Οι μεταμοσχεύσεις βλαστοκυττάρων, γνωστές και ως μεταμοσχεύσεις μυελού των οστών, χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία ποικίλων ασθενειών, συμπεριλαμβανομένης της λευχαιμίας, του λεμφώματος και του πολλαπλού μυελώματος. Ένας δότης βλαστοκυττάρων μπορεί να είναι ο ίδιος ο ασθενής, ένα αντίστοιχο βιολογικό μέλος της οικογένειας ή ένας αντίστοιχος άσχετος δότης. Οι τρεις κύριες μέθοδοι συλλογής βλαστοκυττάρων είναι η εξαγωγή μυελού των οστών, η αφαίρεση περιφερικού αίματος και η συλλογή αίματος από τον ομφάλιο λώρο.
Η χειρουργική εξαγωγή του μυελού των οστών για τη συλλογή βλαστοκυττάρων πραγματοποιείται σε χειρουργείο όπου ο δότης βρίσκεται υπό γενική αναισθησία. Κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, ο μυελός των οστών του δότη εξάγεται από διάφορα σημεία παρακέντησης στους ισχίους με τη χρήση ειδικής βελόνας. Συλλέγονται περίπου 1 έως 2 λίτρα (94 έως 1.89 λίτρα) μυελού των οστών, που αντιπροσωπεύουν περίπου το πέντε τοις εκατό του συνολικού μυελού ενός ασθενούς. Μετά την εκχύλιση του μυελού των οστών, διηθείται και αφαιρείται τυχόν λίπος ή θραύσματα οστών. Η δωρεά στη συνέχεια μεταφέρεται στο εργαστήριο για να υποβληθεί σε επεξεργασία πριν καταψυχθεί για μεταμόσχευση αργότερα ή μεταμοσχευθεί αμέσως στον λήπτη.
Τα τελευταία χρόνια, η αφαίρεση του περιφερικού αίματος έχει γίνει μια δημοφιλής μέθοδος συλλογής βλαστοκυττάρων, καθώς δεν περιλαμβάνει χειρουργική επέμβαση. Για να προετοιμαστεί για αφαίρεση, ο δότης συνήθως λαμβάνει ένα ειδικό φάρμακο, γνωστό ως παράγοντας διέγερσης κοκκιοκυττάρων (G-CSF), για αρκετές ημέρες για να διεγείρει τον μυελό να απελευθερώσει περισσότερα βλαστοκύτταρα στην κυκλοφορία του αίματος. Στη συνέχεια αφαιρείται αίμα από τον δότη μέσω ενδοφλέβιας φλέβας που τοποθετείται σε μια μεγάλη φλέβα στο χέρι ή μιας κεντρικής γραμμής που τοποθετείται στο στήθος, το λαιμό ή κάτω από το χέρι. Στη συνέχεια, το αίμα περνά μέσα από μια μηχανή που διαχωρίζει τα βλαστοκύτταρα από τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τα λευκά αιμοσφαίρια και τα αιμοπετάλια. Τα κύτταρα που δεν χρειάζονται επιστρέφονται στη συνέχεια στον δότη μέσω διαφορετικής φλέβας στο χέρι ή μέσω κεντρικής γραμμής.
Η συλλογή αίματος από τον ομφάλιο λώρο έχει γίνει επίσης μια δημοφιλής μέθοδος συλλογής βλαστοκυττάρων. Με αυτή τη μέθοδο, τα βλαστοκύτταρα αφαιρούνται απλώς από τον απορριπτόμενο ομφάλιο λώρο και τον πλακούντα ενός νεογνού κατά τον τοκετό. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του τύπου συλλογής βλαστοκυττάρων είναι ότι δεν βλάπτει ή ενοχλεί τον δότη, καθώς τα υλικά θα είχαν ούτως ή άλλως απορριφθεί. Αυτά τα βλαστοκύτταρα μπορούν να καταψυχθούν για μια επερχόμενη μεταμόσχευση που έχει ήδη προγραμματιστεί ή κρυοσυντηρηθεί για τυχόν απρόβλεπτες ανάγκες στο μακρινό μέλλον. Αυτή η μέθοδος συλλογής βλαστοκυττάρων προορίζεται παραδοσιακά για όσους δωρίζουν σε παιδιά ή μικρούς ενήλικες, λόγω του περιορισμένου αριθμού βλαστοκυττάρων που είναι διαθέσιμα στον ομφάλιο λώρο και τον πλακούντα.