编者按:异基因造血干细胞移植(Allo-HSCT)是治愈恶性血液病的有效、乃至唯一手段,然而供者来源缺乏限制了Allo-HSCT的广泛临床应用。单倍型相合移植(Haplo-HSCT),也就是HLA半相合,如“父母供子女”“子女供父母”,解决了供者缺乏的世界性难题。但长期以来由于存在植入率低、移植物抗宿主病发生率高、免疫重建差、易感染等一系列问题,单倍型相合移植一度被认为是移植的禁区。近年来,随着Haplo-HSCT方案的不断提高和完善,现已成为临床上最常用的移植方式。本刊特邀北京大学人民医院、北京大学血液病研究所常英军教授针对Haplo-HSCT的免疫学机制研究进展进行综述。
体外去除T细胞的Haplo-HSCT方案
过往的二十多年间,意大利佩鲁贾大学的研究团队首先建立了体外去除T细胞的Haplo-HSCT方案,成功跨越了人白细胞抗原(HLA)不合屏障,使部分患者获得长期存活。
Haplo-HSCT方案躲避人体免疫屏障的主要机制如下:①去除移植物中的T细胞,避免了供者T细胞导致的移植物抗宿主病(GVHD),因此,移植后不需要使用免疫抑制剂进行GVHD预防;②应用大剂量CD34+造血细胞,促进移植后供者造血细胞植入。
然而,由于移植排斥发生率高、免疫重建延迟所致的感染和复发增加,Haplo-HSCT方案并没有使患者因移植物抗宿主病降低而整体获益。随后,该研究团队采用体外分选的CD34+细胞与调节性T细胞(Treg)及效应性T细胞共同回输的方式,以促进免疫重建,降低感染和复发。此外,德国图宾根大学团队则采用选择性去除TCRαβT细胞和B细胞的方式进行单倍型相合移植,获得较好疗效。然而,由于体外分选费用昂贵、需要专业人员等原因,体外去除T细胞的Haplo-HSCT方案并未得到广泛应用。
北京方案——非体外去除T细胞的Haplo-HSCT方案
针对体外去除T细胞的缺陷和不足,北京大学团队建立了基于粒细胞集落刺激因子(G-CSF)和抗胸腺球蛋白(ATG)诱导免疫耐受的非体外去除T细胞的单倍型相合移植(Haplo-HSCT)体系(被国际骨髓移植协会成为“北京方案”)。
“北京方案”跨越HLA屏障的机制如下:①G-CSF直接或间接(例如通过扩增Treg、调节性B细胞、髓系来源抑制细胞、耐受性树突状细胞等)诱导供者骨髓和外周血移植物中的T细胞形成免疫耐受;②ATG通过体内去除移植物中的T细胞,并扩增Treg维持G-CSF诱导的免疫耐受;③联合甲氨蝶呤、环孢素和吗替麦考酚酯预防GVHD。
目前,“北京方案”在治疗急性白血病、骨髓增生异常综合征、再生障碍性贫血等疾病方面获得了与HLA相合同胞供者移植等同的疗效。
巴尔的摩方案——移植后环磷酰胺诱导免疫耐受的Haplo-HSCT方案
美国约翰霍普金斯大学建立了基于移植后环磷酰胺(PTCy)诱导免疫耐受的Haplo-HSCT方案(被称为巴尔的摩方案),其跨越HLA不合屏障的机制如下:①PTCy可清除活化的同种反应性T细胞,非同种反应性T细胞得以保留;②PTCy可保留表达Treg;③西罗莫司或他克莫司预防GVHD。
当今,北京方案和巴尔的摩方案已经成为单倍型移植领域的两种主流方案。移植免疫耐受是跨越HLA屏障,保证植入和降低GVHD的关键。良好的免疫重建不仅可以降低移植后GVHD发生率,而且可以有效抗御感染和发挥白血病作用,从而降低移植相关合并症,改善移植预后。因此,免疫耐受和免疫重建构成Haplo-HSCT的核心科学问题。
黄晓军教授团队关于Haplo-HSCT相关的几项重要发现
