非血缘脐血移植治疗恶性血液病发生移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的机制

doi:10.12307/2022.323

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (13): 1993-1999.doi: 10.12307/2022.323

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非血缘脐血移植治疗恶性血液病发生移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的机制

徐安慧，林秀秀，张旭晗，宋闿迪，孙光宇，汤宝林，孙自敏，郑昌成

中国科学技术大学附属第一医院血液科，安徽省合肥市 230001

收稿日期:2021-01-13 修回日期:2021-01-16 接受日期:2021-03-06 出版日期:2022-05-08 发布日期:2021-12-18
通讯作者: 郑昌成，博士，教授，主任医师，博士生导师，中国科学技术大学附属第一医院血液科，安徽省合肥市 230001 孙自敏，教授，主任医师，博士生导师，中国科学技术大学附属第一医院血液科，安徽省合肥市 230001
作者简介:徐安慧，女，1995年生，安徽省亳州市人，汉族，中国科学技术大学在读硕士，主要从事造血干细胞移植的移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的研究。
基金资助:
中央高校基本科研业务费专项资金项目(WK9110000003)，项目负责人：郑昌成

Mechanism of separation of graft-versus-host disease and graft versus leukemia in unrelated cord blood transplantation for hematological malignancies

Xu Anhui, Lin Xiuxiu, Zhang Xuhan, Song Kaidi, Sun Guangyu, Tang Baolin, Sun Zimin, Zheng Changcheng

Department of Hematology, First Affiliated Hospital of University of Science and Technology of China, Hefei 230001, Anhui Province, China

Received:2021-01-13 Revised:2021-01-16 Accepted:2021-03-06 Online:2022-05-08 Published:2021-12-18
Contact: Zheng Changcheng, MD, Professor, Chief physician, Doctoral supervisor, Department of Hematology, First Affiliated Hospital of University of Science and Technology of China, Hefei 230001, Anhui Province, China Sun Zimin, Professor, Chief physician, Doctoral supervisor, Department of Hematology, First Affiliated Hospital of University of Science and Technology of China, Hefei 230001, Anhui Province, China
About author:Xu Anhui, Master candidate, Department of Hematology, First Affiliated Hospital of University of Science and Technology of China, Hefei 230001, Anhui Province, China
Supported by:
the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China, No. WK9110000003 (to ZCC)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
造血干细胞移植：是指患者首先经过大剂量放化疗或者其他免疫抑制剂预处理方案，以清除患者体内的肿瘤细胞和异常增殖的细胞，随后再转输自体或者异体供者的造血干细胞给患者，使得患者的造血和免疫功能重建，从而达到治疗恶性血液疾病的一种手段。
脐血移植：由于脐血中含有大量的干/祖细胞，细胞处于naïve状态，可随时获得，对人类白细胞抗原匹配程度要求不高，以及较低的移植物抗宿主病发病率等优点，脐血逐渐成为造血干细胞移植治疗血液病患者的最佳来源。

背景：国内外多项临床研究均表明非血缘脐血移植相对于外周血干细胞或骨髓移植，不仅具有较低的移植物抗宿主病发生率，并且疾病复发率也明显降低，具有较强的移植物抗白血病效应，是临床上分离移植物抗宿主病和移植物抗白血病效应的模型之一。非血缘脐血移植后免疫细胞如何分化，为何具有较强的移植物抗白血病效应，目前机制尚不清楚。
目的：回顾性分析非血缘脐血移植患者长期临床随访资料，并探讨非血缘脐血移植后优势细胞亚群及分化、相关活化与抑制分子的表达情况，进一步探讨非血缘脐血移植后移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的机制。
方法：2012-07-01/2017-06-31在中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)接受造血干细胞移植治疗的成人恶性血液病患者154例，其中非血缘脐血移植93例，同胞外周血干细胞移植61例。通过收取非血缘脐血移植和外周血干细胞移植患者的骨髓标本，重点对非血缘脐血移植患者T细胞相关免疫特征进行研究，探讨非血缘脐血移植临床移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应的分离现象。
结果与结论：①经过中位61个月(42-99个月)的长期随访，非血缘脐血移植组5年慢性移植物抗宿主病发生率、5年移植后疾病复发率明显低于同胞外周血干细胞移植组(P=0.003)；整合Ⅲ-Ⅳ度移植物抗宿主病、广泛性慢性移植物抗宿主病以及疾病复发、5年无移植物抗宿主病及无疾病复发生存，非血缘脐血移植组明显高于外周血干细胞移植组(P=0.038)。②非血缘脐血移植组CD3+T细胞明显高于外周血干细胞移植组(P=0.04)。非血缘脐血移植组CD3+CD4+T细胞亚群比例低于外周血干细胞移植组；非血缘脐血移植组CD3+CD8+细胞亚群比例高于外周血干细胞移植组；非血缘脐血移植组CD4+CD80+T细胞低于外周血干细胞移植组(P=0.089)，且非血缘脐血移植组CD4+PD-1+T细胞高于外周血干细胞移植组。非血缘脐血移植组CD8+CD80+T细胞高于外周血干细胞移植组。③结果表明，非血缘脐血移植患者具有较低的慢性移植物抗宿主病发生率和疾病复发率，呈现移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离现象。免疫功能检测表明非血缘脐血移植组T细胞比例相对较高并且以CD8+T细胞为主，可能是非血缘脐血移植产生较强移植物抗白血病效应的机制之一。

https://orcid.org/0000-0002-1976-6415(郑昌成)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 脐血, 外周血干细胞, 移植, 移植物抗宿主病, 移植物抗白血病效应, T细胞, 免疫功能

