异基因造血干细胞移植治疗恶性血液病的现状及展望

任汉云

作者单位：100034 北京,北京大学第一医院血液科

异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation,allo-HSCT)是目前治疗白血病、骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)、骨髓纤维化、淋巴瘤等恶性血液病的有效方法。近20年来,allo-HSCT得到长足发展,显著改善恶性血液病患者的总体生存。本文就allo-HSCT治疗恶性血液病的现状进行述评,并对未来可能的发展方向进行展望。

1 allo-HSCT治疗恶性血液病的发展历史

20世纪50年代,美国Thomas教授率领的团队在国际上率先开展了异基因骨髓移植(allogeneic bone marrow transplantation,allo-BMT)。1971年美国Thomas团队成功用人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)相合同胞供者allo-BMT治疗白血病,部分移植后患者存活超过了10年而无复发,证明allo-BMT具有治愈恶性血液病的前景。由于其开创性成果,1990年Thomas教授获得诺贝尔生理学或医学奖。基础研究证明,allo-BMT的实质是allo-HSCT。从此,allo-HSCT在全球范围内广泛开展,为血液系统肿瘤开辟了新的治疗方法。为了掌握全球的骨髓移植状况,总结移植经验,提出改进建议以促进技术推广,在国际上先后建立了国际血液和骨髓移植研究登记组(Center for International Blood and Marrow Transplant Research,CIBMTR,https://www.cibmtr.org)、欧洲血液与骨髓移植协作组(European Group for Blood and Marrow Transplantation,EBMT)等合作组织,通过开展国际性合作,分析移植数据,寻找移植最佳方案,逐步优化移植技术,有力推动了移植基础研究和临床应用的发展。中国allo-HSCT起步晚于西方发达国家,1981年北京大学人民医院陆道培院士团队在我国首先成功开展了allo-BMT治疗白血病。从20世纪80年代初期至90年代,由于移植技术、设备落后和药物来源有限,移植数量很少,为国内移植的起步阶段。该阶段造血干细胞供者来源均为HLA相合的同胞供者。随着中国经济的发展,为移植技术的广泛应用提供了条件。为解决供者匮乏问题,1992年我国建立了“中国造血干细胞移植捐献者资料库(China Marrow Donor Program,CMDP)”,并在全国多地建立了“无关供者胎盘/脐带血库”,有效推动了造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation,HSCT)在全国的开展,移植数量逐年增加。因同胞全合供者的缺乏及无关供者资料库数据较少,不能满足移植患者的需求,这种现状催生了我国血液学专家在亲缘HLA半相合供者移植方面的探索和研究。2000年北京大学血液病研究所黄晓军团队率先在我国开展非体外去T细胞的单倍型HSCT(haploidentical hematopoietic stem cell transplantation,haplo-HSCT),经过多年的不断探索,优化移植方案,形成了中国特色的haplo-HSCT体系,迎来了“人人都有移植供者”的新时代[1]。2016年被世界骨髓移植协会正式命名为“北京方案”,引领了世界HSCT的蓬勃发展。

2 allo-HSCT治疗恶性血液病的发展现状

2.1移植数量逐年增长 据统计,1957—2019年间全世界HSCT估计数量超1 500万人[2]。根据中国血液和骨髓移植登记组(Chinese Bone Marrow Transplantation Registry Group,CBMTRG)的数据,截至1998年8月,国内有68家单位开展HSCT,allo-HSCT的总例数仅为720例[3]。而2008—2020年期间,中国169家单位完成allo-HSCT 56 661例,其中haplo-HSCT 29 860例(占52.7%),HLA相合同胞供者移植16 318例(占28.8%),非血缘无关供者移植7 876例(占13.9%)。中国每年allo-HSCT数量从2008年的1 062例迅猛增长至2020年的10 042例[2]。2022年中国有193家单位完成allo-HSCT 12 632例。EBMT的登记资料显示,2019年欧洲allo-HSCT数量为19 798例,与2018年相比,仅增加了0.9%[4]。2021年欧洲694个临床中心报告了allo-HSCT总例数为19 806例,与2020年相比也仅增加了5.4%[5]。CIBMTR数据显示,2020年美国allo-HSCT总数量为8 163例,2021年为8 295例。由此可见,不管是国外还是国内,allo-HSCT移植病例数都有不同程度增长。中国allo-HSCT移植发展速度更快,近15年来allo-HSCT病例数增长10余倍,平均年增长率达10%。

