骨髓非清除性异基因造血干细胞移植

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骨髓非清除性异基因造血干细胞移植

造血干细胞移植的新观点

达万明

(中国人民解放军总医院血液科 北京 100853)

摘要 骨髓非清除性异基因造血干细胞移植是近年来出现的一种移植新技术。该技术方案对恶

性疾病的治疗主要是通过移植后嵌合体的形成而产生移植物抗肿瘤效应,与标准异基因造血干细

胞移植技术上的不同点主要在于预处理方案方面的差异。骨髓非清除性异基因造血干细胞移植的

提出扩大了异基因造血干细胞移植的患者范围。本文对骨髓非清除性异基因造血干细胞移植技术

的提出背景、动物实验研究及临床研究情况、该技术的优缺点及相应的一些新观点进行论述。

关键词 造血干细胞移植 异基因造血干细胞移植 骨髓非清除性异基因造血干细胞移植

嵌合体

中国图书资料分类法分类号 R457.7 R457.8

近年来骨髓非清除或非清髓性异基因造血干细

胞移植(NMAT)的基础与临床研究发展迅速,已成

为造血干细胞移植(HSCT)领域中的焦点课题之

一。实际上,它并非仅仅是采取较低剂量的预处理

而未达到摧毁受者骨髓的“小”移植,更不是较大剂

量放、化疗后的骨髓输注性支持治疗,而是在总结以

往传统移植方案的机理和疗效等基础上,采取以免

疫诱导受者对供体组织的耐受,使后者在前者体内

植活,并发挥植入免疫细胞的功能,从而达到纠正和

攻击受体异常和肿瘤组织的新的尝试,从理论上讲

它是对传统移植方法的新挑战。

问题的提出

造血干细胞移植是近30年来血液学有重大进

展的领域,是目前国内外临床医学最热门的课题之

一,其持续深入的发展不仅成为治疗乃至治愈恶性

血液病的最有效方法,是治疗某些免疫异常疾病、遗

传性疾病、代谢疾病,尤其是某些实体瘤的根本途

径,也有力地促进了基础医学的许多方面(如免疫

学、遗传学、分子生物学、肿瘤学、放射医学等)乃至

对生命起源最基本规律的认识,同时它也是治疗放

射病的最有效措施,是治愈重症放射病的唯一方法。

据统计,1998年在全世界范围内进行异基因

HSCT约有5万例,自体HSCT7万余例,且每年以

15%-20%的高速率发展。其进展的主要特点是[1]:①基础研究不断深入,尤其是对造血及造血细

胞生物特性的认识以及造血细胞的检测、鉴别、分

离、定向扩增和改造(基因修饰和免疫性能改变)等,

直接促进了临床应用;②移植技术的精益求精,包括

移植前准备、移植物的动员、采集、干细胞分离纯化、

HLA分型技术的进步、移植物中残留肿瘤细胞的检

测和净化、预处理方案的完善、GVHD的防治、细胞

因子的应用、移植后支持治疗以及近远期并发症的

防治等各个环节上都有显著的改进;③移植适应症

的扩大使更多患者从中受益,例如对一些难治性免

疫异常疾病甚至AIDS病患者也进行了十分有效的

尝试。50岁以上受体比例不断增加,1998年在自体

和异体移植人群中已分别占28%和10%左右,间接

反映了支持措施的进步和移植相关并发症及死亡率

的减少;④移植干细胞来源的扩大,HLA部分相合

同胞、表型相合无关供体、脐带血干细胞移植的病例

逐年增加,例如1996-1998年间IBMTR无关供体

移植的病例约占同期异体移植的25%,病历数较

10年前增加3倍之多。期间外周血干细胞移植

(PBSCT)技术迅速发展,目前已占自体HSCT的

90%以上,异体HSCT的20%以上。无关供体脐血

移植的数量约达千余例。另外,富集纯化的CD34+

细胞移植技术也应运而生;⑤移植相关并发症和死

亡率显著下降,疗效有所提高。

 2000-05-12收稿;2000-09-01接受・08・中国实验血液学杂志 JournalofExperimentalHematology2001;9(1)

© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 尽管如此,近10年来各类HSCT的总疗效提高

十分有限,目前HLA相合异体移植治疗首次缓解

AML,ALL和慢性期CML的3年无病存活率分别达

57%,56%和67%以上,自体移植治疗首次缓解霍奇

金淋巴瘤(HL)、低恶组非霍奇金淋巴病(NHL)、中高

恶组NHL及Ⅱ期乳腺癌的3年无病存活率分别为

84%,78%,70%和75%左右[2]。传统的造血干细胞

移植的过程是利用超剂量的放Π化疗以最大限度的清

除体内肿瘤细胞,再用供者造血细胞挽救或重建患者

的造血和免疫功能。这种骨髓清除性的预处理常伴

随着较高的移植相关并发症和病死率,在儿童还影响

生长发育、多种内分泌病、白内障和不育等后期病症,

而年龄较大、全身状况较差和某些脏器功能缺陷者,

又不能耐受移植。如何从根本上改善目前疗效徘徊

难进、移植指征相对受限和并发症及病死率较高的局

面,是临床亟待研讨的课题。

分析已往BMT的结果,发现移植后复发率:①

异基因者较自体者低;②发生GVHD者较未发生者

低;③同基因移植者与自体移植者相同;④去T细

胞异基因移植者较高;⑤移植后复发者接受供者淋

巴细胞输注可再次获得缓解。这一现象强烈提示

HSCT前的放、化疗剂量不能完全杀伤体内残留瘤

细胞,移植疗效与移植物抗肿瘤效应(GVT)密切相

关,而移植相关的各种并发症及病死率则与预处理

的强度有显著关联,同时观察到用常规预处理后对

地中海和镰状细胞贫血患者进行HSCT,也可形成

稳定的造血混合嵌合体,因此改良移植前的预处理

方案,有可能成为改革移植技术,扩大适应症、提高

总疗效和减少相关并发症及病死率的中心环节。能

否应用骨髓非清除性预处理强度,达到诱导受体对

供体造血细胞的免疫耐受,使供者细胞顺利植入,并

充分发挥植入供者T细胞的抗肿瘤效应,在某些病

例移植后再回输供者淋巴细胞(DLI),这样不仅达

到根治肿瘤的目的,而且并发症少且轻,也可适于年

老体弱者,即NMAT。近年来这方面的实验研究和

临床应用取得了长足的进步。

动物实验的研究

早在20世纪70年代,Slavin等[3]利用小鼠骨

髓非清除性分次全身照射成功地诱导了受体对异体

皮肤或骨髓组织的免疫耐受,并形成混合或完全供

者嵌合体。80年代初,他们尝试在全淋巴照射后用

组织相容的骨髓移植治疗小鼠白血病。近年来,

Seattle移植中心利用狗研究全身照射(TBI)在NMAT中的作用[4],证实300cGyTBI后如不给予

造血干细胞挽救,则2Π3的实验狗死亡;200cGy

TBI后自身骨髓造血常可恢复;增加TBI剂量可使

部分异基因骨髓移植物存活,只有TBI达920cGy

以上时,其免疫抑制足以使95%以上异基因移植物

稳定植活。他们还用低剂量TBI联合移植后免疫

抑制剂也获得稳定混合嵌合体。当移植前用450

cGy的TBI,移植后用环胞菌素A(CSA),可使移植

物植活而无GVHD发生;如用200cGyTBI联合

CSA和骁悉(mycophenolate,MMF),11Π12只实验

狗形成稳定混合嵌合体达130天以上;如移植后不

用免疫抑制剂,形成同等植入率则需920cGy的

TBI;而用氨甲喋呤(MTX)与CSA联合或单用高剂

量强的松的效果甚低;仅用100cGyTBI后加用

MMFΠCSA则不能建立稳定混合嵌合体,所有实验

狗在3-12月内排除了移植物。如果移植期间加用

可阻断T细胞共刺激途径(B72CD28)的融合多肽

CTLA42Ig,60%以上实验狗能形成稳定混合嵌合

体[5]。混合嵌合体检查发现供者特异标志不仅存在

于骨髓,且存在于外周血和淋巴结细胞内(45%-

85%)。稳定嵌合体的各种免疫功能皆正常,包括淋

巴细胞体外对刀豆素A及异抗原的反应、外周血

