów chirurgicznych oraz w leczeniu wielu schorzeń hematologicznych. Jednocześnie należy pamiętać, że krew może stanowić potencjalny wektor licznych czynników zakaźnych, dlatego każda transfuzja wiąże się z pewnym ryzykiem dla biorcy. Aby je zminimalizować, Centra Krwiodawstwa wdrażają wielostopniowy system zabezpieczeń, którego pierwsze elementy rozpoczynają się jeszcze przed samym pobraniem krwi.

Pierwszym elementem systemu bezpieczeństwa jest staranny screening dawców krwi. Każda osoba zgłaszająca się do oddania krwi wypełnia szczegółowy kwestionariusz oraz odbywa rozmowę kwalifikacyjną z lekarzem. Celem tego etapu jest wychwycenie zarówno objawów mogących świadczyć o toczącej się chorobie zakaźnej, jak i zachowań zwiększających ryzyko infekcji. Do czynników takich należą m.in. podróże do regionów dotkniętych epidemią konkretnego patogenu, działania wiążące się z naruszeniem ciągłości tkanek – jak świeże tatuaże, piercing czy niektóre zabiegi kosmetologiczne – a także niedawna zmiana partnera seksualnego. Osoby obarczone takim ryzykiem są czasowo lub trwale dyskwalifikowane z oddawania krwi.

Kolejnym zabezpieczeniem jest stosowanie zamkniętego systemu pobierania i preparatyki krwi. Oznacza to, że od momentu pobrania aż po etap przygotowania i przechowywania, krew pozostaje w hermetycznie zamkniętych, jałowych pojemnikach, co minimalizuje ryzyko przypadkowego skażenia materiału.

Następnie wszystkie donacje poddawane są badaniom wirusologicznym, obejmującym testy ukierunkowane na najważniejsze patogeny mogące być przeniesione drogą przetoczenia. W Polsce każda donacją badana jest na obecność wirusów HIV, HBV i HCV oraz prątka kiły. Badania na obecność wirusów przeprowadzane są z wykorzystaniem testów serologicznych na obecność antygenów lub przeciwciał dla czynników zakaźnych oraz testów biologii molekularnej pozwalających wykrywać materiał genetyczny wirusów.

Ostatnim elementem systemu jest procedura look back, pozwalająca na odtworzenie losów każdej donacji nawet kilka lat po jej pobraniu. Dzięki pełnej identyfikowalności możliwe jest szybkie znalezienie i wycofanie składników krwi lub poinformowanie pacjentów, jeśli po czasie pojawią się istotne dane dotyczące dawcy lub zagrożenia epidemiologicznego.

Mimo wieloetapowego systemu zabezpieczeń transfuzje krwi nadal wiążą się z pewnym, choć bardzo niskim, ryzykiem przeniesienia czynników zakaźnych. Wynika to z kilku ograniczeń, których współczesna medycyna nie jest w stanie całkowicie wyeliminować. Po pierwsze, screening dawców opiera się na informacjach podawanych przez samych kandydatów, a te nie zawsze są pełne lub precyzyjne. Dawcy mogą nie pamiętać wszystkich istotnych zdarzeń zdrowotnych, nieświadomie mylić daty lub po prostu nie zdawać sobie sprawy, że pewne sytuacje niosą ze sobą ryzyko zakażenia.

Drugim istotnym problemem jest tzw. okienko serologiczne, czyli okres między zakażeniem a momentem, w którym testy wirusologiczne są w stanie je wykryć. Nowoczesne techniki diagnostyczne znacząco skracają ten czas, ale nie eliminują go całkowicie, co oznacza, że świeżo nabyte infekcje mogą pozostać niezauważone.

Dodatkowym utrudnieniem jest fakt, że nie wszystkie patogeny są rutynowo badane. W świecie intensywnych podróży i migracji łatwiej o pojawienie się zakażeń czynnikami, które normalnie nie występują w danej populacji, przez co nie są objęte obowiązkowymi panelami diagnostycznymi. Ryzyko dotyczy również patogenów jeszcze nieznanych, wobec których nie istnieją ani testy, ani procedury przesiewowe.

Ostatnim źródłem zagrożenia są zanieczyszczenia bakteryjne, które mogą pojawić się mimo stosowania zamkniętych systemów pobierania i preparatyki. Niektóre etapy procesu, a zwłaszcza te dotyczące składników przechowywanych w warunkach sprzyjających namnażaniu bakterii, niosą ze sobą niewielkie, lecz realne ryzyko kontaminacji.

Aby zmniejszyć zagrożenie niesione przez wirusy i bakterie, na przestrzeni lat, opracowano zestaw metod inaktywacji czynników zakaźnych, obejmujący różnorodne procedury fizykochemiczne. Do najważniejszych należą:

• metoda solvent–detergent
• metoda pasteryzacji
• nanofiltracja
• metody z zastosowaniem beta-propiolakton
• metody z zastosowaniem kwas kaprylowy
• metody z zastosowaniem czynnika fotouczulającego i światła w zakresie UV lub VIS

Choć techniki te zostały pierwotnie opracowane na potrzeby frakcjonowania osocza, niektóre z nich, głównie metody fotochemiczne znalazły również zastosowanie w Centrach Krwiodawstwa, gdzie umożliwiają inaktywację patogenów w pojedynczych jednostkach wybranych składników krwi, takich jak Osocze lub Koncentrat Krwinek Płytkowy.

