血細胞移植

  利用動物血液進行輸血的療法始於15世紀後期，但由於存在血型不相容與感染的問題，該療法始終未獲成功。鑑於如此龐大的死亡人數，在超過150年的時間裡，輸血在整個歐洲大陸都被明令禁止。直到20世紀初，卡爾·蘭德斯坦納（Karl Landsteiner）發現了人類血型的存在（A、B、AB、O型），並因此獲得了1930年的諾貝爾獎。蘭德斯坦納發現，將不同血型的人的血液混合在一起將會導致血液的凝集，而這正是由不同血型之間的免疫反應所引起的。血型分類的依據在於紅細胞表面上是否存在特定的遺傳性抗原，這些抗原包括了蛋白、碳水化合物以及脂質。如果輸入了不同血型的血液，接受者血漿中的抗體便會對這些新的紅細胞進行攻擊，將其破壞，該反應又被稱為溶血反應，可導致腎功能衰竭與循環性休克。如今，輸血已然成為一種常規的醫療手段，而在獻血過程中，收集的血液通常被分為幾部分，包括紅細胞、血小板、白細胞、血漿以及各種抗體與凝血因子等蛋白質（請參閱第5章內容）。對捐獻的血液組分進行分類可以實現精準治療，從而減少副作用的產生並有效地利用每一份血液資源。例如，血小板減少症患者會出現嚴重的自發性出血（有時可源自化療的副作用），對這些患者輸送血小板可以幫助其恢復血液的凝結能力。儘管我們很少會通過輸送白細胞的方式來治療感染，但通過對白細胞進行基因操作可使其表現出抗腫瘤細胞的活性，該方法目前已被用於癌症的治療中。

  在20世紀70年代，愛德華·唐納爾·托馬斯（Edward Donnall Thomas）證明了靜脈注射骨髓細胞可以使骨髓重新獲得更新能力並可產生正常的血細胞，他因此獲得了1990年的諾貝爾獎。這些重新激活的藥劑中的活細胞便是成體造血幹細胞。在癌症治療過程中所使用的細胞毒性藥物無法區分腫瘤細胞與造血幹細胞，而會無差別地破壞所有分裂細胞。因此在化療後對患者幹細胞進行替換，便可以補充其骨髓細胞數量，並促進其正常血細胞的生成。骨髓移植已應用於包括白血病與淋巴瘤在內的多種癌症的治療中，以修復化療所引起的骨髓損傷。此外，骨髓移植也已成功地應用於貧血以及其他幹細胞受損或缺失相關疾病的治療過程中。

  自體造血幹細胞移植使用的是患者自身的幹細胞，這些幹細胞在治療前會進行移除與純化。自體移植的優點是可以降低感染風險，並且免疫功能的恢復速度與強度均有所提高。自體移植並非總能實現，因此需要其他來源的幹細胞。異基因造血幹細胞移植需要找到健康的供體，並且其組織須與患者組織相匹配。供體的遺傳學特徵與患者越接近（通常為患者親戚），其特異性細胞表面蛋白（稱為組織相容性複合物）的匹配度將越高。即使單個DNA鹼基對的差異也會導致五個組織相容性蛋白中的某個胺基酸序列發生變化，進而導致錯配的發生。骨髓移植中心可以對五個組織相容性蛋白的基因進行DNA測序，以檢查其相容性。只有同卵雙胞胎才能提供完全匹配的幹細胞，而其他供體則需要保證儘可能多的匹配程度。錯配將會增加移植排斥反應或移植物對抗宿主疾病的發生風險。當人體排斥新移植的細胞時將發生移植排斥反應，而當新細胞排斥人體時則發生移植物對抗宿主疾病。兩種情況均會導致致命的免疫反應發生。

  在早期治療中，通常使用一根可穿透至骨骼中央部位的長針，從供體的大骨（通常為盆骨）中採集骨髓。這一技術被稱為骨髓採集，通常需要供體住院，並在全身麻醉的情況下進行手術。如今，人們已經可以從循環血液中進行幹細胞收集。這一方法源自對循環幹細胞的觀察。研究發現，在注射造血生長因子後，人體內循環幹細胞的數量將急劇增加。因此，向捐獻者注射生長因子，隨後便可通過機械分離器收集幹細胞，同時將紅細胞輸送回捐獻者體內。

  此外，我們也可以從羊水與臍帶中分離出可用的造血幹細胞。臍帶血中的幹細胞濃度很高，但其數量也僅夠年幼兒童的造血幹細胞移植使用。通過使用多種生長因子，我們可以對臍帶中的幹細胞數量進行擴增，從而實現其在成人移植中的應用。臍帶幹細胞通常不容易誘發移植物對抗宿主疾病。因此，將自己的臍帶血幹細胞進行儲存以備將來成年後使用已發展成為人體組織儲存公司的一項擴展業務。