子宫内干细胞移植是一项全新的可以治疗在怀孕早期被诊断为遗传病的方法，但同时也可能会导致严重的缺陷或死亡。现有的科学证据表明，该项技术可以使供体细胞达到一定的临床效果，所形成的稳定嵌合体可以长期存活。但是，迄今只有少数病例获得成功，这在某种程度上与当初的设想相去甚远，同时，用于移植的干细胞的来源和类型，以及对所治疗疾病的选择还有争议。
移植物要想长期稳定地存活，必须使供体组织和受体组织相匹配，这样受体的免疫系统才能把移植物当作“自身组织”。在机体复杂的免疫识别系统中，免疫排斥反应是移植所面临的一种非常棘手的问题，临床医生必须想方设法来克服它，包括应用细胞毒性药物治疗、免疫疗法和放射性疗法等。现在越来越多的遗传性疾病可以在怀孕的早期得到准确地诊断，从而为在胎儿出现明显的病理征状之前实施子宫内介入性治疗铺平了道路。
胎儿发育过程中有一个时期呈无免疫状态，表现为免疫系统不能完全识别自身和非自身组织。在妊娠15周后，免疫体系通过胸腺外周的微环境、成熟T细胞的归巢以及与其它辅助细胞之间的接触才建立起来。这些T细胞来自肝脏，肝脏是胚胎期造血干细胞的主要器官，几乎持续到整个胚胎期。事实上，肝脏为脾脏、骨髓淋巴组织中的造血淋巴的发生，提供了造血干细胞(HSCs可以衍生为所有造血细胞的少量的细胞)：大约在妊娠15周，造血干细胞开始主动迁移是造血发生的分界线。由于造血干细胞来自肝脏，这些细胞表面特征发生了改变，可能加快自身的迁移，还可以使造血干细胞归巢至其他淋巴造血部位的微环境。
从免疫学角度对一例孪生牛在胚胎期进行观察发现，它们在母体子宫内共用相同的血液循环系统，二者在出生后血细胞产生免疫耐受；同时在正常健康人中也观察到了类似现象。因此，子宫内移植的前景是美好的：造血干细胞可用于临床治疗，而且操作简单、易行。在超声的指导下应用注射器进行羊膜穿刺，把细胞的混悬液注入胎儿的腹腔内。迄今为止，全世界已实施了大约30例子宫内干细胞的移植，但成功的例子非常少。令人费解的是，这种治疗方法对某些免疫缺陷性疾病的治疗效果最佳。
制约宫内移植成功的因素
宫内移植成功的标志是移植的供体细胞在受体内达到一定的水平，从而可以改善疾病的病理过程，在胎儿生后亦能长期维持。由于造血干细胞由肝脏迁移而来并一直持续到妊娠早期末，供体的干细胞必须靶向性地到达特定的造血组织。在胚胎的大部分时间里，肝脏一直是产生血细胞的主要场所，所以供体造血千细胞必须来自肝脏。15周以后，植入细胞将归巢至胚胎发育期的骨髓，这些细胞并不使受体造血，也不能预防病理性畸形的发生。因此，如果胎肝作为靶器官，那么那些可以定居在肝脏的造血干细胞自然就成为宫内移植的最佳选择。胎肝是造血干细胞的唯一来源：这些造血干细胞非常适应胎肝的微环境，并且在第15周前后其表型发生改变，这可能有助于造血干细胞的迁移。尽管成人骨髓的造血干细胞也会引起造血，但是成人骨髓(一种不同的微环境)中的造血干细胞会定居在受体的骨髓，并不增加外周血细胞量，因此对疾病的治疗无效。如果在妊娠的早期所治疗疾病并不需要有功能的血细胞，移植骨髓造血干细胞就可以根治。例如免疫缺陷性疾病，如X染色体连锁的重症联合性免疫缺陷症(SCID)，这是由于缺乏有功能的免疫体系，所以直到分娩时才会产生病理症状，而直到妊娠的中期和晚期才发育成有功能的免疫系统。即使造血干细胞可靶向性地作用于胎儿肝脏，由于供体细胞在肝脏内被稀释的机会少于在骨髓内，而且在骨髓内供体细胞无论如何都可以被自身的造血效应所超过，所以，获得高水平移植细胞的可能性就越大。因此，要想在妊娠早期内获得高水平的移植细胞，必须使用胎肝的造血干细胞。值得注意的是小鼠的B细胞的发育，胎儿的肝脏细胞促进B1a生成的能力比成人骨髓细胞要强(通常称为CD5+ B细胞)。
