Quantificação de células CD 34+ em sangue periférico, produto de aférese e cordão umbilical: estudo comparativo de três diferentes metodologias

Quantification of CD34+ cells in peripheral blood, leukapheresis products and cord blood: a comparative study of three different cytometric methodologies

Artigo

Quantificação de células CD 34+ em sangue periférico, produto de aférese e cordão umbilical: estudo comparativo de três diferentes metodologias

Nydia S. Bacal

João C. C. Guerra

Eurípedes Ferreira

Sonia T. Nozawa

Ruth H. Kanayama

Daniel Di Pietro

Jacyr Pasternack

Nelson Hamerschlack

Luiz G. M. Rosenfeld

A quantificação das células CD34+ em sangue periférico é utilizada para determinar o melhor momento de iniciar a aférese, enquanto que na leucoaférese e no sangue de cordão umbilical determinam a quantidade de células CD34+ para o transplante de células progenitoras. O objetivo deste trabalho foi comparar três diferentes metodologias de quantificação de células CD34+. Foram utilizados três diferentes tipos de amostras: a) 32 amostras de sangue periférico, coletadas de pacientes estimulados com G-CSF 50 µg/Kg/dose total, sem quimioterapia na mobilização. b) 31 amostras de produto de aférese de pacientes estimulados com o mesmo protocolo de G-CSF. c) 20 amostras de sangue de cordão coletadas em CPDA-1, por punção de veia umbilical. As amostras permaneceram à temperatura ambiente no máximo até 24h da análise. O citômetro de fluxo utilizado foi o Epics XL-MCL (Coulter) com os protocolos de dupla plataforma: ISHAGE e Mulhouse modificado para análise de maior numero de eventos, e o citômetro Imagn 2000 (Biometric Imaging) de plataforma única, conforme técnicas recomendadas. Os anticorpos monoclonais utilizados foram: CD45-FITC, CD34-PE, e isotipo IgG1-PE da Immunotech. As análises estatísticas foram: ANOVA e correlação de teste t de Student. Os resultados não apresentaram diferenças estatisticamente significativas nos três métodos.

Palavras-chave: Quantificação de CD34, citometria de fluxo, citometria com volume fixo, plataforma

Introdução

As células marcadas com anticorpo monoclonal CD34 representam as células hematopoéticas tronco (stem cell). Sua concentração no sangue periférico determinada por Citômetro de Fluxo ou Citômetro de volume fixo oscila entre 0,01 a 0,05% (1); a concentração na medula óssea é de <1% das células mononucleares normais (2) e no sangue de cordão umbilical varia de 0,33 a 1,98% (3, 4, 5).

É reconhecido que estas células tronco infundidas em um indivíduo após a quimioterapia e/ou radioterapia ablativas da medula óssea, instalam-se na medula óssea, sendo responsáveis pela regeneração hematopoética. Os métodos para obtenção de células tronco periféricas vão desde a coleta de medula óssea de doadores; coleta por leucoaférese do paciente ou doador após mobilização com estímulo com fator de crescimento (G-CSF) associado ou não a quimioterapia prévia em casos de pacientes, até a utilização de sangue de cordão umbilical. Experimentalmente métodos de concentração e de expansão in vitro vêm sendo desenvolvidos.

As concentrações obtidas nas leucoaféreses apresentam correlação direta com a quantificação do CD 34 no sangue periférico (6, 7, 8, 9, 10), mas os resultados finais obtidos do produto total das leucoaféreses por paciente são extremamente variáveis, como demonstrado na publicação do Centro Médico da Universidade de Chicago (6). Nessa análise de 514 produtos de aférese preparados de 100 pacientes, a concentração final obtida varia de 0,04 a 58,08 células CD34+ x 10⁶ por quilo de peso com uma média de 1,87.

A quantidade de células CD34 positivas infundidas para fins de recuperação da hematopoese tem sido relacionada à viabilidade do procedimento e à velocidade de recuperação hematopoética (11). A quantidade mínima recomendada por vários serviços é de 2 x 10⁶ células/Kg de peso do receptor, porém existem grandes diferenças na literatura que vão desde 1 a 2,5 (12, 13, 14) e não tem sido possível demonstrar estatisticamente a correlação numérica entre o número de células infundidas e o número de dias para recuperação de parâmetros hematológicos específicos. Este fato tem sido atribuído a heterogeneidade dos métodos de quantificação de células CD34 positivas e a variabilidade da própria metodologia (15, 16).

