臍帶血干細(xì)胞移植的研究及臨床應(yīng)用1

1、臍血干細(xì)胞移植的研究及臨床應(yīng)用摘 要臍血作為干細(xì)胞的主要來源，近年來國內(nèi)外對其進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究和臨床探索。已經(jīng)證實(shí)臍血中含有大量造血干細(xì)胞、豐富的間充質(zhì)干細(xì)胞。臨床干細(xì)胞移植治療采用臍血具有諸多優(yōu)勢，如來源豐富，組織配型時(shí)間短，抗原表達(dá)弱，加之間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)及加速造血恢復(fù)等影響，臍血的移植成功率高，移植反應(yīng)弱、移植物抗宿主病少見。目前臍血移植治療的疾病已經(jīng)達(dá)到80余種，治療的病人全世界已經(jīng)超過了6000例。臍血移植已經(jīng)在惡性腫瘤、免疫缺陷、心臟病、神經(jīng)系統(tǒng)損傷、組織器官修復(fù)、糖尿病、血管疾病等疾病的治療上顯示巨大的潛力。主題詞 臍血；干細(xì)胞; 造血干細(xì)胞；間充質(zhì)干細(xì)胞；移植 中圖

2、分類號 R457.7；R392.4Umbilical Cord Blood Transplant study and clinic practiceZhou Fei,Zhang XiaofengSecond hospitial of YueQin ,ZheJiang,YueQin325600Obstract Umbilical cord blood(UCB),as a main source of hematopoietic stem cells (HSCs).Recently, a great number of basic studies and clinic practices are

3、having been done in china and the world It has been found that UCB contains a significantly higher number of HSCs and abundance of mesenchymal cells(MSCs).It shows much advantage over clinical stem cell transplant with UCB. For example, UCB has plenty of source ,whose tissue to match needs less time

4、 ,antigens expression is feebler ,while MSCs acts on regulating immunity and speeding hematopoietic recovery ,so that UCBT is easier to success and its reaction is feebler, while graft versus host disease(GVHD)is little .The treated diseases by Umbilical Cord Blood transplant(UCBT) have reached more

5、 than 80 sorts and the treated patients have gott more than six thousands in the world. UCBT has appeared tremendous potential in treatment of malignant tumour ,immunodeficiency, heart diseases , damage in nerve system, repair for tissue organ, diabetes and vascular diseases ,etc.Keyword Umbilical c

6、ord blood; Stem cells; Hematopoietic stem cells;Mesenchymal stem cells; TransplantChinese Library Classification(CLC) R457.7；R392.4造血干細(xì)胞移植(Hematopoietic Stem Cells Transplant,HSCT)是目前治療難治性血液病、免疫缺陷病及惡性腫瘤的主要手段之一, 而臍血（Umbilical cord blood,UCB）作為造血干細(xì)胞 (Hematopoietic Stem Cells，HSCs)的重要來源，自1988年Gluckman和

7、Colleagues采用臍血移植（Umbilical Cord Blood Transplant,UCBT）成功地治療了一位患Fanconi氏貧血的五歲兒童1以來，目前臨床上采用臍血(UCB)移植治療的疾病已經(jīng)達(dá)到80余種,治療的病人（包括兒童、成人）全世界已超過6000例2。大量的基礎(chǔ)研究和臨床實(shí)踐顯示臍血移植優(yōu)勢明顯。本文就近年對臍血的研究和臨床應(yīng)用情況作一綜述，以期為推動(dòng)臍血移植在更廣泛領(lǐng)域里的應(yīng)用，惠及更多的患者能有所幫助。1臍血移植的優(yōu)勢1.1首先是臍血來源豐富，我國每年約有1200萬新生兒，按目前國際上收集臍血（UCB）80%的入庫率（棄掉2%細(xì)菌污染、3%5%病毒感染、8%有核細(xì)