2.2allo-HSCT的主要适应证 allo-HSCT最常用于急性白血病(acute leukemia,AL),其中急性髓系白血病(acute myeloid leukemia,AML)占29.8%,急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia,ALL)占22.0%[2],其次是用于MDS、慢性白血病、淋巴瘤等疾病。2021年EBMT数据显示,allo-HSCT的主要适应证是髓系肿瘤(10 745例,占58%)、淋系肿瘤(5 127例,占28%)。2018年美国报告,7 543例接受allo-HSCT的成人血液系统肿瘤患者中,AML 3 177例(占42.1%),MDS 1 754例(占23.3%),ALL 1 154例(占15.3%)[6]。2022年中国CBMTRG的数据显示,allo-HSCT的12 632例中,AML 4 726例(占37.4%),ALL 2 776例(占22.0%),MDS 1 230例(占9.7%),非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin′s lymphoma,NHL)374例(占3.0%),急性混合细胞白血病(hybrid acute leukemia,HAL)170例(占1.3%)。近年由于化疗和免疫治疗方法的进步,某些疾病类型可得到长期缓解甚至治愈,因此主张对这些患者进行预后分层治疗。对化疗预后良好的患者一般先采用联合化疗,而对于高危患者或治疗过程中监测微小残留病持续阳性或难治/复发的患者应进行allo-HSCT治疗。

2.3供者选择多样化 allo-HSCT供者有HLA全相合同胞供者(matched sibling donor,MSD)、非血缘供者(unrelated donor,URD)、亲缘HLA不合或单倍体供者(haploidentical donor,HID)。根据CBMTRG报告,2008年MSD占比为43%,2022年占比下降至18%;2008年HID占比为32%,2022年占比上升到65%,自2013年起HID超过MSD成为首要的供者来源。除上述供者来源外,脐血亦是造血干细胞的主要来源之一,脐血移植技术在国内和国外均取得了较大进展。近20年来,在国内已建立数个规模的脐血库,为患者检索脐血进行移植提供了条件,在国内某些移植中心脐血移植成为造血干细胞的主要来源,移植数量和疗效均有较大提升。由于HID移植的成功,亲缘半相合供者成为缺乏HLA相合同胞供者的重要供者来源,亲缘半相合移植的优势越来越显现。由于亲缘半相合移植的广泛应用,极大地解决了供者来源问题,结合亲缘MSD、无关供者移植和脐血移植,HSCT已进入了几乎“人人有供者”的时代。

2.4预处理方案的优化 allo-HSCT有传统清髓预处理(myeloablative conditioning,MAC)、非清髓预处理(non-myeloablative conditioning,NMC)、减低毒性预处理(reduced toxicity conditioning,RTC)和强化预处理方案。一般根据患者年龄、体能状态、脏器功能及合并症、疾病类型及缓解状态、复发风险、供者类型、HLA相合程度等因素综合评估选择预处理方案。在预处理方案中,T细胞清除在haplo-HSCT减少移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GVHD)发生方面至关重要。意大利、中国和美国相继提出了三种去除T细胞方案,分别为体外应用物理或免疫方法去除T细胞的“意大利方案”、应用抗胸腺细胞球蛋白(antithymocyte immunoglobulin,ATG)体内去T细胞的“北京方案”和后置环磷酰胺(PTCy)的“巴尔的摩方案”。实践证明“北京方案”治疗AML、ALL、MDS的效果和总体生存率与MSD-HSCT相似[7-9]。采用PTCy方案与MSD-HSCT生存结果相当[10],所以“北京方案”和PTCy方案是目前haplo-HSCT预防GVHD发生的主流方案。

2.5老年患者移植应用增加 随着预处理方案的优化、老年综合评估的进步、并发症监测的加强,提高了老年患者移植的安全性。2020年CIBMTR数据显示,美国≥65岁移植患者allo-HSCT占比达27%。我国CBMTRG数据显示,2021年allo-HSCT患者12 744例,其中年龄在51～60岁的患者有1 515例(约占12%),>60岁患者有363例(约占3%)。多中心研究报道60～77岁AML第一次完全缓解(the first complete remission,CR1)患者,allo-HSCT与化疗相比,5年复发率明显降低(66.5% vs 44.3%),5年总生存率(overall survival rate,OS)大幅提高(29% vs 13.8%)[11]。这些数据显示,越来越多恶性血液病老年患者从移植中获益。

