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第二節 外周血干細胞動員和采集

正常情況下,HSC存在于骨髓中特定的“壁龕”里,與周圍的骨髓基質細胞、成骨細胞、內皮細胞等緊密連接,而在外周血中的含量極低,必須經過“處理”才能獲得足夠數量的PBSC。使HSC自骨髓釋放至外周血的過程即為動員,再通過血細胞分離采集技術即可得到滿足臨床應用的PBSC,進行移植。涉及外周血造血干細胞移植,需要解決以下問題:
以什么指標監測造血干細胞?
采用何種方法能有效地動員外周血干細胞?
什么時候進行采集?
采集多少數量的細胞能夠滿足臨床移植的需要,以確保患者能夠及時、持久地恢復造血功能?
如何減少副作用?
采集失敗怎么辦?
一、造血干細胞的監測指標
長程培養可以用于評價干細胞的增殖能力,但費時較長,方法不穩定,重復性差,各實驗室間的結果缺乏可比性。還有一些反映干細胞功能的實驗方法,可以間接反映干細胞的數量,并且與植入速度相關,如集落形成單位(CFU)、爆裂型集落形成單位(BFU)、粒-巨噬細胞集落形成單位(CFU-GM),粒-紅-巨核-巨噬細胞集落形成單位(CFU-GEMM),以及紅細胞集落形成單位(BFU-E)等,但是這些方法同樣具有費時和缺少標準化評價方法的缺陷。
人HSC表面高表達CD34和Thy1,低表達c-kit,不表達系別抗原標志和CD38,隨著干細胞的逐漸分化成熟,CD34表達逐漸減弱。流式技術的廣泛應用為快速檢測干細胞數量提供了便捷的方法。多項研究證實以流式技術測定外周血采集物中的CD34 +細胞含量的高低,與中性粒細胞植活及血小板植活時間相關,而且也與CFU-GM、BFU-E以及CFU-GEMM等結果相吻合。因此直接測定CD34 +細胞數可以作為檢測采集物中干細胞數的可靠指標。雖然CD34 +細胞測定方法也存在著實驗室間差異,但是采用標準化的測定方法可以彌補這一缺陷,因此CD34 +細胞測定是目前檢測干細胞的最常用指標之一。此外還有一些學者致力于研究CD34 +細胞亞群與造血重建的關系,如CD34 +CD38 -細胞數對造血恢復的預測優于CD34 +細胞群,也與血小板的長期植入有關。
二、外周血干細胞的動員
怎樣才能使HSC自骨髓釋放至外周血中呢?在骨髓中除基質細胞、成骨細胞、內皮細胞等與干細胞密切相關外,還有多種細胞表面黏附分子及蛋白酶等也參與其中,包括基質細胞衍生因子-1(SDF-1/CXCL12)、人遲現抗原-4(VLA-4)、c-kit,CD62配體(CD62L)、P-選擇素、E-選擇素以及中性粒細胞彈性蛋白酶(NE)、cathepsin G(CG)、金屬蛋白酶-9(MMP-9)等。針對上述各種不同環節,出現了多種動員方法。
另外人們發現化療后,骨髓抑制恢復時,干細胞出現反應性增生,可出現于外周血中,因此化療曾單獨用于動員。硫酸葡聚糖、糖皮質激素等都曾經用于動員,但動員效率低,不能滿足臨床需要,現已被淘汰。集落刺激因子出現后,迅速成為應用最為廣泛的動員劑,可單獨應用,也可與化療聯合。這些方法通過不同機制使HSC進入循環,如直接刺激干細胞的增殖;改變細胞表面黏附分子的表達,減弱與骨髓基質的緊密連接;或者通過各種蛋白酶裂解細胞外基質分子,減弱干細胞與基質細胞的相互黏附等。近期出現的趨化因子受體類似物,普樂沙福(plerixafor,也曾稱為AMD3100),可以競爭性抑制分子之間的結合,減弱黏附,其應用也正在逐漸增多,尤其適用于常規動員方案失敗的患者。目前臨床上應用最廣泛的動員方案包括化療聯合細胞因子,以及靜態單獨應用細胞因子的方法。

(一)細胞因子

細胞因子可以使外周血HSC濃度迅速升高,達50~100倍,廣泛用于外周血干細胞動員,其中最為常用的是G-CSF和GM-CSF。可以單藥或多種細胞因子聯合,多采用皮下注射,也有少數采用靜脈給藥方式,甚至有連續性靜脈輸注給藥的方式。目前單獨應用細胞因子動員的方法最常用于健康供者,以及多發性骨髓瘤等漿細胞疾病患者。

