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造血干细胞移植(HSCT)是治疗白血病等恶性血液疾病有效乃至唯一的治愈方式[1]。由于免疫排斥反应的原因,长期以来,以免疫抑制药物诱导免疫耐受,HSCT仅局限于HLA全相合同胞或非血缘供者。供者来源缺乏一直是限制HSCT推广和应用的重大临床问题。另一方面,几乎所有患者均有单倍型相合供者。单倍型相合移植供者指的是:供、受者二倍体细胞之间有一条全长DNA单倍体相同,父母和子女一条单倍体相合的几率为100%,而同胞之间一条单倍体相合的几率则为75%。采用单倍型相合供者进行的HSCT即为单倍型相合HSCT。单倍型相合HSCT后排斥反应和移植物抗宿主病(GVHD)的发生率较高,导致移植后总体存活率明显低于全相合HSCT,使得单倍型相合HSCT一度成为HSCT的"禁区"。因此,提高单倍型相合HSCT的疗效,使之替代同胞全相合HSCT,对实现人人都有供者的梦想,具有重要的理论意义及临床价值。
T淋巴细胞的激活是导致排斥反应及GVHD发生的主要原因,因此上世纪90年代国际上学者尝试了多种体外去除T淋巴细胞的方法[2,3,4,5,6],这些方法有效地解决了GVHD,却导致排斥反应发生率的升高或移植后免疫重建延迟。Averasa等[7]采用大量回输CD34+造血干细胞的方式,使得植入率得到了一定的提高,达95.3%(41/43),未发现急性或者慢性GVHD的发生,但是移植后感染和白血病复发率增加:与白血病无关的死亡因素中感染为主要诱发死亡因素,占64.7%(11/17),30.2%(13/43)的白血病患者移植后出现白血病复发;移植后18个月的无白血病复发存活率为27.9%(12/43),移植后总体存活率并没有得到有效提高。加之体外去除T淋巴细胞操作复杂,且费用昂贵,单倍型相合HSCT的广泛应用于临床仍是梦想。
T淋巴细胞具有双重作用:一方面促进植入的同时可诱导GVHD的发生[8,9,10,11],因而简单的去T淋巴细胞无法跨越HLA屏障并形成良好的免疫耐受。探索改变T淋巴细胞功能进而形成免疫耐受,使得单倍型相合造血干细胞在获得良好植入的同时GVHD的发生率并不增加,是解决以上临床困境的关键。
粒细胞集落刺激因子(G-CSF)是有效的干细胞动员剂,外周血造血干细胞移植采集物T淋巴细胞约为骨髓采集物的10倍[12],但外周血HSCT后慢性GVHD和骨髓移植相比未见明显上升,提示G-CSF对T淋巴细胞功能具有调节作用。北京大学人民医院黄晓军自1996年始对G-CSF与免疫系统,尤其是G-CSF对T淋巴细胞的功能影响进行了系统研究,结果发现,G-CSF具有以下作用:(1)可以在体内促使T淋巴细胞由TH1细胞向TH2细胞极化;(2)诱导T淋巴细胞发生免疫低反应性[13,14];(3)G-CSF动员的健康供者骨髓和外周血不同比例混合,可以维持T淋巴细胞免疫低反应性,并促使TH1细胞向TH2细胞极化;(4)进一步的小鼠移植模型证实,G-CSF通过诱导T淋巴细胞免疫耐受,降低移植后GVHD的发生率[12,15]。提示G-CSF不仅是干细胞动员剂,也是免疫调节剂,为非体外去除T淋巴细胞的单倍型相合HSCT创造了可能。
