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第二节 外周血干细胞动员和采集
正常情况下,HSC存在于骨髓中特定的“壁龛”里,与周围的骨髓基质细胞、成骨细胞、内皮细胞等紧密连接,而在外周血中的含量极低,必须经过“处理”才能获得足够数量的PBSC。使HSC自骨髓释放至外周血的过程即为动员,再通过血细胞分离采集技术即可得到满足临床应用的PBSC,进行移植。涉及外周血造血干细胞移植,需要解决以下问题:
以什么指标监测造血干细胞?
采用何种方法能有效地动员外周血干细胞?
什么时候进行采集?
采集多少数量的细胞能够满足临床移植的需要,以确保患者能够及时、持久地恢复造血功能?
如何减少副作用?
采集失败怎么办?
一、造血干细胞的监测指标
长程培养可以用于评价干细胞的增殖能力,但费时较长,方法不稳定,重复性差,各实验室间的结果缺乏可比性。还有一些反映干细胞功能的实验方法,可以间接反映干细胞的数量,并且与植入速度相关,如集落形成单位(CFU)、爆裂型集落形成单位(BFU)、粒-巨噬细胞集落形成单位(CFU-GM),粒-红-巨核-巨噬细胞集落形成单位(CFU-GEMM),以及红细胞集落形成单位(BFU-E)等,但是这些方法同样具有费时和缺少标准化评价方法的缺陷。
人HSC表面高表达CD34和Thy1,低表达c-kit,不表达系别抗原标志和CD38,随着干细胞的逐渐分化成熟,CD34表达逐渐减弱。流式技术的广泛应用为快速检测干细胞数量提供了便捷的方法。多项研究证实以流式技术测定外周血采集物中的CD34 +细胞含量的高低,与中性粒细胞植活及血小板植活时间相关,而且也与CFU-GM、BFU-E以及CFU-GEMM等结果相吻合。因此直接测定CD34 +细胞数可以作为检测采集物中干细胞数的可靠指标。虽然CD34 +细胞测定方法也存在着实验室间差异,但是采用标准化的测定方法可以弥补这一缺陷,因此CD34 +细胞测定是目前检测干细胞的最常用指标之一。此外还有一些学者致力于研究CD34 +细胞亚群与造血重建的关系,如CD34 +CD38 -细胞数对造血恢复的预测优于CD34 +细胞群,也与血小板的长期植入有关。
二、外周血干细胞的动员
怎样才能使HSC自骨髓释放至外周血中呢?在骨髓中除基质细胞、成骨细胞、内皮细胞等与干细胞密切相关外,还有多种细胞表面黏附分子及蛋白酶等也参与其中,包括基质细胞衍生因子-1(SDF-1/CXCL12)、人迟现抗原-4(VLA-4)、c-kit,CD62配体(CD62L)、P-选择素、E-选择素以及中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)、cathepsin G(CG)、金属蛋白酶-9(MMP-9)等。针对上述各种不同环节,出现了多种动员方法。
另外人们发现化疗后,骨髓抑制恢复时,干细胞出现反应性增生,可出现于外周血中,因此化疗曾单独用于动员。硫酸葡聚糖、糖皮质激素等都曾经用于动员,但动员效率低,不能满足临床需要,现已被淘汰。集落刺激因子出现后,迅速成为应用最为广泛的动员剂,可单独应用,也可与化疗联合。这些方法通过不同机制使HSC进入循环,如直接刺激干细胞的增殖;改变细胞表面黏附分子的表达,减弱与骨髓基质的紧密连接;或者通过各种蛋白酶裂解细胞外基质分子,减弱干细胞与基质细胞的相互黏附等。近期出现的趋化因子受体类似物,普乐沙福(plerixafor,也曾称为AMD3100),可以竞争性抑制分子之间的结合,减弱黏附,其应用也正在逐渐增多,尤其适用于常规动员方案失败的患者。目前临床上应用最广泛的动员方案包括化疗联合细胞因子,以及静态单独应用细胞因子的方法。
(一)细胞因子
细胞因子可以使外周血HSC浓度迅速升高,达50~100倍,广泛用于外周血干细胞动员,其中最为常用的是G-CSF和GM-CSF。可以单药或多种细胞因子联合,多采用皮下注射,也有少数采用静脉给药方式,甚至有连续性静脉输注给药的方式。目前单独应用细胞因子动员的方法最常用于健康供者,以及多发性骨髓瘤等浆细胞疾病患者。
1.细胞因子的剂量
关于G-CSF和GM-CSF的剂量,虽然各中心差别很大,从3μg/(kg·d)至24μg/(kg·d)不等,但与静态比较都可以明显提高循环中的CD34 +细胞数、CD34 +细胞峰值或者CFU-GM数量。其动员效果与剂量呈正相关,高剂量G-CSF可以采集到更高的CD34 +细胞数,减少采集次数,但是相应的副作用和费用增加。
