血液学课件干细胞移植

什么是造血干细胞？ 造血干细胞(Hematopoietic Stem Cell) 正常造血干细胞的定义（干细胞的两个基本功能）： 自我更新- HSC呈不对称分裂 多向分化的能力-两者之间保持动态平衡 在体内可终生存在，其数量质量保持不变. 表达 CD34+抗原 是各种血细胞与免疫细胞的起源细胞，同时兼有髓 系和淋巴系多向分化的潜能，能重建造血同时重建免 疫。 人类造血干细胞的较完整的标记为 CD34+ AC133 c-kit(CD117）+ Flt3(CD135）+ CD38 CD33- Thy-1- （CD90） CD71 HLA-DR CD45RA Lin Rh123dull HO33342LOW 1 在体内不断增殖（数量扩增）和分化（走向晚 期及成熟），因此移植后只可短期重建造血； 2 早期祖细胞在最早期就分为髓系祖细胞和淋巴 系祖细胞两大类。 当干细胞开始分化为最早期的祖细胞时便失去了 兼向髓、淋巴两系分化的潜能。 最早期的祖细胞也有一定的自我更新力，但不能 长期持续。 造血祖细胞功能(Primitive Progenitor) 造血干细胞移植的基本原理 造血干细胞移植（Hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）是从供者体内取出一定的HSC 作为移植物，用预处理方案清除受者有病的造血和免疫 系统，然后将供者的HSC移植到受者体内，重建受者的造 血和免疫系统的一种方法。 移植的概念 是将供体器官或组织如造血组织植入受体或宿主的手段。 移植分为：器官移植和造血干细胞移植 HSCT HSCT与其他器官移植的比较 移植物淋巴细胞 有 无 供受间的免疫反应 GVHD/HVG HVG 供者选择 HLA相合严 相对松 病器官的去除 TBI+化疗 手术 移植方式 静脉输注 手术 移植器官功能恢复 2-4周 快 并发症 重，多 相对轻 HSCT 器官移植 造血干细胞移植历史回顾 1939 Rasjek将骨髓直接注入病人骨髓腔中进行治疗 1939 Osgood首先对病人进行了经静脉输注骨髓的治疗 1951 Jacobson屏住股骨造血区后致死量照射小鼠造血可恢复 1959 Thomas首次成功地进行了孪生姐妹间骨髓移植，开创了现 代血液学治疗的新纪元。 1963 Mathe首先报告了一例白血病的Allo-BMT成功的病例 1972 国际骨髓移植登记处(IBMTR)成立 1975 欧洲骨髓移植协作组(EBMTG)也正式成立。 造血干细胞移植历史回顾 1977 Thomas报告了100 例经化疗失败的白血病的BMT，其中13 例成功地得以无病存活，BMT在全世界范围内广泛开展。 1980 外周血干细胞移植（PBSCT） 1987 自体骨髓移植登记处在法国成立 1988 第一例同胞间脐血移植成功 1995 HLA配型不全相合移植 1964 陆道培进行了我国第一例同基因骨髓移植治疗AA 90年代 我国相继建立了29个省级造血干细胞捐献资料分库。 2000 北京大学人民医院血研所、北京空军总医院进行不去T细胞 的半相合移植 造血干细胞移植流程 骨髓象分析遗传学、免疫学及分子生 物学分析 配型 采集造血干细胞 预处理：TBI 化疗 回到层流病房 HSC输注 造血干细胞移植的分类 一、按造血干细胞来源 造血干细胞移植的分类造血干细胞移植的分类 骨髓移植 外周血造血干细胞移植 胎肝细胞移植 脐带血移植 自体造血干细胞移植 异体造血干细胞移植 二、按造血干细胞供体与宿主的关系 同胞或亲属间 无关（无缘）供体 清髓性造血干细胞移植 非清髓性造血干祖细胞移植 三、按供受体间HLA相关性 HLA全相合 HLA不相合, HLA单倍型相合 四、CD34细胞移植 五、按预处理强度和目的 1 骨髓干细胞移植：通过多点骨髓腔穿刺，抽吸含造血干细胞 的骨髓血混合液，是经典的移植方法，效果可靠。