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1、ABO血型不合造血干细胞移植的输血治疗策略 华中科技大学同济医学院附属协和医院胡丽华 内容 干细胞造血干细胞移植ABO血型不合造血干细胞移植的输血治疗总结与展望 一 干细胞 2009年1月23日 美国总统奥巴马撤销布什发布的限制胚胎干细胞研究的行政命令2009年3月9日 美国总统奥巴马签署行政命令 宣布解除对用联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制 胚胎干细胞有助于治愈一些严重疾病 其潜力尽管还不完全为人所知 但绝不应低估在适当的指导方针和严密监管下 可以避免以往所顾虑的胚胎干细胞研究可能带来的相关危险 奥巴马为何取消美国胚胎干细胞研究限制 上帝在生物体内埋下的 奇迹 细胞 蜥蜴的尾巴和螃蟹的腿
2、被切断后之所以重新长出 就是因为它们全身都存在干细胞 神奇的干细胞 干细胞 细胞群 组织 机体 干细胞是 上帝 埋在我们人体内的 种子 是体细胞的 亚当 和 夏娃 分化增殖 构成 组成 干细胞 定义 具有自我复制的能力 在一定条件下能够分化成各种功能细胞的细胞群体 干细胞的特点 具有高度自我更新的能力 产生与亲代完全相同的子代细胞 以保持干细胞数量的恒定具有高度分化的能力 通过不对称分裂产生分化的子代细胞 最终形成功能特异的细胞类型 在组织修复和新陈代谢中起重要作用 干细胞的魅力 一旦身体需要 干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化的成熟体细胞 干细胞的用途 人体的基因和细胞治疗 再生医学治疗
3、遗传性疾病和恶性肿瘤 神经系统疾病 骨和软骨疾病 血液病 肝病等组织工程的种子细胞来源以干细胞为种子培育成某些组织和器官 用于移植医学哺乳类发育的体外模型介导改造动物的基因 干细胞研究 1999年 美国 科学 杂志将 干细胞研究的新发现 列在十大科技进展的首位自20世纪90年代以来 干细胞研究成为生命科学的一个主攻热点 几乎涉及所有生命科学的生物医学领域2000年 干细胞研究 再次入选 科学 杂志年度十大科技进展2002年 干细胞研究 被 科学 杂志列入值得关注的六大科技领域之一 干细胞的分类 全能干细胞多能干细胞定向干细胞 按分化潜能 按发育状态 胚胎干细胞成体干细胞 干细胞的分类 全能干细
4、胞 具有自我更新和分化形成任何类型细胞的能力 以及形成完整个体的分化潜能 相当于卵裂球细胞 干细胞的分类 多能干细胞 具有分化成多胚层细胞的能力 但不能分化成完整个体 例如 胚胎干细胞 人类胚胎干细胞 造血干细胞 定向干细胞 存在于身体各部 只能向单一方向分化 产生一种类型的细胞 例如 造血干细胞 干细胞的分类 胚胎干细胞 一种高度未分化细胞从早期胚胎的内细胞团或原始生殖细胞分离出来的细胞系具有发育的全能性 能分化出成体动物的所有组织和器官 包括生殖细胞 胚胎干细胞的特性 永生化 immortal 能持久地在未分化状态下进行无限的对称分裂即自我增殖能维持稳定的正常的二倍体染色体结构有稳定的发育
5、潜能 能被诱导增殖或分化全能性 能分化出成体动物的所有组织和器官 包括生殖细胞能参与胎儿所有组织的发育过程 胚胎干细胞的应用 研究胚胎早期发育可通过人胚胎干细胞建立体外分化模型 进一步了解人自身胚胎的发育规律药物试验应用于药物和毒素的评估 为药物筛选和潜在的毒素筛选提供安全 廉价的模型 胚胎干细胞的应用 进行基因治疗可在体外定向改造胚胎干细胞后 建立多种人类遗传性疾病的动物模型 为人类疾病的基因治疗奠定了坚实基础组织工程的种子细胞 组织工程 tissueengineering 基本原理和方法体外培养 扩增正常组织细胞 种子细胞 与生物支架材料结合 植入人体 细胞增殖 分化 形成新的组织 器官