Anderlini等回顾性分析了正常供者采用G-CSF 2~16μg/(kg·d)动员,随着G-CSF用量的增加,获得CD34 +细胞的数量也越高。Andre等和Demirer等在两项随机对照试验中分别比较化疗联合不同剂量的G-CSF[10μg/(kg·d)vs. 5μg/(kg·d),及16μg/(kg·d)vs. 8μg/(kg·d)],均证实高剂量细胞因子具有更好的动员效果,且可以缩短植入时间。高剂量GM-CSF也可增加CD34 +细胞数。此外,Lefrere等在经化疗+低剂量细胞因子[G-CSF 5μg/(kg·d)]动员失败的138例患者中,再次应用高剂量细胞因子[G-CSF 10μg/(kg·d),5天]动员,65.2%获得采集成功,也证实提高细胞因子剂量可能获得更好的动员效果。
淋巴瘤或骨髓瘤患者单独应用G-CSF 5-16μg/(kg·d)动员,动员失败率因患者基础状态不同,最高可达38%。但相对于包含化疗的动员方案,避免了化疗相关副作用,采集的可预测性强。
2.G-CSF单次给药与分次给药
在健康供者中,每日给予G-CSF总量10μg/kg,分2次给药或每日1次用药,分次给药的动员效果更好,可减少单采的次数。但是在其他临床研究中也有不同的结论,日本学者未能证实在健康供者的动员过程中,哪种方案更有优势。同样,Kim等在淋巴瘤和骨髓瘤患者中,应用化疗联合G-CSF方案动员,随机比较了G-CSF一次给药和分次给药,也未能发现二者之间存在差异。目前临床上采用这两种方式都可以。
3.GM-CSF动员
GM-CSF也可以单独用于干细胞动员,但无论其动员CD34 +细胞的作用,还是移植后造血恢复、输血支持、感染的发生率及住院天数等,均劣于G-CSF。目前已很少单独用于动员,可联合化疗或与其他细胞因子联合应用。
4.细胞因子联合
Spitzer等证实G-CSF联合GM-CSF,可以采集到更高的CD34 +细胞,加快植入,优于单独应用G-CSF。也有作者比较了化疗后单独应用G-CSF或GM-CSF以及二者联合用药,证实G-CSF与GM-CSF序贯动员的方案优于同时应用G-CSF和GM-CSF,也优于单独应用任意一种细胞因子;但是也有其他研究的结果未能证实各种用药方式之间存在差异。此外还有尝试应用G-CSF联合IL-3、或IL-12等细胞因子来优化动员方案的报道。但是这些细胞因子仅处于临床试验阶段,未能证实优于G-CSF或者GM-CSF。
5.副作用
一般患者对G-CSF动员均能很好地耐受,常见的副作用包括骨痛、头痛、贫血、血小板降低,但是也有罕见病例报道致命性脾破裂的。在正常供者中,需要注意血栓形成倾向,尤其是曾经发生过血栓病史或有家族史的健康供者,曾有报道G-CSF动员的供者发生血栓。
6.聚乙二醇化重组人粒细胞集落刺激因子(pegylated G-CSF)
聚乙二醇化G-CSF是一种长效G-CSF,被用于儿童患者的动员,血浆半衰期长达33小时,应用一剂即可获得满意的动员效果,而无须像普通G-CSF一样每日用药。Costa LJ等比较骨髓瘤及淋巴瘤患者应用Peg G-CSF 12mg与G-CSF G-CSF 10μg/(kg·d),第4天外周血CD34 +细胞计数分别为28.7×10 6/L和18.1×10 6/L,前者高于后者。还有很多报道其与化疗联合用于动员,总体动员失败率0~21%,采集细胞数、移植后效果等与G-CSF联合化疗相比没有明显差异,安全性相似。
迄今为止,应用细胞因子动员的最佳动员方案还没有定论,以G-CSF最为常见,多用于健康供者或少数肿瘤患者。虽然提高剂量可以在一定程度上改善动员效果,但在用量过大时副作用也增多。目前国外比较常用的剂量是G-CSF 10μg/(kg·d),分2次给药。北京大学血液病研究所常规应用G-CSF 5μg/(kg·d)动员,同样获得良好的动员效果,而且减少了药物副作用。
(二)化疗联合细胞因子动员
首先人们发现患者在化疗结束后,从骨髓抑制期恢复时,干细胞呈数十倍增长,可出现在外周血中,利用这一特性从外周血中获取HSC。1986年Korbling等报道采用化疗方法动员一例Burkitt淋巴瘤患者,经过7次单采共获得单个核细胞数0.77×10 8/kg,CFU-GM 0.21×10 6/kg和CFU-GEMM 0.06×10 6/kg,获得自体移植成功。化疗药物作为动员剂,在尽可能杀灭患者体内的肿瘤细胞的同时,也损害了正常造血细胞,但是正常造血细胞的恢复快于肿瘤细胞。在没有细胞因子的年代,化疗是主要的动员方式,常用的有环磷酰胺(Cy)、依托泊苷、阿糖胞苷、柔红霉素和顺铂等。随着细胞因子的出现,单纯采用化疗动员的方案已成为历史,目前多采用化疗联合细胞因子动员。