迄今为止，对已进行子宫内移植的SCID病例来看，应用父亲的骨髓造血干细胞进行治疗，其效果非常明显；而在刚刚出生后的那段时间内，SCID体内没有或几乎没有B细胞。胎儿造血干细胞的发育潜能显著的大于成人造血干细胞，其增殖潜能也远远大于成年人造血干细胞或脐带血的造血干细胞。再者，由于胎儿的造血干细胞的端粒长度大于骨髓造血干细胞，所以移植的胎儿造血干细胞的存活寿命也相应延长。由于移植的供体造血干细胞必须达到一定水平，同时还必须呈指数级提高造血水平(这是胎儿快速发育所必需的)，所以在子宫内移植时必须引起足够的重视。有确凿的证据表明，供体骨髓干细胞的端粒在移植后显著缩短，可能会长期地影响造血发育的完善。因此，子宫内移植的最佳策略可能是在怀孕的早期使用胎肝的造血干细胞(如在15周前)。显而易见，胚胎细胞也有相应的缺点(如伦理问题和不可重复利用)，而且胎肝造血干细胞的量也很有限，所以必须有一个供体库来保证足够的细胞量。但有证据表明，如果用于移植的细胞来自多个供体，就会干扰移植细胞的动力学。最近，我们发现，至少在不同种属的个体之间(把人的造血干细胞移植给绵羊)，可以从人的胎肝中获得足够的造血干细胞来维持移植，尽管还存在这样的问题：必须多次进行移植。
供体细胞会在子宫内被排斥吗？
许多报道提示，在子宫内移植后不可再进行移植，这可能由于受体体内的免疫活性淋巴细胞的排斥作用。现在还很难确定受体胎儿体内是否存在组织排斥反应，或者缺乏移植物。如果还没有证据证明供体细胞类型/DNA，就没必要指明到底缺失什么细胞。例如，我们把胎肝中的造血干细胞植入绵羊的胚胎，3周后就可在胎肝内检测到植入的细胞，直到出生后两年还可以在骨髓中检测到。但是成年骨髓细胞在植入绵羊胚胎时，在肝脏及出生后的骨髓中均未观察到上述现象。我们的检测方法的灵敏度确实、可信。检测不出有两种可能：一是根本就不存在移植物；二是造血干细胞的量低于该法的最低检测限度，这一点也许更为重要。再者，检测的时间也非常重要；如果供体细胞的植入发生在造血干细胞开始迁移时，并种植在骨髓、脾脏和胸腺，它们必然会在定居后骨髓被稀释，以至于检测不到，达不到治疗效果。
尽管在妊娠早期末还可以从人胚肝中检测到一些淋巴细胞，但是它们无免疫活性。这些淋巴细胞可能迁移到发育的胸腺，并发育为免疫体系，但与成年人肝脏中的T细胞表型相比有显著的差异，后者好像并没有经过胸腺的培育。
子宫内的干细胞移植治疗血红蛋白病
血红蛋白病为我们进行介入性子宫内治疗提供了最令人信服的证据。血红蛋白病最严重的后果是导致宫内死胎、或降低患者的生存质量，增加健康保健人员的负担。目前，子宫内干细胞移植治疗血红蛋白病，还没有取得令人满意的结果。只有图灵等人的研究结果还比较鼓舞人心，他们所使用的造血干细胞均来自供体肝脏；而使用成年人的骨髓造血干细胞治疗血红蛋白病，还没有获得成功。子宫内干细胞移植时应注意两点：第一是在妊娠早期，只有在15周之前造血干细胞才能进入胎儿肝脏，在此之后供体细胞就定居在骨髓，并会导致大多数细胞的丢失；第二，应慎重选择所治疗的疾病。有些血红蛋白病可导致代偿性的子宫内红细胞生成增多，使红系形成阶段延长，从而使来自供体的干细胞功能受抑制，使植入的所有细胞难以生长。有时，骨髓造血干细胞几乎达不到有效的临床治疗效果，即使使用胚胎肝脏的造血干细胞，仍然需要借助新的策略，为供体细胞创造必要的“空间”。再者，有证据显示，遗传病越严重，越适合进行子宫内干细胞的移植，因此，在子宫内干细胞移植时，必须认真地选择合适的造血干细胞。
结 语
许多患者在怀孕的早期就被诊断为淋巴造血组织性疾病，接受了宫内干细胞移植的治疗，但成功的非常少。宫内移植治疗的诸多优点，使之成为一种颇有吸引力的治疗措施，至少对某些免疫缺陷性疾病和血红蛋白病而言如此。这只是宫内移植适应症中的两种特例，并需要不同的治疗措施。如果在妊娠的早期就进行宫内干细胞移植，单凭植入物的缺乏和无临床效果就可对失败进行评估。在最适细胞制备及植入时间的选择上已达成一致的共识，至少对那些不能用骨髓移植的患者而言，子宫内干细胞移植是一种有效的替代手段。
[ Molecular Medicine Today，1999年7月号]