Abstract: BACKGROUND: Numerous clinical studies in and outside China have shown that unrelated cord blood transplantation has a lower incidence of graft-versus-host disease compared with peripheral blood stem cell or bone marrow transplantation, and the recurrence rate of the disease is also markedly reduced. It has a strong graft versus leukemia effect and is one of the models for clinically separating graft-versus-host disease and graft versus leukemia effect. How the immune cells differentiate after unrelated cord blood transplantation and why the transplant has a strong graft versus leukemia effect; the mechanism is still unclear.
OBJECTIVE: To retrospectively analyze the long-term clinical follow-up data of unrelated cord blood transplantation patients, investigate dominant cell subsets and differentiation, related activation and expression of inhibitory molecules after unrelated cord blood transplantation, and further explore the mechanism of graft-versus-host disease and graft versus leukemia separation of unrelated cord blood transplantation.
METHODS: From July 1, 2012 to June 31, 2017, 154 adult patients with hematologic malignancies received hematopoietic stem cell transplantation, including 93 cases of unrelated cord blood transplantation and 61 cases of sibling peripheral blood stem cell transplantation. The immune characteristics of T cells in patients with unrelated cord blood transplantation were studied by collecting bone marrow samples from patients with unrelated cord blood transplantation and peripheral blood stem cell transplantation, and the separation of clinical graft-versus-host disease and graft versus leukemia effect in unrelated cord blood transplantation was investigated.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) After a median follow-up of 61 months (42-99 months), the 5-year prevalence of chronic graft-versus-host disease and five year-relapse in unrelated cord blood transplantation group were significantly lower than those in peripheral blood stem cell transplantation group (P=0.003). Integration of III-IV graft-versus-host disease, extensive chronic graft-versus-host disease and disease recurrence, 5-year graft-versus-host disease-free and disease-free survival were significantly higher in the unrelated cord blood transplantation group than those in the peripheral blood stem cell transplantation group (P=0.038). (2) The percentage of CD3+ T cells was significantly higher in unrelated cord blood transplantation group than that in the peripheral blood stem cell transplantation group (P=0.04). The percentage of CD3+CD4+ T cell subsets in unrelated cord blood transplantation group was lower than that in the peripheral blood stem cell transplantation group. The percentage of CD3+CD8+ cell subsets in unrelated cord blood transplantation group was higher than that in the peripheral blood stem cell transplantation group. The percentage of CD4+CD80+ T cells in unrelated cord blood transplantation group was lower than that in the peripheral blood stem cell transplantation group (P=0.089). The percentage of CD4+PD-1+ T cells in the unrelated cord blood transplantation group was higher than that in the peripheral blood stem cell transplantation group. The percentage of CD8+CD80+ T cells in the unrelated cord blood transplantation group was higher than that in the peripheral blood stem cell transplantation group. (3) The results suggest that unrelated cord blood transplantation patients not only have lower chronic graft-versus-host disease, but also have lower disease recurrence rate, showing the separation of graft-versus-host disease and graft versus leukemia. Immune function test showed that the proportion of T cells in unrelated cord blood transplantation group was relatively high, and CD8+ T cells were the dominant subset, which may be one of the mechanisms of strong graft versus leukemia effect of unrelated cord blood transplantation.

Key words: cord blood, peripheral blood stem cell, transplantation, graft-versus-host disease, graft versus leukemia, T cells, immune function

中图分类号:

徐安慧, 林秀秀, 张旭晗, 宋闿迪, 孙光宇, 汤宝林, 孙自敏, 郑昌成. 非血缘脐血移植治疗恶性血液病发生移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(13): 1993-1999.

Xu Anhui, Lin Xiuxiu, Zhang Xuhan, Song Kaidi, Sun Guangyu, Tang Baolin, Sun Zimin, Zheng Changcheng. Mechanism of separation of graft-versus-host disease and graft versus leukemia in unrelated cord blood transplantation for hematological malignancies[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(13): 1993-1999.

图/表（结果） 5

2.1 非血缘脐血移植具有明显的慢性移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离现象自2012-07-01/2017-06-31，共有154例成人血液肿瘤患者(年龄≥18岁)接受了造血干细胞移植治疗，其中非血缘脐血移植93例，同胞外周血干细胞移植61例。经过中位61个月(42-99个月)的长期随访，非血缘脐血移植组5年慢性移植物抗宿主病发生率为15.6%(95%CI：7.0-23.4)，明显低于同胞外周血干细胞移植组37.6%(95%CI：22.4-49.9)(P=0.003)，见图1A；非血缘脐血移植组5年广泛型慢性移植物抗宿主病发生率为7.6%(95%CI：1.5-13.3)，明显低于同胞外周血干细胞移植组33.9%(95%CI：19.2-46.0)(P < 0.001)。非血缘脐血移植组5年移植后疾病复发率为7.5%(95%CI：3.3-14.1)，明显低于同胞外周血干细胞移植组18.0%(95%CI：9.6-38.7)(P=0.046)，见图1B。非血缘脐血移植组5年总生存率为71%(95%CI：60.6-79.1)，同胞外周血干细胞移植组为63.9%(95%CI：50.6-74.6)(P=0.37)；非血缘脐血移植组5年无病生存率为69.9%(95%CI：59.5-78.1)，同胞外周血干细胞移植组为60.7%(95%CI：47.3-71.6)(P=0.28)。整合Ⅲ-Ⅳ度移植物抗宿主病、广泛性慢性移植物抗宿主病以及疾病复发、5年无复发生存(无移植物抗宿主病无疾病复发生存)，非血缘脐血移植组为62.4% (95%CI：51.7-71.3)，明显高于同胞外周血干细胞移植组42.6%(95%CI：30.1-54.5)(P=0.038)，见图1C。

