血小板生成素受体激动剂(TPORA)是一系列可以与血小板生成素(TPO)受体(c-mpl)特异性结合并发挥作用的药物。而脐血移植(CBT)自开始应用于临床后,由于其具有来源丰富、获取方便、供者无风险、人类白细胞抗原(HLA)配型相合程度要求较低、移植物抗宿主病(GVHD)发生率低,并且程度轻等优点,现已广泛被应用于恶性血液病的治疗。笔者就TPORA的生物学特性及其应用于CBT的前景和风险作一总结。
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血小板生成素受体激动剂(thrombopoietin receptor agonist,TPORA)作为血小板生成素(thrombopoietin,TPO)受体(c-mpl)的激动剂,可以通过与c-mpl特异性结合并激活一系列下游信号通路,从而促进巨核细胞集落的聚集和细胞本身的发育成熟,同时促进巨核祖细胞向巨核细胞分化,并在血小板的释放和造血干细胞自我更新的维持中发挥作用,促进巨核细胞的增殖、分化、成熟及血小板的生成、释放。脐血造血干细胞移植(cord blood transplantation,CBT)在恶性血液病的治疗中具有多种优点,但其临床应用也面临血小板植入困难、植入周期长等难题,而TPORA在上述方面对CBT有辅助作用。因此,笔者就TPORA的生物学特性及其应用于CBT的前景和风险进行介绍如下。
自1988年10月,法国巴黎圣路易医院成功使用CBT治疗1例5岁的范可尼贫血(Fanconi anemia,FA)患儿以来[1],尤其在近20年,CBT已经在世界范围内迅速发展,并成为儿童及成年人恶性血液病的重要临床治疗手段之一。CBT具有人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)配型相合程度要求低、供者无风险及损害、来源广泛、获取方便,以及易于保存等优点,但由于脐血造血干细胞数量较少、血小板恢复普遍缓慢等问题,可增加移植风险,而过多血小板输注则不利于患者预后。
由于脐血造血干细胞来源有限,因此其与外周血干细胞移植及骨髓移植相比,总有核细胞(total nucleated cell,TNC)计数远远低于其他2种移植方案。而在动物实验及临床应用中发现,过低的TNC及CD34+细胞计数将会增高CBT的原发性植入失败率及复发风险,并显著延长血小板恢复时间[2,3],而应用双份CBT的方法又会增加患者发生移植物抗宿主病(graft versus host disease,GVHD)的风险,并且使HLA配型难度增大,同时在中性粒细胞及血小板植入时间等方面并无有效改善[4]。因此,维持造血干细胞自我更新的活力及增加其增殖潜力,就成为解决脐血造血干细胞数目相对较少问题的重要途径之一。
由于脐血造血干细胞数量较少等原因,在国内外的CBT临床应用中,移植后血小板恢复速度慢、植入周期长已成为了CBT发展的掣肘之一[5]。然而尽管儿童患者体重较轻,对TNC计数要求相对较少,CBT在儿童急性白血病的应用中效果较好。但是González-Vicent等[6]回顾性研究结果显示,非血缘CBT的血小板中位植入时间仍然长达56 d(12~200 d),相对而言亲缘单倍体造血干细胞移植的血小板中位植入时间仅为11 d(5~70 d)。过长的血小板植入周期将导致患者出血风险增加,以及大量的血小板输注,而血小板不仅资源紧缺、价格昂贵,而且过多的血小板输注容易引起患者产生血小板抗体,造成血小板无效输注,导致移植失败。
