脐带血干细胞移植的研究及临床应用

脐血干细胞移植的研究及临床应用摘要脐血作为干细胞的主要来源，近年来国内外对其进行了大量的基础性研究和临床探索。已经证实脐血中含有大量造血干细胞、丰富的间充质干细胞。临床干细胞移植治疗采用脐血具有诸多优势，如来源丰富，组织配型时间短，抗原表达弱，加之间充质干细胞的免疫调节及加速造血恢复等影响，脐血的移植成功率高，移植反应弱、移植物抗宿主病少见。目前脐血移植治疗的疾病已经达到80余种，治疗的病人全世界已经超过了6000例。脐血移植已经在恶性肿瘤、免疫缺陷、心脏病、神经系统损伤、组织器官修复、糖尿病、血管疾病等疾病的治疗上显示巨大的潜力。主题词脐血；干细胞;造血干细胞；间充质干细胞；移植中图分类号R457.7；R392.4UmbilicalCordBloodTransplantstudyandclinicpracticeZhouFei,ZhangXiaofengSecondhospitialofYueQin,ZheJiang,YueQin325600ObstractUmbilicalcordblood(UCB),asamainsourceofhematopoieticstemcells(HSCs).Recently,agreatnumberofbasicstudiesandclinicpracticesarehavingbeendoneinchinaandtheworldIthasbeenfoundthatUCBcontainsasignificantlyhighernumberofHSCsandabundanceofmesenchymalcells(MSCs).ItshowsmuchadvantageoverclinicalstemcelltransplantwithUCB.Forexample,UCBhasplentyofsource,whosetissuetomatchneedslesstime,antigen’sexpressionisfeebler,whileMSCsactsonregulatingimmunityandspeedinghematopoieticrecovery,sothatUCBTiseasiertosuccessandit’sreactionisfeebler,whilegraftversushostdisease(GVHD)islittle.ThetreateddiseasesbyUmbilicalCordBloodtransplant(UCBT)havereachedmorethan80sortsandthetreatedpatientshavegottmorethansixthousandsintheworld.UCBThasappearedtremendouspotentialintreatmentofmalignanttumour,immunodeficiency,heartdiseases,damageinnervesystem,repairfortissueorgan,diabetesandvasculardiseases,etc.KeywordUmbilicalcordblood;Stemcells;Hematopoieticstemcells;Mesenchymalstemcells;TransplantChineseLibraryClassification(CLC)R457.7；R392.4造血干细胞移植(HematopoieticStemCellsTransplant,HSCT)是目前治疗难治性血液病、免疫缺陷病及恶性肿瘤的主要手段之一,而脐血（Umbilicalcordblood,UCB）作为造血干细胞(HematopoieticStemCells，HSCs)的重要来源，自1988年Gluckman和Colleagues采用脐血移植（UmbilicalCordBloodTransplant,UCBT）成功地治疗了一位患Fanconi氏贫血的五岁儿童［1］以来，目前临床上采用脐血(UCB)移植治疗的疾病已经达到80余种,治疗的病人（包括儿童、成人）全世界已超过6000例［2］。大量的基础研究和临床实践显示脐血移植优势明显。本文就近年对脐血的研究和临床应用情况作一综述，以期为推动脐血移植在更广泛领域里的应用，惠及更多的患者能有所帮助。1．脐血移植的优势1.1首先是脐血来源丰富，我国每年约有1200万新生儿，按目前国际上收集脐血（UCB）80%的入库率（弃掉2%细菌污染、3%～5%病毒感染、8%有核细胞数量少、5%其他），一年可利用的脐血达960万份；再以国内上海脐血库39%［3］的入库率计算，一年可收集到的脐血也有470万份。因此，短期内可收集到大量不同人类白细胞抗原（Humanleukocyteantigen,HLA）型的脐血供临床选择。1.2脐血中的T淋巴细胞表型及功能均为不成熟表现，人类白细胞抗原II(HLA-II)类抗原表达率低，几乎没有抗体，采用脐血干细胞移植的排异反应弱或不出现，移植物抗宿主病（GraftVersusHostDisease,GVHD）出现少、且轻]4、5、6]。1.3脐血（UCB）造血干细胞(Hematopoieticstemcells,HSCs)的增殖能力较骨髓(Bonemarrow,BM)造血干细胞（HSCs）强，临床统计显示：脐血的移植成功率高达80%，比骨髓干细胞移植高出30%。1.4脐血采集于胎儿娩出时，由于有胎盘的过滤保护，较之骨髓及外周血干细胞受感染的机会更少，更纯净。1.5脐血于出生时收集、冷藏，需要的时候可随时取用，方便。1.6脐血移植（UCBT）组织配型时间只需2~3周，而骨髓（BM）组织配型约需6个月，外周血干细胞（Peripheralbloodstemcells，PBSCs）组织配型也要2~3个月［7、8、9］。