武汉大学学报(医学版)   2016, Vol. 37Issue (4): 529-531, 542   DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.04.004.
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引用本文 

石炳毅, 袁清. 器官移植免疫耐受研究进展[J]. 武汉大学学报(医学版), 2016, 37(4): 529-531, 542. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.04.004.
SHI Bingyi, YUAN Qing. Research Progress of the Immune Tolerance in Organ Transplantation[J]. Medical Journal of Wuhan University, 2016, 37(4): 529-531, 542. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.04.004.

作者简介

石炳毅,男,主任医师,教授,博士生导师,剑桥大学医学院高级访问学者,主要从事从事泌尿外科与器官移植的临床与基础研究,在我国器官移植理论与技术等方面取得开拓性创新。现任解放军309医院全军器官移植研究所所长、北京市器官移植与免疫调节重点实验室主任。现任中华医学会器官移植专业委员会副主任委员、北京医学会器官移植专业委员会主任委员、全国肾移植学组组长等

基金项目

国家自然科学基金资助项目(编号: 81370578;81570680)
器官移植免疫耐受研究进展
石炳毅 , 袁清     
解放军第三〇九医院/全军器官移植研究所 北京 100091
[摘要] 本文就器官移植免疫耐受研究方面的最新进展作一综述,重点阐述移植免疫耐受的诱导机制、诱导方案及标记物,对临床免疫耐受提供理论支持。
关键词器官移植    移植免疫耐受    免疫抑制    
Research Progress of the Immune Tolerance in Organ Transplantation
SHI Bingyi, YUAN Qing     
Organ Transplantation Institute of PLA, The 309th Hospital of People's Liberation Army, Beijing 100091, China
[Abstract] In this paper, we review the progress on the organ transplantation immune tolerance especially on the transplantation immune tolerance induction mechanism, the design of induction and immune tolerance markers, to provide theoretical support for clinical immune tolerance
Key words: Organ Transplantation    Transplantation Immune Tolerance    Immunosuppression    

免疫耐受(immune tolerance)是指机体免疫系统接受某种抗原后产生的特异性免疫无反应状态。免疫系统成熟的受者接受主要组织相容性复合体(MHC)不匹配供者器官移植在没有免疫抑制剂作用下(停用免疫抑制剂1年以上)移植物被接受的状态称为移植免疫耐受(transplantation tolerance)或操作性免疫耐受(operational tolerance)。器官移植后,在不应用免疫抑制措施情况下,移植物长期地、健康地、有功能地存活的免疫耐受状态是国内外移植工作者共同追求的最高目标,被称为移植领域的“圣杯(the Holy Grail)”。

1 移植免疫耐受与免疫耐受

移植免疫耐受与通常所指的免疫耐受既有共性又有区别。移植免疫耐受是在给予受者短期免疫抑制治疗,当停止免疫抑制剂后能够达到免疫耐受状态。体外研究证明,达到移植免疫耐受的移植受者的T细胞仍然对供者抗原具有反应性,但对供者移植物并没有表现临床排斥现象。免疫耐受可分为完全免疫耐受(full immune tolerance)和部分免疫耐受(partial immune tolerance)或几乎免疫耐受(proper immune tolerance或almost immune tolerance)。当移植受者仅在低剂量免疫抑制剂维持治疗下即可避免急性排斥反应和慢性移植物失功的状态称为几乎免疫耐受。完全免疫耐受在器官移植临床中非常少见,但肝脏移植、肾移植和心脏移植中均已有报道。肝脏移植免疫耐受更为常见[1, 2],肾移植免疫耐受较少见[3, 4]