O objetivo deste trabalho é comparar três diferentes metodologias de quantificação de células CD34+ em diferentes materiais biológicos, analisando as diferenças entre os resultados obtidos e sua aplicação nos processos de recuperação da medula óssea por infusão de células progenitoras hematopoéticas.

Casuística e Método

As amostras testadas foram obtidas no Banco de Sangue do Hospital Albert Einstein de São Paulo, de pacientes submetidos a quimioterapia e ou radioterapia ablativas em procedimentos de recuperação hematopoética. Foram observadas 32 amostras de sangue periférico, colhidas em EDTA, de pacientes estimulados com G-CSF na dose de 50 mcg/Kg, sem quimioterapia prévia; 31 amostras de leucoaférese colhidas em ACD após processamento do volume médio de 10 litros de sangue à velocidade de 40 a 80 ml/min na Processadora CS 3000 (Baxter) e 20 amostras de sangue de cordão umbilical colhidos em CPDA-1 e analisados antes de seu congelamento. Os produtos de aférese, devido ao alto número de leucócitos, foram diluídos para obter aproximadamente 100 x 10⁹ leucócitos/dl com tampão de PBS com 1% de albumina bovina. Todos os materiais foram mantidos à temperatura ambiente e analisados para determinação de células CD34 positivas nas três metodologias antes de 24 horas de suas obtenções.

Os métodos utilizados na contagem de células CD34+ foram a citometria de fluxo em citômetro EPICS XL (Coulter) seguindo dois diferentes protocolos (ISHAGE e Mulhouse Mod. por Salamanca) e o citômetro de volume fixo Imagn 2000 (Biometric Imaging). Para a citometria de fluxo os materiais foram submetidos à hemólise e fixação pela metodologia da Coulter Q-Prep, de acordo com as recomendações do fabricante. A concentração absoluta de leucócitos de cada material foi obtida em outra plataforma, Coulter T-890. Os protocolos das estratégias de quantificação do percentual de células CD34 positivas no citômetro de fluxo adotados foram segundo as descritas por Sutherland – ISHAGE (17) e o protocolo de Mulhouse modificado pelo aumento do número de eventos analisados (18, 19).

As determinações no citômetro de volume fixo Imagn 2000 foram realizadas em plataforma única, obtendo-se diretamente o número absoluto de células CD34 positivas utilizando os reagentes e método do fabricante (20).

Os anticorpos monoclonais utilizados foram fornecidos pela Immunotech: CD45, clone J33-FITC; CD34, clone 581-PE com controle isotipo IgG1-PE de camundongo.

Os métodos de determinação de CD34 em citometria de fluxo por ambos os protocolos vêm sendo utilizados em nosso Laboratório há mais de quatro anos com coeficiente de variação determinado em duplicatas no sistema de controle de qualidade interno inferior a 15% e nos dois últimos anos nossos resultados têm sido aferidos pela participação no sistema de controle de qualidade externo (UK NEQAS - United Kingdom) com resultados dentro dos limites aceitos, ou seja, inferiores a 25% de variação interlaboratorial (21).

Os resultados foram analisados através de análise estatística informatizada utilizando o teste T de Student para os dados paramétricos, e o de Mann Whitney para os não paramétricos.

Resultados

Visando a avaliação intrínseca das metodologias foram realizadas 10 determinações em uma amostra de sangue periférico para cada um dos métodos e os resultados obtidos estão descritos na Tabela 1.

Os resultados nas 32 amostras de Sangue Periférico colhidos após mobilização com G-CSF estão descritos na Tabela 2.

Os resultados nas 31 amostras de Produto de Aférese, colhidos após mobilização com G-CSF estão descritos na Tabela 3.

Os resultados nas 20 amostras de Sangue de Cordão Umbilical estão descritos na Tabela 4.

Análise dos Resultados

A aplicação do teste T de Student e de Mann Withney para analisar as diferenças entre os três métodos nos três tipos de materiais não evidenciaram diferenças significativas (p<0,05). A correlação entre os métodos está representada na Tabela 5.