但采髓需在 全麻或硬膜外麻醉下进行，通常需采集骨髓混合液600-1000ml ，具体数值随患者体重来定。 2 外周血干细胞移植：使用药物动员促使造血干细胞从骨髓释 放到外周血，然后通过血细胞分离机从循环血中收集造血干细 胞。与骨髓移植相比，具有采集方便、供者不需麻醉、移植后 造血细胞恢复快，而GVHD发生率和严重程度并无明显增加等 优点。 3 脐带血干细胞移植：胎儿脐带血中含有大量具有增殖活力的 造血干细胞，且免疫原性不成熟，在同胞兄妹中HLA配型不完 全相合者也能植活，不过无关供者脐血干细胞移植仍需要作 HLA配型。 骨髓中存在HSC PBSCT程序 动员剂将造血干细胞动员到外 周血 化疗药物（反馈性造血增生 ） 造血细胞生长因子（刺激造 血细胞增殖及向髓外转移） 一、动员 动员前PB CD34+ 0. 1-0.2%， 动员后：1-2% 血细胞分离机：分离外周血 单个核细胞 利用电子计算机程控的全自 动、全封闭和连续采集的装 置如CS3000plus每天一次， 每次10L全血，可连续2-3次 二、采集 三、程序冻存 -1960C液氮 或-800C深低 温冰箱 预处理 四、预处理 大剂量放化疗 五、造血干细胞回输 受者预处理后骨髓空虚状态 PBHSC输注后，归巢入骨髓 PBSCT 造血功能恢复 脐 血 移 植 Cord Blood Stem Cell Transplantation ( CBSCT ) 脐带血CBT是指新生婴儿脐带在被结扎后由 脐带流出的血。这些血液中含有大量的干细胞， 与骨髓干细胞相比，脐带血造血干细胞及免疫细 胞均相对不成熟，对异体排斥反应小，再生能力 和速度是前者的10到20倍。但细胞总数相对少， 不植活者相对多，造血重建速度较慢，对大体重 儿童及成人进行CBT上有问题。 脐带血采集 脐带血红细胞 去除 脐带血分离 脐带血程序 冻存 HLA配型 一、按造血干细胞来源 造血干细胞移植的分类造血干细胞移植的分类 骨髓移植 外周血造血干细胞移植 胎肝细胞移植 脐带血移植 自体造血干细胞移植 异体造血干细胞移植 二、按造血干细胞供体与宿主的关系 同胞或亲属间 无关（无缘）供体 清髓性造血干细胞移植 非清髓性造血干祖细胞移植 三、按供受体间HLA相关性 HLA全相合 HLA不相合, HLA单倍型相合 四、CD34细胞移植 五、按预处理强度和目的 自体造血干细胞移植（AHSCT） 是指在大剂量放化疗前化疗前采集自体造血干细胞，使之免受 大剂量放化疗之损伤，并在大剂量放化疗后回输，自体造血干 细胞可来源于自体骨髓、自体外周血及自体脐血。自体干细胞 移植由于无GVHD等合并症，可用于年龄较大的患者，除非进 行对造血干细胞的基因重组，否则不能用于遗传性疾病的治疗 。 异体造血干细胞移植（Allo-HSCT) 是对病人进行超大剂量放疗、化疗预处理后，将异体建康骨髓 中的造血干细胞植入病人体内，使其造血及免疫功能获得重建 的治疗方法。 选择异体骨髓移植，干细胞主要有以下三种来源： 同基因移植：不到1%的病人可找到同基因供者。由 于同基因供者与受者遗传基因完全一致，不存在免疫屏障 ，故移植的安全性高、移植后生活质量高，所以任何时候 ，只要有同基因供者来源和适应症，此种移植方式都应作 为首选。 亲缘关系异基因移植：同胞间HLA相合的机率为25% 。家庭成员供者，HLA半相合型供者（父母、子女）移植 的GVHD发生率、排斥率高，移植相关死亡率高，近年来 因预处理方案及预防GVHD方案的改进，取得较大进展 非血源关系异基因移植（UD-BMT）：对无合适HLA 相合同胞或家庭成员的病人，HLA相合的非血缘关系志愿 供髓者是造血干细胞移植的选择。