科普 | 根植于生命的“种子”：造血干细胞

撰文│杏　仁

编辑│李佳潞

审校│汤红明

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本文由造血干细胞的历史、造血干细胞的特性、造血干细胞的移植、造血干细胞治疗血液系统疾病、造血干细胞的发展前景5部分组成。

造血干细胞（Hematopoietic stem cells, HSC）是血液系统中一种成体干细胞。所有的血细胞都是造血干细胞分化而来，它是人体的“种子细胞”。根据其来源，造血干细胞可分为骨髓造血干细胞、外周血造血干细胞、脐带血造血干细胞。

关于造血干细胞是多能干细胞还是专能干细胞，当前仍存在不同的观点和争议，我们前期对其做了相关探讨（科普 | 造血干细胞属于单能干细胞还是多能干细胞？）

我国血液疾病患者基数庞大，发展起步较晚，但在吴祖泽院士、陆道培院士等老一辈科研工作者的潜心攻关下，以造血干细胞移植技术为代表的相关创新技术正不断改善着血液疾病患者的治疗体验和效果。

造血干细胞的历史

1956年

“骨髓移植之父”爱德华•唐纳尔•托马斯对一对同卵双胞胎进行了第一次骨髓造血干细胞移植以治疗其中一名晚期白血病患者，随后又对 5 名患者进行了相同的治疗。6位病人都首先进行辐射和化疗，然后再使用来自同卵双胞胎的骨髓进行静脉注射。一年后，托马斯在New England Journal of Medicine上发表了关于人造血干细胞移植的第一篇论文，从而开启了造血干细胞移植的先河。

1964年

1964年1月27日，“中国骨髓移植奠基人”陆道培院士在北京大学人民医院成功进行了亚洲第1例、世界第4例异体同基因骨髓造血干细胞移植，让一位患有严重再生障碍性贫血的年轻护士由此获得新生，也宣告了我国造血干细胞移植事业的诞生。

1981年

在北京大学人民医院血液病科的基础上，北京大学血液病研究所成立，同年成功进行了我国首例异基因骨髓造血干细胞移植。

1988年

法国医生Gluckman完成了世界第1例脐带血移植。Gluckman利用脐带血移植治疗一名患有范可尼贫血的5岁美国小男孩，该男孩利用了其刚出生妹妹的脐带血。患者至今无病生存，具有完整的血液和免疫系统功能。

1990年

爱德华•唐纳尔•托马斯和“肾脏移植之父”默里被共同授予诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们“在用于治疗人类疾病的器官和细胞移植方法的发现”。

1996年

一名26岁的上海年轻人与一位11岁的杭州小患者配型成功。几个月后，在我国第一家红十字医院——原上海医科大学附属华山医院施行了我国第一例非血缘外周血造血干细胞移植术。

造血干细胞治疗的特性

造血干细胞是研究历史最长且最为深入的一类成体干细胞。一般来说，造血干细胞发挥作用主要基于其以下4大特性。

1. 自我更新

在胎儿发育期间，人类造血干细胞定植于骨髓，进行自我更新，一个造血干细胞能够不对称分裂产生两个子细胞，其中一个继续保持亲代的干性，另一个则分化为短期造血干细胞或造血祖细胞，在整个生命中维持造血。

2. 高度增殖

造血干细胞处于原始细胞阶段，具有较强的增殖和分裂能力。在正常生理状态下，造血干细胞含量维持在10%即可维持正常机体的造血机能；由于放、化疗造成造血细胞明显减少或在动员剂的作用下，造血干细胞能够大量分裂。

3. 多向分化

造血干细胞具有向各系血细胞分化的能力，以维持机体血细胞的平衡。造血干细胞可以分化成红细胞、巨核细胞、T淋巴细胞等不同类型的组织细胞；在体外，造血干细胞还可以在某些促分化因子的诱导下分化为神经细胞和肝细胞等。

4. 归巢效应

造血干细胞经外周血循环进入体内，与基质细胞、窦内皮细胞和骨髓基质中的一系列黏附分子相互作用，并在细胞因子的调节下植入到骨髓干细胞龛（读作：kān，干细胞龛是人体内干细胞集中储存的部位），行使其增殖、分化、重建造血和免疫的功能，这个过程称为归巢。