2.2 非血缘脐血移植患者T细胞及其亚群的分化临床资料提示脐血移植具有较强的移植物抗白血病效应，为了进一步探讨脐血移植后T细胞及其亚群在移植物抗白血病效应中的作用，该研究收集脐血移植后1年内患者的骨髓血标本(n=14)，采用流式细胞术进一步分析脐血移植后免疫细胞分化情况，见图2A。分析比较非血缘脐血移植患者和健康供者的CD3+/CD4+/CD8+T细胞占CD45+细胞的比例，发现非血缘脐血移植患者的CD45+CD3+T细胞比例与正常对照组相似(65.92% vs. 67.79%，P=0.86)，见图2B，CD45+CD4+T细胞比例与正常对照组无明显差异(25.87% vs. 33.62%，P=0.28)，见图2C，而CD45+CD8+T细胞的比例高于正常对照组(43.97% vs. 29.77%，P=0.05)，见图2D。非血缘脐血移植患者CD45+CD4+T细胞群的比例(25.87%)明显低于CD45+CD8+T细胞群(43.97%)(P=0.004)，见图2E，而健康供者CD45+CD4+T细胞群比例(33.62%)与CD45+CD8+T细胞群(29.77%)相似(P=0.37)，见图2F。

2.3 非血缘脐血移植和外周血干细胞移植后免疫细胞群的比较检测了10例非血缘脐血移植和10例同胞异基因外周血干细胞移植患者的免疫细胞亚群分化情况，见图3。非血缘脐血移植组CD3+T细胞为81.03%，明显高于外周血干细胞移植组67.97%，差异有显著性意义(P=0.04)，见图3A。移植后CD3+CD4+T细胞亚群比例：非血缘脐血移植组为21.33%，低于外周血干细胞移植组28.28%，见图3B；移植后CD3+CD8+细胞亚群比例：非血缘脐血移植组为65.60%，高于外周血干细胞移植组61.70%，见图3C；移植后CD4+/CD8+两个细胞亚群之比：非血缘脐血移植组为0.36，低于外周血干细胞移植组0.54，见图3D。尽管统计学差异不明显(可能与检测病例数较少有关)，但是在非血缘脐血移植组以CD8+T细胞占主导趋势。
移植后CD19+B细胞比例，在非血缘脐血移植组为2.02%，外周血干细胞移植组为3.76%(P=0.51)，见图3E。移植后CD56+NK细胞比例，在非血缘脐血移植组为12.86%，稍低于外周血干细胞移植组22.79%(P=0.11)，见图3F；移植后Treg细胞亚群比例，在非血缘脐血移植组为5.29%，外周血干细胞移植组为4.45%(P=0.71)，见图3G；移植后Breg细胞亚群比例，在非血缘脐血移植组为2.61%，稍低于外周血干细胞移植组10.16%(P=0.23)，见图3H。

2.4 非血缘脐血移植和外周血干细胞移植后T细胞PD-1和CD80表达水平变化 CD80和PD-1是T细胞表面的两种重要的激活信号和抑制信号分子，继续进一步检测移植后CD4+T细胞和CD8+T细胞亚群的CD80和PD-1分子表达，见图4A。非血缘脐血移植组CD4+CD80+T细胞为17.08%，低于外周血干细胞移植组41.36%(P=0.089)，见图4B，且非血缘脐血移植组CD4+PD-1+T细胞为25.76%，高于外周血干细胞移植组13.03%，见图4C，非血缘脐血移植组CD8+PD-1+T细胞为22.28%，高于外周血干细胞移植组9.01%(P=0.35)，见图4D；非血缘脐血移植组CD8+CD80+T细胞为1.90%，高于外周血干细胞移植组0.05%，见图4E。与健康对照组相比，非血缘脐血移植后CD4+T细胞和CD8+T细胞表达PD-1和CD80的水平差异均显著性意义。

2.5 生物相容性 154例临床病例中非血缘脐血移植患者的供受者之间HLA相合程度包括6/6、5/6和4/6，外周血干细胞移植患者的供受者之间HLA相合程度为6/6。

