展望21世纪器官移植领域部分研究热点

　　器官移植促使人们深入到基础学科中去，特别是遗传学、免疫学和药理学这3门基础学科。在遗传学方面，主要是进行了人类白细胞抗原(HLA)系统的研究；器官移植的成败与受体和供体间的HLA配型有着密切的关系。在免疫学方面，主要是对免疫监测的研究，如何对器官移植后出现的排斥反应作出早期诊断和预后判断。在药理学方面，主要是对免疫抑制剂的研究。强有力的环孢素A的研制成功，大大提高了移植器官的存活率。免疫抑制剂FK506已经问世，其疗效相比环孢素A更优越。“展望21世纪器官移植领域的部分研究热点”文稿介绍了展望21世纪器官移植领域的部分研究热点的部分内容。



　　基因组的DNA测序工作取得较大的成就，继人类基因组草图完成后，重要物种(例如，水稻、小鼠)的基因组草图业已宣告完成，并且在公共数据库中可查询。这些工作极大地促进基因组学的进展，为功能基因组和蛋白质组学奠定了基础。生物学目前面临如何理解和揭示这些基因的功能。“后基因组时代生物学的研究和开发”文稿介绍了后基因组时代生物学的研究和开发的部分内容。



　　展望21世纪器官移植领域的部分研究热点



　　器官移植为20世纪医学的大进展，近半个世纪来取得了令人振奋的成果。据文献报告，全球的累积器官移植数已经超过60万余例，其中以肾脏、肝脏与心脏的例数较多，分别已达到45万，5.5万与5万，胰、肺、小肠等器官移植也都获得成功，并且应用于临床，还有心肺、胰肾、肝肾、肝肠，以及多脏器联合移植。在20世纪80年代后，随着有效的免疫抑制剂的出现，移植技术的改进，围手术期处理的加强与经验的积累，国际先进国家器官移植的成功率与长期存活率有了明显的提高，病人的生活质量也随之改善。



　　同种移植排斥是临床器官移植目前主要存在的问题。强力免疫抑制药物的应用，提高了移植器官的存活率，但是强力免疫抑制药物的毒副作用，以及进行移植器官的疾病患者需要终身用药仍是目前临床器官移植存在的重要问题。器官移植促使人们深入到基础学科中去，特别是遗传学、免疫学和药理学这3门基础学科。在遗传学方面，主要是进行了人类白细胞抗原(HLA)系统的研究；器官移植的成败与受体和供体间的HLA配型有着密切的关系。在免疫学方面，主要是对免疫监测的研究，如何对在器官移植后出现的排斥反应作出早期诊断和预后判断。在药理学方面，主要是对免疫抑制剂的研究。强有力的环孢素A的研制成功，大大提高了移植器官的存活率。免疫抑制剂FK506已经问世，其疗效相比环孢素A更优越。



　　展望21世纪，在器官移植领域中，慢性排斥反应与晚期移植物功能丧失、免疫耐受、新型免疫抑制剂的开发等是研究热点。



　　一、慢性排斥反应与晚期移植物功能丧失



　　慢性排斥反应的发病机理目前仍有待探析，主要困难在于：在病理表现上，慢性排斥反应难与长期药物治疗所造成的血管病变相区别；针对慢性排斥的药物学研究几乎处于空白状态；缺乏理想的研究慢性排斥反应的动物模型。



　　关于慢性排斥反应的新概念：慢性排斥反应由多种病理因素所造成的，因而并非单一免疫抑制治疗所能克服的；非免疫因素，例如，缺血、手术所造成的损伤等对移植物存活有着长远的影响，这些因素对免疫抑制治疗、免疫耐受的诱导亦有着不可忽视的阻碍作用；早期频繁的急性排斥所造成的组织损伤可成为晚期移植物功能丧失的病理学基础。因此，慢性排斥反应更确切地说应为晚期移植物功能丧失。由此可见，减少晚期移植物功能丧失，可采取预防为主的方针，例如，尽量减少缺血和手术等的损伤、有效控制急性排斥反应等。