CD4+ΠCD8+细胞比率以及对羊红细胞的抗体反应

等,同时受者能接受或耐受供者的皮肤移植,而对第

三者的皮肤产生排斥。以上观察与移植后用免疫抑

制剂能有效控制HGV和GVH反应的观点相一致。

长期来,人们认为BMT前的预处理方案是清

除骨髓细胞为植入干细胞创建空间和抑制受体免疫

功能以接受移植物的永久植活。然而,临床上异基

因BMT后复发的白血病在接受DLI后可再次获得

完全缓解,有力地提示通过GVH反应的免疫途径

也可为移植物的植入创立骨髓空间[6]。为了进一步

证实这点,Storb等[5]对6个健康狗在颈、胸及上腹

腔淋巴结经450cGy照射后行BMT,然后给予

MMFΠCSA,证实所有狗早期皆可形成混合嵌合体,

2Π6狗在8-18周后完全排斥了移植物,1Π6形成完

全供者嵌合体者死于急性GVHD,余3只混合嵌合

体狗57-97周后仍然稳定,其中1例移植后骨髓、

血及未照淋巴结中皆检出供者造血细胞,当DLI后

自身细胞全消失而转为完全供者型造血细胞。淋巴

区照射对骨髓的抑制较轻,主要为淋巴细胞减少,且

恢复较快,因此以上观察证实非清髓性移植可通过

亚临床GVH反应创建自己植入的骨髓空间。他们

还研究了以上方案对MHC半相合移植的效应,发

现在920cGyTBI后接受细胞因子动员的PBCST・18・骨髓非清除性异基因造血干细胞移植

© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.狗较BMT者易植活(9Π9∶2Π6);应用450cGyTBI+

MMFΠCSA者中半数稳定植活;如移植后加用抗

CD44的单克隆抗体(McAb)其植活率明显提高,认

为抗CD44的McAb干扰NK细胞的功能,后者与

排斥反应密切相关[4]。

Weiden等[7]用高剂量预处理方案后BMT纠正

了犬的遗传性丙酮酸激酶(PK)缺乏症。这一结果鼓

舞人们通过建立混合嵌合体去纠正遗传缺陷。Storb

等对5只遗传性PK缺乏的狗用200cGyTBI+

MMFΠCSA方案行同种异体BMT后,3Π5只狗形成稳

定混合嵌合体,虽然仍有溶血证据,但贫血可以纠正,

提示继续DLI使其转为供者完全嵌合体是必要的。

为了研究非清髓方案对DLA半相合移植的影

响,狗接受920cGyTBI后移植半相合供体骨髓

者,仅2Π6移植成功,而9只接受细胞因子动员的

PBSCT者全部植活。当移植狗用450cGyTBI后接

受PBSCT,移植后给予MMFΠCSA,3Π6稳定植

活。如移植前受体加用抗CD44的McAb,7Π9的

移植狗建立了稳定的供体嵌合体,7只皆发生

GVHD,其中1只死于相关并发症。抗CD44的

McAb改善移植物植活的准确机制尚不明了,虽然

体内研究认为它可干扰NK细胞的功能,而后者可

中介半相合BMT的排异反应。Luznik等[8]探索

MHC不合的NMAT的最佳方案和抗瘤效应时,发

现移植前用200cGyTBI+氟达拉滨

(fludarabine),移植后第3天加环磷酰胺(200mgΠ

kg)可使50%-85%受体获稳定嵌合体达半年以

上,且有明显的抗瘤效应,这为临床无HLA供者

的半相合移植提供了可靠的实验基础。

新近一些学者还证实在小鼠MHC完全不合的

BMT前对受体用抗CD4或CD8McAb及亚致死量

TBI(6Gy)、胸腺照射(TI)皆可使异基因BM植活

并形成完全嵌合体。其它低毒高效诱导混合嵌合体

的方案包括:二次注射抗T细胞的McAb;131I标记

的McAb;不用TBI而用更高剂量供者BM细胞的

输注;用McAb清除体内T细胞或用共刺激途径的

阻断剂或单用后者等。其基本理论是利用移植前后

的免疫抑制,植入的造血干Π祖细胞在受体胸腺中发

育成熟,通过阳性选择灭活对表达自身和植入造血

细胞抗原的T细胞克隆,形成混合嵌合体后,即对