北京大学血液病研究所团队发现复发和感染是导致Haplo-HSCT失败的主要原因。针对移植后白血病复发,黄晓军教授带领团队发现自然杀伤(NK)细胞在Haplo-HSCT后早期(30天)快速重建,在抗白血病方面发挥重要作用。团队还发现NK细胞同种反应性存在与(又称为KIR不合)“北京方案”治疗AML后高白血病复发率密切相关。随后的研究中,又发现KIR不合可导致NK细胞数量、杀伤功能和因子分泌功能重建延迟。这也很好的解释了为什么KIR不合的作用在“北京方案”和体外去除T细胞的单倍型相合移植模式下对复发的影响截然相反,即在体外去除T细胞的模式下KIR不合与低复发率密切相关,但在接受“北京方案”治疗的患者中,KIR不合导致白血病复发率增高。
此外,团队还发现移植后14天CD56brightNK细胞数量大于9.27个/微升、30天淋巴细胞绝对计数大于300个/微升以及90天CD3+CD8+T细胞大于375个/微升与良好的无病生存和总体生存密切相关。这些结果提示,促进免疫重建可以改善Haplo-HSCT的预后。
针对移植后巨细胞病毒(CMV)感染,黄晓军教授带领团队发现过继回输CMV特异性细胞毒性T细胞(CTL)可通过促进内源性CMV特异性CTL重建有效治疗难治性CMV感染。此外,NK细胞在抗病毒方面的作用也提示,过继性回输NK细胞不仅有助于抗复发、而且有助于CMV感染的防治。
综上所述,Haplo-HSCT在国内外的广泛用于基本解决了供者来源缺乏问题,并成为缺乏HLA相合同胞或无关供者的重要移植物来源。因此,深入探讨Haplo-HSCT背后免疫耐受和免疫重建的规律及其调控机制,不仅有助于发现新的免疫调控细胞或分子,而且有助于完善现有的Haplo-HSCT模式,建立促进免疫重建的新方法,最终改善移植预后、造福广大血液病患者。
主任医师,二级教授,博士研究生导师,北京大学人民医院、北京大学血液病研究所、北京市造血干细胞移植重点实验室。长期从事恶性血液病诊治及造血干细胞移植临床及基础研究工作。
现任北京大学血液学系主任,北京大学人民医院血液科副主任。
中华医学会血液学分分会第十一届委员会委员、实验诊断学组副组长;中华医学会血液学分会第九届、
第十届青年委员会副主任委员;美国免疫学会国际会员,海峡两岸医药卫生交流协会血液病学专业委员会第二届委员会常委;中国病理生理学会实验血液学会委员;中华医学会细胞生物学分会青委等。
目前承担“863”项目、国家自然科学基金面上项目、京津冀协同创新项目、京津冀基础研究合作项目、北京市自然科学基金及国际合作项目等课题。同时还是国家重点研发计划“干细胞及转化研究”试点专项骨干,国家自然科学基金委创新群体骨干。
以主要完成人身份获国家科技进步二等奖2项,中华医学科技一等奖2项、二等奖1项及教育部高校科技进步一等奖1项。
现为《Frontiers in Immunology》和《Exp Hematol & Oncol》副主编;《J Hematol Oncol》、《Advance in Therapy》、《Expert Review of Hematology》和《中华血液学杂志》等杂志的编委;《New England Journal of Medicine》、《Lancet》和《Lancet Heamatol》等20余种国际杂志的审稿专家。
截止目前,以通讯(含并列)或第一(含并列)作者身份在国内外学术期刊发表学术论文107篇,其中在J Clin Oncol, Blood, J Hematol Oncol, Blood Reviews等期刊上发表SCI论文60余篇。