1968年中國(guó)人民解放軍第七軍醫(yī)大學(xué)本科畢業(yè),1982北京醫(yī)科大學(xué)研究生畢業(yè)。1984和1989年先后在澳大利亞新南威爾士州立大學(xué)圣.文森特醫(yī)院和法國(guó)巴黎居里大學(xué)圣.安托萬(wàn)醫(yī)學(xué)院客座研修。現(xiàn)任中華血液學(xué)會(huì)、中國(guó)實(shí)驗(yàn)血液學(xué)會(huì)常務(wù)委員,全軍血液學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員等。兼任《中華血液學(xué)雜志》、《解放軍醫(yī)學(xué)雜志》、《中國(guó)實(shí)驗(yàn)血液學(xué)雜志》、《臨床血液學(xué)雜志》、等7本雜志的副主編或編委。在國(guó)內(nèi)外權(quán)威性醫(yī)學(xué)刊物上發(fā)表論文220余篇,主編醫(yī)學(xué)專(zhuān)著4部。獲國(guó)家級(jí)、全軍及省級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)20余項(xiàng)。亨受政府特殊津貼。
異基因造血干細(xì)胞移植HSCT的目的是建立供者型的正常造血與免疫功能,以取代受者原有的異常的造血及免疫系統(tǒng)。其治療惡性腫瘤的主要機(jī)制系利用正常供者的免疫系統(tǒng)識(shí)別和攻擊突變的腫瘤細(xì)胞(移植物抗瘤效應(yīng),GVT)從而達(dá)到治愈目的。由于供受者間的免疫差異,即使HLA完全相合的移植,也難完全避免移植后的相互排斥,即發(fā)生移植物抗宿主病(GVHD)或移植排斥(HVG)。由此可見(jiàn),成功的異基因造血干細(xì)胞移植的全過(guò)程,從供者干細(xì)胞的植入、充分發(fā)揮GVT效應(yīng)、防治GVHD和HVG,到受者造血、免疫功能的重建、腫瘤的完全治愈并保持健康的生活質(zhì)量,主要技術(shù)皆與免疫學(xué)密切相關(guān)。本文將就異基因造血干細(xì)胞移植免疫治療方面的進(jìn)展作簡(jiǎn)要介紹。
1.T細(xì)胞與移植
過(guò)去十年中,由于支持治療,特別是先期的預(yù)防性抗感染治療、生長(zhǎng)因子的應(yīng)用及外周血造血干細(xì)胞的采用已使HSCT的療效取得突破性進(jìn)展,移植相關(guān)并發(fā)癥及病死率已大幅降低。防治GVHD的免疫抑制劑包括各類(lèi)化療藥物、抗淋巴細(xì)胞球蛋白,抗TNF、CD52、CD25單抗等。盡管如此,GVHD仍是HSCT最棘手的并發(fā)癥,激素是目前最有效的治療藥物。GVHD危及生命,但是采用各種免疫抑制防治的同時(shí)勢(shì)必導(dǎo)致感染等各類(lèi)嚴(yán)重的并發(fā)癥及腫瘤的復(fù)發(fā),因此目前的焦點(diǎn)問(wèn)題是如何在防治GVHD的同時(shí)避免免疫抑制所造成的各種并發(fā)癥。20多年前開(kāi)始采用的去T細(xì)胞移植盡管使GVHD得到控制,但移植排斥、復(fù)發(fā)、因免疫重建延遲帶來(lái)的嚴(yán)重感染等問(wèn)題隨之而來(lái),更重要的是在HSCT治療中最為關(guān)鍵的GVT效應(yīng)大打折扣,去T細(xì)胞移植后的無(wú)病生存(DFS)與非去T細(xì)胞移植相比并無(wú)顯著區(qū)別。臨床資料表明,GVHD與GVT的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜:GVHD的出現(xiàn)有助于降低腫瘤的復(fù)發(fā)率,但在無(wú)GVHD發(fā)生的情況下進(jìn)行供者淋巴細(xì)胞輸注(DLI)也可使白血病得到治愈,這一結(jié)果支持動(dòng)物及體外實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn),即GVHD和GVT效應(yīng)兩者的確是可分離的。目前的問(wèn)題是:在臨床移植中如何找到有效可行的辦法,從而在防止GVHD的同時(shí)發(fā)現(xiàn)GVHD和其他免疫反應(yīng)的區(qū)別,以保留GVT效應(yīng)和機(jī)體針對(duì)感染的免疫應(yīng)答。