8、胞數(shù)量少、5%其他），一年可利用的臍血達(dá)960萬份；再以國內(nèi)上海臍血庫39%3的入庫率計(jì)算，一年可收集到的臍血也有470萬份。因此，短期內(nèi)可收集到大量不同人類白細(xì)胞抗原（Human leukocyte antigen,HLA）型的臍血供臨床選擇。1.2臍血中的T淋巴細(xì)胞表型及功能均為不成熟表現(xiàn)，人類白細(xì)胞抗原II(HLA-II)類抗原表達(dá)率低，幾乎沒有抗體，采用臍血干細(xì)胞移植的排異反應(yīng)弱或不出現(xiàn)，移植物抗宿主病（Graft Versus Host Disease,GVHD）出現(xiàn)少、且輕4、5、6。1.3臍血（UCB）造血干細(xì)胞(Hematopoietic stem cells , HSCs)的

9、增殖能力較骨髓(Bone marrow,BM)造血干細(xì)胞（HSCs）強(qiáng)，臨床統(tǒng)計(jì)顯示：臍血的移植成功率高達(dá)80%，比骨髓干細(xì)胞移植高出30%。1.4臍血采集于胎兒娩出時(shí)，由于有胎盤的過濾保護(hù)，較之骨髓及外周血干細(xì)胞受感染的機(jī)會(huì)更少，更純凈。1.5臍血于出生時(shí)收集、冷藏，需要的時(shí)候可隨時(shí)取用，方便。1.6臍血移植（UCBT）組織配型時(shí)間只需23周，而骨髓（BM）組織配型約需6個(gè)月，外周血干細(xì)胞（Peripheral blood stem cells，PBSCs）組織配型也要23個(gè)月7、8、9。1.7臍血移植歸巢的造血干細(xì)胞（HSC）較之BM來源HSC更原始，臍血細(xì)胞表面標(biāo)志（cluster de

10、signation,CD）34抗原細(xì)胞（CD34+細(xì)胞）中CD34CD38細(xì)胞的比例達(dá)9%，而BM和PBSC 的CD34細(xì)胞中不表達(dá)CD38的細(xì)胞僅為4%；UCB的CD34CD38細(xì)胞的含量則低于BM來源10、11。提示臍血（UCB）移植長期重建造血能力強(qiáng)于BM、PBSC，短期重建造血能力弱于后兩者。1.8研究還顯示：小劑量全反式維甲酸能夠促進(jìn)UCB的HSPC的擴(kuò)增、減少擴(kuò)增細(xì)胞的凋亡.能上調(diào)部分黏附分子的表達(dá)，促進(jìn)擴(kuò)增細(xì)胞的歸巢。2臍血的應(yīng)用研究2.1臍血干細(xì)胞體外擴(kuò)增獲得成功臨床證明人類干細(xì)胞移植成功，每次至少需要輸入1.7 x 105 個(gè)CD34+ 細(xì)胞/kg 體重（或2 x 107 單

11、個(gè)核細(xì)胞/kg）15，而每份臍血的平均采集量為80ml (40-120ml)，含有核細(xì)胞（11.6 ±0.5）×106/ml ，分離后獲單個(gè)核細(xì)胞（Mono-nuclear cells，MNC）107108，再經(jīng)免疫磁珠分選僅可獲105106個(gè)CD34+細(xì)胞。顯然，單份臍血移植不能滿足體重40kg以上患者的需要。國內(nèi)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所張毅等研究發(fā)現(xiàn)，將臍血CD34+細(xì)胞與胎盤(Placent)間充質(zhì)干細(xì)胞（Mesenchymal Cells，MSCs）共孵育培養(yǎng)后，可使每份臍血的有核細(xì)胞數(shù)達(dá)到60100×106，完全能夠滿足成人移植的需要。還發(fā)現(xiàn)CD34