Discussão

Precisão das Metodologias

A precisão da metodologia em uso no Laboratório do HIAE tem oscilado entre 10 a 15%, de maneira similar à literatura quando analisada a variabilidade intralaboratorial (6, 16). Essa precisão foi similar na avaliação realizada para este trabalho nas três metodologias adotadas. A grande variabilidade interlaboratorial decorrente da ausência de padronização metodológica para a determinação de CD34; da variabilidade de classes de anticorpos monoclonais disponíveis (25, 26) e por inúmeros outros fatores interferentes tem sido muito ampla. Nos primeiros levantamentos do UK NEQAS – United Kingdom, a variação ultrapassa 100% e com a evolução na padronização técnica, hoje já é inferior a 25% para os participantes deste sistema (21). Certamente a adoção de maiores padronizações metodológicas como as propostas do ISHAGE e outras (17, 27), a disponibilidade de programas de proficiência interlaboratorial (UK NEQAS e outros) possibilitam uma redução ainda maior dessa variabilidade, mas que dificilmente será inferior aos 10% obteníveis atualmente em laboratórios únicos. Essa limitação é inerente à metodologia de quantificar eventos raros, como discutido na bibliografia (19, 28) e dificilmente será superada, como ainda não o foi para a própria quantificação de leucócitos totais, mesmo nos contadores automatizados mais modernos.

Comparação das Metodologias

Nossos dados demonstram não existir diferenças estatisticamente significantes entre os três métodos analíticos estudados para a quantificação de células CD34+ em amostras de sangue periférico; concentrados de leucoaféreses e sangue de cordão umbilical. A correlação entre os três métodos está dentro dos limites aceitáveis, validando as três metodologias para essa quantificação nesses diferentes tipos de amostra.

No entanto, a observação dos resultados, amostra à amostra, revela diferenças maiores de 100% entre as metodologias de forma aleatória entre elas a cada amostra divergente, afastando um erro sistemático (de método, equipamento ou calibração). Essas diferenças isoladas podem ser explicadas pela heterogeneidade do material, interferências próprias de uma amostra em um método e limitações da própria metodologia representada pelo seu coeficiente de variação.

As diversas recomendações têm sido investigadas e publicadas como: isolamento de leucócitos pela lise de eritrócitos (22), discriminação de células viáveis (23); o uso de anticorpo monoclonal CD34 classe III com afinidade à todas as variantes glicosiladas da molécula, assim como o uso do fluorocromo ficoeritrina (PE) com possibilidade de discriminação maior da autofluorescência na amostra, seu maior tamanho de molécula com menor afinidade inespecífica aos receptores Fc e as células mortas (15, 25, 26, 29, 30); a utilização de CD45 como forma de excluir resíduos eritrocitários, plaquetas e seus agregados (17), mas com limitações ao excluir algumas células CD34+, mas CD45-, possíveis após processo de quimioterapia anterior, dependendo de algumas variantes glicosiladas do CD45. Tem também sido citado na literatura que nos casos de quantificação de CD34+ em sangue de cordão umbilical e outros materiais ricos em células CD34+ é conveniente à captação (gate) sequencial (15) e o uso de controle isotipo (11, 18) do mesmo fabricante para manter a relação fluorocromo/proteína (16).

Os novos métodos que têm sido desenvolvidos procuram numa mesma análise obter a quantificação absoluta de células CD34, evitando o uso de duas determinações (relativa e absoluta) envolvendo dois equipamentos (plataforma dupla) que aumentam teoricamente a variabilidade final do método. Entre esses métodos destacam-se o Imagn 2000 e os desenvolvidos para a citometria de fluxo, Procount (Becton Dickinson) e Stem Kit (Coulter-Immunotech) que pela adição de beads fluorescentes permitem a quantificação em concentração absoluta das células CD34 positivas. Pelo menos um deles, que testamos nesse trabalho, apesar da simplicidade operacional, não demonstrou vantagens significantes na precisão metodológica.

Efeito da Precisão Metodológica na aplicação clínica da quantificação de células CD34+

O coeficiente de variação mínimo de 10 a 15% das metodologias de quantificação de células CD34+ e as variações aleatórias intra e interlaboratoriais de até 100% refletem-se na utilização dessa metodologia para a avaliação de viabilidade de um material coletado por aférese ou de sangue de cordão para a realização do procedimento de recuperação da hematopoese após ablação terapêutica da medula óssea (34). Também influencia significativamente as análises de tempo de recuperação e incidência de GVHD selecionados ao número e tipos de células CD34+ infundidas.

Tomando-se como exemplos as diferenças obtidas nos casos SSP.2 e LBS.3 para as três metodologias, estabeleceu-se como volume final padrão do produto da aférese 60 ml e o peso do paciente receptor de 70 kg, teremos os seguintes resultados expressos em células por quilo de peso do receptor (tabela 6).