华人最大的骨髓库在台 湾，已有23万人登记，华人能找到HLA相合供者的机会为 30-49%。此外，香港及国内均有骨髓库。 n n 在无血缘关系人群中找到在无血缘关系人群中找到HLAHLA相合供体相合供体 的机率约为的机率约为0-1/1000-1/100，000000 n n 发达国家已建立了多达发达国家已建立了多达5 5百余万自愿者百余万自愿者 的无血缘关系骨髓供体资料库，并有全的无血缘关系骨髓供体资料库，并有全 球网络球网络 无血缘关系供者的造血干细胞移植 (UHSCT) UHSCT 一、按造血干细胞来源 造血干细胞移植的分类造血干细胞移植的分类 骨髓移植 外周血造血干细胞移植 胎肝细胞移植 脐带血移植 自体造血干细胞移植 异体造血干细胞移植 二、按造血干细胞供体与宿主的关系 同胞或亲属间 无关（无缘）供体 清髓性造血干细胞移植 非清髓性造血干祖细胞移植 三、按供受体间HLA相关性 HLA全相合 HLA不相合, HLA单倍型相合 四、CD34细胞移植 五、按预处理强度和目的 HLA相合程度是移植成功与否 的首要因素！ HLA配型 人类白细胞抗原（human leukocyte antigen, HLA)配型 HLA基因位于人6号染色体的短臂上、由紧密连锁的基 因群组成，其编码产物主要在细胞膜表面，称为人类白 细胞抗原（HLA)，HLA1类和HLA2类抗原与移植密切 相关。 DP DN DO DQ DR II C4,C2,HSP,TNF III B C E A G I 2 1 3 21 细胞膜 DPDXDRDZDQ D C2 B f C4aC4b B CA 2M DPW1 DPW2 DQ1 DQ2 DR52 DR53 B5 B7 B8 CW1 CW2 CW3 A1 A2 A3 HLA复合体 6号染色体 15号染色体 分布在B细胞M等 抗原提呈细胞表面 分布在有核细胞表面 . MHC Class IIMHC Class I 51 7 20 10 72 1 71 27 41 DP DP DQ DQ DR DRB C A 人类主要组织相容性抗原的多态性 图中数字为等位 基因数 相关定义： 表型(phenotype)：用血清血学方法或细胞 学方法检测出某一个体的HLA抗原特异性 型别。 单型(haplotype)：HLA基因在一条染色体 上的组合。 基因型(genotype)：两个单型组成一个基因 型。 HLA分型 方法： 1 血清学分型 经典方法 也称微量细胞毒人类抗血清分型法 测定HLAI（A、B、C） 低分辨 2 细胞学分型 混合淋巴细胞培养等（MLC） 确定HLAII抗原的经典方法 低分辨 3 基因分型 PCR单链构象多态性（PCRSSCP） 高分辨 PCR序列特异性引物(PCR-SSP) PCR-限制片段长度多态性（ PCR-RELP） PCR-序列特异性寡核酸探针（PCR-SSOP） 表示方法：以四位数字表达如：A*0102，前两位是血清学方法检出的A1抗原， 是免疫特异性，后两位表示等位基因，是DNA序列不同。 血清学、细胞学方法可以鉴定HLA表 型，但不能鉴定其亚型或等位基因， 基因分型是经典方法的有利补充，进 行HLA亚型分型，使HLA分型更精确 。 而亚型差异仍在移植物排斥反应中起 重要作用。因而在供体选择上尽可能 选择基因型相合者。 1 . 同卵双胞胎（1%） 2 . HLA基因型相合的同胞兄弟姐妹（25%） 3. HLA表型相合的家庭成员 4. 单倍体相合而另一单倍体1个HLA抗原不合的家庭成员（10%） Seattle的经验证明只有1个HLA位点不合的亲属供者的HSCT是安全的，长期生存 率与基因型相合的同胞间移植无明显差异，2个或3个抗原不合，会发生严重的 GVHD，所以将它例于表型相合或1个抗原不合的无关供者之后。 