12、+細(xì)胞與MSCs一起輸注后，能降低移植反應(yīng)。CD34+細(xì)胞加上MSCs，再配合造血生長因子，能使體外擴(kuò)增集落形成細(xì)胞（Colony forming cells,CFCs）的能力達(dá)最強(qiáng)、集落形成能力即長期培養(yǎng)起始細(xì)胞（Long-term culure-initiating cell,LTCIC）提高，加速造血功能恢復(fù)、支持長期造血16。2.2臍血中發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal cells，MSCs）。近年研究證實(shí)在臍血中含有豐富的MSCs，已知MSCs具有以下特征：與造血微環(huán)境關(guān)系密切；具有低免疫原性，不表達(dá)共刺激分子，不表達(dá)或低表達(dá)主要組織相容性抗原；2.2.3具有免疫調(diào)節(jié)作用，可

13、抑制T淋巴細(xì)胞的增殖，不受主要組織相容性復(fù)合物的限制；可通過影響DC的分化、成熟，下調(diào)共刺激分子CD40、CD86，減少白細(xì)胞介素（Interleukin,IL）-1、2的分泌，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用；2.2.4不誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，大量擴(kuò)增后仍能保持細(xì)胞特性，無明顯的分化征象；2.2.5強(qiáng)力支持造血，MSCs與CD34細(xì)胞同步回輸，明顯加速移植后造血細(xì)胞的恢復(fù)；2.2.6在一定的條件下MSCs具有向脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞、成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等多方向分化的能力17、18、19。上述的基礎(chǔ)研究成果，大大推進(jìn)了臍血干細(xì)胞移植的臨床應(yīng)用。3臍血移植的臨床應(yīng)用臍血中有大量的HSC及MSCs，且單份臍血擴(kuò)增后

14、已能夠滿足成人移植所需要的單個(gè)核細(xì)胞數(shù)。臨床采用臍血移植治療疾病已有十八年歷史，已逐漸成為一種成熟的現(xiàn)代治療技術(shù)。臨床上已將臍血作為干細(xì)胞移植的重要來源，移植治療的病種范圍不斷的擴(kuò)大，現(xiàn)在已達(dá)80余種。對于臍血等成體干細(xì)胞移植的臨床應(yīng)用前景，國際醫(yī)學(xué)權(quán)威雜志The New England Journal of Medicine和Blood雜志曾對此做過全面的綜述12、13、14。3.1臍血移植現(xiàn)階段可治療的疾病血色素與血液異常（Hemoglobinopathies and Blood disorders）巨細(xì)胞缺乏性血小板減少癥（Amegakaryocyte Thrombocytopenia,

15、 AMT），再生障礙性貧血（Aplastic Anemia），先天性血球細(xì)胞缺乏癥（Congenital Cytopenia），鐮狀細(xì)胞性貧血（Sickle-cell Anemia），地中海性貧血（Thalassemia），Blackfan-Diamond氏貧血（Blackfan-Diamond Anemia）,Evan氏癥候群（Evan Syndrome）,Fanconi氏貧血（Fanconi Anemia）,Kostmann氏癥候群（Kostmann syndrom）.惡性疾?。∕alignancies,Caners）急性淋巴細(xì)胞性白血病（Acute Lymphocytic Leukemi

16、a, ALL），急性骨髓性白血?。ˋcute Myelogenous Leukemia, AML），急性非淋巴細(xì)胞性白血?。ˋcute Nonlymphocytic Leukemia, ANL），慢性淋巴細(xì)胞性白血?。–hronic Lymphocytic Leukemia, CLL），慢性骨髓細(xì)胞性白血?。–hronic Myelocytic Leukemia, CML），年青型骨髓單核細(xì)胞性白血病（Juvenile Myelomonocytic Leukemia, JML），骨髓發(fā)育不良癥候群（Myelodysplastic Syndrome, MDS），多發(fā)性骨髓瘤（Multiple M