2 移植免疫耐受的诱导机制

移植免疫耐受的诱导机制十分复杂,涉及免疫清除、免疫失能、免疫抑制和免疫调节等。近年来,通过对移植免疫耐受的肾移植受者进行分析发现,抑制性/调节性免疫细胞对效应细胞的优势作用导致的外周免疫耐受是诱导和维持移植免疫耐受的主要机制[5]。参与移植免疫耐受的调节性免疫细胞主要包括天然B细胞[6-10]、小部分T细胞、类浆细胞和髓样树突状细胞等[5, 11],目前的肾移植免疫耐受中的研究热点是调节性B细胞[10]和CD4+CD45RA-Foxp3hi记忆性调节性T细胞(regulatory T cell, Treg)[12]。研究发现,肾移植免疫耐受受者中总B细胞、过渡性B细胞和天然B细胞增加[13]。Chesneau等[10]还发现肾移植免疫耐受受者中存在一群颗粒酶B阳性并具有浆细胞表型的调节性B细胞,这种调节性B细胞能够抑制CD4+CD25-效应T细胞的增殖和细胞因子分泌,这种抑制作用呈现IL-21和B细胞数量的依赖性。Braza等[12]发现CD4+CD45RA-Foxp3hi记忆性Treg在肾移植免疫耐受受者中发挥重要作用,这种Treg细胞具有特异的Foxp3去甲基化模式(Treg-specific demethylated region,TSDR),高表达CD39和糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子相关受体(glucocorticoid-induced TNF-related receptor,GITR),比普通的Treg细胞具有更强的免疫抑制能力。

3 移植免疫耐受的诱导方案

已开展的诱导移植免疫耐受的方式大部分处于临床试验或动物实验阶段,包括诱导同种异基因嵌合体、应用供者抗原主动诱导移植免疫耐受、阻断共刺激通路诱导同种反应性T细胞失能、调控免疫细胞功能亚群分化、诱生和过继输注调节性免疫细胞(Treg细胞、耐受性DC细胞、供者NK细胞、NKT细胞、调节性巨噬细胞、髓源性抑制细胞、间充质干细胞、凋亡细胞等)、封闭同种反应性TCR、阻断效应细胞向移植物局部浸润等。近年来,主动诱导免疫耐受已从动物试验研究转向临床实际应用,从供受者人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)匹配扩大到HLA不匹配的肾脏移植,临床免疫耐受已经取得了令人兴奋的效果。Kawai[14]和Ilstadt[15, 16]等临床研究证实,肾移植联合应用清髓骨髓移植、供者干细胞移植和输注特殊辅助细胞等方法能够诱导暂时嵌合体形成,并且能够有效诱导HLA不匹配的临床肾移植的长期免疫耐受。这种能够诱导移植免疫耐受的暂时性混合嵌合体需要诱导多谱系造血细胞嵌合体,依赖于外周免疫调节机制而非胸腺清除(thymic deletion),并具有器官特异性(能够成功诱导肾移植和肺移植耐受,但尚不能用于诱导心脏移植免疫耐受)[17]。过继输注调节性T细胞(Treg)治疗排斥反应已进入临床转化应用阶段。研究表明,在肾移植受者应用供者Treg有助于减少免疫抑制剂的使用,促进移植物长期存活。Leventhal等报道了2014年后期进行的Ⅰ期临床试验中期的初步结果,12例活体肾移植受者接受供者多克隆扩增的Treg治疗1月后,程序性活检未观察到排斥反应、抗供体特异性抗体(DSA)、感染等并发症,初步免疫细胞表型分析显示,外周血CD4+CD127-CD25HighFOXP3+Treg细胞数量增加了9-20倍[18]。国内专家也通过实施早期脱敏、减少血液中的B细胞、血浆置换及新型免疫抑制方案,成功开展了ABO血型不相容肾移植手术,有效降低了ABO血型不相容肾移植受者术后早期移植物失功与早期排斥反应的发生率,明显提高了移植物的存活能力。

