含全骨髓照射预处理方案在白血病造血干细胞移植中的应用

造血干细胞移植（HSCT）是白血病的主要治疗方法之一，移植前预处理方案是影响患者移植后生存的重要因素。全身照射（TBI）可作用于化疗药物无法达到的某些器官以清除白血病细胞，还可抑制患者免疫功能使供者的造血干细胞得以成功植入[1]–[2]，一直被作为移植预处理方案中的重要组成部分。然而，由于TBI缺乏精确性和器官靶向性，过高的照射剂量会累及正常的组织或器官（肺、心、肝脏和肾脏），从而引发放疗相关毒性并使移植相关死亡率（TRM）升高。为了减轻TBI相关毒性，也有一些不含TBI的清髓性预处理方案被用于临床，但是否优于含TBI方案尚无定论[3]–[4]。可喜的是，随着影像学技术的发展，在二十世纪九十年代螺旋断层放射治疗系统的出现，使得实现全骨髓照射（total marrow irradiation, TMI）和全骨髓联合全淋巴照射（total marrow lymphoid irradiation, TMLI）成为可能，TMI/TMLI逐渐被用于移植预处理，可在具有高疾病负荷或高风险部位调控放射剂量，在清除白血病细胞的同时减少放疗对重要器官的毒性并提高放射治疗指数[5]。基于上述优势，TMI/TMLI正逐渐替代TBI，成为HSCT预处理方案的重要组成部分。

目前国外已开展多项临床试验[5]–[7]，国内的一些中心也将TMI/TMLI应用于预处理方案中[8]–[9]，研究结果均表明含TMI/TMLI的预处理方案用于血液恶性肿瘤HSCT在改善患者预后的同时降低了对正常组织的照射相关毒性。在白血病患者预处理中，TMI的最适照射剂量以及联合化疗方案仍处于探索中。对于复发难治的白血病患者，与TBI相比，在增大TMI照射剂量的同时，既要保证有效地降低复发率，又不会引起相应程度的严重放疗相关毒性。因TMI/TMLI属于发展探索阶段，目前还没有作为一种标准的移植前预处理组成成分。

一、TMI的照射特点

1．靶区特异性：传统的TBI无法精确调控照射区域，导致不能精准作用于高白血病细胞负荷区域和高危器官，且在满足靶区照射剂量的同时无法避让其余正常器官。因此即使为了满足靶区照射剂量而加大照射强度，其余器官或组织由于未受到保护发生的急、慢性毒性反应使患者预后较不含TBI方案无明显改善[10]。Wong等[5]研究显示，急性白血病患者接受12 Gy的TBI照射时，除靶区组织外，所有器官均可接收到全部的照射剂量，在使用部分肺部防护措施后，40%的肺组织仍接收至少10 Gy的照射剂量，100%的肺组织接受至少6 Gy的照射剂量；而当患者接受12 Gy TMI/TMLI照射时，器官的照射剂量较TBI降低1.7~7.5倍。Hui等[7]研究发现，相较于传统的TBI照射，6 Gy的TMI可使高危器官的照射剂量降低30%~88%。Schultheiss等[11]的研究结果同样表明，与含TBI的预处理方案相比，TMI使正常器官受到的中位照射剂量降低了51%。这些研究都显示TMI/TMLI可精准调控放射线至靶区组织，同时避开正常组织及器官。在增加骨髓、淋巴组织等区域照射剂量的同时降低了对正常组织器官的照射剂量从而减少了放疗相关的毒性作用，同时提高了放射治疗效率以进一步改善患者预后，为其在HSCT中的应用奠定了有力的影像学基础。