17、yeloma）。3.1.3實(shí)體性腫瘤（Solid Tumor）腦瘤（Brain Tumors），何杰金氏?。℉odgkin's Disease），非何杰金氏淋巴瘤(Non- Hodgkin's Lymphoma)，Ewing氏肉瘤(Ewing Sarcoma)，生殖細(xì)胞腫瘤(Germ Cell Tumors)，神經(jīng)母細(xì)胞瘤(Neuroblastoma)，卵巢癌 (Ovarian Cancer)，小細(xì)胞性肺癌(Small-Cell Lung Cancer)，睪丸癌(Testicular Cancer)3.1.4先天性代謝性缺陷（Inborn Errors of Metabolis

18、m）腦白質(zhì)腎上腺營養(yǎng)不良癥（Adrenoleukodystrophy），淀粉樣變性（(Amyloidosis),巴爾淋巴球癥候群 (Bare-Lymphocyte Syndrome),先天性角化不良 (Dyskeratosis Congenita),家族性噬紅血球性淋巴組織細(xì)胞增生癥(Familial Erythrophagocytic Lymphohististiocytosis),Gaucher氏疾病(Gaucher Disease),Gunter氏疾病 (Gunter Disease),Hunter氏癥候群 (Hunter Syndrome),Hurler氏癥候群 (Hurler Syn

19、drome),遺傳性神經(jīng)元蠟樣脂褐質(zhì)沉著癥 (Inherited Neuronal Ceroid Lipofuscinosis),Krabbe氏疾?。▼雰哼z傳性腦白質(zhì)萎縮） (Krabbe Disease),Langerhan氏細(xì)胞組織細(xì)胞增生癥 (Langerhan's Cell Histiocytosis),Lesch-Nyhan氏疾病 (Lesch-Nyhan Disease),骨硬化?。ü琴|(zhì)石化?。?(Osteopetrosis),白血球粘著缺乏癥（Leukocyte Adhesion deficiency）.3.1.5免疫缺陷病變（Immunodeficiencies）腺嘌呤

20、去氨酵素缺乏 (Adenosine Deaminase Deficiency, ADA),慢性肉芽腫疾病 (Chronic Granulomatous Disease, CGD),嚴(yán)重性聯(lián)合免疫缺陷疾病 (Severe Combined Immunodeficiency Diseases, SCIDs),X-性聯(lián)性淋巴組織增生疾病 (X-linked Lymphoproliferative Disease, KLP),Wiskott-Aldrich癥候。3.1.6自體免疫疾?。ˋutoimmune Disease）多發(fā)性硬化癥 (Multiple Sclerosis),風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 (Rheu

21、matoid Arthritis), 紅斑性狼瘡(Systemic Lupus erythematosus)3.1.7其它（Other disease）脊髓損傷 2004、11韓國科學(xué)家采用臍血干細(xì)胞移植修復(fù)了受損的脊髓，使一名使一名癱瘓長達(dá)20年的患者獲得了站立和行走的能力；糖尿病外周血管病變 中科院血液研究所采用HSC治療糖尿病足并發(fā)癥，取得了顯著的療效，至2005年8月已經(jīng)治療了800例20；冠心病 德國科學(xué)家采用患者的干細(xì)胞，純化后回注到受損心臟壞死組織和活組織交界處，結(jié)果顯示患者的心臟功能得到改善；日本科學(xué)家采用導(dǎo)管將提純的CD34+細(xì)胞注入冠脈，獲得同樣理想的結(jié)果。3.2臍血移植未

22、來可治療的疾病3.2.1糖尿病 (Diabetes)，目前將干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成胰島細(xì)胞，再移植入動(dòng)物體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功，糖尿病動(dòng)物模型血糖代謝改善、血糖下降。3.2.2巴金森氏病 (Parkinson's Disease)已在動(dòng)物模型上顯示有良好的治療效果；2002年美國科學(xué)家采用自體神經(jīng)干細(xì)胞移植治療一位先天性帕金森氏病，患者的肌肉運(yùn)動(dòng)評分改善，對L-Dopa的需求量減半。3.2.3阿爾罕默氏病(Alzheimer's Disease) 中科院韓忠朝教授采用人臍血CD133+細(xì)胞移植于老年性癡呆動(dòng)物模型，取得了很好的治療效果。3.2.4中風(fēng) (Stroke)美國科學(xué)家采用老鼠臍

