造血干細(xì)胞移植的概述

賴耿良 葉中綠

造血干細(xì)胞移植是指患者在輸血前接受包括全身照射和/或大劑量化療在內(nèi)的調(diào)理方案，以清除體內(nèi)的異常細(xì)胞，根除潛在疾病并抑制免疫系統(tǒng)，然后將提前收集的多能干細(xì)胞（骨髓、外周血或胎兒臍帶血）靜脈輸注至患者體內(nèi)，以重新填充骨髓，重建造血功能和免疫功能，從而獲得治愈[1]。造血干細(xì)胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）技術(shù)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的一個重要里程碑，已成為治療許多具有治愈潛力的血液腫瘤，免疫和遺傳疾病的既定方法，越來越多的患者也從中幸存下來。到2012 年，全世界進(jìn)行的造血干細(xì)胞移植數(shù)量達(dá)到100 萬[2]。如今，經(jīng)過臨床醫(yī)生和科研學(xué)者的不斷探索和研究，HSCT 的預(yù)處理、移植物抗宿主等研究已經(jīng)十分深入，本文就目前關(guān)于人類白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigens，HLA）系統(tǒng)的定義及分類、HSCT 技術(shù)的分類及特點(diǎn)、移植前的預(yù)處理、移植后的繼發(fā)并發(fā)癥等作一系統(tǒng)綜述，旨在推廣及幫助人們加深對HSCT 的認(rèn)識，在臨床實(shí)踐中提供診療參考。

1 HLA系統(tǒng)的定義及分類

主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）是法國免疫學(xué)家Jean Dausset 于1958 年在人類中發(fā)現(xiàn)，其包含高度多態(tài)的基因，編碼參與區(qū)分自我和非自我的蛋白質(zhì)，被稱為HLA。HLA 基因分型在實(shí)體器官和HSCT 中的用途已被不斷探索。早期HLA 分型包括低分辨率或抗原水平的鑒定，但高分辨率基因分型已被成功應(yīng)用于HSCT[3-5]。1999 年，人類主要組織相容性測序聯(lián)合會確定了整個HLA 區(qū)域3.6 Mb 的連續(xù)基因組序列，在同一年，闡明了224 個基因位點(diǎn)，并公開了基于該基因序列的整個HLA 區(qū)的完整結(jié)構(gòu)和基因圖譜[6]。MHC 區(qū)域包括了3 類，其中Ⅰ類區(qū)域的基因包括經(jīng)典的HLA-A、HLA-B 和HLA-C 基因和非經(jīng)典的HLA-E、HLA-F、HLA-G 基因；Ⅱ類區(qū)域的基因包括HLA-DPA1、HLA-DPB1、HLA-DQA1、HLA-DQA2、HLA-DQB1、HLA-DRA、HLADRB1、HLA-DRB3、HLA-DRB4 和HLA-DRB5[7]。Ⅰ類和Ⅱ類分子都向T 淋巴細(xì)胞呈遞短肽。Ⅰ類MHC 向CD8 陽性T 淋巴細(xì)胞呈遞內(nèi)源性產(chǎn)生的肽，包括天然蛋白和突變、損壞、降解或錯誤折疊的蛋白，以及病毒蛋白。Ⅱ類MHC 將外源產(chǎn)生的肽（例如細(xì)菌蛋白）呈遞給CD4 陽性T 淋巴細(xì)胞[8]。Ⅰ類和Ⅱ類之間的區(qū)域稱為Ⅲ類區(qū)域。其中包含了與炎癥反應(yīng)，白細(xì)胞成熟和補(bǔ)體級聯(lián)有關(guān)的基因，在免疫反應(yīng)中具有重要的意義[7]。移植排斥的主要原因?yàn)楣w和受體之間的HLA 差異。排斥反應(yīng)可以是T細(xì)胞介導(dǎo)的，也可以是抗體介導(dǎo)的，或者兩者都可以。T 細(xì)胞介導(dǎo)的激活是T 細(xì)胞受體與外源HLA-肽組合之間直接相互作用的結(jié)果?？贵w介導(dǎo)的排斥反應(yīng)需要炎癥反應(yīng)和Th 細(xì)胞共刺激產(chǎn)生的抗體，該抗體可識別外源HLA 分子。一旦引發(fā)，產(chǎn)生抗體的細(xì)胞就不需要T 細(xì)胞的進(jìn)一步幫助，并且在重復(fù)攻擊時可以引發(fā)急性排斥反應(yīng)，該器官具有與原始致敏事件相同的錯配HLA 分子[4]。目前HLA 分子已被證明對生理，保護(hù)性免疫和有害的，致病性的自身免疫反應(yīng)至關(guān)重要，隨著對HLA 多樣性、HLA與人類疾病的關(guān)系、HLA-肽-TCR 相互作用及其機(jī)制的研究的進(jìn)一步發(fā)展，人們希望利用它實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療。

