移植后给予TLR5激动剂联合BMT促进HSPC植入并减轻大剂量辐射损伤

《Life》：Post-Transplant Administration of TLR5 Agonist Promotes HSPC Engraftment and Mitigates High-Dose Radiation Damage

　　

大剂量全身照射（TBI）可引发严重的急性辐射综合征（ARS），且单纯骨髓移植（BMT）常因植入（engraftment）不良而失败。本研究评估了TLR5激动剂CBLB502联合BMT能否改善超致死剂量TBI照射小鼠的预后。研究人员对小鼠实施致死剂量TBI后，给予BMT联合或不联合CBLB502，随后评估存活率、供者造血恢复、造血干和祖细胞（HSPC）扩增及细胞因子谱。结果显示，CBLB502单独给药无法挽救小鼠，但与BMT联合可显著提高存活率，即使在10 Gy照射后依然有效，并降低了挽救所需的供者细胞剂量。CBLB502促进骨髓和脾脏中供者HSPC的扩增，并通过上调IL-6、G-CSF、SCF、IL-1ra、EGF等因子重塑细胞因子网络，且不诱导TNF-α。综上所述，研究结果表明CBLB502增强的BMT是治疗重度ARS的一种极具前景的治疗策略。

一、研究背景与问题提出

核事故或放射恐怖袭击可致急性辐射综合征（ARS）。造血系统为辐射高度敏感组织，剂量≥2 Gy的全身照射（TBI）即可破坏造血干/祖细胞（HSPC）及成熟血细胞，导致造血型ARS。尽管粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、血小板生成素（TPO）等造血生长因子在动物模型中疗效确切，G-CSF与TPO亦已获美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于临床，但目前仍无针对高剂量TBI所致造血型ARS的满意药物。当TBI剂量超过9~10 Gy时，必须实施骨髓移植（BMT）以对抗不可逆的造血损伤。然而，高剂量TBI不仅加重HSPC丢失，还造成骨髓血管与基质龛（niche）破坏、细胞因子释放综合征及损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns, DAMPs）积聚，共同损害供者细胞的存活、归巢与扩增，常导致植入失败。尽管TPO、表皮生长因子（EGF）、CXCR4拮抗剂等策略在动物水平增强了BMT植入效率，但均未成功转化至临床。CBLB502（entolimod）为沙门鞭毛蛋白的截短衍生物，是一种Toll样受体5（TLR5）激动剂类辐射防护剂，既往研究主要聚焦于TBI前给药的预防作用，其作为BMT后干预手段的疗效尚未见报道。因此，开展本项研究评估CBLB502移植后给药的疗效及机制，对开发重度ARS综合治疗策略具有重要意义。

二、研究内容、结论与意义

研究人员评估了CBLB502联合BMT治疗大剂量TBI照射小鼠的疗效并探究其机制。结果表明，移植后给予CBLB502显著提高超致死剂量TBI后小鼠的存活率，并在有限供者细胞剂量下实现挽救；机制上，CBLB502促进骨髓和脾脏中造血干细胞（HSC）的扩增与存活，并重塑全身细胞因子环境。这一"促植入+调环境"的双重作用协同驱动造血重建，表明CBLB502可作为BMT的宝贵辅助手段，尤其适用于供者细胞数量受限的情形。

三、关键技术与方法

关键技术方法包括：（1）辐射-移植动物模型：以CD45.2背景C57BL/6J小鼠为供者、CD45.1背景同系小鼠为受者（样本队列购自北京HFK生物科技有限公司及中国医学科学院血液学研究所（天津）），采用Co-60 γ射线源或X射线辐照仪实施致死/超致死剂量TBI，供者骨髓细胞于照射后6 h或24 h经尾静脉注射输入受者，移植后1 h腹腔注射CBLB502（0.2 mg/kg）或PBS对照；（2）流式细胞术检测HSPC（Lin^?Sca-1⁺ c-Kit⁺，LSK）及三系造血重建；（3）集落形成实验（CFU）评估造血祖细胞功能；（4）细胞因子抗体芯片（含144种炎症介质）联合ELISA检测血清和骨髓胞外液（BMEF）中IL-6、G-CSF水平；（5）统计学分析采用Student's t检验、单因素方差分析（ANOVA）及Log-rank检验。

四、研究结果

3.1 移植后给予CBLB502显著提高超致死剂量全身照射后小鼠存活率
CBLB502单独给药在LD100/40（9 Gy Co-60 γ射线或9.5 Gy X射线）TBI后6 h给药未能改善存活率，全部小鼠于12天内死亡。9 Gy Co-60 TBI联合BMT（1×10⁷个细胞）后，PBS对照组50%小鼠于10天内死亡，而CBLB502组全部存活30天。10 Gy Co-60 TBI条件下，单独BMT或单独CBLB502均不能改善30天存活率，联合治疗组存活率达100%，且CBLB502延迟至移植后24 h给药时存活率仍达80%。9.5 Gy X射线TBI联合治疗同样显著提高存活率。