近年来,国际上各移植中心采用不同的策略来诱导临床免疫耐受。目前美国肾移植临床免疫耐受研究十分“活跃”的五个研究中心受到了重点关注,包括:Northwestern University、MGH (Massachusetts General Hospital)、Terasaki Foundation Laboratory (UCLA)、Stanford University和Jonhs Hopkins Hospital。这五个研究中心应用各自的临床免疫耐受策略取得了较好的诱导效果。MGH肾脏移植临床免疫耐受方案是:①移植前进行胸腺照射(7 Gy,-d1),②抗CD2单抗治疗(-d2,-d1,d0,+d1),③抗CD20单克隆抗体(Rituximab)治疗(-d7,-d2,+d5,+d12),④环磷酰胺(Cyclophosphamide,CTX)(-d5,-d4)治疗,⑤使用CNI类免疫抑制剂(d0-9m)。Stanford肾脏移植临床免疫耐受方案是:①HLA匹配移植受者给予抗胸腺球蛋白(Anti-thymocyte globulin, ATG)治疗5次(d0,d1-d4),②全淋巴区照射(total lymphoid irradiation, TLI)10次(120 cGy,d1-d9),③术后第11天静脉输注供者CD34+细胞(>4×106/kg,d11)和供者CD3-细胞(1.0×106/kg),④钙调神经磷酸酶抑制剂(CNI)类免疫抑制剂治疗(d1-d180),⑤霉酚酸酯(MMF)治疗(d11-d60);对于HLA不匹配移植受者,输注供者CD34+细胞和CD3-细胞的剂量增加,CNI使用延长至肾移植后15个月,MMF使用延长至肾移植后12月, 其余诱导方式与HLA匹配移植受者相同。Terasaki Foundation Laboratory的肾脏移植临床免疫耐受方案是:①活体供肾肾移植,②克隆清除+全淋巴照射(TLI)或克隆清除+蛋白酶体抑制剂硼替佐米(bortezomib),③不用免疫抑制剂或仅用低剂量强的松;Northwestern肾移植临床免疫耐受方案是:①氟达拉滨(Fludarabine)治疗(30 mg/kg, -d4, -d3, +d2),②CTX (50 mg/kg,-d3,+d3), ③全身照射(total body irradiation, TBI)1次(200 cGy,-d1),④基于CD8/TCR辅助细胞的造血干细胞(FCRx)输注(+d1), ⑤TAC治疗(-d2-+14m),⑥MMF治疗(-d2-+12m)[18]

4 移植免疫耐受的标记物“指纹(Fingerprints)”

理想的免疫耐受诱导方案是个体化监测受者对供者的特异性免疫应答,及时调整针对不同供-受者组合的免疫抑制剂撤除时间,如果发现受者不能形成良好的免疫耐受,相应延长其免疫抑制剂的使用时间。因此,当前移植免疫耐受研究的重点发展方向之一是筛选免疫耐受特异性的生物标记物,形成移植免疫耐受的标记物指纹谱(biomarker signature profiles),建立个体化、特异性的移植免疫动态监测体系,监测移植受者是否达到免疫耐受状态,是否免疫抑制过度或不足,用来指导移植临床免疫抑制剂的调整和撤除时间。

目前免疫耐受标记物的研究涉及外周血、尿液和移植物组织标本中的细胞亚群、mRNA、miRNA、外泌体、蛋白分子等[5]。在肾移植免疫耐受受者中发现B细胞、T细胞和树突状细胞的mRNA含量增加,而在肝移植中则主要是NK细胞的mRNA含量增加。肝、肾移植耐受中发现的共同点是外周血Treg细胞的比例和相关mRNA升高。也有研究显示,肝、肾移植免疫耐受中没有变化相同的生物标记物[6]。虽然在肝、肾移植中很少见到统一的免疫耐受标记物,但总B细胞、过渡性B细胞和天然B细胞的比例和相关mRNA升高普遍见于肾移植免疫耐受中[13],而NK细胞相关指标增加则在肝移植免疫耐受受者中普遍存在。

随着免疫耐受标记物的研究的进展,许多标记物被筛选出来,包括MAPK1、NFKB2、PDGF、HIPK1等分子。然而,迄今为止,仍未建立国际统一认可的移植免疫耐受“指纹”。鉴于同种异基因免疫耐受机制的复杂性,建立一个统一的、涵盖所有器官移植的特异性免疫耐受的检测系统难度很大,推测最敏感和特异的免疫耐受“指纹”极有可能是一个由交叉生物技术平台检测形成的、能够准确反映耐受原免疫应答复杂机制的生物标记物谱。移植免疫耐受“指纹”的发现和检测系统的建立会进一步推动移植临床的诊疗向个体化、精准化发展。

综上所述,随着对移植免疫耐受机制研究的深入、诱导方案的探索、特异性生物标记物的筛选、检测体系的建立以及效果可期的免疫耐受诱导临床实验研究的进步,建立移植受者的个体化诊疗体系和诱导临床移植免疫耐受的目标终将实现。

参考文献
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