地中海貧血治療的研究進(jìn)展

黃楚雯,江華

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬?gòu)V州市婦女兒童醫(yī)療中心血液腫瘤科(廣東廣州 510623)

地中海貧血是人類(lèi)最常見(jiàn)的與α和β珠蛋白鏈組成缺陷相關(guān)的單基因疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界范圍內(nèi)每年約有40 618個(gè)新生兒出生時(shí)有β地中海貧血[1]。β地中海貧血首先在地中海沿岸地區(qū)發(fā)現(xiàn)，在瘧疾影響區(qū)域大流行，但是由于人群的遷徙，世界上許多地方都有散發(fā)。據(jù)報(bào)道，世界上至少7%的人帶有地中海貧血致病基因，主要分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)，例如非洲、地中海和東南亞。在我國(guó)的廣東、廣西、海南、云南、貴州、四川及香港等地區(qū)常見(jiàn)，發(fā)病率達(dá)10%～14%。根據(jù)不同類(lèi)型的珠蛋白基因缺失或缺陷，將地中海貧血分為α地中海貧血、β地中海貧血、δ地中海貧血、γ地中海貧血及少見(jiàn)的δβ地中海貧血，以前兩種類(lèi)型常見(jiàn)。本文對(duì)地中海貧血的治療進(jìn)展進(jìn)行回顧及綜述，更進(jìn)一步加深對(duì)地中海貧血的認(rèn)識(shí)的同時(shí)，總結(jié)出更為安全及有效的治療手段。

1 地中海貧血的發(fā)病機(jī)制

α珠蛋白基因位于16號(hào)染色體短臂(16p13.33-p13.11-pter)，總長(zhǎng)約29 kb,包含7個(gè)連鎖的α類(lèi)基因或假基因。每條染色體上各有一對(duì)控制合成α-鏈的α基因，因此每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有4個(gè)α-基因，可發(fā)生不同程度基因異常。β珠蛋白基因位于11號(hào)染色體短臂1區(qū)2帶(11p12)，絕大部分是點(diǎn)突變所致，少數(shù)幾種為幾個(gè)核苷酸缺失。依據(jù)對(duì)輸血的需要，可分為輸血依賴(lài)性地中海貧血(transfusion-dependent thalassemia,TDT)和非輸血依賴(lài)性地中海貧血(non-transfusion-dependent thalassemia,NTDT)。TDT指需要長(zhǎng)期定期輸血來(lái)維持生命的重型地中海貧血，包括純合子β0地中海貧血和血紅蛋白E/β-地中海貧血。NTDT，包括血紅蛋白H病和一些血紅蛋白E/β-地中海貧血，這只有在手術(shù)、感染、懷孕的時(shí)候偶爾需要補(bǔ)充紅細(xì)胞。地中海貧血可以表現(xiàn)多種臨床類(lèi)型，取決于α和非α血紅蛋白鏈的失衡程度及一些基因和環(huán)境因素，并發(fā)癥可以有許多，例如血栓性疾病、感染、肺動(dòng)脈高壓、內(nèi)分泌障礙和下肢潰瘍[2]。低水平的游離肉堿和?；鈮A，加上肉堿轉(zhuǎn)移酶1活性受損，導(dǎo)致了地中海貧血患者的能量危機(jī)相關(guān)并發(fā)癥[3]。