6、修复创伤和重建功能 组织工程面临的困境 种子细胞来源 老化规律 大规模培养胚胎干细胞 从早期胚胎内细胞团 innercellmass ICM 或原始生殖细胞 PGC 分离而来的高度未分化细胞 具有发育全能性 可被定向诱导分化为所有种类的细胞 形成 内 中 外三个胚层 复杂的组织 器官 甚至完整个体 困惑来源困难 分化技术难度 人体应用的副作用及限制 伦理 治疗性克隆 指采用体细胞核转移技术将患者体细胞核与供体去核卵母细胞重构形成克隆囊胚 分离带有患者基因型的胚胎干细胞 进而在体外诱导分化为特定的自体组织细胞用于疾病治疗 利用胚胎干细胞进行克隆性治疗在目前尚受到多方面的限制 胚胎干细胞的来源困难
7、以及由此带来的伦理道德问题异体细胞移植而带来的免疫排斥问题胚胎干细胞具有成瘤性 可在受体体内发展为肿瘤体外保持胚胎干细胞全能性及诱导分化的条件复杂 分化成熟的鉴定标准尚不成熟 人胚胎干细胞用于临床的疾病治疗短期内将难以实现 体细胞核转移 体细胞核转移试验是将体细胞核注入到去核卵母细胞中 最初是在两栖动物中实现的 迄今 人们已经获得了多种核移植动物 也建立了来源于核移植胚胎的胚胎干细胞系 1997年Wilmut用体外培养的 高度分化的母羊乳腺细胞核移植入去核卵细胞 克隆出了新绵羊 Dolly 克隆羊的诞生表明 高度分化的体细胞仍具有完整的遗传信息 能重新编排发育程序 指导胚胎发育成为一个完整的新
8、个体 多莉的出生 步骤一 从一只 岁白面母绵羊的乳腺细胞中取出细胞核 此细胞称之为 供体细胞 步骤二 从一只黑面母绵羊的卵巢中取出未受精的卵细胞 并立即将细胞核除去 留下一个无核的卵细胞 此细胞称之为 受体细胞 步骤三 利用电脉冲方法 使供体细胞的细胞核和受体细胞融合 最后形成 融合细胞 从而形成 胚胎细胞 步骤四 将胚胎细胞转移到另一只黑面母绵羊的子宫内 胚胎细胞进一步分化和发育 最后形成小绵羊 多莉 体细胞核转移试验的局限性 克隆的效率极低产生的许多后代在各个阶段都体现出严重的发育异常由于需要卵母细胞 体细胞核转移实验在人类中的应用受到强烈的伦理学质疑 里程碑式的科学突破 2007年11月
9、20日 日本京都大学的山中伸弥 ShinyaYamanaka 和美国威斯康星大学的詹姆斯 汤姆森 JamesThomson 分别在 细胞 和 科学 杂志上发表重量级论文 宣布他们用基因改造的手段 将人类体细胞改造成了类胚胎干细胞 在功能上几乎可以和胚胎干细胞相媲美 詹姆斯 汤姆森教授 JamesThomson 山中伸弥教授 ShinyaYamanaka 留美科学家俞君英 科学 杂志论文的第一作者 由皮肤细胞分化为诱导型多能干细胞 iPS细胞 皮肤细胞 36岁妇女脸部皮肤 胎儿皮肤 转染Oct3 4 Sox2 KIf4 c myc Cell 07 11 19 Oct4 Sox2 Nanog li
10、n28 Science 11 20 诱导型多能干细胞 iPS细胞 诱导型多能干细胞 iPS细胞 的研究方向 利用诱导型多能干细胞 iPS细胞 作为实验模型 加速对多能性调控机理的深入研究诱导型多能干细胞 iPS细胞 获得方法相对简单稳定 不涉及胚胎的破坏 无伦理道德限制对于疾病机理研究和新药开发等方面将有很大贡献可望制造特定病人来源的诱导型多能干细胞 iPS细胞 用 个性化 移植来治疗诸多疾病 诱导型多能干细胞 iPS细胞 的应用价值 世界首例使用诱导型多能干细胞 iPS细胞 研究脊椎肌肉萎缩症将来源于患者皮肤细胞的诱导型多能干细胞 iPS细胞 培育为神经细胞后 在试管内成功再现了神经细胞因该
11、疾病死亡的过程 并试图找到治疗该疾病的方法 Inducedpluripotentstemcellsfromaspinalmuscularatrophypatient Nature 2009 457 277 280 成体干细胞 adultstemcell ASC 一群分布在胎儿 儿童和成人组织中尚未分化的 具有自我更新 并负有构建和补充某种组织的各种类型细胞潜能的干细胞 成体干细胞特性 大多数时候处于静息状态在正常生理条件下 成体干细胞倾向于更新 分化为所在特定组织的若干种细胞在特定条件下 成体干细胞或者产生新的干细胞 或者按一定的程序分化 形成新的功能细胞 从而使组织和器官保持生长和衰退的动态