造血干细胞的移植

目前，我国造血干细胞移植技术已相对成熟。在移植前，供者和受者需要进行HLA分型检测。检测结果中，我们经常听到的“全相合”“半相合” 是怎么回事呢？

通常，供者和受者如果在HLA-A、B、C、DR、DQ 5个位点在基因分型上完全相合，称为“10/10相合”，或者在HLA-A、B、C、DR 4个位点等位基因完全相合，称为“8/8相合”，以上两种情况均称为“全相合”。一般来说，造血干细胞移植首选自体或异体同基因（见于同卵孪生同胞），即全相合配型。

在亲缘供者进行造血干细胞移植时，如果供者受者在HLA-A、B、C、DR位点存在错配，即称为“半相合”。一般来说，异体异基因移植前需要进行配型，亲缘供者至少达到5个位点一致的半相合配型，非血缘供者则需达到8个以上位点相合方可进行移植。

公开数据显示，截至2024年3月，中华骨髓库提供造血干细胞移植17,232例，其中国（境）外376例。我国卫健委批准执业的7大脐带血造血干细胞库移植超50,000例，其中，北京脐血库超2,000例，天津脐血库超3,600例，上海脐血库7,024例，浙江脐血库1,181例， 山东脐血库17,902例，广东脐血库4,796例，四川脐血库1,3600例。

造血干细胞治疗血液系统疾病

据公开资料显示，截止2024年3月，国家备案的158项干细胞临床研究中，有2项涉及造血干细胞。

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在我国，造血干细胞被准许用于血液系统疾病的临床治疗。

1. 白血病

白血病是一类造血干细胞恶性克隆性疾病，是造血功能被破坏的典型疾病。临床可见不同程度的贫血、出血、感染发热及肝、脾、淋巴结肿大和骨骼疼痛等。在我国，每10万人中约有3人罹患白血病。

造血干细胞对白血病的治疗有一定的作用，包括难治性白血病、骨髓增生异常综合征、慢性淋巴细胞白血病及慢性粒细胞白血病等，通过静脉输注造血干细胞，重建患者正常的造血及免疫系统，破坏骨髓、血液和身体其他部位的癌细胞。

2. 地中海贫血

地中海贫血（以下简称地贫）是一种遗传性溶血性贫血疾病，主要是由于患者体内的珠蛋白基因缺陷，导致患者体内血红蛋白成分发生变化。地贫患者会出现精神萎靡、面色苍白、体力薄弱、免疫力低下、易生病等一系列问题。地贫是我国南方地区最常见、危害最大的遗传病，广西地区地贫携带率甚至高达24%。

造血干细胞移植是被证明能够根治地贫的方法。将具有正常珠蛋白基因功能的干细胞移植到患者体内，并在其体内进行成功表达，以纠正地贫患者体内异常血红蛋白的表达，从而实现地贫的治疗甚至治愈。

3. 再生障碍性贫血

再生障碍性贫血（以下简称再障），是一组由多种病因所致的骨髓造血功能衰竭性综合征，以骨髓造血细胞增生减低和外周血全血细胞减少为特征，临床以贫血、出血和感染为主要表现，严重者甚至可引起贫血性心脏病、心力衰竭等。再障在欧美为罕见疾病，但是在我国每百万人口发病率为7.4。

对于重型或极重型再生障碍性贫血患者，首选异基因造血干细胞移植治疗。给患者回输健康供者的造血干细胞，当其发挥正常功能时，就能够生产出足够的血细胞了。此外，通过造血干细胞移植还能重建患者的免疫系统，降低再障复发。

4. 淋巴瘤

淋巴瘤是一类起源于淋巴组织的恶性克隆性肿瘤，主要表现为无痛性淋巴结肿大、肝脾肿大等，危及全身各组织器官。我国淋巴瘤发病率约为6.6/10万，且以3~5%的速度加速上升。

淋巴瘤通常可以通过联合化疗进行治疗，但其仅能改善患者症状，而唯一能治愈淋巴瘤的有效方法只有造血干细胞移植。对淋巴瘤患者先进行强烈的放化疗等预处理，最大限度杀灭患者体内的癌细胞，再将造血干细胞植入患者体内，使其造血和免疫功能恢复的方法。