2 HSCT技術(shù)的分類及特點(diǎn)

HSCT 從不同的角度具有多種分類方式，一般從以下5 個方面進(jìn)行分類：（1）根據(jù)造血干細(xì)胞的來源可分為外周血、骨髓、臍帶血HSCT 等；（2）根據(jù)供體與受體的關(guān)系分為自體、異體HSCT；（3）根據(jù)供者與受者HLA 配型相合程度，異體HSCT 分為HLA 全相合、不全相合、單倍體相合HSCT；（4）根據(jù)供者與受者的血緣關(guān)系分為血緣、非血緣HSCT；（5）根據(jù)移植前的預(yù)處理方案強(qiáng)度可分為清髓性、非清髓性HSCT。

2.1 外周血干細(xì)胞移植 外周血干細(xì)胞（peripheral blood stem cell，PBSC）是用于同種異體干細(xì)胞移植治療惡性和非惡性血液系統(tǒng)疾病的來源，通過外周靜脈通路進(jìn)行血液分離獲得[9]。通過單采血液分離術(shù)收集那些細(xì)胞因子周圍化的祖細(xì)胞，其中包括多能干細(xì)胞，以在主要惡性血液病患者進(jìn)行清髓治療后實(shí)現(xiàn)完全和永久的同種異體移植[10]。PBSC 是CD34+/CD38-，不表達(dá)髓樣或淋巴譜系特異性標(biāo)志物（Lin-）的完整互補(bǔ)物，但表達(dá)Thy-1 分化抗原。這些CD34+/CD38-/Lin-/Thy-1+細(xì)胞是負(fù)責(zé)啟動長期培養(yǎng)啟動集落（LTC-IC）分析的細(xì)胞。通過使用重組人粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF），可以增加釋放到血液組中的干細(xì)胞數(shù)量。該因子已被證明具有低毒性和良好的動員能力，但使用G-CSF 可能導(dǎo)致移植物中T 細(xì)胞表型向T 型輔助2 型（Th2）反應(yīng)轉(zhuǎn)變，另外也影響了移植物抗宿主?。℅VHD）的發(fā)生和嚴(yán)重程度[11]。在白血病、骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤和骨髓增生異常中使用PBSC 可縮短中性粒細(xì)胞和血小板的植入時間，但要以增加慢性移植物抗宿主病的發(fā)病率為代價。移植物抗宿主病的增加主要是由于隨移植物轉(zhuǎn)移的供體T 細(xì)胞的對數(shù)增加。PBSC 移植后，移植物中注入的T 細(xì)胞和CD34+細(xì)胞數(shù)量增加可能會降低復(fù)發(fā)疾病的風(fēng)險，但總體而言尚無令人信服的生存優(yōu)勢[9-11]。