1.細胞因子的劑量

關于G-CSF和GM-CSF的劑量,雖然各中心差別很大,從3μg/(kg·d)至24μg/(kg·d)不等,但與靜態比較都可以明顯提高循環中的CD34 +細胞數、CD34 +細胞峰值或者CFU-GM數量。其動員效果與劑量呈正相關,高劑量G-CSF可以采集到更高的CD34 +細胞數,減少采集次數,但是相應的副作用和費用增加。
Anderlini等回顧性分析了正常供者采用G-CSF 2~16μg/(kg·d)動員,隨著G-CSF用量的增加,獲得CD34 +細胞的數量也越高。Andre等和Demirer等在兩項隨機對照試驗中分別比較化療聯合不同劑量的G-CSF[10μg/(kg·d)vs. 5μg/(kg·d),及16μg/(kg·d)vs. 8μg/(kg·d)],均證實高劑量細胞因子具有更好的動員效果,且可以縮短植入時間。高劑量GM-CSF也可增加CD34 +細胞數。此外,Lefrere等在經化療+低劑量細胞因子[G-CSF 5μg/(kg·d)]動員失敗的138例患者中,再次應用高劑量細胞因子[G-CSF 10μg/(kg·d),5天]動員,65.2%獲得采集成功,也證實提高細胞因子劑量可能獲得更好的動員效果。
淋巴瘤或骨髓瘤患者單獨應用G-CSF 5-16μg/(kg·d)動員,動員失敗率因患者基礎狀態不同,最高可達38%。但相對于包含化療的動員方案,避免了化療相關副作用,采集的可預測性強。

2.G-CSF單次給藥與分次給藥

在健康供者中,每日給予G-CSF總量10μg/kg,分2次給藥或每日1次用藥,分次給藥的動員效果更好,可減少單采的次數。但是在其他臨床研究中也有不同的結論,日本學者未能證實在健康供者的動員過程中,哪種方案更有優勢。同樣,Kim等在淋巴瘤和骨髓瘤患者中,應用化療聯合G-CSF方案動員,隨機比較了G-CSF一次給藥和分次給藥,也未能發現二者之間存在差異。目前臨床上采用這兩種方式都可以。

3.GM-CSF動員

GM-CSF也可以單獨用于干細胞動員,但無論其動員CD34 +細胞的作用,還是移植后造血恢復、輸血支持、感染的發生率及住院天數等,均劣于G-CSF。目前已很少單獨用于動員,可聯合化療或與其他細胞因子聯合應用。

4.細胞因子聯合

Spitzer等證實G-CSF聯合GM-CSF,可以采集到更高的CD34 +細胞,加快植入,優于單獨應用G-CSF。也有作者比較了化療后單獨應用G-CSF或GM-CSF以及二者聯合用藥,證實G-CSF與GM-CSF序貫動員的方案優于同時應用G-CSF和GM-CSF,也優于單獨應用任意一種細胞因子;但是也有其他研究的結果未能證實各種用藥方式之間存在差異。此外還有嘗試應用G-CSF聯合IL-3、或IL-12等細胞因子來優化動員方案的報道。但是這些細胞因子僅處于臨床試驗階段,未能證實優于G-CSF或者GM-CSF。

5.副作用

一般患者對G-CSF動員均能很好地耐受,常見的副作用包括骨痛、頭痛、貧血、血小板降低,但是也有罕見病例報道致命性脾破裂的。在正常供者中,需要注意血栓形成傾向,尤其是曾經發生過血栓病史或有家族史的健康供者,曾有報道G-CSF動員的供者發生血栓。

6.聚乙二醇化重組人粒細胞集落刺激因子(pegylated G-CSF)

聚乙二醇化G-CSF是一種長效G-CSF,被用于兒童患者的動員,血漿半衰期長達33小時,應用一劑即可獲得滿意的動員效果,而無須像普通G-CSF一樣每日用藥。Costa LJ等比較骨髓瘤及淋巴瘤患者應用Peg G-CSF 12mg與G-CSF G-CSF 10μg/(kg·d),第4天外周血CD34 +細胞計數分別為28.7×10 6/L和18.1×10 6/L,前者高于后者。還有很多報道其與化療聯合用于動員,總體動員失敗率0~21%,采集細胞數、移植后效果等與G-CSF聯合化療相比沒有明顯差異,安全性相似。
迄今為止,應用細胞因子動員的最佳動員方案還沒有定論,以G-CSF最為常見,多用于健康供者或少數腫瘤患者。雖然提高劑量可以在一定程度上改善動員效果,但在用量過大時副作用也增多。目前國外比較常用的劑量是G-CSF 10μg/(kg·d),分2次給藥。北京大學血液病研究所常規應用G-CSF 5μg/(kg·d)動員,同樣獲得良好的動員效果,而且減少了藥物副作用。

(二)化療聯合細胞因子動員

首先人們發現患者在化療結束后,從骨髓抑制期恢復時,干細胞呈數十倍增長,可出現在外周血中,利用這一特性從外周血中獲取HSC。1986年Korbling等報道采用化療方法動員一例Burkitt淋巴瘤患者,經過7次單采共獲得單個核細胞數0.77×10 8/kg,CFU-GM 0.21×10 6/kg和CFU-GEMM 0.06×10 6/kg,獲得自體移植成功。化療藥物作為動員劑,在盡可能殺滅患者體內的腫瘤細胞的同時,也損害了正常造血細胞,但是正常造血細胞的恢復快于腫瘤細胞。在沒有細胞因子的年代,化療是主要的動員方式,常用的有環磷酰胺(Cy)、依托泊苷、阿糖胞苷、柔紅霉素和順鉑等。隨著細胞因子的出現,單純采用化療動員的方案已成為歷史,目前多采用化療聯合細胞因子動員。