2．最大安全照射剂量：对于一些复发难治的白血病患者，需要增加白血病细胞浸润部位及高风险部位的照射剂量来降低移植后复发率，然而在TBI中实现剂量扩大具有一定困难，因其对正常器官组织有较大的损伤[12]。目前，在采用含TBI的预处理方案中，大多数中心采用总剂量12~15 Gy的分次照射方式。研究表明，分次照射可以降低发生肺部损伤的概率，同时增大到达靶区的照射剂量，但仍然对正常器官损伤较大[13]。一项研究显示，将TMI的照射剂量提升至20 Gy时正常器官接受到的照射剂量低于传统12 Gy TBI[5]。另一项前瞻性研究表明，在接受亲缘脐血干细胞移植的高危白血病中，将TMI的照射剂量提升至15 Gy（剂量率3 Gy）导致的放疗相关毒性是可接受的[14]。Stein等[15]对51例处于活动期的复发或难治急性白血病患者进行了一项Ⅰ期临床试验，采用TMLI（12~20 Gy）/环磷酰胺/依托泊苷方案进行预处理，结果显示患者能接受的剂量率为2 Gy，最高照射剂量为20 Gy。虽然以上两项研究的TMI最大照射安全剂量不同，但两者的生物学有效剂量（BED）相较于传统的TBI照射方法提高程度相似（分别为68%和62%）[14]–[15]。BED的影响因素主要为剂量率、照射次数、以及器官的敏感性，其中剂量率对BED的影响最大。因此，临床上可通过提升剂量率以提高BED，从而提升含TMI预处理HSCT对白血病的疗效。

二、含TMI预处理HSCT的疗效

1．造血重建与移植物抗宿主病（GVHD）：Hui等[7]于2009年报道了1例采用含3次600 cGy TMI移植预处理方案的患者，在首次照射后发生严重的恶心和呕吐（无其他严重不良反应），+11 d粒细胞植入，+58 d血小板植入，且在+150 d后仍处于良好状态，没有复发相关证据。在采用TMI/依托泊苷/环磷酰胺作为预处理方案的Ⅰ期临床实验中，51例患者粒细胞植入率为100%，粒细胞中位植入时间为15（11~23）d；45例患者获得血小板植入，血小板中位植入时间为17（11~77）d，并且2 000 cGy的TMI不会增加发生急性GVHD的风险，Ⅱ~Ⅳ级急性GVHD的累积发生率为43.1%，而Ⅲ/Ⅳ级急性GVHD的累积发生率为13.7%[15]。在另一项采用TMI/氟达拉滨/环磷酰胺预处理方案的Ⅰ期临床试验[16]中，粒细胞中位植入时间为15 d，血小板中位植入时间是15.5 d；粒细胞与血小板的植入时间在3、6、9、12 Gy TMI四组中差异无统计学意义；在9 Gy TMI组中，有1例患者在+72 d发生急性GVHD。结果表明，采用含TMI的移植预处理方案能使供者造血干细胞成功植入，且GVHD的发生率在可接受的范围内。

一项关于TBI和TMI的动物模型研究[17]阐释了经TBI/TMI治疗后小鼠在分子层面上的改变，研究发现TBI治疗后的小鼠器官或骨髓中的基质细胞衍生因子（SDF-1）含量增高。SDF-1作为一种趋化因子，可使供体细胞从血液中聚集至器官而非骨髓，造成移植效率降低。而经TMI照射后的小鼠器官或骨髓中SDF-1含量并未升高，表明其供体细胞能够成功地聚集至骨髓中，从而达到成功植入的目的；研究还发现，经TBI照射后的小鼠其小肠组织中与组织损伤修复相关的生长因子的变化，表皮生长因子（EGF）含量下降，造成双调蛋白（amphiregulin, AREG）与EGF的比值异常升高，说明了小肠组织修复不完全，而TMI组小鼠的肠道损伤明显减小，保留了比TBI更好的组织修复能力，但是在TBI/TMI暴露的动物之间，肠道或肝脏的GVHD组织学严重性评分没有显著差异。因此，这一项动物研究为临床研究提供了基础理论支持，提示放射治疗可能通过上述分子水平影响供者造血干细胞的植入以及GVHD发生率。