在前期研究结果的基础上,黄晓军团队利用G-CSF的免疫调节作用,联合抗胸腺细胞球蛋白(ATG)尝试非体外去除T淋巴细胞的单倍型相合HSCT。在2004年首次报告了对58例病例的研究结果,所有受者均获得植入,Ⅱ~Ⅳ度急性GVHD的发生率为37.9%,Ⅲ~Ⅳ度急性GVHD的发生率为5.2%(3/58),慢性GVHD的发生率为65.4%,移植后1年随访中的总体存活率为75.7%(44/58)、无白血病复发存活率为72.4%(42/58)[15],结果表明G-CSF联合ATG可保证造血干细胞的植入。随后黄晓军等[16,17]在2013年报告了752例HLA半相合HSCT病例的9年长期随访资料证实,髓系植入率达到99%,Ⅱ~Ⅳ度GVHD的发生率为43%,HLA不合程度与GVHD的发生无关,提示G-CSF联合ATG跨越了HLA屏障。进一步的临床研究证实,ATG 10 mg/kg组移植后Ⅲ~Ⅳ度GVHD的发生率明显低于ATG 6 mg/kg组,其发生率分别为4.5%和16.1%[18]。这些资料表明,G-CSF与ATG是单倍型移植植入与GVHD发生率降低的关键。随后的研究发现,G-CSF可以促进调节性B淋巴细胞(Breg细胞)的增加,Breg细胞可以降低GVHD发生率而不影响移植物抗白血病效应(GVL),证实Breg细胞是ATG联合G-CSF诱导免疫耐受的关键性细胞[19]。
免疫调节剂G-CSF与ATG联合诱导免疫耐受,可以促进单倍体造血干细胞的植入,并降低GVHD的发生率,但是GVHD发生率仍高于HLA全相合移植。常英军、黄晓军等[20]通过对228例病例的大型随机对照临床试验,根据CD4与CD8的比率,将受者分成3组:低危组A和高危组,进一步将高危组分成B(使用低剂量激素预防)和C(未使用低剂量激素预防),结果显示,移植后100 d时Ⅱ~Ⅳ度急性GVHD的发生率分别为26%、21%和48%,A组和B组之间的差异无统计学意义,表明生物学标记(CD4与CD8的比率)可以"精准预测"GVHD,基于危险分层的GVHD预防策略可以进一步降低GVHD。
如何提高高龄患者、复发难治白血病及重型再生障碍性贫血(SAA)患者的HSCT疗效,是尚未解决的临床问题。对此,黄晓军团队进行了系列的临床研究,针对这些关键难点进行了系列优化,实现了个性化单倍型HSCT方案,提高了移植疗效。(1)通过减低预处理强度的移植方案,使高龄患者(≥50岁)较年轻患者(<50岁)的3年总体存活率[(67.0±9.3)%和(75.3±3.4)%]和无白血病复发存活率[(60.5±9.6)%和(72.5±3.5)%]无差异[21,22]。(2)SAA患者进行单倍型相合骨髓移植面临的最大挑战是植入失败。许兰平等[23,24]使用强化免疫的预处理方案,使得所有19例SAA患者移植后均成功获得供者移植物,髓系植入时间中位数为12 d,血小板植入时间中位数为18 d,植入率达(84.21±10.53)%,Ⅱ~Ⅳ度急性GVHD发生率为(42.1±11.3)%,慢性GVHD发生率为(56.2±12.4)%,存活时间中位数为746 d,总体存活率为(64.6±12.4)%。进一步的多中心前瞻性研究证明,SSA患者中89例单倍体供者与69例全相合供者相比较,植入率分别为97.8%和97.1%(P=0.528),移植后3年总体存活率分别为86.1%和96.3%(P=0.358),使单倍型移植成为治愈SAA的有效方案。(3)采用G-CSF诱导的淋巴细胞回输(DLI)的方式,结合短程免疫抑制剂,治疗20例移植后白血病复发的患者,在HSCT后中位时间177 d时予以DLI,8例患者得到了中位时间为1118 d的完全缓解,2年无白血病复发存活率为40%,仅6例患者在DLI后发生了Ⅲ~Ⅳ度GVHD[19]。证明此种方案用于治疗单倍型HSCT后白血病复发的患者,不影响GVL的同时能够有效地降低GVHD的发生。此外,通过队列研究证实,单倍型HSCT后白血病复发的患者,化疗+DLI组具有更好的抗白血病效应以及良好的预后[25,26]。