Essa variabilidade está representada nas indicações dos diversos serviços e na literatura (10, 31, 32, 33), que colocam os valores mínimos desde 0,2 até 2,0 células CD34+ x 10⁶ por quilo e admitem como valor ideal 1,0 ate 2,0. Esses fatos dificultam a decisão caso a caso, quando se deve ou não realizar o procedimento diante do número de células disponíveis, quantas plasmaféreses realizar a mais para obter um número "ideal" com significante aumento de custo e todas as avaliações de relacionamento matemático entre número de células com o tempo para recuperação de indicadores hematológicos, que tem reflexo direto na incidência de complicações, tempo e consequentemente com o custo da hospitalização desse tipo de paciente.

Conclusão

Foram quantificadas células CD34+ em sangue periférico após estímulo com G-CSF, concentrados de aféreses e sangue de cordão umbilical pelos métodos de citometria de fluxo, usando o protocolo ISHAGE, protocolo Mulhouse modificado e pelo citômetro de volume fixo e plataforma única Imagn 2000.

Os resultados não apresentaram diferenças analíticas estatisticamente significantes e os coeficientes de correlação foram para sangue periférico, produto de aférese e cordão umbilical respectivamente nos protocolos ISHAGE x Mulhouse modificado de 0,93, 0,95 e 0.86; no protocolo ISHAGE x Imagn, respectivamente de 0,96, 0,98 e 0,86 e finalmente no protocolo Mulhouse modificado x Imagn respectivamente de 0,91, 0,98 e 0,86. A precisão encontrada, dos métodos utilizados variou de 11% a 15% e os programas de proficiência têm demonstrado a redução progressiva da variação interlaboratorial de mais de 100% para 25%. As variações do método, as interlaboratoriais e as aleatórias, trazem reflexo na utilização clínica da quantificação de células CD34 seja na adoção de um valor mínimo para a realização dos procedimentos de recuperação da hematopoese após terapêutica ablativa da medula óssea, como também na monitorização dos resultados desse procedimento.

As metodologias analisadas são similares entre si para a quantificação de células tronco em sangue periférico após estimulação com G-CSF; concentrados obtidos por aféreses e sangue de cordão umbilical.

A variação analítica tem coeficiente de variação superior à 10% e variações aleatórias intra e interlaboratoriais de até 100% que se refletem no uso clínico dessa metodologia.

Quantification of CD34+ cells in peripheral blood, leukapheresis products and cord blood: a comparative study of three different cytometric methodologies

Abstract

CD34+ cell quantification in peripheral blood is useful to determinate the best moment to begin apheresis while, when applied in leukapheresis products and umbilical cord blood it is important to establish the total number of CD34+ in stem cell transplantation. We aimed at comparing three different methodologies of CD34+ cell quantification. Three different blood products were analyzed: a) peripheral blood samples from 32 patients collected using EDTA, mobilized without previous chemotherapy and with G-CSF 50 mcg/Kg/total. b) 31 leukapheresis samples obtained using a CS 3000 (Baxter) cell separator. c) 20 cord blood samples collected using umbilical venipuncture. All samples were maintained at room temperature and analyzed until 24h after collection by three different methods: double platform protocols ISHAGE, a Mulhouse modified (for analysis of a higher number of events) applied in a Epics XL flow cytometer (Coulter) and a single platform for a fixed volume cytometer IMAGN 2000 (Biometric Imaging) according to manufacturer instructions. Monoclonal antibodies used were: CD 45-FITC, CD 34-PE and IgG1-PE isotype control (Immunotech, Marseille, FR). Statistical analysis was made using ANOVA and T Student test. Results showed no statistical differences (p< 0.05) among the three methods used to quantify CD34+ cells from any sample source.

Key words: Flow cytometry, volume fixed cytometry, CD34+ quantification, double platform, single platform

Recebido: 12/06/01

Aceito: 20/07/01

Laboratório Clínico do Hospital Albert Einstein

Correspondência: Nydia Strachman Bacal

Hospital Albert Einstein. Av. Albert Einstein 627 - 4^o andar. Laboratório de Patologia Clínica.

Fone: (11) 3747-0450. Fax: [phone]

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  15 Jul 2003
• Data do Fascículo
  Ago 2001

Histórico

• Recebido
  12 Jun 2001
• Aceito
  20 Jul 2001