2 地中海貧血的治療方法

2.1 規(guī)律輸血與鐵螯合治療 重度β-地中海貧血患者需要規(guī)律輸注紅細(xì)胞以維持生命。但輕、中度的地中海貧血患者只有在嚴(yán)重感染后才需要輸血。然而，反復(fù)輸血會(huì)導(dǎo)致鐵過(guò)載，引起一系列威脅生命并發(fā)癥，例如內(nèi)分泌失調(diào)、心肌病、肝病等最終引起死亡。國(guó)際上對(duì)于重度地中海貧血患者推薦適度輸血，即每隔3～4周輸注紅細(xì)胞10～15 mL/kg，使血紅蛋白水平維持在90～105 g/L之間(有心臟疾病的需維持在110～120 g/L)，以提高患者生活水平及維持生長(zhǎng)發(fā)育[4-5]。目前，特別在發(fā)展中國(guó)家，許多患兒因?yàn)榻?jīng)濟(jì)關(guān)系無(wú)法接受規(guī)律輸血，更不必說(shuō)定期鐵螯合治療。常用的鐵螯合藥物包括去鐵酮、去鐵胺、地拉羅司相對(duì)于鐵螯合劑去鐵酮和地拉羅司的單獨(dú)用藥，聯(lián)合使用能更有效降低鐵蛋白水平[6-8]。鐵螯合劑聯(lián)合水飛薊素可以有效改善鐵過(guò)載狀態(tài)[9]。鐵螯合劑使用的最大缺點(diǎn)是費(fèi)用相對(duì)高，較高經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)限制了很多地中海貧血普遍存在的貧困國(guó)家的患者使用。心臟鐵過(guò)載引起心力衰竭是導(dǎo)致β地中海貧血患者死亡的主要原因[10]。但是，由于與心臟轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制不同，血清鐵蛋白和肝鐵水平不能反映心臟鐵超載的真實(shí)情況。此外，鐵螯合療法容易清除肝臟中的鐵。心臟T2*是對(duì)鐵沉積最敏感的評(píng)估方法[11]。心臟彩色多普勒超聲診斷對(duì)左室收縮末期及舒張末期內(nèi)徑、左室射血分?jǐn)?shù)等指標(biāo)來(lái)評(píng)估心臟的鐵沉積情況。大多數(shù)醫(yī)院都可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)心率記錄，這可能是評(píng)估β地中海貧血患者心臟受累的一種有效途徑[12]。未接受輸血的重度β地中海貧血患者在生命的頭5年內(nèi)死亡，即使規(guī)律輸血，在高收入國(guó)家也只有50%～65%的患者生活在35歲以上。定期監(jiān)測(cè)內(nèi)分泌疾病的癥狀和體征，經(jīng)常進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)室和X線檢查，建立有效的螯合和多學(xué)科合作，可以明顯改善患者健康及提高生活質(zhì)量(QOL)[13]。

2.2 誘導(dǎo)胎兒血紅蛋白形成 β類(lèi)珠蛋白基因表達(dá)的調(diào)控和轉(zhuǎn)換受順式作用原件、反式作用因子、γ-δ基因間序列以及它們與珠蛋白結(jié)構(gòu)基因序列的相互作用等多種因素共同調(diào)控。γ-珠蛋白鏈誘導(dǎo)劑旨在減少對(duì)紅細(xì)胞輸注的需求，同時(shí)減少α4聚體形成后堆積在紅細(xì)胞膜上引起的溶血。BCL11A、HBS1L-MYB、Xmml-HBG2、KLF1均是目前與HBF表達(dá)相關(guān)的基因位點(diǎn)[14-15]。MYB基因是促紅細(xì)胞發(fā)生過(guò)程中分化與增殖平衡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。一些γ-珠蛋白鏈誘導(dǎo)藥物已經(jīng)完成了測(cè)試，包括：DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的5-氮胞苷和地西他濱；組蛋白脫乙?；敢种苿┤缍∷猁}及其衍生物及其他短鏈脂肪酸衍生物；雷帕霉素靶點(diǎn)抑制劑如雷帕霉素及依維莫司均能誘導(dǎo)正常人及β地中海貧血患者紅系前體細(xì)胞γ-珠蛋白基因的表達(dá)。目前，羥基脲是唯一批準(zhǔn)上市的由多種機(jī)制誘導(dǎo)γ-珠蛋白的藥物。例如，它的細(xì)胞毒性作用被認(rèn)為能加速分化過(guò)程，刺激細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)途徑，從而導(dǎo)致胎兒蛋白細(xì)胞數(shù)量的全面增加[16-17]，同時(shí)它能對(duì)多種并發(fā)癥：髓外造血、下肢潰瘍、甲狀腺功能減退、骨質(zhì)疏松、肺動(dòng)脈高壓等有保護(hù)作用，但可能增加性腺功能減退的風(fēng)險(xiǎn)。細(xì)胞因子類(lèi)的促紅細(xì)胞生成素具有促進(jìn)紅細(xì)胞增殖和抗凋亡的特性；干細(xì)胞因子促進(jìn)患者紅系祖細(xì)胞分化和活化γ基因的表達(dá)。辛伐他汀和丁基氫醌可抑制轉(zhuǎn)錄因子KLF1及BCL11A表達(dá)來(lái)誘導(dǎo)HbF合成[18]。KLF1轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)激活bcl11A抑制γ-珠蛋白的表達(dá)，單倍體劑量不足導(dǎo)致F細(xì)胞水平升高[19]。KLF基因家族的基因組變異與地中海貧血的嚴(yán)重程度及羥基脲治療有效性相關(guān)[20]。