隨著對(duì)T細(xì)胞免疫反應(yīng)和該過(guò)程中T細(xì)胞分化、成熟的深入了解,對(duì)異體移植物進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?duì)其中不同的免疫反應(yīng)細(xì)胞進(jìn)行調(diào)控,已使加強(qiáng)GVT及抗感染效應(yīng)、減輕或避免GVHD的發(fā)生成為可能。
1.1 通過(guò)選擇性去T細(xì)胞分離GVHD和GVT效應(yīng)
對(duì)異源反應(yīng)性T細(xì)胞進(jìn)行清除、轉(zhuǎn)移或誘導(dǎo)無(wú)反應(yīng)性,如CD40配體的抗體可阻斷宿主抗原提呈細(xì)胞APC的第二信號(hào),抗T細(xì)胞活化的抗體(CD69、CD25、Fas)通過(guò)中和免疫毒素或誘導(dǎo)凋亡而殺傷T細(xì)胞,免疫磁珠或流式分選轉(zhuǎn)移已活化的T細(xì)胞等。新近采用的光動(dòng)力學(xué)方法利用對(duì)光敏感的若丹明染料TH9042來(lái)清除T細(xì)胞,在可見(jiàn)光的作用下,藥物發(fā)出放射活性從而選擇性地殺傷活化的T細(xì)胞。
Michalex等的實(shí)驗(yàn)研究成功地找到了引起GVT效應(yīng)和GVHD反應(yīng)的T細(xì)胞確實(shí)來(lái)源不同的分子學(xué)證據(jù),他們以病人的白血病或淋巴細(xì)胞刺激供者T細(xì)胞并通過(guò)TCR序列確認(rèn)了白血病特異性克隆,GVT效應(yīng)可被腫瘤特異性抗原(不引起GVHD)介導(dǎo)。因此選擇性地去除非腫瘤細(xì)胞的抗原特異性T細(xì)胞,而不傷及腫瘤抗原特異性T細(xì)胞,便可達(dá)到分離GVHD和GVT的目的。在移植模型中,現(xiàn)已能成功地去除宿主抗原在體外激活的T細(xì)胞而并不損傷抗白血病效應(yīng)。采用前述光動(dòng)力方法,發(fā)現(xiàn)當(dāng)帶有染料的細(xì)胞被光照后,對(duì)宿主正常組織具有特異性的殺傷性T細(xì)胞顯著減少,但腫瘤特異性T細(xì)胞及除此兩者之外的第三類(lèi)T細(xì)胞的大部分仍保留。選擇性地去除T細(xì)胞或誘導(dǎo)T細(xì)胞無(wú)反應(yīng)的臨床試驗(yàn)已在開(kāi)展,在半相合移植治療兒童非腫瘤性疾病的臨床研究中,以蓖麻毒素-A鏈免疫毒素選擇性地去除CD25,初步的結(jié)果顯示GVHD的發(fā)生率明顯降低,并且雖然僅輸入了小劑量的T細(xì)胞,免疫重建也明顯優(yōu)于非選擇性去T細(xì)胞的移植。來(lái)自美國(guó)NIH的非清髓性HLA相合同胞移植研究,同樣應(yīng)用上述免疫毒素選擇性去除1×108/kg的CD3+細(xì)胞,供者的反應(yīng)細(xì)胞被置于宿主髓系細(xì)胞或B細(xì)胞的環(huán)境中,以使對(duì)系性限制性白血病或非白血病抗原發(fā)生反應(yīng)的T細(xì)胞得以保留,結(jié)果顯示供者細(xì)胞完全植入,GVHD減輕。
1.2 轉(zhuǎn)移童貞(nave)T細(xì)胞
在小鼠試驗(yàn)中,童貞T細(xì)胞從未接觸過(guò)抗原,表達(dá)CD62L,而接觸過(guò)抗原的記憶或活化T細(xì)胞可能是CD62L+或CD62L-細(xì)胞。假設(shè)供者T細(xì)胞從未接觸過(guò)宿主抗原,那么GVHD中被誘導(dǎo)的T細(xì)胞將是童貞T細(xì)胞,記憶/活化T細(xì)胞將不能誘導(dǎo)GVHD。混合淋巴細(xì)胞培養(yǎng)MLR顯示異體細(xì)胞的增殖潛力在童貞細(xì)胞(CD62L+)群中更為突出,在移植模型中,分別將CD62L+和CD62L-輸入體內(nèi)童貞T表型的細(xì)胞可引起GVHD而記憶T細(xì)胞無(wú)此效應(yīng)。
1.3 篩選Th2/Tc2細(xì)胞
目前已確認(rèn)的功能性T細(xì)胞有:CD4+輔助性T細(xì)胞(Th1或Th2亞群)、CD8+殺傷性T細(xì)胞(Tc1或Tc2亞群)。Th1和Tc1分泌IL-2和IFN-γ,Th2和Tc2分泌IL-4、IL-5和IL-10。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,供者Th2細(xì)胞不啟動(dòng)GVHD,但可介導(dǎo)GVT效應(yīng),且Tc2細(xì)胞發(fā)揮了強(qiáng)力的否決(Veto)效應(yīng)而避免移植排斥因此篩選Th2和Tc2細(xì)胞可促進(jìn)植入,啟動(dòng)GVT效應(yīng)而避免GVHD。上述動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的成功,促進(jìn)了在非清髓性移植中輸注Th2/Tc2細(xì)胞治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤的臨床試驗(yàn)的開(kāi)展。