1.化疗联合细胞因子的动员方案优于单独应用细胞因子或者单独化疗
化疗联合细胞因子的动员方案多用于肿瘤患者,如淋巴瘤、白血病、骨髓瘤等。不过化疗方案和剂量,以及细胞因子的种类和剂量等各不相同。Narayanasami等在47例淋巴瘤患者中,随机比较了环磷酰胺5.0g/m 2联合G-CSF 10μg/(kg·d)与单独应用等量细胞因子的动员效果,前者明显优于后者,采集的CD34 +细胞产量提高约3倍(2.5×10 6/kg vs. 7.2×10 6/kg),不过移植后植入时间并无差异。Martinez等也证实在多发性骨髓瘤患者中,Cy联合GM-CSF 5μg/(kg·d)的动员效果也优于单独Cy化疗组,且在进行移植的患者中,白细胞及血小板的植入更快。
2.化疗联合G-CSF优于化疗联合GM-CSF
Demuynck等在骨髓瘤患者中进行的随机对照研究,证实了化疗联合G-CSF的动员效果优于化疗联合GM-CSF组,中位CD34 +细胞产量分别为23.7×10 6/kg和12.7×10 6/kg。Weaver等也对化疗联合G-CSF[6μg/(kg·d)]、GMCSF[250μg/(m 2·d)]以及二者序贯(先应用GM-CSF 6天,后续G-CSF直至采集结束)的三种动员方案进行了随机对照研究,所有细胞因子于化疗结束即开始应用至采集结束。结果证实,从粒细胞缺乏恢复时间、输血、抗生素使用、住院时间、血栓发生几率等各方面,G-CSF组均优于GM-CSF组,两组CD34 +细胞产量分别为7.1×10 6/kg和2.0×10 6/kg,达到目标采集量的患者比例分别为94%和78%,单采次数分别为2次和3次,细胞因子使用时间分别为12天和14天;而G-CSF组与序贯动员组之间没有明显差异。随后,作者又对这三组患者动员过程的整体花费进行了比较(包括30天内的住院及门诊费用),GM-CSF组花费最高,而G-CSF组和序贯动员组之间没有差别。因此,不论从治疗效果还是治疗花费上,化疗联合G-CSF组,或序贯动员组均优于化疗联合GM-CSF。虽然联合两种细胞因子组采集的CD34 +细胞数增多,但是没有加快植入,且花费较多,副作用相对更大。这些结果均提示G-CSF动员效果优于GM-CSF。
3.化疗方案的选择与剂量
大剂量化疗可以作为对化疗敏感的恶性肿瘤患者的动员方法。上述药物常单独大剂量应用或联合应用,既可作为白血病、恶性淋巴瘤、多发性骨髓瘤等原发病的治疗,也可同时动员干细胞。理论上化疗可以减少干细胞采集物被肿瘤细胞污染的机会,但是尚无确切证据显示对移植的结果产生影响,如复发率、至疾病进展时间、无病生存等。
增大化疗剂量可以改善动员效果。Ahn等在以淋巴瘤为主的患者中对两组不同剂量环磷酰胺(Cy 1.5g/m 2与4.0g/m 2)联合G-CSF的动员效果进行了随机对照研究,采集中位CD34 +细胞数分别为9.9×10 6/kg和22.4×10 6/kg,中位单采次数分别为3次和2.5次;进行移植的患者中,4.0g/m 2组的白细胞和血小板植入更快,但无统计学差异。Stewart等在152例实体瘤患者中也证实了这一结论,他们比较了标准剂量化疗+G-CSF、强化疗(DICEP方案,Cy 5.25g/m 2,依托泊苷1.05g/m 2,顺铂1.05g/m 2)+G-CSF以及单独应用G-CSF的动员效果,发现标准剂量化疗组比单独应用G-CSF组的CD34 +细胞数提高2.1倍,而强化疗组则比单用G-CSF组提高5.5倍,证实强化疗具有更佳的动员效果。
有作者尝试应用更高剂量的Cy(7.0g/m 2)进行动员,可以采集到更多PBSC,但是副作用增加,且不能缩短植入时间及改善总体生存。也有作者比较了Cy 4g/m 2和7g/m 2的动员效果,证实增大剂量不能改善采集效果,反而增加了感染性发热的机会,此外高剂量组同样无法克服动员失败。大剂量Cy动员失败的患者,可以尝试应用大剂量阿糖胞苷、依托泊苷或二者联合的动员方案,可以获得成功。在选择化疗方案时,应注意尽量选择对血小板抑制较小的药物组合,否则也影响采集。此外,骨髓抑制程度过重,容易发生感染,也会影响采集效果。至目前为止,没有证据表明哪种化疗方案更具有优势,因此可根据恶性肿瘤的类型和患者的具体情况确定。目前在淋巴瘤、骨髓瘤等患者中,以大剂量Cy为主的动员方案较为常用(2~4g/m 2),而AML以中大剂量阿糖胞苷±蒽环类药物为主的方案较为多见,也可以选择原来有效的化疗方案,如R-CHOP、大剂量依托泊苷、异环磷酰胺等。PBSC动员宜放在缓解后并经过2~3个疗程的巩固治疗后进行,不宜超过3~6疗程。
4.化疗后何时开始应用G-CSF?