2.3 異基因造血干細(xì)胞移植 異基因造血干細(xì)胞移植目前被認(rèn)為是地中海貧血患者廣泛使用的唯一治愈方案。自從1982年，托馬斯·埃德在美國(guó)首次成功地用同種異型骨髓移植治療了一例14個(gè)月大的重癥β地中海貧血患兒，揭開(kāi)了異基因造血干細(xì)胞移植的序幕。由于移植技術(shù)的改進(jìn)，人類(lèi)白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)匹配的同胞供體(matched sibling donor,Msd)的年輕低風(fēng)險(xiǎn)的兒童的移植相關(guān)死亡率已經(jīng)下降到5%甚至更低。與20世紀(jì)80年代和90年代相比，今天的移植結(jié)果要滿意得多，超過(guò)90%存活率，其中80%以上的患者在接受了世界各地不同移植中心治療后達(dá)到無(wú)病生存[21]。造血干細(xì)胞根據(jù)采取來(lái)源分為骨髓造血干細(xì)胞、外周血干細(xì)胞、臍帶血干細(xì)胞。造血干細(xì)胞移植的預(yù)后受疾病評(píng)分影響，也稱(chēng)為Pesaro分類(lèi)，包括肝腫大>2 cm、門(mén)脈纖維化、不充分鐵螯合治療。1級(jí)：無(wú)危險(xiǎn)因素(匹配同胞移植后兒童的無(wú)病生存率94%)；2級(jí)，1個(gè)或2個(gè)危險(xiǎn)因素(無(wú)病生存率88%)；3級(jí)：所有3個(gè)危險(xiǎn)因素均有(無(wú)病生存率62%)[22]。最近定義的高危人群包括7歲以上并且肝腫大>5cm的患者(無(wú)病生存率24%)[23]。Mathews等[24]認(rèn)為，以蘇消安為基礎(chǔ)的外周血造血干細(xì)胞移植方案可以顯著改善Ⅲ級(jí)高?；颊叩呐R床療效。近幾年，以應(yīng)用白消安后4 d環(huán)磷酰胺的清髓方案成為重型地中海貧血造血干細(xì)胞移植的治療標(biāo)準(zhǔn)。3級(jí)高危患者接受新的預(yù)處理：移植前免疫抑制(pre-transplantation immunosuppression，PTIS)其包括氟達(dá)拉濱40 mg/(m2·d)，靜脈注射，5 d，地塞米松25 mg/(m2·d)，靜脈注射，5 d,1～2個(gè)周期后，再行BuFlu為基礎(chǔ)的減少毒性預(yù)處理方案(reduced-toxicity conditioning regimen，RTC)，所有患者可以達(dá)到穩(wěn)定的全供體植入[25]。Sheth等[26]認(rèn)為氟達(dá)拉濱減少毒性的清髓方案的造血干細(xì)胞移植對(duì)于高危3級(jí)患兒是安全和有效的。Li等[27]提出了NF-08-TM方案[環(huán)磷酰胺：55 mg/(kg·d)，-10～9 d；氟達(dá)拉濱 40 mg/(m2·d),-8～-4 d；噻替派10 mg/(kg·d),-5 d；靜脈白舒非：劑量依據(jù)患兒年齡，-8～-6 d，咪唑硫嘌呤3 mg/kg，-45 d開(kāi)始，羥基脲30 mg/kg -45 d開(kāi)始]，總生存率達(dá)到91.5%，移植相關(guān)死亡率達(dá)8.5%。WZ-14-TM方案[環(huán)磷酰胺：100～120 mg/(kg·d) -10～-9 d，靜脈BU：-8～-5 d，氟達(dá)拉濱:-6～-2 d，ATG：-4～-1 d]在經(jīng)典BU/CY方案上，作了調(diào)整，有效地降低了移植相關(guān)死亡率和提高總生存率和無(wú)病生存率[28]。大量數(shù)據(jù)顯示，如果患者接受HLA-DPB1不合無(wú)關(guān)供者的造血干細(xì)胞移植，會(huì)增加急性移植物抗宿主反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。但半相合的外周血造血干細(xì)胞移植為沒(méi)有HLA全相合供者的重型地中海貧血患者提供有希望的治療策略，它可以給患者提供穩(wěn)定、持續(xù)的植入。一種新的預(yù)處理方案(氟達(dá)拉濱+白消安+環(huán)磷酰胺+抗胸腺細(xì)胞球蛋白)為半相合造血干細(xì)胞移植降低了移植相關(guān)死亡率[29]。在經(jīng)濟(jì)花費(fèi)方面盡管造血干細(xì)胞移植比輸血高(114 000美元vs73 928美元)，但如果在兒童和年輕人中成功移植，則可以獲得更好的生活質(zhì)量(26.49vs14.11)和長(zhǎng)期收益[30]。造血干細(xì)胞移植具有很高的成本效益(質(zhì)量調(diào)整生命年增量成本高達(dá)986美元)，其長(zhǎng)期的臨床和經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)規(guī)律輸血和去鐵[31]。造血干細(xì)胞移植后血清鐵并不能一直準(zhǔn)確地評(píng)估肝臟鐵沉著的程度，僅在移植后第1年內(nèi)血清鐵與肝臟沉著程度相關(guān)性較強(qiáng)[32]。但造血干細(xì)胞移植后遠(yuǎn)期的內(nèi)分泌腺功能紊亂如甲狀腺功能紊亂、性腺損傷、糖尿病、身材矮小等仍是值得長(zhǎng)期探討解決[33]。