1.4應(yīng)用輔助性T細(xì)胞
輔助性T細(xì)胞為CD4、CD25陽(yáng)性細(xì)胞,對(duì)誘導(dǎo)和維持自身耐受非常重要。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中去除這種細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致自身免疫或加劇GVHD;輸注這類(lèi)細(xì)胞,在自身免疫模型中可消除自身免疫,在移植模型中則可抑制GVHD。這一結(jié)果提示CD4+、CD25+輔助性T細(xì)胞具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用,但同時(shí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也顯示去除這些細(xì)胞會(huì)促進(jìn)腫瘤特異性免疫應(yīng)答從而清除腫瘤,因此該類(lèi)細(xì)胞的應(yīng)用是否會(huì)消弱GVT尚需進(jìn)一步的臨床研究來(lái)證實(shí)。
2.NK細(xì)胞與移植
T細(xì)胞異基因免疫應(yīng)答需要激活和擴(kuò)增,NK細(xì)胞則通過(guò)與其他細(xì)胞間的相互作用產(chǎn)生一個(gè)陽(yáng)性信號(hào),而后通過(guò)釋放穿孔素、顆粒酶直接殺傷靶細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞是GVHD的主要效應(yīng)細(xì)胞,而NK細(xì)胞則是GVT及HLA不相合移植成功植入的主要效應(yīng)細(xì)胞。
2.1 NK細(xì)胞的活化與抑制
NK細(xì)胞表達(dá)CD25、CD16,不表達(dá)CD3,通過(guò)細(xì)胞毒性作用和分泌細(xì)胞因子如IFN-γ、TNF-α及GM-CSF等發(fā)揮效應(yīng)。NK細(xì)胞對(duì)于移植的重要性源于其對(duì)MHC-I類(lèi)抗原的識(shí)別。人類(lèi)NK細(xì)胞至少表達(dá)四種活化型受體及兩種抑制性受體。NK細(xì)胞對(duì)MHC-I類(lèi)分子的特異性識(shí)別是通過(guò)含有免疫受體酪氨酸活化性基序(ITAM)的殺傷細(xì)胞免疫球蛋白超家族受體(KIR)和CD94家族的C型凝集素受體來(lái)實(shí)現(xiàn)。NKG2D是NK細(xì)胞活化型受體,可識(shí)別MHC-I類(lèi)分子,其他活化型受體可識(shí)別一些尚未明確的配體。含有免疫受體酪氨酸抑制性基序(ITIM)的KIR和CD94家族的其他C型凝集素可抑制NK細(xì)胞的活化。編碼活化及抑制型KIR的基因位于19號(hào)染色體,C型凝集素受體基因位于12號(hào)染色體。細(xì)胞表面受體介導(dǎo)活化和抑制信號(hào)的平衡從而調(diào)整NK細(xì)胞的功能,如圖所示為NK細(xì)胞的活化與抑制模式正常細(xì)胞表達(dá)的MHC-I類(lèi)分子與NK細(xì)胞上的殺傷抑制型受體連接,活化信號(hào)被抑制使NK細(xì)胞不產(chǎn)生使靶細(xì)胞溶解的溶細(xì)胞活性。缺少MHC-I類(lèi)分子表達(dá)的異常細(xì)胞,活化信號(hào)因不能被殺傷抑制性受體傳遞的抑制信號(hào)阻斷,故被NK細(xì)胞溶解。
正常情況下,NK細(xì)胞表面的KIR識(shí)別靶細(xì)胞的MHC-I類(lèi)分子配體,如HLA-C和HLA-Bw4等。由于NK細(xì)胞至少表達(dá)自身MHC-I類(lèi)分子的一個(gè)抑制受體,KIR與自身細(xì)胞的MHC配體結(jié)合從而發(fā)出殺傷抑制信號(hào),阻止NK細(xì)胞對(duì)正常組織的非特異性殺傷作用,從而對(duì)自身正常組織產(chǎn)生保護(hù)作用。當(dāng)NK細(xì)胞不能識(shí)別自身MHC-I類(lèi)分子時(shí),殺傷的抑制信號(hào)不能傳遞,NK細(xì)胞即釋放穿孔素/顆粒酶直接殺傷靶細(xì)胞,隨即產(chǎn)生一系列臨床免疫損傷。