1.化療聯合細胞因子的動員方案優于單獨應用細胞因子或者單獨化療

化療聯合細胞因子的動員方案多用于腫瘤患者,如淋巴瘤、白血病、骨髓瘤等。不過化療方案和劑量,以及細胞因子的種類和劑量等各不相同。Narayanasami等在47例淋巴瘤患者中,隨機比較了環磷酰胺5.0g/m 2聯合G-CSF 10μg/(kg·d)與單獨應用等量細胞因子的動員效果,前者明顯優于后者,采集的CD34 +細胞產量提高約3倍(2.5×10 6/kg vs. 7.2×10 6/kg),不過移植后植入時間并無差異。Martinez等也證實在多發性骨髓瘤患者中,Cy聯合GM-CSF 5μg/(kg·d)的動員效果也優于單獨Cy化療組,且在進行移植的患者中,白細胞及血小板的植入更快。

2.化療聯合G-CSF優于化療聯合GM-CSF

Demuynck等在骨髓瘤患者中進行的隨機對照研究,證實了化療聯合G-CSF的動員效果優于化療聯合GM-CSF組,中位CD34 +細胞產量分別為23.7×10 6/kg和12.7×10 6/kg。Weaver等也對化療聯合G-CSF[6μg/(kg·d)]、GMCSF[250μg/(m 2·d)]以及二者序貫(先應用GM-CSF 6天,后續G-CSF直至采集結束)的三種動員方案進行了隨機對照研究,所有細胞因子于化療結束即開始應用至采集結束。結果證實,從粒細胞缺乏恢復時間、輸血、抗生素使用、住院時間、血栓發生幾率等各方面,G-CSF組均優于GM-CSF組,兩組CD34 +細胞產量分別為7.1×10 6/kg和2.0×10 6/kg,達到目標采集量的患者比例分別為94%和78%,單采次數分別為2次和3次,細胞因子使用時間分別為12天和14天;而G-CSF組與序貫動員組之間沒有明顯差異。隨后,作者又對這三組患者動員過程的整體花費進行了比較(包括30天內的住院及門診費用),GM-CSF組花費最高,而G-CSF組和序貫動員組之間沒有差別。因此,不論從治療效果還是治療花費上,化療聯合G-CSF組,或序貫動員組均優于化療聯合GM-CSF。雖然聯合兩種細胞因子組采集的CD34 +細胞數增多,但是沒有加快植入,且花費較多,副作用相對更大。這些結果均提示G-CSF動員效果優于GM-CSF。

3.化療方案的選擇與劑量

大劑量化療可以作為對化療敏感的惡性腫瘤患者的動員方法。上述藥物常單獨大劑量應用或聯合應用,既可作為白血病、惡性淋巴瘤、多發性骨髓瘤等原發病的治療,也可同時動員干細胞。理論上化療可以減少干細胞采集物被腫瘤細胞污染的機會,但是尚無確切證據顯示對移植的結果產生影響,如復發率、至疾病進展時間、無病生存等。
增大化療劑量可以改善動員效果。Ahn等在以淋巴瘤為主的患者中對兩組不同劑量環磷酰胺(Cy 1.5g/m 2與4.0g/m 2)聯合G-CSF的動員效果進行了隨機對照研究,采集中位CD34 +細胞數分別為9.9×10 6/kg和22.4×10 6/kg,中位單采次數分別為3次和2.5次;進行移植的患者中,4.0g/m 2組的白細胞和血小板植入更快,但無統計學差異。Stewart等在152例實體瘤患者中也證實了這一結論,他們比較了標準劑量化療+G-CSF、強化療(DICEP方案,Cy 5.25g/m 2,依托泊苷1.05g/m 2,順鉑1.05g/m 2)+G-CSF以及單獨應用G-CSF的動員效果,發現標準劑量化療組比單獨應用G-CSF組的CD34 +細胞數提高2.1倍,而強化療組則比單用G-CSF組提高5.5倍,證實強化療具有更佳的動員效果。
有作者嘗試應用更高劑量的Cy(7.0g/m 2)進行動員,可以采集到更多PBSC,但是副作用增加,且不能縮短植入時間及改善總體生存。也有作者比較了Cy 4g/m 2和7g/m 2的動員效果,證實增大劑量不能改善采集效果,反而增加了感染性發熱的機會,此外高劑量組同樣無法克服動員失敗。大劑量Cy動員失敗的患者,可以嘗試應用大劑量阿糖胞苷、依托泊苷或二者聯合的動員方案,可以獲得成功。在選擇化療方案時,應注意盡量選擇對血小板抑制較小的藥物組合,否則也影響采集。此外,骨髓抑制程度過重,容易發生感染,也會影響采集效果。至目前為止,沒有證據表明哪種化療方案更具有優勢,因此可根據惡性腫瘤的類型和患者的具體情況確定。目前在淋巴瘤、骨髓瘤等患者中,以大劑量Cy為主的動員方案較為常用(2~4g/m 2),而AML以中大劑量阿糖胞苷±蒽環類藥物為主的方案較為多見,也可以選擇原來有效的化療方案,如R-CHOP、大劑量依托泊苷、異環磷酰胺等。PBSC動員宜放在緩解后并經過2~3個療程的鞏固治療后進行,不宜超過3~6療程。

4.化療后何時開始應用G-CSF?