2．预处理方案相关毒性：传统的TBI无法精确调控放射区域，会导致放射相关的急、慢性毒性反应。急性毒性反应包括：恶心呕吐、腹泻、疲劳、食欲减退、脱发、面颈部红斑、黏膜炎、食管炎、腮腺炎、口干、泪水减少、肝静脉闭塞病，慢性毒性反应包括照射相关间质性肺炎、白内障、性功能减退、甲状腺及肾功能不全、骨矿物质密度降低以及继发性恶性肿瘤[18]–[19]。TMI可精确调控放射线至靶组织，减少对其他组织器官产生影响，从而减轻了毒性反应的发生。一项关于TMI的研究中，仅观察到Ⅰ、Ⅱ级毒性反应，无Ⅲ、Ⅳ级毒性反应发生[20]。同样地，一项前瞻性研究表明患者在移植前接受含12 Gy（1.5 Gy，每日2次）TMI的预处理时，临床观察到Ⅱ/Ⅲ级恶心、呕吐、黏膜炎、腹泻，无一例患者发生3/4级的血液学毒性，且患者都实现了成功植入[21]。Han等[22]研究TMI与TBI两种放射治疗方式对患者放射相关肿瘤的影响，发现20 Gy TMI照射组发生器官肿瘤的风险男性和女性中分别为184.6±8.1和263.7±9.2；12 Gy TBI照射组发生器官肿瘤的风险在男性和女性中分别为：223.0±2.3、293.2±1.3（每年每10 000人中发生照射相关继发肿瘤的人数），结果表明TMI的高剂量放射治疗方式相比于传统的12 Gy TBI治疗方式能显著降低放射相关肿瘤的风险。

3．含TMI预处理方案对患者生存的影响：TBI的抗白血病效应呈剂量依赖性。两项研究[12],[23]比较了TBI照射剂量分别为1 200 cGy和1 575 cGy对髓系白血病患者预后的影响，两者在第一个完全缓解期后3年的复发率分别为35%和12%，但由于高放射剂量组毒性效应和GVHD导致的死亡率增加，结果两者的无病生存（DFS）率类似，提示加大TBI照射剂量对预后并无改善作用。而采用含TMI的移植预处理方案在减轻放疗毒副作用的同时提升了对靶组织的照射强度，使含TMI移植预处理方案在降低复发率方面较含TBI方案显示出优势。

TBI联合大剂量化疗的传统预处理方案对活动期白血病患者疗效较差，移植后3年总生存（OS）率在急性髓系白血病和急性淋巴细胞白血病（ALL）中分别为19%、16%[24]，因此探索有效的预处理方案对于提高白血病患者的移植疗效是非常必要的。以往研究表明含TBI预处理方案较不含TBI的方案有更好的移植疗效[25]–[26]，但是被增加的TBI相关毒性和TRM所限制[27]–[28]。有并发症、年龄超过50岁及挽救性治疗的患者，通常无法耐受含TBI的清髓性预处理[29]。TMI弥补了TBI的缺陷，TMI/TMLI可与减低强度预处理方案联合。Jensen等[30]采用TMLI/氟达拉滨/美法仑方案对47例急性白血病患者进行移植预处理，移植后预期2年OS率为52%，5年OS率为43%，2、5年无事件生存（EFS）率分别为50%、41%，2、5年累积复发率（CIR）分别为16%、23%，2、5年非复发死亡率（NRM）分别为34%、36%，没有患者因急性GVHD死亡，表明TMLI联合减低强度预处理方案可耐受且效果良好。Stein等[15]的Ⅰ期临床试验采用TMLI/环磷酰胺/依托泊苷方案对51例难治性急性白血病进行移植预处理，+100 d NRM仅为3.0%，移植后1年为8.1%，患者接受2000 cGy的放疗时，移植后1年OS率为55.5%。这一结果表明在难治/复发患者中含大剂量TMI预处理方案的照射相关毒性及并发症发生率不高于TBI。含放疗的预处理被广泛应用于allo-HSCT中，一项研究显示TMI可以对ALL实现令人满意的免疫抑制并更有效地清除肿瘤细胞。Jiang等[8]前瞻性纳入14例ALL患者，中位随访14.6（4~28）个月，有4例患者发生非复发性死亡，其中10例获得持续的完全缓解（包括髓外白血病），移植后1年OS率和DFS率均为70.7%。

目前，尚无含TMI与仅含化疗预处理方案HSCT治疗急性白血病的对比研究数据。

三、结语

TMI通过对靶组织进行精准照射，避开正常组织和器官，能够大大提高放疗效率，不仅减轻了对于正常器官的毒性作用，还能扩大放疗在移植预处理方案中的适用范围，使患者能获得较好的疗效。含TMI的移植前预处理方案正在被探索中。