　　二、免疫耐受



　　免疫耐受的研究目前比较集中在以下两个方面：一方面是通过阻断T细胞活化的协同刺激途径(Co-stimu-latingPathway)诱导耐受。由于自身耐受的稳定性是由多种机制来维持的，因此联合诱导多机制起作用的移植耐受，应当是重要方向。另一方面是不成熟树突状细胞(DC)诱导耐受的研究。不成熟DC是近年来受到关注的移植耐受诱导的方法。Starzl认为在肝脏的过客细胞中不成熟DC是肝移植易于成活的原因。实际上，已经有研究表明，肝作为“耐受器官”，其机理是多方面的，不成熟DC的作用仍是有争议的问题。在理论上来讲，这种不成熟DC由于MHC分子表达很低，抗原呈递功能很差，导致T细胞耐受仍难以肯定。Starzl等人曾用IL-4和GM-CSF体外扩增不成熟DC，用以诱导小鼠心脏移植耐受，效果也并不理想。继续开展DC诱导耐受的研究是需要的。



　　移植耐受诱导的方法目前大多是诱导外周耐受，但是外周耐受是否能够持久仍待了解。虽然有关于非删除性(non-deleting)CD4单抗诱导耐受时，发现具有“传染性耐受”的现象，但是是否普遍适用，目前还没有撑握别的证据。外周耐受能否持久，如果能，它是终身性的吗？如果是，其机理是什么？这方面的基础研究值得重视。



　　关于微嵌合体(microchimerism)与耐受的关系，主要是Starzl等人20世纪90年代初期在临床器官移植长期存活的患者的检查中观察到的现象后而提出的假说。有许多临床资料和实验研究资料支持微嵌合体与器官移植长期存活有关系，但是也有不少相反的临床证据表明微嵌合体与器官移植长期存活没有突显的相关性。在临床器官移植的条件下(持续使用免疫抑制剂)，器官移植排斥的类型和器官移植排斥的性质发生变化是必然的，但是这些变化有哪些特点？什么是导致器官移植物长期存活的关键因素？微嵌合状态与移植物长期存活的关系是什么？研究这些问题，建立可供分析的实验动物模型，对阐明这些问题具有重要意义。



　　大动物移植耐受的研究应当给予充分的重视。已经发现，有些在鼠类动物中能成功诱导耐受的方法(例如，胸腺内注射抗原诱导耐受)，在大动物中，其效果大都不理想，说明在耐受诱导的敏感性上种属之间的差异是很大的。大动物的研究由于试剂短缺或不完整使研究难以深入，诱导耐受的试剂(例如，抗淋巴细胞血清)用量很大，加上大动物费用和大动物饲养费用都比较昂贵，因此，大动物移植耐受的研究花费很大，而研究内容似乎又不能深入。但是大动物的研究是过渡到临床应用的重要阶段。要理解研究大动物移植耐受的困难和重要性。



　　临床早已经观察到有些肝、肾移植患者在移植后，用过免疫抑制药物，而自动停药，在十几年后，其移植器官仍很好地行使功能，没有任何排斥的迹象。在20世纪90年代中期，Starzl对30位肝移植长期存活(15~26年)的患者进行了主动停药试验，在观察的8个月内，也没有发现其排斥现象。这些事实说明，在目前临床常规处理的条件下，就有可能获得稳定的移植耐受。因此，有充分的理由相信，用人工诱导耐受的方法防止器官移植排斥的目的最终是能达到的。但是在目前阶段，可在临床常规处理条件的情况下应用临床可行的耐受诱导方法，达到被称之为“接近耐受”(almosttolerance)的状态，以减轻移植排斥的程度，或者减少免疫抑制药物的使用剂量，延长移植物存活的时间，都是可望达到的目标，最终完成摆脱免疫抑制药物的完全移植耐受，可能会在这种“接近耐受”的实验中得到启发而最终获得成功。