對于化療后何時開始應用G-CSF效果最佳,至今也仍無定論。有的在化療停止后即開始應用,或者停化療后固定時間開始注射,也有在白細胞降至低點時再開始注射。

(三)其他細胞因子的應用

除G-CSF與CM-CSF外,還有其他一些細胞因子嘗試用于干細胞動員,某些也已開始試用于臨床。

1.人類造血干細胞因子(SCF)

SCF與G-CSF聯合能夠增加PBSC的動員效率,提高干細胞的單采效率,減少采集次數。Facon等報道在骨髓瘤患者應用Cy+G-CSF動員的基礎上,增加安塞司亭(干細胞因子,SCF)20μg/(kg·d),可使CD34 +細胞產量從8.2×10 6/kg提高至12.4×10 6/kg,單采次數由中位2次降至1次。但是,也有相反報道,認為SCF不能進一步優化采集效果。SCF的不良反應是活化肥大細胞,誘發變態反應的發生,這也在一定程度上限制其使用,可預先服用抗過敏藥物,避免或減少這類不良反應。

2.FLt3配體

Flt3配體與SCF有相似的生物活性,對于原始和定向分化的CD34 +細胞有強烈的直接刺激作用。動物實驗表明,單獨使用Flt3配體對于CFU-GM的動員作用比較溫和(較靜止期上升2.3倍),但聯合使用G-CSF可使外周血CFU-GM增加了645倍,同時可以刺激早期造血干細胞的增殖,增強外周血干細胞的移動能力及細胞黏附分子活化。在一項健康受試者的隨機研究中,大劑量使用Flt3后可以觀察到外周血白細胞,尤其是單核細胞明顯升高;皮下給予Flt3后,Flt3持續存在于受試者外周血中達1周時間;Flt3具有持續的祖細胞動員作用,最后一劑Flt3后,外周血樹突狀細胞(DC)的數量升高30倍。使用Flt3的副作用少,僅少數受試者出現輸注部位紅腫及淋巴結腫大,停藥后不良反應消失,無后遺癥。

3.重組人血小板生成素(rhTPO)

人血小板生成素(TPO)也可以促進骨髓祖細胞向外周血動員。一項非隨機研究表明,聯合使用rhTPO+G-CSF動員可以增強CD34 +細胞的動員量,加速移植后的造血恢復,尤其是粒細胞及血小板的恢復。不良反應輕微,偶有報道供者出現輕度血小板栓塞癥、房性心律失常、水潴留及C反應蛋白增高等。

4.其他細胞因子

如前所述白細胞介素I(IL-I、IL-3、IL-8、人巨噬細胞炎癥蛋白(MIPIct)等均有動員干細胞作用,但由于它們的動員效率較低或不良反應較大,多數僅處于臨床試驗階段,目前臨床應用經驗較少。

(四)新型動員劑Plerixafor

盡管有上述諸多動員方法,仍有部分患者動員失敗,因此需要新的有效的動員方案進行挽救。Plerixafor最初作為HIV感染患者的抗病毒治療應用于臨床試驗,后發現可使HIV患者和腫瘤患者的中性粒細胞及造血干細胞增加,因此被用于PBSC的動員。
趨化因子受體4(CXCR4)和基質細胞衍生因子(SDF-1)通路對干細胞在骨髓中的正常黏附和釋放至關重要。Plerixafor是小分子CXCR4類似物,可以競爭性抑制CXCR4與SDF-1的結合,減弱黏附,使CD34 +細胞從骨髓釋放入外周血,用于動員。與G-CSF或GMCSF等細胞因子不同,應用plerixafor可產生快速動員效果,其動員的峰值與用藥方式有關,在靜脈注射后4小時左右,而皮下注射則約為用藥后的10~12小時,一般用量在240μg/kg。24小時后,其動員效果恢復至或接近基線水平。由于其快速動員效果,所以可以根據患者需要隨時應用,而無須像細胞因子一樣提前計劃。不論在健康供者中,或淋巴瘤及骨髓瘤患者中,plerixafor單獨應用或聯合G-CSF都可以明顯改善動員效果,主要副作用是胃腸道反應和注射部位局部不適,總體耐受性好。2008年plerixafor已被美國FDA批準,與G-CSF聯合用于淋巴瘤和骨髓瘤患者的干細胞動員。

1.挽救性應用

在一組曾經發生動員失敗的惡性腫瘤患者中,再次應用G-CSF聯合Plerixafor動員,分別有60%的NHL患者、71%MM患者和76%HL的患者獲得成功。歐洲的數據也證實在動員失敗的淋巴瘤和骨髓瘤患者中應用該方案可使約75%的患者采集到足夠的HSC。