2.2 NK細(xì)胞的異源反應(yīng)活性
多數(shù)人表達(dá)較完全的KIR抑制性受體基因,可識(shí)別3組主要HLA-I類(lèi)配體(第1組HLA-C,第2組HLA-C,HLA-Bw4)。對(duì)162例個(gè)體進(jìn)行分析,97%的KIR表達(dá)KIR2DL基因,是第1組HLA-C抗原決定簇的受體;100%KIR表達(dá)KIR2DL2/3,為第2組HLA-C抗原決定簇的受體;94%表達(dá)KIR3DL1,是HLA-Bw4抗原決定簇的受體。KIR獨(dú)特型不相合移植中,當(dāng)異體靶細(xì)胞不表達(dá)I類(lèi)等位基因時(shí)便不能阻斷KIR,NK細(xì)胞即可發(fā)揮其溶細(xì)胞活性。
半相合移植中,由NK細(xì)胞介導(dǎo)的溶細(xì)胞活性由供者NK細(xì)胞的KIR獨(dú)特型與受者HLA-I類(lèi)分子的不相合所觸發(fā)。這一作用目前被稱(chēng)為供者抗受者的NK細(xì)胞異源反應(yīng)活性。在動(dòng)物模型中,NK細(xì)胞強(qiáng)有力地攻擊宿主的造血細(xì)胞,而對(duì)通常T細(xì)胞在GVHD中針對(duì)的靶組織則不具有殺傷作用。將人的異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞(KIR獨(dú)特型不相合)輸入已植入人AML細(xì)胞的NOD/SCID小鼠在對(duì)照組,小鼠3周后死亡,而在治療組,少量的人異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞即可清除白血病細(xì)胞,使小鼠得以存活。在子代F1 H2d/b小鼠(供鼠)與親代H-2b小鼠(受鼠)的移植中,供者的NK細(xì)胞不表達(dá)H-2b特異性的Ly49C/I受體,而表達(dá)H-2d特異性的Ly49A/G2受體,因此供者NK細(xì)胞可殺滅宿主的靶細(xì)胞。研究還發(fā)現(xiàn),即使輸入大劑量的異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞給經(jīng)過(guò)致死性放療處理過(guò)的受者也并不導(dǎo)致GVHD。在非致死性放療處理過(guò)的受者中,異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞可將骨髓和脾中的受者T細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)降低至低于經(jīng)致死性預(yù)處理的受者的水平。單獨(dú)接受非致死性TBI(小于7Gy)預(yù)處理的小鼠對(duì)供者的骨髓移植物發(fā)生排斥,但同時(shí)接受異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞輸注的小鼠,其體內(nèi)則持續(xù)出現(xiàn)了供者型造血細(xì)胞。2×105個(gè)供者異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞即可導(dǎo)致受者體內(nèi)出現(xiàn)供者型造血,而非異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞則不具備該效應(yīng)。異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞甚至可以在非清髓性HSCT中發(fā)揮作用,經(jīng)過(guò)非清髓性預(yù)處理的小鼠同時(shí)接受低劑量的異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞輸注,可檢測(cè)到大于80%的供者型嵌合;即使給予僅包括氟達(dá)拉賓的強(qiáng)度較低的預(yù)處理,也可達(dá)到30%以上的供者型嵌合。在移植后6周輸入供者的異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞,可將混合型嵌合體轉(zhuǎn)變?yōu)椋保埃埃ス┱咝颓逗稀Q芯客茰y(cè)NK細(xì)胞使宿主免于GVHD損傷的保護(hù)機(jī)制在于異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞能攻擊受者的APC細(xì)胞,而后者為啟動(dòng)GVHD所必需。
2.3 NK細(xì)胞在植入、GVHD及GVT中的作用(見(jiàn)圖2)
