Костно-мозъчна трансплантация се прилага при злокачествени заболявания на кръвта (острите миелобластна и лимфобластна левкемии, ходчкинов и неходчиков лимфоми, хронични миелоцитна и лимфоцитна левкемии, миелодсипластичен синдром, апластична анемия, пароксизмална нощна хемоглобинурия); първична амилоидоза; рак на тестисите или яйчниците; наследствена хемоглобинопатия. 

Костно-мозъчна трансплантация се извършва по три начина:

-Автоложна - стволови клетки, които са взети от самия пациент.

-Сингенна - прилага се в много редки случаи, защото се вземат клетки от еднояйчни близнаци.

-Алогенна - стволови клетки, взети от братя, сестри, родители. Може да се използва и трето лице за донор без роднинска връзка, с което по HLA - системата имат съвместимост. 

Трансплантацията на собствени стволови клетки изисква добро състояние на пациента. Клетките се събират и замразяват. След потискане на имунния отговор и период от време около една седмица, изолираните стволовите клетки се внасят на пациента във вид на система.

 

Стволови клетки от костен мозък се вземат при пълна упойка или спинална анестезия, защото се изтегля костен мозък с игла от тазовите кости.
Стволови клетки от периферна кръв се вземат от венозните кръвоносни съдове. Предварително се прилагат фактори, стимулиращи увеличаване на броя на стволовите клетки в кръвта.  

Специален апарат отделя стволовите клетки от кръвта, а тя отново се връща чрез кръвопреливане на донора. Изолираните клетки се замразяват и съхраняват до подходящия момент за трансплантацията. Въведени в кръвния ток на пациента, стволовите клетки навлизат в костния мозък и там започва производството на нови левкоцити, еритроцити и тромбоцити.

Производството на нужните за организма клетки става в рамките на две до четири седмици след трансплантацията.

Излекуването на имунната система отнема много повече време (от няколко месеца до 1-2 години). Във възстановителния период се налагат ежеседмични кръвни изследвания. Генерираното производство на клетки в първите 10 до 35 дни е знак за успешна костно-мозъчна трансплантация.