TPO受体c-mpl主要分布于造血干细胞、巨核细胞,以及巨核祖细胞表面,当其与人体肝、肾及骨髓产生的TPO结合后形成同源二聚体,导致自身磷酸化,进而通过转磷酸化作用激活Janus激酶(Janus kinase,JAK )2/信号转导与转录激活因子(signal transducer and activator of transcription,STAT),促有丝分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/细胞外调节激酶(extracellular regulated kinase,ERK),以及磷脂酰-3-肌醇激酶(phosphoinositide-3-kinases,PI3K)-蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/AKT)等信号通路,促进造血干细胞向巨核细胞系分化,同时促进巨核细胞集落形成,增加巨核细胞多倍体数量,促进其发育成熟,并对血小板的释放有一定促进作用[7,11]。
而近几年研究结果显示,TPORA还具有促进造血干细胞自我更新及维持增殖潜力的功能。Wang等[8]研究结果显示,TPO有助于在造血干细胞分裂增殖过程中维持干细胞的染色体结构和功能。TPO可以特异性的激活ERK和核因子-κB,这一途径可以促进DNA蛋白激酶(DNA-dependent protein kinase,DNA-PK)及DNA非同源末端连接(non-homologous end-joining,NHEJ)的增加,从而增加DNA修复效率以其复制保真度[9]。
随着对药物研究的进展,目前TPORA药物种类繁多。本文重点介绍临床应用较多的3种TPORA。
重组人血小板生成素(recombinant human thromobopoietin,rhTPO)为第1代TPORA,其来源于仓鼠卵巢细胞,与人类内源性产生的TPO氨基酸序列完全相同,因而其作用机制也与内源性TPO一致。rhTPO作为刺激血小板增长的有效药物,被广泛应用于临床对血小板减少症的治疗。但rhTPO蛋白分子不稳定,在人体内易分解,并且具有免疫原性,易诱导人体产生中和抗体,从而影响其与c-mpl的结合。
艾曲波帕(eltrombopag)是目前应用相对较多,并且疗效肯定的TPO非肽类模拟物。该药物的本质是苯并咔唑类化合物,同样可以与c-mpl结合,但其结合位点为c-mpl跨膜区结构域,与人体内源性TPO、rhTPO及罗米司亭(romiplostim)在理论上有协同作用,而艾曲波帕结合c-mpl后激活的下游信号通路则与上述药物相同,其免疫原性较rhTPO低[10,11,12]。除此之外,由于艾曲波帕属于非肽类小分子,可通过肠道直接吸收,故其可经口服途径给药。艾曲波帕的缺点在于通过肝代谢具有一定肝毒性。在CBT中由于各种药物(包括免疫抑制剂)的使用可导致肝负荷较大,若使用艾曲波帕,则发生药物性肝炎的风险增高,还可能干扰急性GVHD的诊断。
TPO模拟肽是一类模拟TPO部分特定结构,并且对于c-mpl具高亲和力的肽链,其同样通过与c-mpl结合形成二聚体的形式发挥作用,免疫原性很低,但TPO模拟肽在人体内的半衰期很短。为了使TPO模拟肽有临床应用价值,一般将其与人类抗体片段Fc或Fab结构相交联形成二聚体,以增加其稳定性。
罗米司亭是TPO模拟肽在临床应用的主要代表药物。罗米司亭是由2条含有人免疫球蛋白(immunoglobulins,Ig)G1重链和κ轻链的Fc片段以双硫键结合后,再联合2条相同的TPO模拟肽而形成。该药物与TPO在c-mpl上的结合位点均为c-mpl的胞外结构域,二者间存在相互竞争关系。而罗米司亭的Fc片段可与人血管内皮细胞上的Fc受体结合,从而延长其半衰期,增加其临床实用性[12,13]。
CBT的主要问题在于血小板恢复时间过长,而TPORA对于促进血小板恢复方面的作用经过实验室研究及临床验证,已被国内外研究者广泛认同。van der Garde等[14]将人类脐血造血干细胞植入免疫缺陷小鼠体内的研究结果显示,暴露于TPO刺激的小鼠早期血小板恢复较未暴露小鼠明显加快,并对长期血小板及血液系统的恢复有重要意义,而是否运用TPO并未影响小鼠体内的基因嵌合状态。