对于化疗后何时开始应用G-CSF效果最佳,至今也仍无定论。有的在化疗停止后即开始应用,或者停化疗后固定时间开始注射,也有在白细胞降至低点时再开始注射。
(三)其他细胞因子的应用
除G-CSF与CM-CSF外,还有其他一些细胞因子尝试用于干细胞动员,某些也已开始试用于临床。
1.人类造血干细胞因子(SCF)
SCF与G-CSF联合能够增加PBSC的动员效率,提高干细胞的单采效率,减少采集次数。Facon等报道在骨髓瘤患者应用Cy+G-CSF动员的基础上,增加安塞司亭(干细胞因子,SCF)20μg/(kg·d),可使CD34 +细胞产量从8.2×10 6/kg提高至12.4×10 6/kg,单采次数由中位2次降至1次。但是,也有相反报道,认为SCF不能进一步优化采集效果。SCF的不良反应是活化肥大细胞,诱发变态反应的发生,这也在一定程度上限制其使用,可预先服用抗过敏药物,避免或减少这类不良反应。
2.FLt3配体
Flt3配体与SCF有相似的生物活性,对于原始和定向分化的CD34 +细胞有强烈的直接刺激作用。动物实验表明,单独使用Flt3配体对于CFU-GM的动员作用比较温和(较静止期上升2.3倍),但联合使用G-CSF可使外周血CFU-GM增加了645倍,同时可以刺激早期造血干细胞的增殖,增强外周血干细胞的移动能力及细胞黏附分子活化。在一项健康受试者的随机研究中,大剂量使用Flt3后可以观察到外周血白细胞,尤其是单核细胞明显升高;皮下给予Flt3后,Flt3持续存在于受试者外周血中达1周时间;Flt3具有持续的祖细胞动员作用,最后一剂Flt3后,外周血树突状细胞(DC)的数量升高30倍。使用Flt3的副作用少,仅少数受试者出现输注部位红肿及淋巴结肿大,停药后不良反应消失,无后遗症。
3.重组人血小板生成素(rhTPO)
人血小板生成素(TPO)也可以促进骨髓祖细胞向外周血动员。一项非随机研究表明,联合使用rhTPO+G-CSF动员可以增强CD34 +细胞的动员量,加速移植后的造血恢复,尤其是粒细胞及血小板的恢复。不良反应轻微,偶有报道供者出现轻度血小板栓塞症、房性心律失常、水潴留及C反应蛋白增高等。
4.其他细胞因子
如前所述白细胞介素I(IL-I、IL-3、IL-8、人巨噬细胞炎症蛋白(MIPIct)等均有动员干细胞作用,但由于它们的动员效率较低或不良反应较大,多数仅处于临床试验阶段,目前临床应用经验较少。
(四)新型动员剂Plerixafor
尽管有上述诸多动员方法,仍有部分患者动员失败,因此需要新的有效的动员方案进行挽救。Plerixafor最初作为HIV感染患者的抗病毒治疗应用于临床试验,后发现可使HIV患者和肿瘤患者的中性粒细胞及造血干细胞增加,因此被用于PBSC的动员。
趋化因子受体4(CXCR4)和基质细胞衍生因子(SDF-1)通路对干细胞在骨髓中的正常黏附和释放至关重要。Plerixafor是小分子CXCR4类似物,可以竞争性抑制CXCR4与SDF-1的结合,减弱黏附,使CD34 +细胞从骨髓释放入外周血,用于动员。与G-CSF或GMCSF等细胞因子不同,应用plerixafor可产生快速动员效果,其动员的峰值与用药方式有关,在静脉注射后4小时左右,而皮下注射则约为用药后的10~12小时,一般用量在240μg/kg。24小时后,其动员效果恢复至或接近基线水平。由于其快速动员效果,所以可以根据患者需要随时应用,而无须像细胞因子一样提前计划。不论在健康供者中,或淋巴瘤及骨髓瘤患者中,plerixafor单独应用或联合G-CSF都可以明显改善动员效果,主要副作用是胃肠道反应和注射部位局部不适,总体耐受性好。2008年plerixafor已被美国FDA批准,与G-CSF联合用于淋巴瘤和骨髓瘤患者的干细胞动员。
1.挽救性应用
在一组曾经发生动员失败的恶性肿瘤患者中,再次应用G-CSF联合Plerixafor动员,分别有60%的NHL患者、71%MM患者和76%HL的患者获得成功。欧洲的数据也证实在动员失败的淋巴瘤和骨髓瘤患者中应用该方案可使约75%的患者采集到足够的HSC。
2.一线应用