　　三、新型免疫抑制剂的开发



　　免疫耐受的临床研究比预料的慢得多。主要困难在于小动物实验结果难以在大动物中实现，例如，小鼠或大鼠，其比较容易通过控制抗原呈递过程或免疫活性细胞之间信息传递而诱导耐受，但是在大动物的实验中这种情况的出现是少数。就临床而言，至少目前还离不开传统的非特异性免疫抑制剂的联合应用。继续开发新一代特异性免疫抑制剂，以造就类似于动物实验所展示的耐受结果，是临床医师和医药界的共同愿望。免疫抑制剂划分为：第1代，是以皮质激素、硫唑嘌呤、抗淋巴细胞球蛋白(ALG)为代表，主要作用为溶解免疫活性细胞，阻断细胞的分化，其特点为非特异性、广泛的免疫抑制；第2代，是以环孢素A(CsA)和FK506为代表，主要阻断免疫活性细胞的白细胞介素2(IL-2)的效应环节，因其以淋巴细胞为主而具有相对的特异性；第3代，是以单克隆抗体、雷帕霉素、霉酚酸脂为代表，其作用于抗原呈递和分子间的相互作用，其与第2代的制剂有协同的作用；第4代，是以抗IL-2受体单克隆抗体、FTY20等为代表，主要针对改变cytokine环境，例如，抑制TH1，增强TH2。



　　器官移植与现代基础医学有着极其密切的关系，其推动了现代基础医学迅速发展。



　　后基因组时代生物学的研究和开发



　　基因组的DNA测序工作取得较大的成就，继人类基因组草图完成后，重要物种(例如，水稻、小鼠)的基因组草图业已宣告完成，并且在公共数据库中可查询。这些工作极大地促进基因组学的进展，为功能基因组和蛋白质组学奠定了基础。生物学目前面临如何理解和揭示这些基因的功能。在理解基因组和基因功能方面，有些科学家提出“系统生物学(systemsbiology)”的观点，即认为现在的生物学正在由实验科学向信息科学转变，是发现的科学。需要由生物的各个层面来获取信息，例如，基因组、转录组、蛋白质组等方面的研究过程就是获取信息的过程，并且在系统水平上理解分子的功能，研究生物反应与所有内部元件的关系，弄清楚生物分子信号传递网络及其动态稳定机制，在此基础上，探讨疾病过程生物分子信号系统变化及其控制的方法。这些观点正在被更多的生物学家接受和应用。人们目前主要由基因组、转录组、蛋白质组来获取生物信息。功能基因组和蛋白质组的研究围绕基因表达调控网络、蛋白质相互作用网络、生化作用途径等进行，获得重大的进展。人们要由细胞组(cellome)和生理组(physiome)获得信息，研究在细胞水平上的生物分子作用网络和细胞网络，进一步阐明在器官中细胞之间的信号联系，以及其与机体生理状态的关系，为在计算机上进行虚拟细胞功能和器官乃至机体奠定基础。在应用上，人们更重视药靶的鉴定和药物的发现，包括药物筛选、活性蛋白质、治疗性抗体和小分子药物的发现等。



　　有些国家和研究机构目前所展开的功能基因组学的研究多数象工程计划，有明确的目标、技术路线和时间安排等，任务可分解，并且结果可预期，以达到科研的规模化和工程化。功能基因组学的研究已经吸引数学家、物理学家、化学家、材料学家和计算机专家等加入，为弄清楚生物分子结构、功能和作用网络等而进行分析，构建复杂系统的数学模型等，更为重要的是研究策略和方法包括仪器、试剂的创新，形成多学科的交叉。由于科研项目投资越来越大，国家和企业大都要求科研项目面向应用领域，获得回报。许多功能基因组的研究项目以药物靶标识别、验证、药物发现为目标来吸引企业投资，并且进行商业化运作。



　　基于以上发展局面，学者在设计研究功能基因组和蛋白质组的策略和技术上以系统科学的观点、规模化研究基本生物学问题和医学问题是更重视的。