| 【許家宜博士整理】臍帶血幹細胞之離體增殖 |
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臍帶血幹細胞之離體增殖
Cord Blood Ex Vivo Expansion
文／許家宜博士 整理
在過去三十年間，醫界已頻繁地使用臍帶血（Umbilical cord blood, UCB）做為造血幹細胞（Hemaptopoietic stem cells, HSCs）的移植來源。相較於骨髓移植（bone marrow transplantation）或周邊血（peripheral blood）移植，使用臍帶血移植
（umbilical cord blood transplantation, UCBT）之優勢為可快速取得已儲存之臍帶血、捐贈者與接受移植者之人類白血球抗原HLA相符性要求較骨髓移植低、急性或慢性的移植物抗宿主疾病（graft-versus-host disease, GVHD）之發生率遠低於骨髓移植、且臍帶血之病毒帶原率也遠低於骨髓（如CMV, HBV, HCV, HIV）。但臍帶血移植之主要缺點為白血球恢復速度較慢、住隔離病房時間較長及移植失敗率較高，特別當接受移植者為成年人或體重較重兒童時這些情況尤其明顯，主要原因為移植細胞數目不足或是人類白血球抗原配對
（HLA matching）不佳所致。在無法達到每單位體重所需植入之細胞數目要求時，便需要第二份臍帶血來源（double UCBT, dUCBT）或是將欲植入之臍帶血進行離體增殖（ex vivo expansion），但使用兩單位以上臍帶血移植之缺點為HLA太多，增加產生慢性的移植物抗宿主疾病的機會。臍帶血內的造血前驅細胞（hematopoietic progenitor cells, HPCs）之增生能力遠優於骨髓內之HPCs，因此如何能在維持幹細胞分化能力的情況之下進行離體增殖，已成為目前研究之重點，而且許多已達到臨床試驗階段。
初期之離體增殖方式（Initial Ex Vivo Expansion）
目前已知有下列方式可增加臍帶血移植前之有核細胞數及CD34+ 幹細胞數目並促進移植初期免疫系統之恢復（以白血球中嗜中性球的數目為主要指標）：在移植之前，(1) 加入造血系統的生長因子 （hematopoietic growth factors），如SCF、G-CSF、MGDF等來培養。(2) 以間質幹細胞 （mesenchymal stem cells）共同培養。(3) 以Notch ligand 來進行培養。
保留長期植入能力之離體增殖方式
（Expansion with Preservation of Long-Term Engraftment Potential）
目前在以一袋未經處理及一袋增殖過的臍帶血所做的移植治療中，多數能夠成功地長期植入患者體內的是來自未經處理的臍帶血，這也是將臍帶血離體增殖必須突破之處，現在至少有下列幾種可能的方式來促進臍帶血之增殖且同時保留其長期植入能力：
(1) Copper Chelation 銅離子螯合
細胞內銅離子的濃度能夠正向調節造血前驅細胞之分化能力，因此在臍帶血離體培養時加入銅離子螯合劑
Tetraehryenepentamine (TEPA) 能夠抑制其分化。目前有兩個臨床試驗正在進行中，而其中一個以12-55歲血液腫瘤病患為對象的第二/三期臨床試驗中，增殖後的有核細胞數為原本的400倍、CD34+ 幹細胞數目為77倍、加速了移植後白血球內的嗜中性球植入速度至21天（v.s. 對照組之28天）及血小板植入速度至54天（v.s. 對照組之105天）、移植後一百天的存活率為85％，顯著高於傳統dUCBT之75% （可查詢臨床試驗編號：ClinicalTials.gov Identifier NCT00469729）。
(2)Nicotinamide 菸鹼醯胺
Nicotinamide（菸鹼醯胺，維生素B3的醯胺化合物）是NAD+ 的前驅物、也是有效的Sirtuin（依賴NAD＋的去乙醯化?, HDAC）抑制劑。已知Sirtuin酵素的缺乏會增進造血前驅細胞之增生，而培養臍帶血幹細胞時加入菸鹼醯胺能延緩CD34+ 幹細胞分化速度、同時增加其增生、返回骨髓與植入能力。在一個剛結束之以23-55歲血液腫瘤病患為對象的第一/二期臨床試驗中，增殖後的有核細胞數為原本的486倍、CD34+幹細胞數目為72倍，經過兩單位臍帶血（一為離體增殖，稱為NiCord；另一為不處理。對照組為使用2單位未經增殖處理的臍帶血）的移植之後，加速了移植後嗜中性球植入速度至13天（v.s對照組之25天）及血小板植入速度至33天（v.s對照組之37天）、移植後一年的存活率為82％，此研究不同於以往之處在於最長三年的追蹤期間內，經過NiCord離體增殖的細胞能成功分化成免疫系統之細胞如T細胞和Myeloid細胞，且雖然不同受試者體內NiCord離體增殖的分化能力不盡相同，但都能在體內長期穩定的存在
（ClinicalTials.gov Identifier NCT01221857）。因此，目前有一個將一單位臍帶血全部以菸鹼醯胺增殖後再進行移植的臨床試驗正在進行（ClinicalTials.gov Identifier NCT01816230），其意義為當移植前的捐贈者篩選之人類白血球抗原配對（HLA typing）與有核細胞數不可兼得時，選擇一個有核細胞數較少但配對較佳的臍帶血來增殖，以期在達到移植所需細胞數的同時降低移植物抗宿主疾病之頻率、嚴重度及改善存活率。
離體增殖技術為移殖時臍帶血數量不足之患者帶來另一個希望，但其長期效果及應用性尚待確定，如目前仍進行中之針對2-60歲曾接受以Nicord離體增殖之臍帶血移植的五年長期追蹤臨床試驗計畫 （ClinicalTials.gov Identifier NCT02039557）。另外，不同的增殖及返回骨髓（bone marrow homing）方式是否可搭配使用以期達到更好的效果，也是未來研究的一個方向。
參考文獻：
1.Caimi PF (2014) Cord Blood Ex Vivo Expansion. In: Umbilical Cord Blood Banking and Transplantation (Ballen, K., ed), pp 193-202; Humana Press. Springer.
2.Horwitz ME (2014) Umbilical Cord Blood Expansion with Nicotinamide Provides Long-term Multilineage Engraftment. J. Clinical Investigation 124:3121-3128.
文章刊載：連連愛季刊021期 |
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