参考文献

[1] ADACHI Y, UKAI S, SAGOU K, et al. Promising Outcome of Umbilical Cord Blood Transplantation in Patients with Multiple Comorbidities. Biol Blood Marrow Transplant. 2018;24(7):1455-1462.
[2] THANGAVELU G, DU J, PAZ KG, et al. Inhibition of inositol kinase B controls acute and chronic graft-versus-host disease. Blood. 2020; 135(1):28-40.
[3] ALYEA EP, DEANGELO DJ, MOLDREM J, et al. NCI First International Workshop on The Biology, Prevention and Treatment of Relapse after Allogeneic Hematopoietic Cell Transplantation: report from the committee on prevention of relapse following allogeneic cell transplantation for hematologic malignancies. Biol Blood Marrow Transplant. 2010;16(8):1037-1069.
[4] CHOI J, COOPER ML, STASER K, et al. Baricitinib-induced blockade of interferon gamma receptor and interleukin-6 receptor for the prevention and treatment of graft-versus-host disease. Leukemia. 2018; 32(11):2483-2494.
[5] LI D, LI X, LIAO L, et al. Unrelated cord blood transplantation versus haploidentical transplantation in adult and pediatric patients with hematological malignancies-A meta-analysis and systematic review. Am J Blood Res. 2020;10(1):1-10.
[6] CASSADY K, MARTIN PJ, ZENG D. Regulation of GVHD and GVL Activity via PD-L1 Interaction With PD-1 and CD80. Front Immunol. 2018;9: 3061.
[7] DEKKER L, DE KONING C, LINDEMANS C, et al. Reconstitution of T Cell Subsets Following Allogeneic Hematopoietic Cell Transplantation. Cancers (Basel). 2020;12(7):1974.
[8] TAKAMI A. Hematopoietic stem cell transplantation for acute myeloid leukemia. Int J Hematol. 2018;107(5):513-518.
[9] GRAGERT L, EAPEN M, WILLIAMS E, et al. HLA match likelihoods for hematopoietic stem-cell grafts in the U.S. registry. N Engl J Med. 2014; 371(4):339-348.
[10] KANAKRY CG, FUCHS EJ, LUZNIK L. Modern approaches to HLA-haploidentical blood or marrow transplantation. Nat Rev Clin Oncol. 2016;13(2):132.
[11] LIU JH, KANAKRY CG, LUZNIK L. Have haploidentical transplants replaced umbilical cord transplants for acute leukemias? Curr Opin Hematol. 2018;25(2):103-111.
[12] BASHEY A, ZHANG X, JACKSON K, et al. Comparison of Outcomes of Hematopoietic Cell Transplants from T-Replete Haploidentical Donors Using Post-Transplantation Cyclophosphamide with 10 of 10 HLA-A, -B, -C, -DRB1, and -DQB1 Allele-Matched Unrelated Donors and HLA-Identical Sibling Donors: A Multivariable Analysis Including Disease Risk Index. Biol Blood Marrow Transplant. 2016;22(1):125-133.
[13] LUZNIK L, FUCHS EJ. High-dose, post-transplantation cyclophosphamide to promote graft-host tolerance after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Immunol Res. 2010;47(1-3):65-77.
[14] WU R, MA L. Haploidentical Hematopoietic Stem Cell Transplantation Versus Umbilical Cord Blood Transplantation in Hematologic Malignancies: A Systematic Review and Meta-Analysis. Cell Transplant. 2020;29:963689720964771.
[15] BASHEY A, ZHANG MJ, MCCURDY SR, et al. Mobilized Peripheral Blood Stem Cells Versus Unstimulated Bone Marrow As a Graft Source for T-Cell-Replete Haploidentical Donor Transplantation Using Post-Transplant Cyclophosphamide. J Clin Oncol. 2017;35(26):3002-3009.
[16] RUGGERI A, LABOPIN M, BACIGALUPO A, et al. Bone marrow versus mobilized peripheral blood stem cells in haploidentical transplants using posttransplantation cyclophosphamide. Cancer. 2018;124(7): 1428-1437.
[17] CIUREA SO, AL MALKI MM, KONGTIM P, et al. The European Society for Blood and Marrow Transplantation (EBMT) consensus recommendations for donor selection in haploidentical hematopoietic cell transplantation. Bone Marrow Transplant. 2020;55(1):12-24.
[18] GUPTA AO, WAGNER JE. Umbilical Cord Blood Transplants: Current Status and Evolving Therapies. Front Pediatr. 2020;8:570282.
[19] HWANG WY, SAMUEL M, TAN D, et al. A meta-analysis of unrelated donor umbilical cord blood transplantation versus unrelated donor bone marrow transplantation in adult and pediatric patients. Biol Blood Marrow Transplant. 2007;13(4):444-453.
[20] LIU H, RICH ES, GODLEY L, et al. Reduced-intensity conditioning with combined haploidentical and cord blood transplantation results in rapid engraftment, low GVHD, and durable remissions. Blood. 2011;118(24): 6438-6445.
[21] GLUCKMAN E, RUGGERI A, ROCHA V, et al. Family-directed umbilical cord blood banking. Haematologica. 2011;96(11):1700-1707.