2.2 臍帶血移植 人臍帶血（human umbilical cord blood，HUCB）是天然細(xì)胞的豐富來源，并且是多能細(xì)胞，包括約40%單核細(xì)胞（巨噬細(xì)胞前體），40%淋巴細(xì)胞，10%中性粒細(xì)胞和其他白細(xì)胞以及10%干細(xì)胞和祖細(xì)胞。干細(xì)胞、祖細(xì)胞部分由臍帶血來源的CD34+造血干細(xì)胞（UCB-HSCs），CD90+臍帶血來源的間充質(zhì)干組成細(xì)胞（UCB-MSCs），臍帶血來源的內(nèi)皮干細(xì)胞（UCB-ESCs）和CD34-CD45+臍帶血來源的多能干細(xì)胞（UCB-SCs）[12]。目前臍帶血（UCB）已被證明是缺乏合適相關(guān)或不相關(guān)供體的患者移植的造血干細(xì)胞（HSC）的寶貴替代來源[13]。1991 年，在紐約血液中心成立了第一個公共臍帶血庫。此后不久，1993 年，首次對一名4 歲的急性淋巴細(xì)胞白血病男孩進(jìn)行了不相關(guān)的UCB 移植，并報道了使用不相關(guān)的UCB 進(jìn)行可行性試驗(yàn)的結(jié)果[14]。目前普遍認(rèn)為臍帶血移植（UCBT）為患有某些血液系統(tǒng)惡性腫瘤，血紅蛋白病，嚴(yán)重形式的T 淋巴細(xì)胞和其他免疫缺陷以及代謝性疾病的嬰兒、兒童和成人提供了另一種確定的治療方法[15]。UCBT 的使用具有一些潛在的優(yōu)勢：（1）與成年細(xì)胞相比，可立即獲得，移植日期靈活。（2）由于新生嬰兒的細(xì)胞在免疫學(xué)上較幼稚，因此UCBT 后免疫介導(dǎo)的移植物抗宿主病并發(fā)癥風(fēng)險降低。（3）在某些研究中，UCB 移植與降低復(fù)發(fā)風(fēng)險相關(guān)。（4）作為免疫初生細(xì)胞的來源，其免疫并發(fā)癥的發(fā)生率可能低于成人干細(xì)胞。（5）UCB 中造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的頻率和具有很高的克隆形成潛力。（6）HLA 錯配的高容許性[16-19]。

2.3 自體造血干細(xì)胞移植 自體造血干細(xì)胞移植（autologous hematopoietic stem cell transplantation，auto-HSCT）具有采集安全簡便、移植后造血及免疫功能恢復(fù)快、移植后并發(fā)癥相對較少和較輕、治療費(fèi)用相對較低等優(yōu)點(diǎn)[20]。對于初次完全緩解的高危和中危的急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）患者，以及第二次完全緩解的急性早幼粒細(xì)胞白血病患者，如果沒有尋找到合適的同胞供者，建議考慮使用auto-HSCT[21]。同時在無可用供體的AML 患者中，AHSCT 可作為一種復(fù)發(fā)率低于單獨(dú)化療的替代方法，一些專家主張缺乏合適的組織相容性供體的患者，除了進(jìn)行化療鞏固外，還可以考慮進(jìn)行auto-HSCT，盡管最初受到高移植相關(guān)死亡率（TRM）和缺乏移植物抗白血?。╣raft versus leukiemia，GVL）的限制，但隨著外周血細(xì)胞動員和移植后支持療法的完善，它已成為非高危人群的一線鞏固選擇方案[22]。對于患有骨髓瘤和侵襲性淋巴瘤的患者，auto-HSCT 已成為標(biāo)準(zhǔn)[23]。auto-HSCT 主要導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的抑制，它的早期非神經(jīng)系統(tǒng)不良反應(yīng)中有79%是由此導(dǎo)致，包括中性粒細(xì)胞缺乏伴發(fā)熱，敗血癥，尿路感染和病毒再激活，同時它還可能產(chǎn)生多種脫靶不良反應(yīng)，患者能否從auto-HSCT 中獲益主要取決于他們的臨床狀況[24]。目前隨著異體造血干細(xì)胞移植技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然自體造血干細(xì)胞移植的臨床應(yīng)用已有所減少。但是，隨著時間的推移和技術(shù)的發(fā)展，與auto-HSCT 相關(guān)的臨床療效和不良反應(yīng)將會有進(jìn)一步的改善。