单倍型相合造血干细胞的完善,使得患者有多个可供选择的供者,谁是更好的供者?北京大学人民医院通过长期系统病例研究证明,接受HLA抗体阴性、年轻、男性供者的HSCT受者移植后GVHD发生率较低,且存活率较高。年轻(<30岁)与年龄较大(>30岁)供者,其移植后急性GVHD的发生率分别为12%和40%,而3年总体存活率分别为70%和67%。系列研究形成了"首选供者特异性HLA抗体阴性、年轻、男性供者"的优化选择原则[27,28],这一原则成为国际广泛应用的单倍型供者优化选择原则,被写入《英国遗传免疫学会供者选择指南》,"全球50%以上单倍型移植采用黄等建立的体系,供者选择原则将使众多患者受益"。
总之,多项关键技术的完善,使基于G-CSF联合ATG诱导免疫耐受的非体外去除T淋巴细胞的单倍型相合HSCT形成一个完善的体系,成为被国际同行公认的"北京方案"。"北京方案"治疗急性白血病和重型再生障碍性贫血等取得与同胞全合HSCT一致的疗效,使单倍型相合供者可以替代同胞全合供者,迎来了人人都有供者的新时代。"北京方案"成为全球应用最广、疗效最好的单倍型移植方案,促进了全球单倍型移植方案的进展,写入美国骨髓移植协会《自体与异基因造血干细胞移植适应证指南》及国际权威教科书《Thomas’ Hematopoietic Cell Transplantation第4/第5版》、《Clinical Transplants 2011/2014版》。被世界骨髓移植协会前主席Kodera推荐为"缺乏相合供者的可靠方案",并在全球得到推广,改变了全球HSCT的格局,迎来HSCT快速发展的新时代。
非体外去除T淋巴细胞单倍型相合HSCT的"北京方案"的实践,也带动了其他非体外去除T淋巴细胞方案的发展。2005年McCurdy等[29]报道,372例病例移植后采用高剂量环磷酰胺(PTCy)方案,移植后6个月受者的非白血病复发死亡率和GVHD发生率分别为8%和4%,在4.1年的中位随访时间中,其3年白血病复发率为46%,无进展存活率为40%,总体存活率为50%。采用PTCy方案的白血病复发率高达46%[29,30],如何降低白血病复发率是PTCy方案所面临的重要挑战。
单倍型相合HSCT技术的完善,使得人人都有供者。单倍型相合HSCT已成为临床治疗白血病的常规,随着单倍型相合HSCT疗效与HLA全相合HSCT疗效的一致,未来将要回答的问题包括:
传统认为,全相合供者优于单倍型供者,然后,一些回顾性资料提示单倍型供者具有更强的抗白血病作用。因此,对于难治、复发白血病甚至移植后微小残留白血病(MRD)阳性患者,单倍型相合供者是否优于全相合供者?另外,由于年轻的单倍型供者优于高龄供者[27],那么年轻单倍型供者与高龄全相合供者相比较,谁的移植效果更好?均有待于进一步研究。
Breg细胞在G-CSF与ATG联合免疫耐受形成中起关键作用[19,31]。因此,采用Breg细胞的细胞治疗有可能进一步完善"北京方案",形成新的免疫耐受方案。G-CSF与PTCy形成免疫耐受机制不同,可否联合形成新的方案?总之,随着对单倍型相合HSCT免疫耐受机制的深入阐明,新的免疫耐受方案的建立,将会使单倍型相合HSCT的疗效更好,且更安全。
白血病复发仍是HSCT失败的重要原因之一,新的技术如CAR-T,能有效治疗难治急性B淋巴细胞白血病。因此,CAR-T技术与单倍型相合HSCT技术的联合应用,使移植后白血病复发的治疗变的可行。此外,其他免疫治疗手段如干扰素、疫苗技术的应用,都将丰富单倍型相合HSCT的临床应用。
总之,单倍型相合HSCT的发展,使HSCT进入人人都有供者的新时代,免疫耐受机制的阐明及新技术的应用,不仅使单倍型相合HSCT更安全,而且也可能对整个移植免疫的领域带来革命性冲击,改变人们的理念与实践。抓住机会,中国人对全球人类的健康将会再续辉煌。





