12、平衡 2020 5 22 35 可编辑 造血干细胞 HeamatopoieticStemCell HSC 神经干细胞 NeuralStemCells 骨骼肌干细胞 SkeletalMuscleStemCells 肝干细胞 LiverStemCells 目前研究的成体干细胞 造血干细胞 体内各种血细胞的唯一来源它主要存在于骨髓 外周血 脐带血中多处于静止状态 但有很强的增殖潜能有多向分化能力有自我复制能力 造血干细胞 造血干细胞易于分离纯化 其体外扩增和诱导分化技术已较成熟 体外在多种细胞因子联合作用下 能够大量扩增并可以向红系 粒系 巨核系等各类细胞定向分化 二 造血干细胞移植 造血干细胞移植
13、 HSCT 指对患者进行放疗 化疗和免疫抑制预处理后 静脉输入 从骨髓 外周血或脐带血中分离出的同种异体或自体 造血干细胞 使之重建正常的造血和免疫功能 造血干细胞移植 HSCT 的应用 恶性血液病急慢性白血病恶性淋巴瘤多发性骨髓瘤骨髓增生异常综合征 MDS 等造血干细胞疾病重型再生障碍性贫血镰形细胞贫血 重型珠蛋白生成障碍性贫血等免疫缺陷疾病 重症联合免疫缺陷病等急性放射病对化疗敏感的实体瘤 造血干细胞移植 HSCT 的特点 供受者之间HLA配型要求严格 HLA相合者ABO血型不一定相合移植患者因接受放 化疗预处理 在造血和免疫系统重建前 需要输注血液成分和制品进行支持治疗输入血液制品须经
14、射线辐照 灭活其中淋巴细胞的活性 预防输血相关移植物抗宿主病 TA GVHD ABO血型不合造血干细胞移植 HSCT HLA基因与血型基因属于独立遗传基因 HLA基因位于6号染色体 ABO血型基因位于9号染色体红细胞血型不合不是造血干细胞移植 HSCT 的禁忌 供受者之间HLA配型要求严格 HLA相合者ABO血型不一定相合 ABO血型不合的造血干细胞移植约占20 30 红细胞血型系统对异基因造血干细胞移植有影响 其中影响最大的是ABO血型系统血型不合可以引起红系的一系列并发症 包括急性及迟发性溶血 红系造血延迟 纯红细胞再生障碍性贫血 PRCA 等 ABO血型不合造血干细胞移植 HSCT 的分
15、类 主侧ABO血型不合 受者血清中具有与供者红细胞起反应的抗体供 受者移植模式 A O AB A次侧ABO血型不合 供者血清中具有抗受者红细胞的抗体供 受者移植模式 O A A AB 主 次侧血型均不合 受者血清中存在与供者红细胞起反应的抗体 同时供者血清中也存在与受者红细胞起反应的抗体供 受者移植模式包括 B A和A B ABO血型不合造血干细胞移植 HSCT 的分类 ABO血型不合造血干细胞移植 HSCT 中存在的潜在问题 三 ABO血型不合造血干细胞移植的输血治疗 造血干细胞移植 HSCT 造血干细胞移植 HSCT 患者在造血功能恢复之前 贫血 出血 感染是移植后死亡的主要原因 输血是其
16、中的重要治疗措施 造血干细胞移植 HSCT 的输血 原则 尽量减少溶血的发生和不必要的血型抗体 凝集素 输入应用成分输血应用辐照血液制品应用巨细胞病毒血清阴性的血液制品 红细胞输注 原则 相合血输注目的 改善 组织氧供不足 患者的组织供氧造血干细胞移植 HSCT 患者可能需要长期输血支持 特别是发生移植物排斥反应的患者由于生理代偿机制 多数血容量正常的患者血红蛋白 Hb 维持在70 90g L即可 而合并心脏疾病 冠心病等 的患者可能需要较高血红蛋白浓度 应用成分输血 血小板输注 原则 输入血浆中不含有破坏受者红细胞的抗体 即尽量减少异体红细胞抗体的输入建议 根据病人的临床实际情况进行血小板输注预防性血小板输注用于骨髓抑制引起的血小板减少多数情况下 对于血小板计数低于10 109 L的患者需进行预防性血小板输注 应用成分输血 已产生同种免疫抗体的患者 输注血小板要求 ABO同型血小板HLA相合血小板 应用辐照血液制品 由于移植前强烈免疫抑制剂的应用 受者的免疫系统已基本被破坏 为防止输血相关性移植物抗宿主病 TA GVHD 移植后受者所接受的所有含细胞的血液成分进行 射线辐照 60Co