2期临床试验证实,plerixafor联合G-CSF动员与单独应用G-CSF相比,可提高动员成功率,降低单采次数。另一项有302例MM患者参与的随机双盲对照试验,也证实了上述结论。患者每日注射G-CSF 10μg/(kg·d)直至采集结束(最多8天),于第4天开始注射plerixafor 240μg/(kg·d)或安慰剂至采集结束(最多4天),实验组和对照组分别有71.6%和34.4%的患者达到终点,即满足采集CD34 +细胞6.0×10 6/kg,实验组54%的患者1次单采即可达到终点,而对照组54%的患者需采集4次后才达到。结果表明plerixafor联合G-CSF可以明显增加CD34 +细胞产物(分别为13×10 6/kg和7.3×10 6/kg),减少单采次数及采集失败的病例数,优于单独应用G-CSF。在另一组淋巴瘤患者中,同样证实plerixafor联合G-CSF比单独应用G-CSF获得更好的动员效果(CD34 +细胞分别为5.7×10 6/kg和2.0×10 6/kg)。
另一项研究回顾性比较了plerixafor联合G-CSF与化疗联合G-CSF的动员效果,两组中位CD34 +细胞数相当,花费相当,但是前者单次采集成功率更高,住院天数减少,输血量减少,G-CSF总量减少。其他类似研究证实plerixafor联合G-CSF与常规化疗联合G-CSF动员方案相比,采集失败率低,花费相当或更少。目前也有将plerixafor用于健康供者的报道。
3.抢先应用或基于危险分层应用
临床上可根据患者应用G-CSF后外周血CD34 +细胞计数,或者根据第一天单采的细胞产物计数,来预测动员效果,对预计动员效果不佳的患者可抢先加用plerixafor。Maziarz等在一项随机试验中证实预计动员不佳的NHL患者,抢先应用该药,可改善动员效果。所有患者应用G-CSF动员4天后,将外周血CD34 +细胞计数低于10×10 6/L的患者随机分为两组,分别联合应用plerixafor或安慰剂,于第5天进行采集,结果显示Plerixafor可以显著提升第5天外周血中CD34 +细胞数,分别为基线的6倍和1.6倍;2次单采所获得的CD34 +细胞数也明显高于单用G-CSF组,分别为2.92×10 6/kg和0.94×10 6/kg;plerixafor可使更多患者达到采集终点(即≥5×10 6/kg),两组分别为78%和34%。这一结果提示,对预测动员效果不佳或可能发生采集失败的患者进行提前干预,联合应用Plerixafor,可使大部分患者获得动员成功。尽管各研究中心采用的判断标准各不相同,但是研究结果均显示采用这一策略,可将动员失败率有效降低至2%~5%,而化疗联合G-CSF,或者单独应用G-CSF的动员失败率约为20%~30%。另外可根据患者基线状态进行危险度分层,高危患者采用plerixafor联合G-CSF动员。Shapiro等依据既往化疗的强度分层,显示plerixafor联合G-CSF与单独应用G-CSF动员的历史对照组比较,显著改善动员效果,其中一组为应用4疗程以上来那度胺的患者,两组采集失败率分别为0和61%。
4.化疗联合plerixafor及G-CSF动员
在化疗联合G-CSF动员之外,增加plerixafor是否也可以进一步改善动员效果呢?Dugan等的数据显示给予plerixafor后外周血CD34 +细胞数增加1.7倍,且耐受性良好,不过其中多数患者并非预测动员不佳的患者。而在曾经动员失败或预测不佳的患者中,同样证实plerixafor与化疗和G-CSF联合有效。不过,也有一些数据显示在部分外周血白细胞计数过低的患者,plerixafor也可能无效。因此,过早加用plerixafor可能无法实现改善动员效果的目的,此时可再等待1~2天,或许可以获得更好的采集效果,尤其是外周血白细胞或外周血CD34 +细胞数还在上升时。但是,如果过晚应用,有可能错过化疗联合G-CSF的动员高峰,同样不能获得更好的动员效果。究竟何时是最佳的用药时机,目前尚未明确的结论,仍有待进一步深入研究。
上述这些数据均显示,Plerixafor有很好的干细胞动员作用,这一方式采集的干细胞应用于移植,可以获得快速持久植入,随机对照试验也证实白细胞和血小板的植活时间与未应用plerixafor的患者没有差别。有些研究中还提出plerixafor动员所获得的干细胞中,可能具有更多的CD34 +CD38 -细胞,NK细胞及T细胞,这些细胞组分的改变,对未来的免疫功能重建及长期预后的意义究竟如何尚不明了,有待进一步研究。但至少在骨髓瘤和淋巴瘤患者中,未发现增加采集物中肿瘤细胞的比例。由于其快速高效的动员效果,在动员过程中需要监测外周血CD34 +细胞数。对预测采集不佳的患者,或者对曾经采集失败、采集困难的患者,采用plerixafor联合G-CSF可能是比较理想的动员方案,但在儿童患者中尚无应用经验。由于plerixafor可以动员白血病细胞进入血液循环,因此,不建议在AML患者中应用。
(五)其他新型动员剂