2.一線應用

2期臨床試驗證實,plerixafor聯合G-CSF動員與單獨應用G-CSF相比,可提高動員成功率,降低單采次數。另一項有302例MM患者參與的隨機雙盲對照試驗,也證實了上述結論。患者每日注射G-CSF 10μg/(kg·d)直至采集結束(最多8天),于第4天開始注射plerixafor 240μg/(kg·d)或安慰劑至采集結束(最多4天),實驗組和對照組分別有71.6%和34.4%的患者達到終點,即滿足采集CD34 +細胞6.0×10 6/kg,實驗組54%的患者1次單采即可達到終點,而對照組54%的患者需采集4次后才達到。結果表明plerixafor聯合G-CSF可以明顯增加CD34 +細胞產物(分別為13×10 6/kg和7.3×10 6/kg),減少單采次數及采集失敗的病例數,優于單獨應用G-CSF。在另一組淋巴瘤患者中,同樣證實plerixafor聯合G-CSF比單獨應用G-CSF獲得更好的動員效果(CD34 +細胞分別為5.7×10 6/kg和2.0×10 6/kg)。
另一項研究回顧性比較了plerixafor聯合G-CSF與化療聯合G-CSF的動員效果,兩組中位CD34 +細胞數相當,花費相當,但是前者單次采集成功率更高,住院天數減少,輸血量減少,G-CSF總量減少。其他類似研究證實plerixafor聯合G-CSF與常規化療聯合G-CSF動員方案相比,采集失敗率低,花費相當或更少。目前也有將plerixafor用于健康供者的報道。

3.搶先應用或基于危險分層應用

臨床上可根據患者應用G-CSF后外周血CD34 +細胞計數,或者根據第一天單采的細胞產物計數,來預測動員效果,對預計動員效果不佳的患者可搶先加用plerixafor。Maziarz等在一項隨機試驗中證實預計動員不佳的NHL患者,搶先應用該藥,可改善動員效果。所有患者應用G-CSF動員4天后,將外周血CD34 +細胞計數低于10×10 6/L的患者隨機分為兩組,分別聯合應用plerixafor或安慰劑,于第5天進行采集,結果顯示Plerixafor可以顯著提升第5天外周血中CD34 +細胞數,分別為基線的6倍和1.6倍;2次單采所獲得的CD34 +細胞數也明顯高于單用G-CSF組,分別為2.92×10 6/kg和0.94×10 6/kg;plerixafor可使更多患者達到采集終點(即≥5×10 6/kg),兩組分別為78%和34%。這一結果提示,對預測動員效果不佳或可能發生采集失敗的患者進行提前干預,聯合應用Plerixafor,可使大部分患者獲得動員成功。盡管各研究中心采用的判斷標準各不相同,但是研究結果均顯示采用這一策略,可將動員失敗率有效降低至2%~5%,而化療聯合G-CSF,或者單獨應用G-CSF的動員失敗率約為20%~30%。另外可根據患者基線狀態進行危險度分層,高危患者采用plerixafor聯合G-CSF動員。Shapiro等依據既往化療的強度分層,顯示plerixafor聯合G-CSF與單獨應用G-CSF動員的歷史對照組比較,顯著改善動員效果,其中一組為應用4療程以上來那度胺的患者,兩組采集失敗率分別為0和61%。

4.化療聯合plerixafor及G-CSF動員

在化療聯合G-CSF動員之外,增加plerixafor是否也可以進一步改善動員效果呢?Dugan等的數據顯示給予plerixafor后外周血CD34 +細胞數增加1.7倍,且耐受性良好,不過其中多數患者并非預測動員不佳的患者。而在曾經動員失敗或預測不佳的患者中,同樣證實plerixafor與化療和G-CSF聯合有效。不過,也有一些數據顯示在部分外周血白細胞計數過低的患者,plerixafor也可能無效。因此,過早加用plerixafor可能無法實現改善動員效果的目的,此時可再等待1~2天,或許可以獲得更好的采集效果,尤其是外周血白細胞或外周血CD34 +細胞數還在上升時。但是,如果過晚應用,有可能錯過化療聯合G-CSF的動員高峰,同樣不能獲得更好的動員效果。究竟何時是最佳的用藥時機,目前尚未明確的結論,仍有待進一步深入研究。
上述這些數據均顯示,Plerixafor有很好的干細胞動員作用,這一方式采集的干細胞應用于移植,可以獲得快速持久植入,隨機對照試驗也證實白細胞和血小板的植活時間與未應用plerixafor的患者沒有差別。有些研究中還提出plerixafor動員所獲得的干細胞中,可能具有更多的CD34 +CD38 -細胞,NK細胞及T細胞,這些細胞組分的改變,對未來的免疫功能重建及長期預后的意義究竟如何尚不明了,有待進一步研究。但至少在骨髓瘤和淋巴瘤患者中,未發現增加采集物中腫瘤細胞的比例。由于其快速高效的動員效果,在動員過程中需要監測外周血CD34 +細胞數。對預測采集不佳的患者,或者對曾經采集失敗、采集困難的患者,采用plerixafor聯合G-CSF可能是比較理想的動員方案,但在兒童患者中尚無應用經驗。由于plerixafor可以動員白血病細胞進入血液循環,因此,不建議在AML患者中應用。

