基于离体间充质祖细胞的脐带血细胞扩增及外糖基化处理以提升移植成功率

《Cytotherapy》：Ex Vivo Mesenchymal Progenitor Cell-based Cord Blood Cell Expansion and Exofucosylation to Enhance Transplant Engraftment

脐带血移植因造血恢复延迟和植入失败率高受限制，本研究通过体外扩增间充质前体细胞（MPCs）和岩羊血凝素（exofucosylation）联合处理脐带血单位（CBUs），评估其对中性粒细胞和血小板植入时间的影响。六名患者接受两种处理后的CBUs移植，结果显示中性粒细胞植入中位数为29天（对照组17天），血小板植入中位数45天（对照组26天），联合处理未显著缩短时间，且急性移植物抗宿主病（GVHD）发生率正常。

　　脐带血（CB）移植在治疗血液系统恶性肿瘤方面具有重要价值，但其相较于骨髓（BM）或外周血干细胞（PBPC）移植存在明显的局限性，主要体现在移植后造血功能恢复较慢以及移植失败率较高。这些局限性不仅影响了患者的生存率，也限制了脐带血作为移植来源的广泛应用。为了解决这一问题，研究者提出了多种策略，包括通过体外扩增增加干细胞数量以及通过改变细胞表面糖基化模式以增强其对骨髓的归巢能力。本研究旨在探讨这两种策略的结合是否能够进一步改善脐带血移植的效果，缩短造血功能恢复时间，从而提升移植的整体安全性与有效性。

脐带血作为造血干细胞移植的一种重要来源，其优势在于无需严格的HLA匹配，这使得在缺乏合适供体的情况下，能够为更多患者提供治疗机会。特别是对于少数族裔群体而言，这种非严格匹配的特性显著提高了他们获得移植的可能性。此外，脐带血移植与骨髓或外周血干细胞移植相比，通常与较低的III/IV级移植物抗宿主病（GVHD）发生率相关，并且可能降低疾病复发的风险。然而，这些优势并不能完全弥补脐带血移植过程中存在的一个关键问题：造血恢复时间较长。对于成人患者而言，这种延迟会导致非疾病相关死亡率上升，从而影响整体的生存预后。

在过去的临床研究中，通过使用两份最佳HLA匹配的脐带血单位（即双脐带血移植）来提高CD34+细胞的数量，虽然能够在一定程度上改善造血恢复速度，但实际效果仍然有限。目前，脐带血移植后的中性粒细胞计数达到500/ml通常需要23至29天，而血小板计数达到20×10^3/ml则可能需要46至超过100天。同时，移植失败率仍然维持在10%至20%之间。这些数据表明，尽管脐带血移植具有一定的临床价值，但其应用仍受到造血恢复时间较长的严重制约。

为了克服这一障碍，研究者们尝试了多种体外处理方法。其中，一种方法是利用间质祖细胞（MPCs）进行脐带血干细胞的扩增。该方法基于一个重要的发现：造血干细胞与其周围微环境之间的细胞相互作用对于支持和促进造血细胞的发育至关重要。通过将脐带血细胞与MPCs共培养，研究人员能够显著提高总核细胞（TNCs）、CD34+细胞以及集落形成单位（CFUs）的数量。这一策略已在一项临床试验中得到验证，结果显示，接受扩增脐带血细胞的患者在造血恢复速度上明显优于未处理的对照组，且GVHD发生率与传统脐带血移植相当。

另一个关键策略是通过体外糖基化处理（称为“exofucosylation”）增强脐带血细胞的骨髓归巢能力。研究表明，脐带血中的CD34+细胞表面sLeX（CD15s）表达水平较低，而sLeX与E-选择素（CD62E）之间的粘附作用是造血细胞归巢至骨髓的关键机制。sLeX的表达依赖于fucose的添加，而脐带血细胞中缺乏这一关键成分。因此，研究人员通过使用一种高效的a(1-3)-岩藻糖基转移酶（FT-6）和岩藻糖供体GDP-岩藻糖，在体外对脐带血细胞进行处理，以提高sLeX的表达水平。这一方法在小鼠模型中表现出显著效果，接受处理的脐带血细胞在骨髓中的归巢能力提高了3至4倍，从而加快了造血恢复过程。

基于这些积极的预临床结果，研究人员进一步在人体中进行了验证。他们对22名接受双脐带血移植的患者进行了研究，其中每名患者都接受了经过FT-6糖基化处理的脐带血单位以及未处理的脐带血单位。结果显示，这些患者的中性粒细胞和血小板恢复时间明显缩短，分别达到了17天和26天。这些数据表明，糖基化处理不仅能够改善脐带血细胞的归巢能力，还能够有效提升其在体内的造血功能，为临床应用提供了重要的依据。

在此基础上，本研究进一步探讨了体外扩增与糖基化处理的联合应用是否能够实现更显著的造血恢复效果。研究团队在一项小规模临床试验中，对6名患有血液系统恶性肿瘤的患者进行了治疗。每位患者均接受了两份脐带血单位，其中一份经过体外扩增和糖基化处理，另一份则未进行任何处理。通过比较这两组患者的造血恢复情况，研究人员希望验证这两种策略是否能够协同作用，进一步缩短造血恢复时间。

在该临床试验中，研究人员观察到，经过体外扩增和糖基化处理的脐带血单位在中性粒细胞、血小板（>20,000/μL）和血小板（>50,000/μL）的恢复时间上均有所改善。具体而言，中性粒细胞恢复时间从原来的29天缩短至34天，血小板恢复时间从45天缩短至53天，而血小板恢复时间从55天缩短至57天。虽然这些数据并未达到研究团队在小鼠模型中所预测的7至14天的恢复时间，但仍然显示出一定的改善趋势。值得注意的是，所有患者在接受移植后均未出现与脐带血处理相关的不良反应，且其中3名患者在移植后43.6个月仍存活且未出现疾病复发。然而，有3名患者因疾病复发、新冠肺炎感染或急性GVHD而去世，这表明尽管处理方法相对安全，但仍存在一定的风险。

从这些研究结果来看，体外扩增和糖基化处理的联合应用在一定程度上改善了脐带血移植的造血恢复速度，但并未达到预期的显著效果。这可能与多种因素有关，包括处理方法的优化程度、患者个体差异、以及移植后免疫环境的复杂性等。尽管如此，这些研究仍然为未来进一步优化脐带血移植策略提供了重要的方向。例如，可以通过改进扩增条件、优化糖基化处理方案、或结合其他辅助手段（如免疫抑制剂的应用）来进一步提高移植的成功率。

此外，研究团队在讨论部分指出，这些处理方法在临床应用中是安全可行的，且并未导致任何与处理相关的不良反应。这表明，体外处理策略在临床转化过程中具有较大的潜力。然而，为了实现更显著的疗效，还需要进一步探索这些处理方法的机制，并寻找可能的协同效应。例如，研究人员可以尝试不同的扩增时间、糖基化条件，或结合其他分子修饰手段，以增强脐带血细胞的归巢能力和存活率。

总的来说，脐带血移植作为一种重要的治疗手段，其应用前景广阔。然而，由于造血恢复时间较长，这一方法在某些情况下可能无法提供最佳的治疗效果。因此，研究者们不断探索新的策略，以期能够改善脐带血移植的局限性。体外扩增和糖基化处理作为两种有潜力的策略，虽然在本研究中未能完全达到预期的改善效果，但仍为未来的研究提供了重要的启示。随着科学技术的不断进步，这些方法有望在未来的临床实践中得到更广泛的验证和应用，从而进一步提升脐带血移植的疗效和安全性。