干细胞在骨髓中与多种细胞密切相关,另有多种细胞表面黏附分子及蛋白酶等参与其中,针对这些不同环节,涌现了多种新型动员剂,在表2-3-3中列举了一些目前仍处于研究阶段的新型动员剂。
表2-3-3 新型动员剂
三、外周血干细胞的采集
(一)采集的时机选择
一旦开始动员,需要根据外周血中HSC的数量高低,确定进行外周血分离的时间和次数,以获得最大采集量。
单用细胞因子进行动员的患者采集时机相对固定。单用G-CSF动员的患者,连续用药4~5天后,外周血中CD34 +细胞数量达到高峰,较静止期升高15~35倍,多于此时采集,到第7天时即开始逐渐下降。也有研究比较第5天和第6天的采集结果,前者收获的CD34 +细胞数高3倍。单用GM-CSF动员的患者多数于动员后的4~6天,外周血干祖细胞数达到峰值,即可以采集,不过目前已较少应用。来自IBMTR和EBMT的联合调查数据显示在1488例异基因PBSCT中,绝大多数供者选择G-CSF作为动员剂,85%的供者经1~2次采集即可获得所需的PBSC,仅有11%的供者需要第三次采集。西班牙供者登记组的数据也显示466例供者应用G-CSF动员,中位剂量10 μ g/(kg·d)[4~20 μ g/(kg·d)],中位应用时间5天(4~8天),平均采集CD34 +细胞6.9×10 6/kg(1.3~36×10 6/kg),仅有2.9%的供者CD34 +细胞数<2×10 6/kg。另一项包括400例供者的单中心研究也得到类似结果。目前比较公认的方法为应用G-CSF 5~16μg/(kg·d),连续5~7天,在第4或第5天,开始采集,一般共采集1~3天。
而采用化疗联合细胞因子动员时,多于化疗结束后2~3周进行采集。但是由于化疗所带来的骨髓抑制期长短不等,具体采集时间常常发生变化,不好预测。一般临床上可以参考以下指标,进行综合评估,确定采集时机,但具体采集时机尚要根据患者的具体情况而定:①外周血白细胞数恢复至2×10 9/L(1~3×10 9/L)以上时开始采集;②单个核细胞数比例上升时,但是白细胞或单个核细胞的数量与PBSC的关联性较差,其变化趋势不能完全反映PBSC的变化;③血小板升到≥50×10 9/L时;④如果条件允许监测外周血CD34 +细胞数可以更好的预测采集效果。有研究提示当外周血CD34 +细胞比例≥0.5%(正常时为0.2%±0.1%),是提示获得采集成功和早期植入的预测指标,也有认为外周血CD34 +细胞≥1%时,可以获得比较理想的采集效果。此外有研究证实基线状态下外周血中CD34 +细胞数的高低,与是否能够获得成功采集相关。当动员后外周血CD34 +细胞数达到≥50×10 6/L时,进行单次采集的产物中CD34 +细胞数即可高达≥2.5×10 6/kg体重;如果<20×10 6/L,患者就可能出现采集失败。在儿童患者中,同样也证实外周血CD34 +细胞数≥40×10 6/L时采集,更多患者可以采集到较为理想数量的外周血干细胞。
北京大学血液病研究所也曾采用Sysmex XE-2100血细胞分析仪的幼稚细胞信号(IMI)检测通道监测HPC。对25例行异基因PBSCT动员的供者和11例自体外周血干细胞动员的患者的外周血造血干/祖细胞进行动态观察,证实外周血标本中HPC与CD34 +细胞和CFU-GM均呈良好的正相关性,也可以用于预测PBSC的采集时机和预测采集效果。
采用plerixafor动员的患者,由于其快速高效的动员作用,可以根据患者需要随时开始,无须提前准备。
(二)采集方法
PBSC采集是利用血细胞分离机将患者外周血分离成不同组分,采集其中的单个核细胞层,这层细胞中即富含动员的PBSC。目前常用的血细胞分离机有COBE Spectra、Fenwal CS3000、费森尤斯等。没有研究表明哪种机器更有优势,不过Abdelkefi A等曾报道在小样本多发性骨髓瘤患者中采集自体PBSC,应用COBE Spectra,采集更快速,CD34 +细胞数产量更高。采集前患者需进行静脉穿刺建立流出及流入的双侧静脉通道或仅建立单侧通道,以保证循环血流速可以达到60~100ml/min。一般穿刺部位可选取双侧肘静脉,采用16~18G的流出针和至少19G的流入针。若肘静脉条件较差或血流量小时,可选用双腔中心静脉导管行股静脉、颈内静脉或锁骨下静脉穿刺置管术,以确保循环血流速。通常成年人选用10~12F的中心静脉导管,儿童则选用7~9F。采集前设定相应采集程序(一般为淋巴细胞采集程序),输入供者/患者外周血单核细胞和红细胞比积参数,调整单次循环血量7~15L(一般150ml/kg或总血量的2~3倍),流速50ml/min(30~70ml/min),离心速度为1400r/min,每次采集时间约3~6小时。