(五)其他新型動員劑

干細胞在骨髓中與多種細胞密切相關,另有多種細胞表面黏附分子及蛋白酶等參與其中,針對這些不同環節,涌現了多種新型動員劑,在表2-3-3中列舉了一些目前仍處于研究階段的新型動員劑。
表2-3-3 新型動員劑
三、外周血干細胞的采集

(一)采集的時機選擇

一旦開始動員,需要根據外周血中HSC的數量高低,確定進行外周血分離的時間和次數,以獲得最大采集量。
單用細胞因子進行動員的患者采集時機相對固定。單用G-CSF動員的患者,連續用藥4~5天后,外周血中CD34 +細胞數量達到高峰,較靜止期升高15~35倍,多于此時采集,到第7天時即開始逐漸下降。也有研究比較第5天和第6天的采集結果,前者收獲的CD34 +細胞數高3倍。單用GM-CSF動員的患者多數于動員后的4~6天,外周血干祖細胞數達到峰值,即可以采集,不過目前已較少應用。來自IBMTR和EBMT的聯合調查數據顯示在1488例異基因PBSCT中,絕大多數供者選擇G-CSF作為動員劑,85%的供者經1~2次采集即可獲得所需的PBSC,僅有11%的供者需要第三次采集。西班牙供者登記組的數據也顯示466例供者應用G-CSF動員,中位劑量10 μ g/(kg·d)[4~20 μ g/(kg·d)],中位應用時間5天(4~8天),平均采集CD34 +細胞6.9×10 6/kg(1.3~36×10 6/kg),僅有2.9%的供者CD34 +細胞數<2×10 6/kg。另一項包括400例供者的單中心研究也得到類似結果。目前比較公認的方法為應用G-CSF 5~16μg/(kg·d),連續5~7天,在第4或第5天,開始采集,一般共采集1~3天。
而采用化療聯合細胞因子動員時,多于化療結束后2~3周進行采集。但是由于化療所帶來的骨髓抑制期長短不等,具體采集時間常常發生變化,不好預測。一般臨床上可以參考以下指標,進行綜合評估,確定采集時機,但具體采集時機尚要根據患者的具體情況而定:①外周血白細胞數恢復至2×10 9/L(1~3×10 9/L)以上時開始采集;②單個核細胞數比例上升時,但是白細胞或單個核細胞的數量與PBSC的關聯性較差,其變化趨勢不能完全反映PBSC的變化;③血小板升到≥50×10 9/L時;④如果條件允許監測外周血CD34 +細胞數可以更好的預測采集效果。有研究提示當外周血CD34 +細胞比例≥0.5%(正常時為0.2%±0.1%),是提示獲得采集成功和早期植入的預測指標,也有認為外周血CD34 +細胞≥1%時,可以獲得比較理想的采集效果。此外有研究證實基線狀態下外周血中CD34 +細胞數的高低,與是否能夠獲得成功采集相關。當動員后外周血CD34 +細胞數達到≥50×10 6/L時,進行單次采集的產物中CD34 +細胞數即可高達≥2.5×10 6/kg體重;如果<20×10 6/L,患者就可能出現采集失敗。在兒童患者中,同樣也證實外周血CD34 +細胞數≥40×10 6/L時采集,更多患者可以采集到較為理想數量的外周血干細胞。
北京大學血液病研究所也曾采用Sysmex XE-2100血細胞分析儀的幼稚細胞信號(IMI)檢測通道監測HPC。對25例行異基因PBSCT動員的供者和11例自體外周血干細胞動員的患者的外周血造血干/祖細胞進行動態觀察,證實外周血標本中HPC與CD34 +細胞和CFU-GM均呈良好的正相關性,也可以用于預測PBSC的采集時機和預測采集效果。
采用plerixafor動員的患者,由于其快速高效的動員作用,可以根據患者需要隨時開始,無須提前準備。