Metody fotochemiczne inaktywacji patogenów opierają się na kontrolowanej reakcji pomiędzy substancją fotoaktywną a materiałem genetycznym drobnoustrojów. Na początku do wybranego składnika krwi dodaje się związek fotouczulający, który swobodnie przenika do wnętrza patogenów i tymczasowo wiąże się z ich DNA lub RNA. Następnie preparat poddawany jest działaniu światła o odpowiedniej długości fali – najczęściej w zakresie promieniowania UV lub VIS. Pod wpływem naświetlania substancja fotoaktywna ulega reakcji prowadzącej do trwałego unieczynnienia drobnoustrojów. Może to być reakcja fotodynamiczna, w której dochodzi do utlenienia fotoaktywnego związku i rozerwania nici kwasów nukleinowych, lub reakcja fotochemiczna, polegająca na tworzeniu trwałych wiązań krzyżowych z materiałem genetycznym, co uniemożliwia prawidłowy przebieg replikacji wymagającej rozwinięcia nici DNA czy RNA. W rezultacie patogeny tracą zdolność namnażania i stają się biologicznie nieaktywne, przy zachowaniu funkcjonalności poddawanych obróbce składników krwi.

W praktyce klinicznej stosuje się kilka odmiennych metod fotochemicznej inaktywacji patogenów, różniących się zarówno zakresem działania, jak i możliwościami zastosowania. Najstarszą i najsłabszą z nich jest metoda z użyciem błękitu metylenowego, zaliczana do technik fotodynamicznych. Jej skuteczność jest ograniczona, ponieważ błękit metylenowy nie przenika do komórek i dlatego nie inaktywuje patogenów wewnątrzkomórkowych, takich jak CMV czy HTLV-1. Dodatkowo może być stosowany wyłącznie do osocza, co znacząco zawęża jego użyteczność.

Drugą metodą fotodynamiczną jest inaktywacja przy użyciu ryboflawiny (witaminy B₂). W przeciwieństwie do błękitu metylenowego ryboflawina może być stosowana zarówno do koncentratu krwinek płytkowych (KKP), jak i osocza, a jej ogromną zaletą jest fakt, że nie wymaga usuwania po zakończeniu procesu ponieważ ryboflawina jak i produkty jej utleniania są naturalnym, nietoksycznym związkiem bezpiecznym dla biorców.

Trzecią szeroko stosowaną metodą jest technika wykorzystująca chlorek amotosalenu, opierająca się na reakcjach fotochemicznej. Podobnie jak ryboflawina, umożliwia ona inaktywację zarówno Osocza, jak i Koncentratu Krwinek Płytkowego, charakteryzując się bardzo wysoką skutecznością wobec szerokiego spektrum wirusów, bakterii i pierwotniaków.

Mimo znaczącego postępu, jaki przyniosło wprowadzenie metod fotochemicznej inaktywacji patogenów, ich wykorzystanie w transfuzjologii wciąż pozostaje ograniczone do wybranych składników krwi. Obecnie prowadzone są intensywne prace nad rozszerzeniem możliwości stosowania tych technologii na pozostałe składniki krwi. Badania te koncentrują się na dwóch głównych kierunkach: opracowaniu skutecznej metody inaktywacji patogenów w Koncentracie Krwinek Czerwonych – prowadzonej przede wszystkim w oparciu o technologię z użyciem chlorku amotosalenu – oraz wdrożeniu inaktywacji czynników zakaźnych w Krwi Pełnej przed jej rozdzieleniem na składniki, co rozwijane jest w kontekście metod opartych na ryboflawinie.

Największym wyzwaniem utrudniającym powszechne wprowadzenie inaktywacji czynników zakaźnych pozostają wysokie koszty technologii oraz duże nakłady pracy, jakie wymagane są do objęcia procesem wszystkich rodzajów składników krwi. Mimo tych ograniczeń techniki inaktywacji stanowią coraz ważniejszy element współczesnego krwiolecznictwa i wraz z postępem technologicznym mogą w przyszłości stać się standardowym, powszechnie stosowanym narzędziem podnoszącym bezpieczeństwo pacjentów.

Autor: Michał Sowiński, diagnosta laboratoryjny

Bibliografia:

• „Medyczne zasady pobierania krwi, oddzielania jej składników i wydawania, obowiązujące w jenostkach organizacyjnych publicznej służby krwi” pod redakcją Magdaleny Łętkowskiej, Instytut Hematologii i Transfuzjologii, Warszawa 2014
• „Metody innaktywacji czynników chorobotwórczych w składnikach krwi”, Elżbita Lachert, Magdalena Łętkowska, Zakład Transfuzjologii Instytutu Hematologii i Transfuzjologii, Warszawa 2011
• „ Bezpieczeństwo leczenia krwią i jej składnikami” Dioniza Marciniak-Bielak, RCKiK w Łodzi 2008