2.4 基因治療 基因治療處于臨床實(shí)驗(yàn)階段。其原理是以造血干細(xì)胞為基因的載體，把正常珠蛋白基因?qū)氩∽兊脑煅杉?xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)正常的表達(dá)，但主要問(wèn)題是如何做到高效的導(dǎo)入和準(zhǔn)確表達(dá)。理論上自身來(lái)源的造血干細(xì)胞可以避免異基因造血干細(xì)胞移植后所引起的嚴(yán)重移植物抗宿主反應(yīng)，但因其來(lái)源有限，限制了其應(yīng)用。它是一種強(qiáng)有力的治療方法，它沒(méi)有造血干細(xì)胞移植的免疫并發(fā)癥，但也有其他缺點(diǎn)。轉(zhuǎn)移的β珠蛋白的準(zhǔn)確且充分表達(dá)，不僅需要完整的結(jié)構(gòu)基因和近端調(diào)控程序，還需要位點(diǎn)控制區(qū)(locus control region，LCS)的引入。鋅指核酸酶(zinc finger nucleases)通過(guò)鋅脂蛋白識(shí)別并通過(guò)連接的限制性?xún)?nèi)切酶FOK-1目標(biāo)在目標(biāo)位置產(chǎn)生雙鏈斷裂，隨后以要插入的基因序列為模板通過(guò)同源重組的方式修復(fù)缺陷基因[34]。轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALEN)則是通過(guò)TALE蛋白識(shí)別后類(lèi)似于鋅脂蛋白的方式修復(fù)缺陷基因。通過(guò)使用CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)，這些幼稚的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞與修飾過(guò)的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞相比，明顯提高了基因校正效率。重要的是，人類(lèi)泌尿細(xì)胞也可以用類(lèi)似的方法重新編程成基態(tài)[35]。一種CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)將cas 9核蛋白和腺相關(guān)病毒載體的同源供體結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)在造血干細(xì)胞中血紅蛋白β基因的同源重組[36-37]。用修飾過(guò)的β-珠蛋白基因轉(zhuǎn)導(dǎo)干細(xì)胞后的自體移植在少數(shù)患者中已獲得成功，但需要大量臨床試驗(yàn)予以證明[38-39]。整合的HDAd5/35++腺病毒載體表達(dá)抗CRISPR肽可以減少CRISPR/Cas9毒性，為血紅蛋白疾病的造血干細(xì)胞基因治療提高一個(gè)新的平臺(tái)[40]。減少清髓毒性及降低費(fèi)用仍是基因治療面臨的挑戰(zhàn)[41]。

3 展望

地中海貧血的最佳治療方案仍然沒(méi)有明確的結(jié)果，這取決于傳統(tǒng)規(guī)律輸血和定期鐵螯合、γ-珠蛋白誘導(dǎo)、異基因造血干細(xì)胞移植和基因治療在大多數(shù)β地中海貧血患者所居住的低收入國(guó)家的所獲得的益處/風(fēng)險(xiǎn)/成本比。隨著產(chǎn)前診斷技術(shù)的發(fā)展以及人類(lèi)生活水平的提高，越來(lái)越多的地中海貧血胎兒被發(fā)現(xiàn)，且大部分家長(zhǎng)會(huì)選擇終止妊娠，從而減少了地中海貧血患兒的出生。子宮內(nèi)基因治療可糾正雜合地中海貧血小鼠模型[7]，未來(lái)或許可為懷孕媽媽帶來(lái)福音[42]。目前唯一可以治愈的手段是造血干細(xì)胞移植，但其移植的預(yù)處理方案仍在不斷探索中，盡管可選擇的供體種類(lèi)增多，移植后支持治療技術(shù)的迅猛提高，但并發(fā)癥發(fā)生率仍很高，影響移植的預(yù)后因素很多，所以仍還沒(méi)有最佳的移植方案；但是值得期待的是基因編輯技術(shù)的引入，或許給地中海貧血患者帶來(lái)治愈的希望。