(二)采集方法

PBSC采集是利用血細胞分離機將患者外周血分離成不同組分,采集其中的單個核細胞層,這層細胞中即富含動員的PBSC。目前常用的血細胞分離機有COBE Spectra、Fenwal CS3000、費森尤斯等。沒有研究表明哪種機器更有優勢,不過Abdelkefi A等曾報道在小樣本多發性骨髓瘤患者中采集自體PBSC,應用COBE Spectra,采集更快速,CD34 +細胞數產量更高。采集前患者需進行靜脈穿刺建立流出及流入的雙側靜脈通道或僅建立單側通道,以保證循環血流速可以達到60~100ml/min。一般穿刺部位可選取雙側肘靜脈,采用16~18G的流出針和至少19G的流入針。若肘靜脈條件較差或血流量小時,可選用雙腔中心靜脈導管行股靜脈、頸內靜脈或鎖骨下靜脈穿刺置管術,以確保循環血流速。通常成年人選用10~12F的中心靜脈導管,兒童則選用7~9F。采集前設定相應采集程序(一般為淋巴細胞采集程序),輸入供者/患者外周血單核細胞和紅細胞比積參數,調整單次循環血量7~15L(一般150ml/kg或總血量的2~3倍),流速50ml/min(30~70ml/min),離心速度為1400r/min,每次采集時間約3~6小時。可以每天分離1次,共分離3~4次,直至采集到造血功能重建所需的細胞數。健康供者多數經過1~2次采集即可獲得充足的PBSC。在采集PBSC時,盡量以最少的采集次數獲得目標治療量,但是迄今為止,到底循環多少能獲得最佳采集效果尚未確定。許多研究認為,CD34 +細胞產量與單次循環血量相關,可以根據患者的情況進行個體化的采集。有單位采用大流量外周血單采技術(>15L),單次循環血量可以達到15~25L,可以降低采集次數。起初人們擔心這樣會影響所采集的CD34 +細胞質量。但是Desikan KR等證實,在MM患者中采用該方法進行采集,在開始采集的第1小時和最后2小時所收獲的CD34 +細胞質量沒有差別,而且也未影響隨后數天所采集的CD34 +細胞量。之后有學者證實,在采集過程的后半程中,CD34 +細胞從骨髓中補充至外周血中,從而使外周血中的CD34 +細胞保持恒定比例。因此,提高循環血量可以在單次采集中獲得更高的CD34 +細胞數。但是,也有相反的報道,兩項隨機對照研究分別比較了循環7L和10L,以及8L和12L兩組患者,增加循環血量并沒有獲得更多CD34 +細胞,也沒有減少采集次數,反而使采集時間延長。因此,最佳的采集方式仍有待進一步研究,除與G-CSF的劑量、采集時機、循環血量等有關外,還受到性別、年齡、體重、CD34 +細胞基線值等的影響。

(三)干細胞的劑量閾

采集多少PBSC能夠滿足臨床需要呢?由于受個體差異和患者病情等諸多因素的影響,差異較大,但臨床上常用的評價標準包括:

1.外周血單個核細胞數(MNC)

一般需(6~8)×10 8/kg,但也有輸入(1.3~1.9)×10 8/kg而取得移植成功的報告。MNC是最為方便簡單的計量方法,不需特殊儀器,但是由于其中干細胞含量高低不等,有時并不能很好地直接反映植活情況。

2.細胞集落形成檢測(如CFU和LT-CIC等)

CFU-GM一般需(15~50)×10 4/kg,但也有多至400×10 4/kg、少至2.3×10 4/kg的報道。CFU-GEMM有一定自我更新能力,較接近于多能造血干細胞,約需10 4~10 6/kg。但是這些方法由于培養時間長,影響因素多,測定方法差異較大,目前已較少應用。

3.CD34+細胞數

CD34 +細胞數已獲得絕大多數單位的認同。盡管很多研究試圖確立能夠快速恢復持久造血功能的CD34 +細胞最低閾值,但至今尚不明確,多數介于(1~3)×10 6/kg體重,以2×10 6/kg的標準最為常用,可保證大部分患者獲得造血重建。比較理想的CD34 +細胞數為(4~6)×10 6/kg,這一標準同樣適用于兒童患者。許多研究證實提高輸注的CD34 +細胞數,可以使患者獲得更為迅速的中性粒細胞和血小板植入,且減少輸血、抗感染等支持治療,而且輸注細胞數較高的患者比輸注細胞數低的患者有更好的無病生存和總生存。但是也有人認為提高CD34 +細胞數并不能改變中性粒細胞和血小板的中位植入時間,不過可以減少延遲植入的患者比例(圖2-3-1)。因此,在許多移植中心進行采集時,更傾向于達到最佳CD34 +細胞數,而非最低標準。此外,還有一些研究者致力于CD34 +細胞亞群與造血重建的關系,如認為CD34 +CD33 -細胞和CD34 +CD38 -細胞計數可以更好地預測持久植入,但是,臨床上還是以CD34 +細胞計數最為可靠、常用,且具有很好的可比性。
圖2-3-1 輸注不同數量CD34 +細胞數,對移植術后血小板恢復>50×10 9/L的時間的影響
中位時間沒有變化,但是當CD34 +細胞>5×10 6/kg時,延遲植入的患者比例明顯下降

4.健康供者

即使是健康供者,應用G-CSF動員后外周血HSC數的個體差異也非常大。目前得到大多數移植單位認同的MNC數>5×10 8/kg[(4~8)×10 8/kg],CD34 +細胞數最低標準為(2~4)×10 6/kg(受者體重)。大量研究證實低于這一數量,移植的植入失敗率將大大增加。但是輸入細胞數過高同樣可能帶來不良反應,這是由于PBSC中不僅含有大量的CD34 +細胞,同時也含有大量T細胞,可能導致移植后GVHD發生率增高。Przepiorka等發現輸入的CD34 +細胞數量超過(6.3~10)×10 6/kg時,aGVHD的發生率會明顯提高;Mohty等發現HLA相合親緣供者移植時,當輸入的PBSC中若CD34 +細胞數量>8.3×10 8/kg,慢性GVHD的發生率也會大大增加。這就提示在異基因移植中CD34 +細胞數也不是多多益善。
與自體HSCT不同,異基因HSCT除與干細胞數量相關外,還與預處理方案的組成、供受者HLA配型相合程度、移植物細胞組分和比例,以及GVHD預防方案等因素密切相關。一般來說,異基因移植比較理想的MNC計數為(6~10)×10 8/kg,CD34 +細胞數在(4~10)×10 6/kg。中華骨髓庫推薦的目標采集量為MNC數>5×10 8/kg且CD34 +細胞數>2×10 6/kg。有報道提示單倍型移植所需細胞數相對較高,但是北京大學血液病研究所的數據顯示,目標采集量MNC(6~8)×10 8/kg,CD34 +細胞數>2×10 6/kg,已足以保證絕大部分患者獲得持久快速的造血重建。

