器官移植術後細胞排斥反應的精準防治

專家簡介

周佩軍，醫學博士，主任醫師，博士研究生導師，上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院泌尿外科副主任、負責腎移植病區工作。從事腎移植受者免疫狀態評價的臨床研究，國內率先系統開展MMF治療藥物監測、細胞內免疫抑製藥物濃度監測，並有效應用於臨床。獨立承擔國家自然科學基金資助課題多項。在國內外專業期刊發表論文50餘篇。

對於與死亡抗爭的終末期器官功能衰竭患者，器官移植毫無疑問是最有效的治療手段。經過半個多世紀的發展，器官移植已經取得巨大的成功，挽救了眾多患者的生命。但由於移植受者臨床及病理表現複雜、高危移植人群多，儘管移植近期效果顯著改善，但遠期效果卻停滯不前。實現移植受者長期生存的夢想，一直是移植醫生的職業追求所在。

精準醫學的概念

精準醫學是指把個體基因、分子、環境、行為和其他等影響健康和疾病的因素進行精確劃分後進行疾病診斷、治療和預防的一種醫學方法。這要求我們要更好地理解疾病的發病機制、評估疾病風險、對疾病分級以及優化治療方案（圖1）。基礎醫學研究如分子生物學、基因組學和生物信息學等的進展使精準醫學成為可能。傳統的疾病預防、診斷和治療仍存在一些局限性，未來的精準醫學則能夠揭示真實的人類健康生態圖譜，更好地促進健康和疾病預防（表1）。

圖1精準醫學的兩個模式

表1當前診治策略的局限性和精準醫學的前景

器官移植的精準時代

早在1954年進行第一例器官移植之前，基因參與器官移植免疫耐受及排斥的機制已經被認識到了，而目前的器官移植絕大部分都是異基因移植。供體和受體之間的表觀遺傳學或遺傳差異可以影響細胞表型，如mRNA轉錄和降解、選擇性剪接和蛋白質-蛋白質相互作用，均相繼影響免疫應答過程，如細胞與細胞的相互作用和供體-受體抗體結合。因此，從器官移植開展之初，移植醫生便不斷地尋求供受體精準配型、免疫監測與評估以及優化免疫抑制治療策略。隨著整體醫學及移植領域基因、分子、大數據等研究發展，器官移植精準醫療的關注重點也需要轉換（圖2~3）。

圖2精準醫療的關注點

圖3器官移植的精準醫學工作流程

排斥反應仍然是器官移植後面臨的最大挑戰。強效免疫抑制劑的出現顯著降低了移植術後的免疫排斥風險，但終身免疫抑制治療，也給器官移植受者帶來諸多不良事件，甚至受者死亡。器官移植迫切需要精準地判斷免疫狀態及個體化免疫抑制治療。

T細胞介導的排斥反應：怎樣精準診斷？

病理活檢雖然是診斷T細胞介導排斥反應（TCMR）的金標準，但由於其有創性操作、樣本取樣誤差、觀察者間的變異性、非同種免疫特異性的炎症和損傷模式等缺陷，Loupy教授在今年2015 Banff會議報告中指出，現在的Banff標準難以達到精準診斷的目的。

在分子或細胞水平的生物標誌物檢測能夠先於組織病理學證據鑒別疾病進展、炎症或腎損傷等，及早發現排斥反應，並早期干預。目前，已發現了很多與急性排斥反應相關的生物標誌物（表2）。此外，血漿供體來源游離DNA（dd-cfDNA）是目前急性排斥反應生物標誌物的研究熱點，dd-cfDNA可在急性排斥反應發生前1個月內上升，如果排斥反應持續存在，dd-cfDNA水平則持續上升，是早期診斷ACR的可靠標誌物及器官健康狀態的量化指標。

表2急性排斥反應相關生物標誌物的研究現狀

Alberta移植應用基因組中心（ATAGC）進行的INTERCOM研究，建立了分子微視野診斷系統（MMDx），為精確診斷提供了重要依據，有望成為新的TCMR診斷系統，第一次將TCMR與抗體介導的排斥反應（ABMR）區分開。美國Kadota教授等根據計算機模型分析，將病理診斷為TCMR的分為兩型：TCMR01和TCMR02，發現了1933種基因表達，不同亞型有不同的生物途徑和調節網路，並能預測對不同免疫抑制治療藥物的反應，為分子診斷的發展提供了一種策略，提高診斷的準確性，有助於個體化治療的發展。不過，如何利用現有龐大的醫學數據解讀臨床現象，還存在很大的困難和挑戰。