[22] PEFFAULT DE LATOUR R, BRUNSTEIN CG, PORCHER R, et al. Similar overall survival using sibling, unrelated donor, and cord blood grafts after reduced-intensity conditioning for older patients with acute myelogenous leukemia. Biol Blood Marrow Transplant. 2013;19(9): 1355-1360.
[23] LIU HL, SUN ZM, GENG LQ, et al. Similar survival, but better quality of life after myeloablative transplantation using unrelated cord blood vs matched sibling donors in adults with hematologic malignancies. Bone Marrow Transplant. 2014;49(8):1063-1069.
[24] TAKAHASHI S, OOI J, TOMONARI A, et al. Comparative single-institute analysis of cord blood transplantation from unrelated donors with bone marrow or peripheral blood stem-cell transplants from related donors in adult patients with hematologic malignancies after myeloablative conditioning regimen. Blood. 2007;109(3):1322-1330.
[25] JACOBSON CA, TURKI AT, MCDONOUGH SM, et al. Immune reconstitution after double umbilical cord blood stem cell transplantation: comparison with unrelated peripheral blood stem cell transplantation. Biol Blood Marrow Transplant. 2012;18(4):565-574.
[26] SCHOEMANS H, THEUNISSEN K, MAERTENS J, et al. Adult umbilical cord blood transplantation: a comprehensive review. Bone Marrow Transplant. 2006;38(2):83-93.
[27] MILANO F, EMERSON RO, SALIT R, et al. Impact of T Cell Repertoire Diversity on Mortality Following Cord Blood Transplantation. Front Oncol. 2020;10:583349.
[28] BHATT ST, BEDNARSKI JJ. Immune Reconstitution in Pediatric Patients Following Hematopoietic Cell Transplant for Non-malignant Disorders. Front Immunol. 2020;11:1988.
[29] HIWARKAR P, QASIM W, RICCIARDELLI I, et al. Cord blood T cells mediate enhanced antitumor effects compared with adult peripheral blood T cells. Blood. 2015;126(26):2882-2891.
[30] MILANO F, GOOLEY T, WOOD B, et al. Cord-Blood Transplantation in Patients with Minimal Residual Disease. N Engl J Med. 2016;375(10): 944-953.
[31] TONG J, XUAN L, SUN Y, et al. Umbilical Cord Blood Transplantation without Antithymocyte Globulin Results in Similar Survival but Better Quality of Life Compared with Unrelated Peripheral Blood Stem Cell Transplantation for the Treatment of Acute Leukemia-A Retrospective Study in China. Biol Blood Marrow Transplant. 2017;23(9):1541-1548.
[32] 郑昌成,朱小玉,汤宝林,等.非血缘脐血移植与HLA相合同胞外周血干细胞移植治疗成人恶性血液病的对比研究[J].中华血液学杂志,2017,38(8):673-679.
[33] POLITIKOS I, BOUSSIOTIS VA. The role of the thymus in T-cell immune reconstitution after umbilical cord blood transplantation. Blood. 2014; 124(22):3201-3211.
[34] ZHENG CC, ZHU XY, TANG BL, et al. Clinical separation of cGvHD and GvL and better GvHD-free/relapse-free survival (GRFS) after unrelated cord blood transplantation for AML. Bone Marrow Transplant. 2017; 52(1):88-94.
[35] ZEISER R, BLAZAR BR. Acute Graft-versus-Host Disease - Biologic Process, Prevention, and Therapy. N Engl J Med. 2017;377(22):2167-2179.
[36] HOLTAN SG, DEFOR TE, LAZARYAN A, et al. Composite end point of graft-versus-host disease-free, relapse-free survival after allogeneic hematopoietic cell transplantation. Blood. 2015;125(8):1333-1338.
[37] LAUGHLIN MJ, EAPEN M, RUBINSTEIN P, et al. Outcomes after transplantation of cord blood or bone marrow from unrelated donors in adults with leukemia. N Engl J Med. 2004;351(22):2265-2275.
[38] PARK BG, PARK CJ, JANG S, et al. Reconstitution of lymphocyte subpopulations after hematopoietic stem cell transplantation: comparison of hematologic malignancies and donor types in event-free patients. Leuk Res. 2015;39(12):1334-1341.
[39] WALLER EK, LOGAN BR, FEI M, et al. Kinetics of immune cell reconstitution predict survival in allogeneic bone marrow and G-CSF-mobilized stem cell transplantation. Blood Adv. 2019;3(15):2250-2263.
[40] TIAN DM, WANG Y, ZHANG XH, et al. Rapid Recovery of CD3+CD8+ T Cells on Day 90 Predicts Superior Survival after Unmanipulated Haploidentical Blood and Marrow Transplantation. PLoS One. 2016; 11(6):e0156777.
[41] MINCULESCU L, MARQUART HV, RYDER LP, et al. Improved Overall Survival, Relapse-Free-Survival, and Less Graft-vs.-Host-Disease in Patients With High Immune Reconstitution of TCR Gamma Delta Cells 2 Months After Allogeneic Stem Cell Transplantation. Front Immunol. 2019;10:1997.
[42] HIWARKAR P, ADAMS S, GILMOUR K, et al. Cord blood CD8+ T-cell expansion following granulocyte transfusions eradicates refractory leukemia. Blood Adv. 2020;4(17):4165-4174.
[43] NI X, SONG Q, CASSADY K, et al. PD-L1 interacts with CD80 to regulate graft-versus-leukemia activity of donor CD8+ T cells. J Clin Invest. 2017; 127(5):1960-1977.