5. 先天性无巨核细胞性血小板减少症

先天性无巨核细胞性血小板减少症是一种散发的以血小板减少和巨核细胞增生不良为特征的罕见病。常因皮肤和（或）颅内出血而被发现，在活产新生儿中的发生率为1/20万。

血小板输注为缓解疾病临床症状的主要措施，造血干细胞移植则是唯一的根治手段。患者接受造血干细胞移植后，其血象及血小板将能得到提升和恢复。

造血干细胞的发展前景

随着科学技术不断发展，科学家们对造血干细胞展开深入研究，造血干细胞在其他系统疾病的治疗方面也有着很好的发展前景，造血干细胞在各类常见病、多发病、重大疑难疾病及重大传染病方面有着较大的突破。

脑卒中

脑卒中指多种原因导致脑血管受损，局灶性（或整体）脑组织损害，引起临床症状超过24小时或致死的疾病。在我国居民死亡原因中，脑卒中排首位。

在前期的研究中，脐静脉血液来源的单个核细胞已被证明在中风急性期和亚急性期的动物模型中能发挥强大的治疗作用。2021年，我国台湾地区一名缺血性脑卒中偏瘫患者在中风发作第8天接受脐血干细胞治疗，于8天后出院，并在12个月内取得完全康复。结果发表在Cell Transplantation期刊上。

狼疮性肾炎

狼疮性肾炎是系统性红斑狼疮最常见和最严重的临床表现，合并双肾不同病理类型的免疫性损害，同时伴有明显肾脏损害临床表现的一种疾病。其导致的肾衰竭是系统性红斑狼疮死亡的常见原因。

南京大学医学院刘志红院士团队开展了一项临床研究，评估自体造血干细胞移植治疗难治性狼疮肾炎的疗效和安全性。研究共纳入22例难治性狼疮肾炎患者，用环磷酰胺和粒细胞集落刺激因子动员外周血干细胞，并在用环磷酰胺和抗胸腺细胞球蛋白处理后重新输注自体造血干细胞。结果发现，有 18 例（82%）患者完全缓解，1例（5%）患者部分缓解，5年总生存率和无病生存率分别为91%和53%。研究结果发表于Clinical Journal of the American Society of Nephrology期刊中。

黏多糖贮积症

黏多糖贮积症是一组复杂的、进行性多系统受累的溶酶体病，是由于降解糖胺聚糖的酶缺乏所致。其被收录于我国《第一批罕见病目录》中。

2022年，2岁9个月的凡凡（化名）被诊断为黏多糖贮积症，在北京陆道培医院医生的建议下，顺利完成了异基因造血干细胞移植。移植后1月余，其体内α-L-艾杜糖苷酶从只有正常值的1.5%增长至83%，而尿黏多糖降至正常范围。移植后3月余，其三系血象恢复正常，无移植物抗宿主病及感染表现，并已顺利出院。

随着科学技术的发展，许多在过去无从下手的血液系统疾病都被造血干细胞一一攻破。健康人群可以选择作为志愿捐献者加入中华骨髓库，将为血液疾病患者带来生的希望；或是为刚出生的孩子存一份脐带血造血干细胞，也是未来健康的一份保障。

除了造血干细胞外，其他类型的干细胞（如间充质干细胞）在骨关节炎、急性心肌梗死、移植物抗宿主病、克罗恩病、脊髓损伤等方面也发挥了巨大作用，针对上述适应证，国外已有21种干细胞产品上市，具备一定的疗效和安全性。而在我国，除造血干细胞外，其他类型的干细胞仍处在临床研究阶段。我国“造血干细胞奠基人”吴祖泽院士曾呼吁道，“我国干细胞产业应从研究尽快向临床转化，尽早造福我国病患。”相信在不久的将来，干细胞将会在各类疾病上进行广泛的临床应用，为广大患者带来福音。

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东方干细胞科普团，由俄罗斯工程院外籍院士刘中民教授领衔。关注“干就有未来”微信公众号，我们将不定期推出更多科学有趣的干细胞科普知识，与您一同领略干细胞的魅力！

由国家卫健委主管、同济大学附属东方医院承办的《医学参考报》干细胞与再生医学专刊，为医务工作者科普成果提供展示平台，每期预设1~2个版面作为科普版，暨面向医生读者学科间的科普，面向大众读者的医学科普，内容与专刊主题相通，即“干细胞和/或再生医学”。

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