2.4 同種異體造血干細(xì)胞移植 異基因造血干細(xì)胞移植（allogeneic hematopoietic stem cell transplantation，allo-HSCT）最初是作為一種在血液系統(tǒng)惡性腫瘤的大劑量“清髓”治療后挽救造血功能的方法而發(fā)展起來的。研究人員認(rèn)識到通過免疫活性供體T 細(xì)胞和同種異體干細(xì)胞移植介導(dǎo)的抗腫瘤效應(yīng)可以誘導(dǎo)抗血液系統(tǒng)惡性腫瘤。對于許多進(jìn)行規(guī)范化療后無法獲得治愈的血液系統(tǒng)惡性腫瘤患者來說，同種異體造血干細(xì)胞移植是一種有效且可以考慮的治療方法[25]。HLA 相合同胞供體是allo-HSCT 的首選，但只有少數(shù)人可以獲得，單倍體相合親屬、無血緣的志愿供體和臍血為次選供者[26]。HLA 不匹配的HCT 在文獻(xiàn)中定義不準(zhǔn)確，但通常在Ⅰ類（HLA-A、HLA-B、HLA-C）和/ 或Ⅱ類（HLA-DRB1、HLA-DQ、HLA-DP）的1 或2 個HLA 位點(diǎn)不匹配。HLA 不匹配的HSCT 對于缺乏HLA 匹配的患者具有吸引力，因?yàn)楣w的可用性大大增強(qiáng)[27]。在沒有找到首選的相合同胞供體時，供體的選擇應(yīng)結(jié)合患者情況（病情是否為復(fù)發(fā)、高危、年齡、身體狀況）、備選供者具體情況及移植單位的經(jīng)驗(yàn)綜合考慮[26]。

3 造血干細(xì)胞移植前的預(yù)處理

當(dāng)對惡性疾病患者進(jìn)行HSCT 前，患者須進(jìn)行一個療程的化療或聯(lián)合大劑量放療的準(zhǔn)備，以提供足夠的免疫抑制來防止移植物排斥并減輕腫瘤負(fù)擔(dān)，同時為新的造血干細(xì)胞注入骨髓中騰出了空間。方案包括清髓性、減低強(qiáng)度和非清髓性方案。預(yù)處理方案的選擇受到多因素的影響，其中包括疾病的病種及狀態(tài)、身體的狀況、移植供者的來源等[26，28]。清髓性方案由烷化劑和全身照射（TBI）組成，可以最大限度地清除受者的造血細(xì)胞[29]，所以通常會產(chǎn)生嚴(yán)重的不可逆轉(zhuǎn)的全血細(xì)胞減少，而且在大多數(shù)情況下是致命的，除非通過HSCT 恢復(fù)造血功能[30]。目前常用的主要有四種方案：Cy/TBI、Bu4/Cy、Flu/Bu4、BEAM。由于認(rèn)識到供體細(xì)胞對惡性宿主細(xì)胞產(chǎn)生的移植物抗腫瘤效應(yīng)（GVT）實(shí)質(zhì)上有助于HSCT 的有效性，因此開發(fā)了非清髓方案，在非清髓性環(huán)境中，移植的T 細(xì)胞、CD14+細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和CD34+細(xì)胞數(shù)量越多，供體T 細(xì)胞嵌合體水平就越高，移植排斥的風(fēng)險越低。充分的供體嵌合體對于發(fā)揮GVT 作用來控制惡性疾病可能是必要的[28]。非清髓方案不能根除宿主造血，允許相對快速的自體造血恢復(fù)，因此無需移植非清髓方案不能根除宿主造血，允許相對快速的自體造血恢復(fù)，因此無需移植[29]。目前常用的非清髓性方案包括：TLI/ATG、Flu/TBI。不符合清髓性或非清髓性條件的定義的治療方案被歸類為降低強(qiáng)度預(yù)處理方案（reduced-intensity conditioning，RIC），它減少與方案相關(guān)的毒性，發(fā)生可逆性的骨髓抑制（可自體血液學(xué)恢復(fù)），同時導(dǎo)致潛在的血細(xì)胞減少癥時間延長，并且需要造血干細(xì)胞的支持[28]。RIC 方案可減少組織損傷，釋放較低水平的促炎細(xì)胞因子，并誘導(dǎo)T 細(xì)胞混合嵌合體，這可能會降低移植物抗宿主病的發(fā)生率和嚴(yán)重性[31]。目前常用的主要有四種方案：Flu/Mel、Flu/Bu2、Flu/Cy、Flu/Bu/TT。因?yàn)轭A(yù)處理方案中所包含的一系列化療藥物的劑量及種類都較繁多，所以常會對機(jī)體產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用，如骨髓毒性、黏膜炎、惡心和嘔吐、脫發(fā)、腹瀉、皮疹、周圍神經(jīng)病、不孕/不育、間質(zhì)性肺疾病和肝竇阻塞綜合征等。