引言

异基因造血干细胞移植是治愈血液系统恶性肿瘤的有效方法之一[1-6]，其移植细胞来源和方法多种多样，最常见的移植方式包括骨髓、外周血、脐血[7]，目前异基因造血干细胞移植仍然是高危以及复发难治性恶性血液肿瘤患者的一线治疗方法[8]。
人类白细胞抗原匹配的同胞供者是异基因造血干细胞移植的首选，但是在国内由于单胎政策的影响，只有大约30%的患者有人类白细胞抗原相合的同胞供者[9]。目前，基于“北京方案”以及“移植后环磷酰胺方案”(post-transplant cyclophosphamide，PT-Cy)在国际上推广应用[10-12]，使得单倍体造血干细胞移植的应用越来越广泛。但是，由于人类白细胞抗原屏障的原因，单倍体造血干细胞移植往往会带来较为严重的慢性移植物抗宿主病，部分患者移植后生活质量较差[13-16]。单倍体造血干细胞移植虽然可能会同时有多个供者可供选择，但是供者选择方面往往会存在一些难以调控的变化因素，包括受者中存在供者特异性抗体、供者年龄、供者/受者性别等，因此选择最佳的人类白细胞抗原半相合供者进行移植仍然是一个巨大的挑战[17]。
脐血是一种重要的造血干细胞来源[11]，由于公共脐血库的建设，加快了脐血干细胞的采集速度[18]。脐血具有易于获得、对人类白细胞抗原相容性要求低[19]、免疫原性弱、急性移植物抗宿主病发病率低等特点[20-21]，故非血缘脐血移植在欧美与日本开展较为广泛，对儿童恶性血液病的疗效尤为显著[20，22-24]。与骨髓或外周血同种异体移植物相比，脐血细胞中含有高度增殖的造血干细胞比例更大，并且具有增强的归巢和造血重建能力。这些脐血细胞在特定条件下也具有较高的自我更新、增殖和扩张能力。目前，对缺乏人类白细胞抗原相合同胞供者的患者，非血缘脐血移植是有效的异基因造血干细胞移植方式之一[25-26]，非血缘脐血移植正越来越多地被用于缺乏具有相同人类白细胞抗原类型同胞或非血缘供者的替代移植策略。国内外多项临床研究均表明非血缘脐血移植相对于外周血干细胞移植或骨髓移植，不仅移植物抗宿主病发生率较低[27-29]，而且具有较强的移植物抗白血病效应[30]，是最佳的移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的移植模型之一[1，31-32]。由于脐血的细胞成分大多数为naïve细胞[33]，具有移植物同种异体反应性T细胞比例较低的优势，故与其他移植物来源相比，非血缘脐血移植术后移植物抗宿主病发生率显著降低。在一项比较非血缘脐血移植与人类白细胞抗原相同同胞供者异基因外周血干细胞移植或骨髓移植的研究中[34]，非血缘脐血移植组的慢性移植物抗宿主病发生率和5年复发率显著降低，无移植物抗宿主病和无复发生存率显著升高，这些观察表明非血缘脐血移植可以分离移植物抗宿主病和移植物抗白血病效应。HIWARKAR等[29]对异种小鼠模型研究表明与外周血T细胞相比，脐血T细胞能够介导较强的抗肿瘤效应，脐血移植后T细胞偏向CD8+T细胞分化，高表达CCR7分子，使得CD8+T细胞向肿瘤积聚部位趋化，从而杀伤肿瘤细胞。但是，在非血缘脐血移植后免疫细胞如何分化，为何具有较强的移植物抗白血病效应，目前机制尚不清楚。
该文章回顾性分析非血缘脐血移植患者长期临床随访资料以及检测相关数据，重点对非血缘脐血移植患者T细胞相关免疫特征进行研究，并探讨非血缘脐血移植后优势细胞亚群以及分化、相关活化与抑制分子的表达情况，以期进一步探讨非血缘脐血移植患者移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的机制。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析。两组接受移植患者的生存情况采用Kaplan-Meier生存曲线分析及Logrank检验，移植物抗宿主病发生率、移植相关死亡率以及疾病复发率采用累积曲线及Gray检验进行统计分析。
1.2 时间及地点该研究于2020年1月至2021年3月在中国科学技术大学附属第一医院完成。
1.3 对象 2012-07-01/2017-06-31在中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)接受造血干细胞移植治疗的成人恶性血液病患者154例，其中非血缘脐血移植93例，同胞外周血干细胞移植61例。收集临床资料对长期生存进行分析，并通过门诊骨穿室收取所有患者的骨髓血标本，重点对移植患者T细胞相关的免疫特征进行研究，探讨非血缘脐血移植患者临床慢性移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应的分离机制。
纳入标准：包括高危或者复发难治的恶性血液病患者，首选进行人类白细胞抗原相合同胞移植，如果缺乏人类白细胞抗原相合同胞，则选择进行非血缘脐血移植。
排除标准：缺乏人类白细胞抗原相合同胞，但是有单倍体供者拟行单倍体造血干细胞移植的患者。
所有患者均在门诊长期随访，包括移植后3个月内每周1次随访；移植3-6个月，1个月1次随访；移植超过半年，3个月1次随访。临床试验研究的实施符合《赫尔辛基宣言》要求，并经过中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)伦理委员会批准(伦理批件号：2020KY伦审第227号)，所有患者均签署知情同意书。中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)血液科具有造血干细胞移植资质。
1.4 方法
1.4.1 临床检测移植后患者的免疫功能用来检测免疫细胞表型抗体包括FITC-CD27、PE-CD38、APC-CD5、PE-CY7-CD19、PE-CY5-CD24、V500-CD45、FITC-CD4、PE-CD25、APC-CD127、FITC-CD3、PE-CD56、PERCDP-5.5-CD45、PE-CY7-CD4、APC-CD19、APC-A750-CD8。Panel1中加入FITC-CD27、PE-CD38、APC-CD5、PE-CY7-CD19、PE-CY5-CD24、V500-CD45抗体用来检测Breg细胞；Panel2中加入FITC-CD4、PE-CD25、
APC-CD127抗体检测Treg细胞；Panel3加入FITC-CD3、PE-CD56、PERCDP-5.5-CD45、PE-CY7-CD4、APC-CD19、APC-A750-CD8抗体检测T、B、NK细胞群。200 μL骨髓全血加入抗体后振荡混匀避光反应15 min，加入2 mL溶血剂振荡混匀避光15 min，加入氯化钠清洗，500×g离心5 min后弃去上清，加入氯化钠溶液重悬后上机检测。
1.4.2 流式细胞术分析收集的骨髓血用Ficoll-Hypaque密度梯度离心准备单个核细胞，抗体孵育后流式上机检测。免疫细胞表型用7色Cytoflex(BD Bioscience，San Jose，CA，USA)检测，免疫细胞表型抗体包括CD45-Percp5.5、CD3-BV510、CD4-FITC、CD8-APC-A750、PD-1-APC、CD80-PE。CD3+CD4+，CD3+CD8+，CD4+PD-1+，CD4+CD80+，CD8+PD-1+，CD8+CD80+分别确定CD4+T和CD8+T细胞亚群以及两个亚群PD-1和CD80表达情况。
1.5 主要观察指标慢性移植物抗宿主病发生率、疾病复发率、总生存率、无病生存率、无移植物抗宿主病及无复发生存率；移植后T、B、NK细胞以及CD4+T细胞和CD8+T细胞亚群的变化。
1.6 统计学分析两组移植患者的生存情况采用Kaplan-Meier
生存曲线分析及Logrank检验，移植物抗宿主病发生率、移植相关死亡率以及疾病复发率采用累积曲线及Gray检验。临床资料统计学分析采用R软件，P < 0.05为差异有显著性意义。Flowjo分析流式细胞图，使用GraphPad Prism通过t检验进行统计分析。数据以平均值±标准平均误差(SEM)或者标准偏差(SD)表示。