2.6移植疗效不断提高 有研究比较了allo-HSCT和挽救性化疗治疗难治性AML的疗效,3年OS分别为67%和12%,5年OS分别为44%和4%,allo-HSCT具有明显优越性[12]。Lu等[13]报道了难治/复发AML(refractory/relapsed AML,R/R-AML)患者进行HID-HSCT与MSD-HSCT相比,HID组5年OS更高(48.6% vs 25.9%),无病生存率(leukemia-free survival rate,LFS)更高(41.6% vs 25.9%),5年累积复发率更低(55.4% vs 67.3%),显示HID-HSCT在R/R-AML患者中具有更佳的抗白血病效果。在完全缓解(complete remission,CR)患者中,allo-HSCT 10年OS为80%～92%,20年OS为78%～83%,随着总生存期延长,移植患者相对死亡率呈下降趋势[14]。分子靶向药物和CAR-T免疫治疗与allo-HSCT联合降低血液肿瘤移植后复发率,进一步提高恶性血液病的治疗效果。总之,近20年来,随着预处理方案、预防GVHD、支持治疗等allo-HSCT技术的优化,并与免疫治疗、维持治疗联合,显著提高了恶性血液病患者移植疗效。

2.7移植相关并发症可控 预处理方案对移植后合并症和复发率有明显的影响,对老年、脏器功能损害、共患病和一般情况差的患者,通过采用RTC或NMC方案等措施,药物毒性所致合并症发生率和死亡率明显下降。allo-HSCT后GVHD、感染、植入不良等并发症是影响患者生存的重要因素,也是导致患者死亡的重要原因。20多年来,随着医学的进步,移植相关并发症的诊治水平不断提高,移植相关非复发死亡率(non-relapse mortality,NRM)不断下降,移植的安全性得到明显提升。移植后5年NRM由20世纪80年代的37%、90年代的39%下降到近10年的23%[15]。GVHD的发生与供受者性别/年龄、HLA相合程度、预处理方案、干细胞来源、预防GVHD方案等因素相关。我国单倍型移植、URD移植及部分MSD移植患者主要采用ATG去除体内T细胞进行GVHD预防,其发生率明显下降[16]。对于供受者年龄均>40岁的MSD-HSCT,给予ATG总量4.5 mg/kg,有助于降低慢性移植物抗宿主病(chronic graft-versus-host disease,cGVHD)发生率[17]。对移植物来源于外周血干细胞供者,PTCy方案预防cGVHD的效果也十分显著,发生率控制在20%以下[18]。allo-HSCT后因免疫缺陷出现细菌、真菌、病毒和其他病原体感染,是影响移植后患者生存的重要因素。感染的防治策略主要根据宿主因素、临床表现、病原体特点、实验室检查结果等综合制定。随着对病原体研究的深入、检查技术的发展、诊断方法的改进、抗感染药物种类的增加,提高了移植感染相关并发症诊治水平,尤其是近年来对真菌和病毒感染的防治明显改善。对侵袭性曲霉病的治疗,Ⅲ期临床试验表明艾沙康唑与伏立康唑疗效相似但安全性和耐受性更佳[19]。对预防巨细胞病毒(cytomegalovirus,CMV)感染,Marty等[20]随机对照试验显示对于CMV血清学阳性患者在HSCT后28～100 d内预防性使用来特莫韦(letemovir)能有效减少CMV激活,获得国内国际指南的推荐应用。据文献报道,植入不良的发生率为5%～27%,主要危险因素包括供者类型、ABO血型是否相合、供体特异性HLA抗体(donor-specific antibody,DSA)、GVHD、是否病毒感染等[21]。植入不良主要由T细胞和NK细胞介导,通过使用靶向抗T细胞及NK细胞的药物、改进预处理方案、增加有核细胞数量等可降低植入失败率。黄晓军团队通过使用利妥昔单抗375 mg/m2清除DSA,从而降低植入不良发生率[22]。