4 造血干細(xì)胞移植后的繼發(fā)并發(fā)癥

造血干細(xì)胞移植是目前應(yīng)用歷史最久，也是最成功的干細(xì)胞治療技術(shù)。它是目前有希望能夠治愈遺傳性或惡性血液病、部分免疫缺陷性及骨髓造血衰竭疾病的最主要方法之一，但由于預(yù)處理的損傷以及對機(jī)體造血系統(tǒng)的清除，免疫系統(tǒng)的抑制，常常會導(dǎo)致感染、腹瀉、移植物抗宿主病（GVHD）、植入功能不良（PGF）、出血性膀胱炎（hemorrhagic cystitis，HC）、移植相關(guān)血栓性微血管?。═A-TMA）等并發(fā)癥的發(fā)生[32-33]。細(xì)胞和體液免疫系統(tǒng)的充分重建發(fā)生在自體HCT 發(fā)生后的6～12 個月內(nèi)，異基因HCT 接受者可能需要2 年或更長時間。發(fā)生GVHD 的患者可以進(jìn)一步延遲治療。因此，感染是造血干細(xì)胞移植后出現(xiàn)相關(guān)死亡的最重要原因之一。需要長期進(jìn)行免疫抑制治療的患者尤其容易受到多種病原體的感染，其中包括細(xì)菌（如肺炎鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌和流感嗜血桿菌）、真菌（如曲霉菌、念珠菌和羅氏肺孢子蟲）、病毒（巨細(xì)胞病毒、流感病毒和腺病毒），所以需要適當(dāng)?shù)念A(yù)防治療。同時有相關(guān)研究表明，在移植后3 個月時通過接種滅活疫苗可以增強(qiáng)機(jī)體抵抗各種病原體的能力，患者有可能從中受益[33-34]。值得注意的是，約60%的患者在HCT 后22～82 個月可出現(xiàn)神經(jīng)認(rèn)知功能障礙[35]。在存活2 年或更長時間的HCT 接受者中，繼發(fā)性癌癥占死亡的5%～10%，通常，HCT之后發(fā)生繼發(fā)性實(shí)體癌的潛伏期為3～5 年，但隨后，其發(fā)生率會隨著時間的推移而持續(xù)上升，并且尚未觀察到其發(fā)生率處于平穩(wěn)狀態(tài)。繼發(fā)性癌癥可大致分為移植后淋巴增生性疾?。╬ost-transplant lymphoproliferative disorder，PTLD），血液系統(tǒng)惡性腫瘤和實(shí)體癌。PTLD 幾乎僅在同種異體HCT 受體中可見，并且包括異類淋巴樣增生，主要涉及B 淋巴細(xì)胞，這是由愛潑斯坦-巴爾病毒（EBV）感染引起的。它通常表現(xiàn)在移植后早期，第一年內(nèi)診斷出的病例超過80%，免疫抑制強(qiáng)度的增加會增加其風(fēng)險[36]。

5 總結(jié)

造血干細(xì)胞移植技術(shù)自開發(fā)及應(yīng)用于臨床后，得到了快速的發(fā)展，不僅在造血干細(xì)胞移植技術(shù)的基礎(chǔ)理論方面有了更充分的認(rèn)識，而且在臨床應(yīng)用的各個方面如適應(yīng)證、禁忌證、并發(fā)癥預(yù)防等方面也有了更大的拓展，國內(nèi)也相繼建立了多個造血干細(xì)胞移植中心。本文只對其中部分機(jī)制和應(yīng)用做了綜述，目前國內(nèi)外對HSCT 的一些機(jī)制和功能還尚不清楚或存在爭議，如（1）移植進(jìn)去體內(nèi)的多能干細(xì)胞所分化出的哪些細(xì)胞是能起到研究者所希望的作用的；（2）造血干細(xì)胞發(fā)育的具體過程還不是很清楚；（3）接受供者來源的干細(xì)胞移植后受者體內(nèi)T 細(xì)胞多樣性的變化與復(fù)發(fā)之間的關(guān)系；（4）HSCT 對于腫瘤的治療目前相對成熟，它還能應(yīng)用解決其他哪些問題。但就目前的研究來看，HSCT 不僅可以帶來可觀的社會效益，相對于長療程的化療及療效來說，也為患者家屬帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。隨著造血干細(xì)胞移植技術(shù)的不斷向前推動，將會對人類的健康貢獻(xiàn)出巨大的力量。