讨论

移植物抗宿主病是异基因造血干细胞移植后最严重的并发症，是移植后患者致死的主要原因之一[35]，因此提高移植物抗白血病效应的同时也需要降低移植物抗宿主病，即移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离。该研究通过对154例造血干细胞移植患者经过中位61个月的长期追踪，非血缘脐血移植相对于外周血干细胞移植，不仅具有显著下降的慢性移植物抗宿主病发生率，而且疾病复发率也明显降低。与既往报道相似，均提示恶性血液病患者进行非血缘脐血移植治疗具有很强的移植物抗白血病效应，是慢性移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的典型临床模型[32，34]。尽管两组之间5年长期生存相似(包括总生存以及无病生存)，但是非血缘脐血移植组具有更高的5年无复发生存率，无移植物抗宿主病无复发生存率是异基因造血干细胞移植的一个新的观察终点[36]，是代表异基因造血干细胞移植后全面恢复的一个指标，考虑了重度急性移植物抗宿主病、广泛慢性移植物抗宿主病、移植相关死亡率和疾病复发等因素，无移植物抗宿主病无复发生存率高说明非血缘脐血移植患者具有更好的生存质量。既往研究表明，恶性血液病患者采用非血缘脐血移植治疗，受者移植输注的免疫细胞量少(仅为外周血干细胞移植输注量的1/10)，且T细胞多为初始T细胞[33]，这可能是非血缘脐血移植后慢性移植物抗宿主病发生率较低的原因之一[37]。课题组先前也报道过急性髓系白血病患者进行非血缘脐血移植的数据分析[34]，与异基因外周血干细胞移植/骨髓移植相比，非血缘脐血移植组的慢性移植物抗宿主病发生率或广泛性慢性移植物抗宿主病发生率显著降低，非血缘脐血移植组的5年复发率显著低于异基因外周血干细胞移植/骨髓移植组，5年无复发生存率显著高于异基因外周血干细胞移植/骨髓移植。此外，由于非血缘脐血移植多采用人类白细胞抗原不合的脐血输注、移植预处理多为清髓性方案等，也可能是非血缘脐血移植会产生较强移植物抗白血病效应的原因。
该研究继续对移植后患者临床标本免疫功能进行检测，分析非血缘脐血移植后的免疫特点，比较分析了T、B、NK细胞群，重点探讨T细胞在移植物抗白血病效应中的作用。
与外周血干细胞移植相比，非血缘脐血移植后免疫细胞以T细胞为优势细胞群(显著差异)，NK细胞和B细胞在非血缘脐血移植组比例相对较低；非血缘脐血移植组T细胞继续增殖分化偏向于CD8+T细胞，外周血干细胞移植偏向CD4+T细胞分化，提示CD8+T细胞可能是非血缘脐血移植发挥移植物抗白血病效应的主要细胞类型，移植后早期CD8+T细胞数量增加也与患者的总生存增加相关[38-41]。异种小鼠模型研究表明脐血CD8+T细胞能够迅速浸润肿瘤[29]，并且循环的脐血源CD8+T细胞数明显高于外周血T细胞，提示非血缘脐血移植组相比外周血干细胞移植组CD8+T细胞主要发挥较强移植物抗白血病效应，而CD4+T细胞在非血缘脐血移植患者处于弱活化状态，可能与非血缘脐血移植后移植物抗宿主病特别是广泛型慢性移植物抗宿主病发生率较低有关。此外，与来自供者外周血T细胞相比，人类白细胞抗原错配的脐血T细胞介导了更强的抗肿瘤反应。有研究报道，4例接受非血缘脐血移植的高危难治性儿童急性白血病患者，在接受第三方粒细胞输注之后，脐血来源的CD8+T细胞快速扩增[42]，超过85%的CD8+T细胞转变为记忆表型，所有患者均无明显的急性或者慢性移植物抗宿主病，但是产生强大的移植物抗白血病效应。从动物模型到临床均表明，脐血移植后T细胞优势亚群是CD8+T细胞，能迅速分化为记忆效应CD8+T细胞，在相关趋化因子(主要是CCR7)的作用下向肿瘤部位趋化，从而发挥抗肿瘤作用[29]。
PD-L1通过与受体PD-1和CD80的相互作用发挥免疫检查点的作用，而免疫检查点在T细胞的表达与移植物抗宿主病和移植物抗白血病效应分离的关系目前报道较少。T细胞表达分子如激活分子CD80，与PD-L1相互作用后，作为活化T细胞的一个重要条件，使T细胞活化，而表面的抑制性分子如PD-1，与PD-L1相互作用后，向T细胞传递抑制性信号，抑制T细胞的活化。PD-1与肿瘤细胞表面表达的PD-L1相互作用时，T细胞被抑制，使得肿瘤细胞免疫逃逸，不能被T细胞识别。该研究通过流式细胞术检测了CD4+T和CD8+T细胞亚群CD80和PD-1表达情况，分析发现，与外周血干细胞移植比较，非血缘脐血移植组CD8+T细胞表达CD80分子水平相对较高，进一步提示非血缘脐血移植发挥移植物抗白血病效应可能是CD8+T细胞；此外，非血缘脐血移植组CD4+CD80+T细胞低于外周血干细胞移植组(P=0.089)，且CD4+PD-1+T细胞非血缘脐血移植组高于外周血干细胞移植组；提示CD4+T细胞在非血缘脐血移植患者处于弱活化状态，推测在移植物抗宿主病靶器官，由于高表达PD-1，T细胞处于抑制状态，可能与非血缘脐血移植后移植物抗宿主病特别是广泛型慢性移植物抗宿主病发生率较低具有一定的相关性。在移植物抗宿主病靶组织中，PD-L1与PD-1在供者CD4+T细胞上的相互作用导致无能、衰竭和凋亡，从而阻止移植物抗宿主病的发生。在淋巴组织中，PD-L1与CD80的相互作用增强了CD8+T细胞的扩增，从而产生强烈的移植物抗白血病效应[43]。因此推测非血缘脐血移植后，在移植物抗宿主病靶组织中CD4+T细胞高表达PD-1，与PD-L1相互作用，使得T细胞处于抑制状态，从而阻止移植物抗宿主病的发生；CD8+T细胞在淋巴组织部位高表达CD80，与PD-L1相互作用，发挥移植物抗白血病效应。
总之，该研究回顾性分析了154例造血干细胞移植患者中位61个月的长期随访数据，非血缘脐血移植患者不仅具有较低的慢性移植物抗宿主病，而且具有较低的疾病复发率，是典型的移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离模型。免疫功能检测表明非血缘脐血移植组T细胞比例相对较高并且以CD8+T细胞为主，可能是非血缘脐血移植产生较强移植物抗白血病效应的机制之一。此外，该研究也存在一些局限性：首先，进行免疫特征研究的患者样本量相对较少且非动态研究过程；其次，虽然分析了外周血干细胞移植和非血缘脐血移植的Treg细胞表达水平，但是没有检测Treg细胞表面的PD1/CD80表达情况；最后，由于非血缘脐血移植是个复杂的过程，预处理方案不同，人类白细胞抗原相合情况不同，接受移植患者本身也具有极大异质性，是难以克服的因素及不足之处，有待于进一步前瞻性临床数据验证该研究的结论，同时进一步扩大试验研究的样本量并动态检测免疫功能的变化。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