23、血干細(xì)胞加入維甲酸（retinoic acid）和生長激素(growth hormone)后，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)細(xì)胞，然后將其注入60只發(fā)生腦卒中的老鼠血中，四周后，80%的老鼠康復(fù)，而對照組老鼠僅20%康復(fù)；密西根州底特律亨利福特健康科學(xué)中心的Michael Chopp醫(yī)師則將人臍血干細(xì)胞直接注入卒中老鼠的大腦受損區(qū)域，觀察24周后，老鼠的活動(dòng)能力明顯得到改善。3.2.5肝病 (Liver Disease)日本東京醫(yī)科大學(xué)寺岡弘文教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組采用臍血干細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)、誘導(dǎo)生成了肝細(xì)胞；另外一項(xiàng)在動(dòng)物體內(nèi)的試驗(yàn)，先向?qū)嶒?yàn)鼠的肝臟注入臍血細(xì)胞，再注入肝臟營養(yǎng)物質(zhì)，4周后成熟的肝細(xì)胞形成，持續(xù)

24、分泌白蛋白達(dá)一年。3.2.6皮膚移殖 (Skin Transplantation)誘導(dǎo)干細(xì)胞分化成上皮細(xì)胞，用于大面積燒傷、整容。3.2.7肌肉營養(yǎng)不良癥 (Muscular Dystrophy)通過干細(xì)胞作為基因修補(bǔ)載體，來糾正遺傳性病理變化。3.2.8骨?。∣steopathy）已有臺(tái)北榮民醫(yī)院洪士杰醫(yī)師采用海藻膠原蛋白包裹干細(xì)胞植入裸鼠背部，八周后形成了軟骨塊，可用于治療軟骨軟化癥、退行性關(guān)節(jié)炎、骨折等骨科疾病。3.2.9整形（face lifting）利用臍血干細(xì)胞可被誘導(dǎo)分化成為骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞的特性，用于治療顏面畸形、小耳癥、外傷需要整形的患者。將各種可降解的生物支架放入間充質(zhì)干細(xì)

25、胞的培養(yǎng)液中，規(guī)律定時(shí)翻轉(zhuǎn)培養(yǎng)器，就可形成所需的器官雛形，用于臨床的器官移植。4臍血應(yīng)用的展望依據(jù)臍血有豐富的來源，臍血中富含HSC及MSCs，且單份臍血經(jīng)過擴(kuò)增后已經(jīng)完全能夠滿足成人移植所需要的細(xì)胞數(shù)要求；且目前通過臍血移植能夠解決的疾病越來越越多，等待干細(xì)胞移植的患者也越來越越多，臨床對干細(xì)胞的需求量日益增多。如我國每年新發(fā)白血病患者10萬多人，約5-7萬人需進(jìn)行造血干細(xì)胞移植;糖尿病患者約5千萬，每年還在以5%的速率遞增；每年肝功能衰竭病例約15萬，死亡率可達(dá)80%；還有大量死于心、腦血管疾病和惡性腫瘤?？梢灶A(yù)見，不久的將來幾乎所有的疾病都能夠通過干細(xì)胞移植得到改善或臨床治愈。因此，我們

26、有義務(wù)、有責(zé)任來保護(hù)、利用好臍血這一珍貴的資源，充分發(fā)揮臍血的有益于人類的作用，讓千百萬重癥患者擺脫疾病的陰霾，使千千萬萬不幸的家庭重獲新生。參考文獻(xiàn)：1. Gluckman E, Broxmeyer HA, Auerbach AD, et al. Hematopoietic reconstitution in a patient with Fanconis anemia by means of umbilical-cord blood from an HLA-identical sibling. N Engl J Med. 1989 Oct ; 321(17):11741178. 2Will

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