2.8综合策略防治移植后复发 移植后复发是allo-HSCT失败及患者死亡的主要原因。移植后微小残留监测体系和危险分层指导的复发防治体系显著降低了移植后恶性血液病复发率。移植后行供者淋巴细胞输注(donor lymphocyte infusion,DLI)是预防复发的有效策略。北京大学血液研究所团队采用粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF)动员并联合低剂量的免疫抑制剂,建立了改良的DLI复发预防体系,可有效预防haplo-HSCT后复发,提高移植的疗效[23]。对高危AL患者,基于低剂量ATG的改良DLI预防输注可减少恶性血液病复发,与未接受DLI相比,5年OS(67.8% vs 41.3%)和LFS(64.6% vs 33.9%)均显著提高(P<0.01)[24]。移植后维持治疗也可降低恶性血液病复发率,如去甲基化药物、FLT3抑制剂、组蛋白去乙酰化抑制剂、单克隆抗体、酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitor,TKI)等药物的维持治疗对减少疾病复发发挥了重要作用。

3 allo-HSCT治疗恶性血液病未来发展方向

3.1深化基础和临床研究,持续改进预处理方案和GVHD防治策略 随着恶性血液病治疗药物的不断涌现,也给预处理方案的改良提出新的思考。目前用于治疗髓系白血病的新药包括表观遗传学调节药物、分子靶向药物、核蛋白输出抑制剂等,这些药物可加强传统预处理方案清除肿瘤细胞的作用,且不明显增加预处理毒性,对预防移植后复发可能有重要作用。由于个体和血液肿瘤的异质性,进一步加强预处理个体化研究也是重要的方向。随着GVHD病理生理学机制研究的不断深入,新的GVHD预防和治疗方案也在探索中。多项研究证实ATG和PTCy的融合,能够降低急性移植物抗宿主病(acute graft-versus-host disease,aGVHD)和cGVHD的发生率,降低NRM[25],但需要大样本的临床试验研究证实。除ATG和PTCy外,其他如JAK抑制剂芦克替尼等已用于aGVHD的预防和治疗[26],而BTK抑制剂也在cGVHD治疗中起到了一些效果[27]。细胞免疫治疗如间充质干细胞在预防和治疗GVHD方面发挥了一定作用,其他免疫细胞如髓源性抑制细胞在临床前研究中显示出较好的应用前景。表观遗传调节剂等新型药物免疫调控疗法在Ⅱ期试验中显示出不错的疗效[28]。未来可能深入研究新型药物和验证移植后哪些GVHD患者最可能从新药中获益。

3.2加强老年患者移植的研究 老年血液肿瘤患者是一个巨大的群体,由于其耐受性差、合并症发生率高和移植相关死亡率高而导致研究进展缓慢。近年由于预处理方案的改进,减毒预处理方案的应用和新型药物的应用,结合对老年患者整体健康状况的评估,老年患者移植数量逐年增加,移植效果明显改善。需进一步加强老年患者预处理个体化,将新型抗肿瘤药物和传统预处理药物结合,研究老年患者GVHD发生的特点而采用改良的GVHD预防方案,加强支持治疗,相信老年患者的allo-HSCT将迎来大的发展。

3.3重视恶性疾病复发防治策略的研究 由于预处理方案的改进和GVHD预防及治疗效果的提升,移植后肿瘤复发成为allo-HSCT失败的最主要原因。移植前不良风险的预测对于预防移植后复发至关重要,包括遗传学和分子生物学信息、移植前疾病状态、移植前微小残留病、移植类型、预处理和GVHD预防方案以及移植后是否发生aGVHD/cGVHD等,并在移植后进行疾病监测,建立以危险度为依据的预防和以微小残留病为导向的干预方法。移植后复发的防治策略除了传统的DLI和二次移植外,新型靶向药物[包括TKI(如伊马替尼)、FLT3抑制剂、IDH抑制剂、去甲基化药物、维奈克拉、免疫检查点抑制剂、单克隆抗体等]的维持治疗都是目前研究的热点,而在新型的细胞免疫治疗方面CAR-T及CAR-NK细胞疗法都是非常有治疗前景的选择。

4 小结

allo-HSCT是治愈恶性血液病的有效方法,近20年发展迅猛,随着基础研究与临床应用的深度融合,新药的不断研发,检测手段的不断进步,移植病例数进行性增长,移植病种不断扩大,供者选择多样化,移植方案不断优化,移植疗效持续提高,移植相关并发症可控,移植相关死亡率下降,且已进入“人人有供者”的新时代。今后,allo-HSCT将与免疫细胞疗法、新型分子药物等疗法相结合,进一步改善恶性血液病的治疗效果。随着临床水平和科研能力的不断提升,更多创新性研究将推动allo-HSCT治疗恶性血液病领域的发展。