5. HLA表型相合的无关供者（1/10万） 6. 1个HLA抗原不合的无关供者 7. 2个或3个HLA抗原不合的家庭成员 父 母 a b c d HLA家系遗传示意图 a c a d b c b d a c 部分配合 完全配合 完全不配合 HLA以单倍体形式遗传。不 足30病人能找到HLA相合 同胞兄弟姐妹供者，加之我 国为独生子女家庭占优势， 因此HLA半相合 (单倍体相 合）亲属或HLA相合无关供 者可能成为除HLA相合兄弟 姐妹之外的供者来源。 一、按造血干细胞来源 造血干细胞移植的分类造血干细胞移植的分类 骨髓移植 外周血造血干细胞移植 胎肝细胞移植 脐带血移植。 自体造血干细胞移植 异体造血干细胞移植 二、按造血干细胞供体与宿主的关系 同胞或亲属间的造血干细胞移植。 无关（无缘）供体的造血干细胞移植 清髓性造血干细胞移植 非清髓性造血干祖细胞移植 三、按供受体间HLA相关性 HLA全相合 HLA不相合 四、CD34细胞移植 五、按预处理强度和目的 CD34细胞移植（二次分离纯化 ） CD34表面抗原是造血干祖细胞 共有的细胞表面标志，因此分选富 集的CD34+细胞移植其实就是造血 干细胞祖细胞移植。 CD34细胞移植的特点： 1 在异体HSCT中可去除2-4对数级T细胞，减少和减轻GVHD发 生及严重度，提高移植的安全性。 2拓宽了供者选择范围，提高了2-3个HLA位点不合者移植的安 全性，使年龄偏大受者（50-60岁）也能耐受移植。 3在自体HSCT中可净化残留肿瘤细胞，减少移植后的复发。 4 对难治的自身免疫性疾病可经CD34+细胞纯化除去除异常免疫 细胞后行自体移植。 5提高体外干细胞扩增及转导效率。 总之，CD34+细胞移植去除了移植物中与移植无关的成分，减 少了自体移植的肿瘤复发，减少异体移植GVHD。 一、按造血干细胞来源 造血干细胞移植的分类造血干细胞移植的分类 骨髓移植 外周血造血干细胞移植 胎肝细胞移植 脐带血移植。 自体造血干细胞移植 异体造血干细胞移植 二、按造血干细胞供体与宿主的关系 同胞或亲属间的造血干细胞移植。 无关（无缘）供体的造血干细胞移植 清髓性造血干细胞移植 非清髓性造血干祖细胞移植 三、按供受体间HLA相关性 HLA全相合 HLA不相合 四、CD34细胞移植 五、按预处理强度和目的 通常所用的预处理目的主要是： 1、抑制免疫功能使机体失去排斥异体造血干细胞的能力， 有利于植活。 2、腾空受者骨髓细胞龛位（niche)以利植入的造血干祖细 胞归巢、增殖、分化。 3、尽可能彻底地杀灭白血病细胞或其他肿瘤细胞，以防复发 。 目前认为仅根据公认的“对数剂量”关系（即化疗药物剂量 越高，肿瘤细胞杀伤越多）增强预处理方案的强度而实现消失肿 瘤细胞的目的是不现实的和不可能的。 非清髓性预处理目的： 骨髓非清除性干细胞移植既采用了相对较轻（剂量较 小）的预处理方案，其目的并非为了根除体内肿瘤细 胞，而是使受者对移植物产生免疫耐受（免疫无反应 性）防止受体对异基因移植物的排斥，从而使供体的 具有免疫能力的造血细胞能成功地植入受体，然后依 靠供者移植物分裂增殖的免疫细胞达到：（1）逐步 清除受者造血细胞；获得完全的供者型造血或稳定的 供者/受者嵌合体造血。（2）利用GVL或GVT作用，清 除体内残存的肿瘤细胞，这一过程约需数月，通常还 需加外源的供者淋巴细胞输注（DLI）。 造血干细胞移植的适应症 恶性疾病 非恶性疾病 恶性血液病 造血系统疾病 急性髓细胞性白血病 重型再生障碍性贫血 急性淋巴细胞白血病 重型海洋性贫血 慢性粒细胞性白血病 骨髓纤维化 毛细胞性白血病 恶性组织细胞病 遗传性疾病 骨髓增生异常综合症 先天性免疫缺陷病