1.7脐血移植归巢的造血干细胞（HSC）较之BM来源HSC更原始，脐血细胞表面标志（clusterdesignation,CD）34抗原细胞（CD34+细胞）中CD34＋CD38－细胞的比例达9%，而BM和PBSC的CD34＋细胞中不表达CD38的细胞仅为4%；UCB的CD34＋CD38＋细胞的含量则低于BM来源［10、11］。提示脐血（UCB）移植长期重建造血能力强于BM、PBSC，短期重建造血能力弱于后两者。1.8研究还显示：小剂量全反式维甲酸能够促进UCB的HSPC的扩增、减少扩增细胞的凋亡.能上调部分黏附分子的表达，促进扩增细胞的归巢。2．脐血的应用研究2.1脐血干细胞体外扩增获得成功临床证明人类干细胞移植成功，每次至少需要输入1.7x105个CD34+细胞/kg体重（或2x107单个核细胞/kg）［15］，而每份脐血的平均采集量为80ml(40-120ml)，含有核细胞（11.6±0.5）×106/ml，分离后获单个核细胞（Mono-nuclearcells，MNC）107~108，再经免疫磁珠分选仅可获105~106个CD34+细胞。显然，单份脐血移植不能满足体重40kg以上患者的需要。国内军事医学科学院基础医学研究所张毅等研究发现，将脐血CD34+细胞与胎盘(Placent)间充质干细胞（MesenchymalCells，MSCs）共孵育培养后，可使每份脐血的有核细胞数达到60－100×106，完全能够满足成人移植的需要。还发现CD34+细胞与MSCs一起输注后，能降低移植反应。CD34+细胞加上MSCs，再配合造血生长因子，能使体外扩增集落形成细胞（Colonyformingcells,CFCs）的能力达最强、集落形成能力即长期培养起始细胞（Long-termculure-initiatingcell,LTC－IC）提高，加速造血功能恢复、支持长期造血［16］。2.2脐血中发现间充质干细胞（mesenchymalcells，MSCs）。近年研究证实在脐血中含有丰富的MSCs，已知MSCs具有以下特征：2.2.1与造血微环境关系密切；2.2.2具有低免疫原性，不表达共刺激分子，不表达或低表达主要组织相容性抗原；2.2.3具有免疫调节作用，可抑制T淋巴细胞的增殖，不受主要组织相容性复合物的限制；可通过影响DC的分化、成熟，下调共刺激分子CD40、CD86，减少白细胞介素（Interleukin,IL）-1、2的分泌，发挥免疫调节作用；2.2.4不诱导细胞凋亡，大量扩增后仍能保持细胞特性，无明显的分化征象；2.2.5强力支持造血，MSCs与CD34＋细胞同步回输，明显加速移植后造血细胞的恢复；2.2.6在一定的条件下MSCs具有向脂肪细胞、心肌细胞、成骨细胞、软骨细胞、神经细胞等多方向分化的能力[17、18、19]。上述的基础研究成果，大大推进了脐血干细胞移植的临床应用。3．脐血移植的临床应用脐血中有大量的HSC及MSCs，且单份脐血扩增后已能够满足成人移植所需要的单个核细胞数。临床采用脐血移植治疗疾病已有十八年历史，已逐渐成为一种成熟的现代治疗技术。临床上已将脐血作为干细胞移植的重要来源，移植治疗的病种范围不断的扩大，现在已达80余种。对于脐血等成体干细胞移植的临床应用前景，国际医学权威杂志《TheNewEnglandJournalofMedicine》和《Blood》杂志曾对此做过全面的综述［12、13、14］。3.1脐血移植现阶段可治疗的疾病3.1.1血色素与血液异常（HemoglobinopathiesandBlooddisorders）巨细胞缺乏性血小板减少症（AmegakaryocyteThrombocytopenia,AMT），再生障碍性贫血（AplasticAnemia），先天性血球细胞缺乏症（CongenitalCytopenia），镰状细胞性贫血（Sickle-cellAnemia），地中海性贫血（Thalassemia），Blackfan-Diamond氏贫血（Blackfan-DiamondAnemia）,Evan氏症候群（EvanSyndrome）,Fanconi氏贫血（FanconiAnemia）,Kostmann氏症候群（Kostmannsyndrom）.3.1.2恶性疾病（Malignancies,Caners）急性淋巴细胞性白血病（AcuteLymphocyticLeukemia,ALL），急性骨髓性白血病（AcuteMyelogenousLeukemia,AML），急性非淋巴细胞性白血病（AcuteNonlymphocyticLeukemia,ANL），慢性淋巴细胞性白血病（ChronicLymphocyticLeukemia,CLL），慢性骨髓细胞性白血病（ChronicMyelocyticLeukemia,CML），年青型骨髓单核细胞性白血病（JuvenileMyelomonocyticLeukemia,JML），骨髓发育不良症候群（MyelodysplasticSyndrome,MDS），多发性骨髓瘤（MultipleMyeloma）。3.1.3实体性肿瘤（SolidTumor）脑瘤（BrainTumors），何杰金氏病（Hodgkin'sDisease），非何杰金氏淋巴瘤(Non-Hodgkin'sLymphoma)，Ewing氏肉瘤(EwingSarcoma)，生殖细胞肿瘤(GermCellTumors)，神经母细胞瘤(Neuroblastoma)，卵巢癌(OvarianCancer)，小细胞性肺癌(Small-CellLungCancer))，睾丸癌(TesticularCancer)3.1.4先天性代谢性缺陷（InbornErrorsofMetabolism）脑白质肾上腺营养不良症（Adrenoleukodystrophy），淀粉样变性（(Amyloidosis),巴尔—淋巴球症候群(Bare-LymphocyteSyndrome),先天性角化不良(DyskeratosisCongenita),家族性噬红血球性淋巴组织细胞增生症(Familial