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【宣捷專欄】淺談造血幹細胞及應用

【 此文章刊登於 台兒月刊 - 8月號 】

人類的胚胎、胎盤、臍帶、臍帶血、骨髓、周邊血液內都有幹細胞,人體各個組織及器官,一生中需不斷的更新及修復,幹細胞就是負責完成這項重大任務的關鍵性角色。延續上個月我們所談到的「新型活藥物─幹細胞」,內容概括提到了目前幹細胞發展趨勢、上市產品,及其應用疾病,這次我們將來談談幹細胞中一個十分重要的角色──「造血幹細胞」。

造血幹細胞(Hematopoietic stem cell,HSC)是指在骨髓或血液中,主要功能為造血,即分化成血液中各種型態的細胞。造血幹細胞的主要特性:能自我更新,即細胞在分裂後的子代中,其中至少一個子代細胞保持與未分裂前相同的特性,並且能不斷地分裂;能分化成各群系的血液細胞,即所謂造血作用 (Haematopoiesis),包含巨核細胞群系、紅血球群系、骨髓群系、淋巴群系的分化(請見圖一)。

↑圖一:造血幹細胞分化階層及譜系

造血幹細胞主要來源為骨髓、周邊血以及新生兒臍帶血中,而臍帶血含量較多,周邊血含量則最少,目前可用流式細胞儀的方法,使用多種細胞表面抗原(主要是CD34)來鑑別。

造血幹細胞捐贈

一般人常把骨髓誤解成「脊髓」,以為捐贈骨髓抽完後會神經麻痺,實際抽取的部位是骨盆兩側的腸骨,捐贈者需要全身麻醉進行,捐贈後不會影響以後的造血功能。造血幹細胞平常停留在骨髓內,血液中含量極少,在皮下注射白血球生長因子(Granulocyte-colony stimulating factor, G-CSF)四、五天後,全身骨髓內的幹細胞被動員起來釋放到血液中,再以血球分離機進行分離,即為周邊血幹細胞的收集方式。而臍帶血則是在新生兒出生之後,直接由臍帶中靜脈抽取臍帶血。

Miller等研究人員報導了骨髓或週邊血幹細胞捐贈後血球短期與長期變化,由美國國家骨髓資料庫中統計超過6,500位健康捐贈者,不論是骨髓或週邊血幹細胞捐贈,捐贈者的所有血球檢驗數值約在一年後回復到標準值,在後續的三年追蹤時保持平穩,所以並無數據顯示造血幹細胞的捐贈會產生幹細胞耗盡或是骨髓衰竭的疑慮。

造血幹細胞移植概況

由美國國家骨髓捐贈計劃(National Marrow Donor Program,註1)可見造血幹細胞移植趨勢,周邊血已逐漸取代骨髓來源,而臍帶血則有歷年增長趨勢(請見圖二)。台灣雖然在多數情況下異體移植常使用周邊血,但考量幹細胞屬性不同且對捐、受贈者之影響不同,骨髓仍然是一個重要的造血幹細胞來源。


↑圖二:美國國家骨髓捐贈計劃移植統計
資料來源:National marrow donor program

造血幹細胞移植及適應症

造血幹細胞移植是把含有造血幹細胞的正常骨髓、周邊血液或臍帶血像輸血一樣輸給病人(註2),病人在移植前先以超高劑量的化學藥物治療及/或全身放射線照射,期能完全消滅腫瘤細胞或致病的病原細胞,並使病人的免疫系統徹底受到抑制,以預防外來植入之造血幹細胞受到排斥,進而重建病人之造血及免疫系統。

造血幹細胞的移植中,應用最多的還是血液方面的疾病,而台灣應用最多的疾病包含急性骨髓性白血病(Acute myeloid leukemia,AML)、非霍奇金氏淋巴瘤(Non-Hodgkin lymphoma,NHL)、多發性骨髓瘤(Multiple myeloma,MM)、急性淋巴性白血病(Acute lymphoid leukemia,ALL)等,佔比約為80%(請見圖三)。


↑圖三:2009-2018年台灣造血幹細胞移植適應症統計
資料來源:中華民國血液及骨髓移植協會2018年報

至目前為止,造血幹細胞已是人們最了解的幹細胞,為許多新型態的細胞治療奠定了良好的基礎,甚至帶動了許多新興產業的出現。科技的發展推動著造血幹細胞更進一步的應用,相信造血幹細胞的研究對醫學發展會起到越來越積極的推動作用。

 

註1:國家骨髓捐贈計劃(National Marrow Donor Program)是一個美國移植醫學組織,成立於1986年,總部設在明尼蘇達州的一個非營利組織,它主導美國國內造血幹細胞和臍帶血的捐贈和配對。

註2:所謂的骨髓移植,是指從臀部上方的腸骨處,抽取造血幹細胞;而周邊血移植則是藉注入白血球生成激素,讓骨髓裡豐富的造血幹細胞大量釋放到血液,然後再蒐集起來,植入患者體內。無論是骨髓、周邊血或臍帶血移植,同樣都是蒐集健康者的造血幹細胞,移植到病患身上,只是取得的方式不同。