可以每天分离1次,共分离3~4次,直至采集到造血功能重建所需的细胞数。健康供者多数经过1~2次采集即可获得充足的PBSC。在采集PBSC时,尽量以最少的采集次数获得目标治疗量,但是迄今为止,到底循环多少能获得最佳采集效果尚未确定。许多研究认为,CD34 +细胞产量与单次循环血量相关,可以根据患者的情况进行个体化的采集。有单位采用大流量外周血单采技术(>15L),单次循环血量可以达到15~25L,可以降低采集次数。起初人们担心这样会影响所采集的CD34 +细胞质量。但是Desikan KR等证实,在MM患者中采用该方法进行采集,在开始采集的第1小时和最后2小时所收获的CD34 +细胞质量没有差别,而且也未影响随后数天所采集的CD34 +细胞量。之后有学者证实,在采集过程的后半程中,CD34 +细胞从骨髓中补充至外周血中,从而使外周血中的CD34 +细胞保持恒定比例。因此,提高循环血量可以在单次采集中获得更高的CD34 +细胞数。但是,也有相反的报道,两项随机对照研究分别比较了循环7L和10L,以及8L和12L两组患者,增加循环血量并没有获得更多CD34 +细胞,也没有减少采集次数,反而使采集时间延长。因此,最佳的采集方式仍有待进一步研究,除与G-CSF的剂量、采集时机、循环血量等有关外,还受到性别、年龄、体重、CD34 +细胞基线值等的影响。
(三)干细胞的剂量阈
采集多少PBSC能够满足临床需要呢?由于受个体差异和患者病情等诸多因素的影响,差异较大,但临床上常用的评价标准包括:
1.外周血单个核细胞数(MNC)
一般需(6~8)×10 8/kg,但也有输入(1.3~1.9)×10 8/kg而取得移植成功的报告。MNC是最为方便简单的计量方法,不需特殊仪器,但是由于其中干细胞含量高低不等,有时并不能很好地直接反映植活情况。
2.细胞集落形成检测(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的报道。CFU-GEMM有一定自我更新能力,较接近于多能造血干细胞,约需10 4~10 6/kg。但是这些方法由于培养时间长,影响因素多,测定方法差异较大,目前已较少应用。
3.CD34+细胞数
CD34 +细胞数已获得绝大多数单位的认同。尽管很多研究试图确立能够快速恢复持久造血功能的CD34 +细胞最低阈值,但至今尚不明确,多数介于(1~3)×10 6/kg体重,以2×10 6/kg的标准最为常用,可保证大部分患者获得造血重建。比较理想的CD34 +细胞数为(4~6)×10 6/kg,这一标准同样适用于儿童患者。许多研究证实提高输注的CD34 +细胞数,可以使患者获得更为迅速的中性粒细胞和血小板植入,且减少输血、抗感染等支持治疗,而且输注细胞数较高的患者比输注细胞数低的患者有更好的无病生存和总生存。但是也有人认为提高CD34 +细胞数并不能改变中性粒细胞和血小板的中位植入时间,不过可以减少延迟植入的患者比例(图2-3-1)。因此,在许多移植中心进行采集时,更倾向于达到最佳CD34 +细胞数,而非最低标准。此外,还有一些研究者致力于CD34 +细胞亚群与造血重建的关系,如认为CD34 +CD33 -细胞和CD34 +CD38 -细胞计数可以更好地预测持久植入,但是,临床上还是以CD34 +细胞计数最为可靠、常用,且具有很好的可比性。
图2-3-1 输注不同数量CD34 +细胞数,对移植术后血小板恢复>50×10 9/L的时间的影响
中位时间没有变化,但是当CD34 +细胞>5×10 6/kg时,延迟植入的患者比例明显下降
4.健康供者
即使是健康供者,应用G-CSF动员后外周血HSC数的个体差异也非常大。目前得到大多数移植单位认同的MNC数>5×10 8/kg[(4~8)×10 8/kg],CD34 +细胞数最低标准为(2~4)×10 6/kg(受者体重)。大量研究证实低于这一数量,移植的植入失败率将大大增加。但是输入细胞数过高同样可能带来不良反应,这是由于PBSC中不仅含有大量的CD34 +细胞,同时也含有大量T细胞,可能导致移植后GVHD发生率增高。Przepiorka等发现输入的CD34 +细胞数量超过(6.3~10)×10 6/kg时,aGVHD的发生率会明显提高;Mohty等发现HLA相合亲缘供者移植时,当输入的PBSC中若CD34 +细胞数量>8.3×10 8/kg,慢性GVHD的发生率也会大大增加。这就提示在异基因移植中CD34 +细胞数也不是多多益善。