T細胞介導的排斥反應：怎樣個體化藥物防治？

現有抗排斥反應藥物主要包括皮質類固醇、鈣調磷酸酶抑制劑（CNI）、嗎替麥考酚酸（MPA）、mTOR抑制劑等基礎免疫抑制劑，以及單抗或多抗類藥物等。目前單抗類藥物發展迅速，其角色正從生物類免疫抑製藥物向免疫調節藥物轉變，與基礎免疫抑制劑的聯合應用恰恰體現了精準醫療的應用。這些藥物的作用機制及潛在新靶點如圖4所示。

圖4免疫抑制劑作用機制

免疫耐受是器官移植免疫治療的終極目標，儘管這一目標很難達到。目前研究熱點聚焦在：研發最小免疫抑制劑劑量、長期毒副作用更小的免疫抑制方案，探索誘導操作性免疫耐受以及抗排斥治療的新葯。新一代藥物和新的治療方案則可使CNI最小化，並在高度選擇的受者中誘導操作性耐受，以及根據受者的特定需求個體化免疫抑制治療。

當前，很多藥物的臨床應用都是「一刀切」模式，即一個劑量應用於所有的患者。然而，免疫系統是由非常複雜和互相關聯的信號通路組成，高度複雜並不斷變化，但目前缺乏可信的衡量免疫抑製程度的臨床標誌物。且每位患者的疾病狀況、藥物遺傳學和葯動學參數、免疫風險、潛在共病及聯合用藥情況都可能存在差異。

圖5 TDM在精準醫學中的作用

在精準醫學理念下的藥物基因組學和治療藥物監測（TDM）有望保證患者藥物劑量的個體化，並使每例患者都獲得最佳的治療效果（圖5）。

與上海交通大學丁顯廷教授合作，利用質譜流式細胞技術（CyTOF），我們瑞金醫院移植中心已開始對腎移植受者外周血單個核細胞進行高通量數據分析，採用19種金屬同位素標記的抗體，對細胞表面標誌進行精準的亞型分析；同時以15種抗體對細胞內信號傳導網路進行全面解析。有助於在單細胞水平了解腎移植術後患者體內免疫細胞簇群的分化狀況，並可能篩選出免疫耐受和排斥反應相關的生物學標誌（Bio-marker）。通過CyTOF無創檢測及海量數據的疊加分析，可了解腎移植受者機體免疫應答狀態，對臨床治療藥物調整、感染和腫瘤預防等具有指導意義。

以嗎替麥考酚酯（MMF）為例，雖然其並無肝腎毒性和心血管風險，但隨著臨床應用的不斷增多和患者個體化治療的需求，綜合個體差異、毒副作用和長期聯合用藥的特點，對MMF進行TDM也已成為共識，主要是通過有限取樣法（LSS）估算其活性代謝物MPA AUC，並通過觀察MPA的作用靶點次黃嘌呤單核苷酸脫氫酶（IMPDH）活性水平監測其藥效學。除了血葯濃度的檢測，也可檢測組織液、細胞內的藥物濃度。在細胞內採用質譜分析法可同時檢測MPA、環孢素、FK506等藥物濃度，可更加精準地觀察細胞內藥物濃度，此方法正逐漸應用於臨床並取得很好的效果。上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院移植中心與臨床藥理研究室持續開展MPA的臨床藥理學研究，主要的MPA AUC計算公式已經開發成手機APP，將使其計算和應用極大地便利化。

小結

在精準醫學時代，器官移植的診斷和治療模式正在發生改變。在分子和細胞水平的生物標誌物研究，以及分子診斷學的重要進展將有望精準診斷TCMR，從而在準確監測移植物排斥反應的同時還有助於明確藥物靶點並預測疾病轉歸。對於TCMR的藥物治療，目前也越來越重視個體化，TDM是確保每例患者個體化合理用藥、提高移植物長期生存率的有效措施，而未來的免疫抑制治療將有望根據每例患者的特定需求而制定更為個體化的策略，達到精準治療的目標。

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