非血缘脐血移植治疗恶性血液病发生移植物抗宿主病与移植物抗白血病效应分离的机制

Mechanism of separation of graft-versus-host disease and graft versus leukemia in unrelated cord blood transplantation for hematological malignancies

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[1]	项鑫健, 柳芳, 吴亮亮, 贾大平, 陶越, 赵政男, 赵宇. 高剂量维生素C促进大鼠自体脂肪移植成活[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(8): 1242-1246.
[2]	安维政, 何萧, 任帅, 刘建宇. 肌源干细胞在周围神经再生中的潜力[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1130-1136.
[3]	轩娟娟, 白鸿太, 张继翔, 王耀权, 陈国勇, 魏思东. 调节性T细胞亚群在肝移植中的作用及临床应用进展[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1143-1148.
[4]	周颖, 张幻, 廖松, 胡凡琦, 易静, 刘玉斌, 靳继德. 去铁胺联合干扰素γ预处理对人牙髓干细胞的免疫调节作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1012-1019.
[5]	崔兴, 孙小琪, 郑伟, 马德欣. 黄芩汤调控自噬干预小鼠肠道急性移植物抗宿主病的机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1057-1062.
[6]	房晓磊, 冷军, 张晨, 刘会敏, 郭文. 间充质干细胞不同移植途径治疗缺血性脑卒中疗效差异的系统评价[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1085-1092.
[7]	杨志伟, 刘君昌, 高小林, 姜泰茂. 他克莫司代谢率与肾移植后早期BK病毒感染的关系[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(5): 712-716.
[8]	陈金民, 陈穗生, 丁晶, 夏暴权, 罗晓嘉, 卢成海. 球囊扩张可注射硫酸钙骨水泥填充治疗胫骨平台塌陷骨折的稳定性[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(3): 414-418.
[9]	闵珂婷, 张一国, 杨浩, 吕欣. 间充质干细胞对髓源性抑制细胞免疫应答负性调控作用的影响[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(19): 3084-3089.
[10]	张继翔, 闫宏宪, 轩娟娟, 白鸿太, 王耀权, 魏思东, 陈国勇. 门脉优先反向吻合快速建立肝移植大鼠模型[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(17): 2696-2701.
[11]	赵吉玲, 彭漪, 彭智勇, 余国龙. 人脐血间充质干细胞分泌生物活性因子肿瘤坏死因子α-刺激基因-6蛋白对小鼠骨髓来源巨噬细胞亚型转化的影响[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(13): 2012-2019.
[12]	郑又菲, 史文涛, 刘效谷, 庄琴, 吕德民, 张佳音, 袁依雯, 张志坚, 徐晓峰. 植物源神经导管与鼻黏膜外胚层间充质干细胞的生物相容性[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(13): 2040-2044.
[13]	孙建威, 杨新明, 安小刚. 多种方法提高骨髓间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的效果[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(13): 2075-2080.
[14]	赵正吕, 李彦林, 王旭, 刘德健, 张艳. 后交叉韧带重建移植物的特点与选择[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(10): 1615-1619.
[15]	姚炎燚, 陈晓玲, 张敏, 王宏, 郝立瀛, 时超, 赵冰封, 靳雅乔, 董玮. miR-210/YWHAG分子轴与自体脂肪移植后促进脂肪细胞增殖及血管形成[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(1): 59-63.