与自体HSCT不同,异基因HSCT除与干细胞数量相关外,还与预处理方案的组成、供受者HLA配型相合程度、移植物细胞组分和比例,以及GVHD预防方案等因素密切相关。一般来说,异基因移植比较理想的MNC计数为(6~10)×10 8/kg,CD34 +细胞数在(4~10)×10 6/kg。中华骨髓库推荐的目标采集量为MNC数>5×10 8/kg且CD34 +细胞数>2×10 6/kg。有报道提示单倍型移植所需细胞数相对较高,但是北京大学血液病研究所的数据显示,目标采集量MNC(6~8)×10 8/kg,CD34 +细胞数>2×10 6/kg,已足以保证绝大部分患者获得持久快速的造血重建。
(四)动员失败
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。因判断标准不同,这一比例可达到2%~7%。而对于自体HSCT患者,“动员不佳”的患者比例约为5%~40%不等,因不同的判定标准、诊断以及动员采集程序而异。动员前曾经接受过细胞毒药物或放疗对干细胞造成损伤,是影响采集的重要原因之一,常见药物包括氮芥、卡莫司汀、美法仑,大剂量环磷酰胺(>7.5g)等;化疗周期长、疗程多、动员与之前的化疗间隔时间短(<65天)等也提示动员效果不佳;此外,由于来那度胺等新药加入骨髓瘤的初始治疗,对骨髓干细胞也可造成损害,一般建议采集前不超过4个疗程来那度胺,同时动员前停药2~4周。造血功能恢复不良、骨髓低增生、基础疾病、高龄、原发病累及骨髓、血小板减少等也都是预示采集不佳的因素。此外,是否合并感染、细胞因子受体的基因多态性等也影响采集效果。有些患者即使外周血中CD34 +细胞峰值非常理想,但由于采集时机把握不佳也可能导致采集不佳。
很多研究尝试确立预测指标,能够提前发现这些采集不佳的患者。常见的判定标准包括外周血CD34 +细胞数、循环中CD34 +细胞增高比例或CD34 +产物等。意大利干细胞移植工作组(GITMO)提出将动员不佳分为“确证动员不佳”和“预计动员不良”(表2-3-4)。该工作组一致公认采集前外周血CD34 +细胞数是预测采集效果的良好指标,>20个/μ l预示可获得满意的动员效果;并确定保证粒细胞和血小板快速植入的CD34 +产物最低阈值为2×10 6/kg;在骨髓瘤和淋巴瘤患者中,通过最多3次单采应达到上述最低阈值。这一标准适用于化疗动员和G-CSF单药动员的所有患者,详见表2-3-4。对于预计动员不佳的患者,应考虑是否采用新的动员策略。
对于这些动员不佳的患者,需要再次动员、增加采集次数,甚至不得不放弃自体干细胞移植。即使勉强进行了移植,也可能造成植入不良或延迟植入。改善动员效果的方法包括提高化疗剂量、增大G-CSF等细胞因子的用量、联合应用不同的细胞因子组合,或者应用新的动员药物如plerixafor等(详见表2-3-5)。
表2-3-4 GITMO动员不佳的判断标准
表2-3-5 对动员不佳的患者可以采取的策略
(五)安全性
动员采集过程中可能出现多种并发症,大多数患者和供者均可以耐受。常见不良反应包括采集过程和G-CSF所带来的副作用。骨痛、头痛、乏力、低热等是应用G-CSF最为常见的急性期不良反应。其他还包括:肌痛、胸痛、焦虑、失眠、体重增加、恶心呕吐、注射部位肿痛等。多数副作用轻微,能很好耐受,停用48小时后可自行消失,部分供者可以给予解热镇痛药对抗。实验室异常包括一过性LDH、碱性磷酸酶、转氨酶、尿酸升高,血清钾、镁离子降低等。此外,还有引起轻度凝血功能异常的报道。有人认为这些副作用的发生率和严重程度与G-CSF的剂量相关。因此,在满足移植需要的前提下,应尽量减少G-CSF的用量。
采集过程中需要进行体外抗凝。所加入的抗凝剂ACD-A在体内结合钙离子,可使患者出现口周麻木、QT间期延长等低血钙症状,甚至抽搐、惊厥等,需补充葡萄糖酸钙预防。血细胞减少也是采集过程中比较常见的。在经过单采后血小板通常会降低20%~30%,但呈自限性,仅在反复采集或者循环血量较大时,出现显著的血小板下降,需引起注意。NMDP规定:若经过第一次单采后血小板低于80×10 9/L,不应该再进行第二次采集,另外要求供者在采集前血红蛋白>100g/L。进行中心静脉插管的患者或供者还可因为穿刺引起局部血肿、神经、动脉损伤等,单采中也有空气栓塞的潜在危险,不过目前的单采仪器上均有监控报警。其他少见不良反应包括脾破裂、急性虹膜炎、急性肺损伤、化脓性感染、痛风性关节炎、心肌梗死、肺栓塞等,其中致命性的不良反应多数与心血管和脾破裂相关,应引起临床医生的重视。此外,还有远期并发症的相关报道,包括恶性肿瘤如急性白血病、慢性淋巴细胞白血病、淋巴瘤等。