3.2 移植后给予CBLB502降低ARS治疗所需的供者细胞剂量
在9.5 Gy X射线TBI下，移植5×10⁵个骨髓细胞时，BMT单独组30天存活率约60%，联合治疗组达100%；剂量降至3×10⁵时，BMT单独组全部死亡，联合治疗组约60%存活；进一步降至1×10⁵时，BMT单独无疗效，联合治疗组仍有40%存活，表明CBLB502可在给定细胞剂量下放大供者HSPC的治疗效力并明显降低所需供者细胞数。

3.3 移植后给予CBLB502增强供者造血恢复
移植后7天，联合治疗组骨髓供者细胞数及LSK细胞频率与绝对数均显著高于BMT组（骨髓LSK细胞数量增至1.6倍），脾脏中供者细胞性及LSK细胞也增加；CFU实验显示骨髓与脾脏来源造血集落数量明显增加。长期分析显示，3个月与12个月时B、T、髓系三系有效重建，外周血红细胞和血小板计数与正常对照相当；骨髓髓系细胞比例及绝对数在3个月和12个月显著升高，但BMT单独组与联合组间谱系分布无差异，提示该髓系偏移源于BMT本身而非CBLB502。12个月时小鼠体重及外观正常，无组织炎症细胞浸润或髓增生。

3.4 CBLB502通过促进移植HSPC的存活与扩增提高植入效率
移植后18 h归巢分析显示，CBLB502处理组骨髓供者Lin^?Sca-1⁺（LS）细胞频率与绝对数略高；36 h扩增分析显示，CBLB502组供者LS细胞自18 h至36 h扩增7.9倍（对照组为3.9倍），Lin^?与LSK细胞数分别增至1.4倍和1.8倍，表明CBLB502促进移植后供者HSPC的早期扩增并增强其存活。

3.5 CBLB502给药重塑小鼠全身细胞因子环境
含144种炎症介质的细胞因子抗体芯片显示，CBLB502处理后1 h血清G-CSF与IL-6显著诱导，6 h G-CSF达更高水平，CD40配体、MDC等于12 h上调；8 Gy TBI后6 h给药，CBLB502仍可在辐射损伤早期促进血清与BMEF中IL-6和G-CSF产生。移植后6 h的分析显示，与BMT单独组相比，联合组显著上调IL-6、G-CSF、IL-1ra、血管内皮生长因子（VEGF）及多种趋化因子，表明CBLB502可有利地重塑受照小鼠移植后的全身细胞因子环境。

五、讨论与结论

研究人员在讨论中指出，高剂量辐射损伤涉及多组织器官，BMT单独难以实现造血重建，须综合应对"种子"（HSPC）、"土壤"（微环境）与"环境"（全身状态）三个相互依赖的要素；造血生长因子对超致死剂量几乎无效，原因可能是HSC数量不足以产生有效反应，而BMT增加HSC数量后TPO、IL-11、EGF等可发挥刺激造血作用。CBLB502不同于单一细胞因子，可诱导产生广泛的生物活性因子，并对肠道、生殖系统等多组织发挥保护作用，有助于改善全身状态、延缓多器官功能衰竭；同时CBLB502可能通过调节辐射诱导的细胞因子风暴，避免高炎症因子（如TNF-α）干扰移植HSC的归巢、存活与扩增。CBLB502降低所需移植细胞数的能力对脐血移植（UCBT）具有重要临床价值，因单一脐血单位细胞数有限，常导致中性粒细胞与血小板恢复延迟。机制上，CBLB502诱导细胞因子谱的时序性重塑：早期（1 h）IL-6、KC、sTNF RI与sTNF RII升高，其中sTNF RI作为TNF-α的内源性负调节因子可解释TNF-α的不过度升高；晚期（12 h）IGF-I、CD27、骨保护素（OPG）等特异性上调，有助于修复受损骨髓龛、支持基质-血管稳态；CD40L与MDC持续升高，通过作用于骨髓基质和内皮细胞上的CD40触发TPO、Flt3-L等分泌，促进HSPC扩增与移植后造血恢复。

研究结论（翻译）：综上所述，研究人员证明TLR5激动剂CBLB502联合BMT显著提高暴露于超致死剂量全身电离辐射的小鼠的存活率，为严重辐射损伤提供了极具前景的治疗策略；CBLB502可增强移植后HSC的自我更新与早期扩增，表明CBLB502可作为BMT的宝贵辅助手段，尤其适用于供者细胞数量有限的情形，如动员能力差的患者或接受小容量脐血移植的受者。