在临床应用中,TPORA对于促进血小板恢复方面的有效性也值得认同。Fujimi等[15]近期报道1例患滤泡淋巴瘤的女性,在行异基因造血干细胞移植术后,中性粒细胞于移植后18 d植入,而血小板计数始终<10×103/μL,病程中患者持续输注血小板2次/周×12周,无GVHD、巨细胞病毒感染及原发病复发发生;移植后240 d患者感染流感病毒,血小板计数<5×103/μL,给予艾曲波帕后,血小板计数持续上升10周并促使血小板植入,移植后期血小板恢复良好。美国国立卫生研究院的临床研究结果同样表明,TPORA在CBT中,对于促进血小板、中性粒细胞甚至造血系统的恢复均有重要意义[16,17]。TPORA在细胞培养、动物实验及临床应用中,均展现了良好促血小板作用,可以预见TPORA将成为治疗在CBT中出现血小板植入不良症状的有效选择。
TPORA能促进血小板迅速升高,增加血栓形成的风险,而rhTPO本身也会降低特异性血小板活化剂引起血小板活化的阈值,因此血栓形成是TPORA重要的不良反应之一。国内外均有患者应用rhTPO、艾曲波帕及罗米司亭后出现血栓形成甚至静脉栓塞(尤其是肝静脉栓塞)的报道[18,19,20]。
Kuter等[21]研究结果显示,长期使用TPORA患者中,6%患者出现原因不明的骨髓纤维化,其发生机制可能是TPORA增加骨髓聚合细胞增生的同时,转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β的水平也随之增加,促进了骨髓基质细胞产生网硬蛋白,进而出现骨髓纤维化。目前,TPORA对骨髓纤维化的影响尚无定论,但Shi等[22]以裸鼠为实验对象的研究结果显示,rhTPO对骨髓纤维化有意义。虽然长期应用TPORA导致骨髓纤维化的发生机制尚不明确,但许多临床研究均证实TPORA可能导致骨髓纤维化[23,24]。
TPO受体c-mpl表达于造血干细胞及巨核细胞表面的同时,也表达于白血病细胞表面,TPORA的应用可能促进白血病细胞爆发性增殖,导致白血病复发。Danish和Yasmin [25]研究结果显示,部分中、低危多发性骨髓瘤患者在应用罗米司亭后发生骨髓原始细胞进展,6%患者进展为急性髓细胞白血病,而在未使用罗米司亭的患者中,进展为急性髓细胞白血病患者仅为2.5%。但Roth等[26]研究结果显示,一定浓度的艾曲波帕可以通过非依赖c-mpl途径,促进人及鼠类白细胞分化,降低其分裂速率,抑制白血病细胞,从而起到抗白血病作用。
由于rhTPO、聚乙二醇化重组人巨核细胞生长发育因子(pegylated recombinant human megakaryocyte growth and development factor,PEG-rHuMGDF)等第1代TPORA为外源性生物制剂,故具有相对较强免疫原性,输注入人体后可能诱导相应抗体产生,而因其序列与人类内源性TPO相似,进而有导致交叉免疫反应产生的可能[27]。而在第2代TPORA中,由于其免疫原性低,分子结构与人体TPO差距大,故基本不存在引起交叉免疫反应的可能。
随着TPORA药物的不断研发,TPORA在CBT中的实用性亦日益增加。TPORA对于CBT的作用机制目前尚无明确结论,但根据TPORA在血小板减少症方面的应用,以及现阶段已了解的TPORA作用机制来看,其对CBT具有辅助作用,且具有相当的发展潜力。而在临床中应用TPORA应对脐血TNC少、血小板植入缓慢等问题是现有手段中最有效的选择。目前,TPORA在CBT中还没有固定的用药方案,在CBT中运用何种TPORA,以及应用的时机和剂量将成为未来临床CBT的重要研究方向。
利益冲突 无