綜上所述,與T細(xì)胞的異源反應(yīng)活性不同,NK細(xì)胞的異源反應(yīng)活性因其下述特性非常適用于移植:①通過(guò)殺傷宿主的淋巴系造血細(xì)胞而促進(jìn)植入。在HLA不相合移植中,供者NK細(xì)胞可產(chǎn)生移植物異源反應(yīng)活性,從而通過(guò)識(shí)別和殺傷受者殘留的淋巴系細(xì)胞有力地促進(jìn)植入。②異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞可殺滅白血病細(xì)胞,從而發(fā)揮GVT效應(yīng)。NK細(xì)胞遇到KIR獨(dú)特型不相合的腫瘤細(xì)胞時(shí),即表現(xiàn)出強(qiáng)大的細(xì)胞毒作用,這是HLA相合移植和自體移植不能比擬的。NK細(xì)胞不相合的優(yōu)勢(shì)已在AML患者半相合或無(wú)關(guān)供者去T移植后復(fù)發(fā)率顯著降低中得到證實(shí),但迄今為止這一優(yōu)勢(shì)僅局限于髓性白血病和去T細(xì)胞移植。③ NK細(xì)胞強(qiáng)力攻擊宿主的造血細(xì)胞,而對(duì)GVHD攻擊的靶組織則不具有殺傷作用,因此并不誘導(dǎo)GVHD,進(jìn)一步能通過(guò)殺傷宿主DC樹(shù)突狀細(xì)胞而抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的GVHD。
2.4 異源反應(yīng)性NK細(xì)胞在HSCT中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)證明,輸入具異源反應(yīng)活性的NK細(xì)胞與AML移植后復(fù)發(fā)率降低直接相關(guān)。體外研究顯示,異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞具有顯著的GVT效應(yīng),可100%殺滅白血病細(xì)胞,但只有少部分表達(dá)淋系標(biāo)記的急性淋巴細(xì)胞白血病的腫瘤細(xì)胞被溶解,這是迄今為止在原發(fā)腫瘤中對(duì)NK異源反應(yīng)活性唯一不敏感的腫瘤細(xì)胞。
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的成功已使一些研究小組選擇性地開(kāi)展NK細(xì)胞不相合的無(wú)關(guān)供者移植或半相合移植,并由此設(shè)想輸注來(lái)自供受者之外的第三者的異源反應(yīng)性NK細(xì)胞來(lái)增強(qiáng)GVT效應(yīng)、防止GVHD。Ruggeri等在57例高危AML移植中輸注異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞,結(jié)果白血病的復(fù)發(fā)率顯著降低,同時(shí)也避免了GVHD。Velardi等對(duì)1993~2003年間的85例晚期AML(CR2≥80%)半相合移植進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示輸注供者不相合NK細(xì)胞促進(jìn)了植入而未加劇GVHD,更有意義的是白血病的復(fù)發(fā)得到了有效控制。在無(wú)NK細(xì)胞異源反應(yīng)活性的44例移植中(21例為CR,23例為復(fù)發(fā)病例),移植后的復(fù)發(fā)率為79%,無(wú)事件生存率(EFS)為7%;而在36例(23例為CR,13例為復(fù)發(fā)病例)輸入NK異源反應(yīng)活性細(xì)胞的移植中,移植后的復(fù)發(fā)率為17%,EFS為52%,由此得出結(jié)論,無(wú)NK細(xì)胞異源反應(yīng)活性的供者是預(yù)測(cè)移植復(fù)發(fā)的獨(dú)立因素。
KIR獨(dú)特型可由PCR法確認(rèn),3%的人群不表達(dá)KIR2DLI,6%不表達(dá)KIR3DL1,KIR2DL2/3則100%表達(dá),識(shí)別KIR基因型有助于最終確定具有異源反應(yīng)活性NK細(xì)胞的供者。對(duì)此類(lèi)供者的選擇已由目前從父母兄弟姐妹的直系親屬范圍擴(kuò)展至姨表、叔表等親系中。第1組、第2組HLA-C及HLA-Bw4抗原決定簇均表達(dá)者,找不到NK細(xì)胞不相合的供者,而僅有三者之一或三者之二表達(dá)者則有機(jī)會(huì)找到。