(四)動員失敗

即使是健康供者仍然存在一定比例不能采集到上述理想的PBSC。因判斷標準不同,這一比例可達到2%~7%。而對于自體HSCT患者,“動員不佳”的患者比例約為5%~40%不等,因不同的判定標準、診斷以及動員采集程序而異。動員前曾經接受過細胞毒藥物或放療對干細胞造成損傷,是影響采集的重要原因之一,常見藥物包括氮芥、卡莫司汀、美法侖,大劑量環磷酰胺(>7.5g)等;化療周期長、療程多、動員與之前的化療間隔時間短(<65天)等也提示動員效果不佳;此外,由于來那度胺等新藥加入骨髓瘤的初始治療,對骨髓干細胞也可造成損害,一般建議采集前不超過4個療程來那度胺,同時動員前停藥2~4周。造血功能恢復不良、骨髓低增生、基礎疾病、高齡、原發病累及骨髓、血小板減少等也都是預示采集不佳的因素。此外,是否合并感染、細胞因子受體的基因多態性等也影響采集效果。有些患者即使外周血中CD34 +細胞峰值非常理想,但由于采集時機把握不佳也可能導致采集不佳。
很多研究嘗試確立預測指標,能夠提前發現這些采集不佳的患者。常見的判定標準包括外周血CD34 +細胞數、循環中CD34 +細胞增高比例或CD34 +產物等。意大利干細胞移植工作組(GITMO)提出將動員不佳分為“確證動員不佳”和“預計動員不良”(表2-3-4)。該工作組一致公認采集前外周血CD34 +細胞數是預測采集效果的良好指標,>20個/μ l預示可獲得滿意的動員效果;并確定保證粒細胞和血小板快速植入的CD34 +產物最低閾值為2×10 6/kg;在骨髓瘤和淋巴瘤患者中,通過最多3次單采應達到上述最低閾值。這一標準適用于化療動員和G-CSF單藥動員的所有患者,詳見表2-3-4。對于預計動員不佳的患者,應考慮是否采用新的動員策略。
對于這些動員不佳的患者,需要再次動員、增加采集次數,甚至不得不放棄自體干細胞移植。即使勉強進行了移植,也可能造成植入不良或延遲植入。改善動員效果的方法包括提高化療劑量、增大G-CSF等細胞因子的用量、聯合應用不同的細胞因子組合,或者應用新的動員藥物如plerixafor等(詳見表2-3-5)。
表2-3-4 GITMO動員不佳的判斷標準
表2-3-5 對動員不佳的患者可以采取的策略

(五)安全性

動員采集過程中可能出現多種并發癥,大多數患者和供者均可以耐受。常見不良反應包括采集過程和G-CSF所帶來的副作用。骨痛、頭痛、乏力、低熱等是應用G-CSF最為常見的急性期不良反應。其他還包括:肌痛、胸痛、焦慮、失眠、體重增加、惡心嘔吐、注射部位腫痛等。多數副作用輕微,能很好耐受,停用48小時后可自行消失,部分供者可以給予解熱鎮痛藥對抗。實驗室異常包括一過性LDH、堿性磷酸酶、轉氨酶、尿酸升高,血清鉀、鎂離子降低等。此外,還有引起輕度凝血功能異常的報道。有人認為這些副作用的發生率和嚴重程度與G-CSF的劑量相關。因此,在滿足移植需要的前提下,應盡量減少G-CSF的用量。
采集過程中需要進行體外抗凝。所加入的抗凝劑ACD-A在體內結合鈣離子,可使患者出現口周麻木、QT間期延長等低血鈣癥狀,甚至抽搐、驚厥等,需補充葡萄糖酸鈣預防。血細胞減少也是采集過程中比較常見的。在經過單采后血小板通常會降低20%~30%,但呈自限性,僅在反復采集或者循環血量較大時,出現顯著的血小板下降,需引起注意。NMDP規定:若經過第一次單采后血小板低于80×10 9/L,不應該再進行第二次采集,另外要求供者在采集前血紅蛋白>100g/L。進行中心靜脈插管的患者或供者還可因為穿刺引起局部血腫、神經、動脈損傷等,單采中也有空氣栓塞的潛在危險,不過目前的單采儀器上均有監控報警。其他少見不良反應包括脾破裂、急性虹膜炎、急性肺損傷、化膿性感染、痛風性關節炎、心肌梗死、肺栓塞等,其中致命性的不良反應多數與心血管和脾破裂相關,應引起臨床醫生的重視。此外,還有遠期并發癥的相關報道,包括惡性腫瘤如急性白血病、慢性淋巴細胞白血病、淋巴瘤等。
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