第一篇 总论
第一章 白血病诊治历史及展望
引 言
自从180年前人们开始认识白血病,该病就成了最值得关注的研究重点并取得了令人欣慰的进展。关于疾病的临床表现,儿童白血病的发病率,动物实验研究的意义,体外和体内实验研究了解白血病细胞生物学特性,它作为人类其他癌症研究的模型,均备受关注。对目前的研究者们而言,更重要的是40多年前就发现了白血病的异质性以及约1/2的患儿可以被治愈,这是第一个可以被治愈的系统性肿瘤,也是第一个可以用化疗治愈的肿瘤。这一篇回顾了对白血病的认识过程及其研究和临床实践的历史,特别是儿童白血病,其疾病症状的描述、病因及治疗等。通过其研究的历程来深入认识白血病特别是儿童白血病研究的进展。
一、白血病的描述
在1827年临床报道第一例白血病患者起,直到1845年德国的Virchow、苏格兰的Bennett和Craigie随后各自进行了病例报道,开始时认为这是一种特殊的疾病“白血”。2年后,Virchow从疾病的实质解释了“白血病”这个术语,然后在1856年总结了一系列对该病的调查研究。他区分了非白血性(白细胞不增多)白血病和白细胞增多症,并将它们分为两型:脾脏相关的,如脾大;淋巴相关的,如淋巴结肿大,血细胞中也有与淋巴结中相似的表现。他同时还提出了白血病起源的细胞学说,这是目前对该病理解的概念基础。在以后的几年中,Friedreich描述了急性白血病的表现;1878年,Neumann确立了髓细胞白血病的定义。1903年,Turk解释了淋巴瘤和白血病的密切关系。
1891年,Ehrilich的化学染色法使得人们可以看到粒细胞的分化,并能鉴别白血病的细胞类型。然后就认识了脾脏白血病和髓细胞白血病作为同一种疾病,因为它们都是骨髓起源的前体。再后来,白血病的原始粒细胞、原始单核细胞和有核红细胞都能被区分开。同样明确的是某些急性白血病仅仅是血液中髓细胞的异常,而不仅是白细胞增多。到1913年,白血病才被区分为慢性淋巴细胞性、慢性髓细胞性、急性淋巴细胞性、急性髓细胞性、急性单核细胞性以及红白血病。这些研究进展不仅仅是对白血病进行形态学分型,同时也为研究自然的正常造血过程带来了契机。1917年首次报道儿童尤其是1~5岁儿童急性白血病的患病率。
对白血病认识的进步离不开新研究技术的发展,比如特殊染色、电子显微镜、染色体分型、免疫表型和基于分子水平的基因分型。随着电子显微镜、血小板过氧化物酶染色、单克隆抗体对血小板糖蛋白的反应、CD41等的出现,也能确定急性巨核细胞白血病的定义和诊断。直到1960年,一些血液病学家关注并实施用化学疗法来治疗儿童急性白血病这一独立的疾病类型,他们发现急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia,ALL)和急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia,AML)对泼尼松(prednisone Pred)和甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)的反应不一样,这一发现使研究者感到必须应用更新的技术来更清楚地区分并认识这两种不同类型的白血病。
1960年,在成人慢性髓细胞白血病中发现Ph染色体以及后来的染色体显带技术,使许多非随机的染色体畸变被发现与一些特殊类型的急性白血病相关。DNA探针技术和扩增技术的应用导致了白血病在分子水平可以进行基因分析,同时也能诊断和检测白血病残留细胞克隆。另外,这一技术也使一些胎儿起源的儿童白血病能从新生儿血斑中获得诊断成为可能。
1973年,Borella和Sen证实了在一些急性淋巴细胞白血病的患儿中,白血病性淋巴细胞是胸腺起源的。他们更进一步的研究显示了T细胞白血病在临床上和生物学上都是独特的。由于单克隆抗体对白细胞表面抗原相互作用的发展,使得对白血病细胞进行免疫表型的分型成为可能。
在19世纪末~20世纪,白血病被分为急性和慢性、淋巴细胞性和髓细胞性。然而,急性白血病的形态学分型又可将其细分为几个亚型:急性淋巴细胞性白血病的形态学可以分为三个亚型(L1、L2、L3),急性髓细胞白血病的形态学可以分为八个亚型(M0、M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7)。骨髓增生异常综合征例如单体7综合征、粒单核细胞白血病也逐渐被认识。通过单克隆抗体进行白血病细胞免疫表型分型将淋巴细胞谱系分为早期和晚期B-前体、B细胞和T细胞。还能帮助鉴别淋巴细胞和髓细胞以及比较少见的类型。通过染色体分析进行细胞遗传学分型、荧光原位杂交、DNA探针和聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)技术对白血病在分子水平进行基因定义。因为白血病在目前被认为是分子水平的基因紊乱,所以最有效的针对急性白血病治疗的药物是在分子水平阻断疾病的基因变化过程,这种针对细胞变异特征的方法有可能成为最终的治疗方法。随着近年来各种技术的运用,逐渐明确的是儿童急性白血病最常见的类型是B-前体细胞性,通常有染色体的过度表达,或异常的杂合子基因表达,例如 ETV6-CBFA2(TEL-AML1)、E2A-PBX1、BCR-ABL(190kb),在小婴儿,经常表现为MLL(HRX)基因的重排。近年来,世界卫生组织依据于多数专家的意见制定了白血病新的分型(MICM分型)。它的临床应用使诊断更精确,更深入的认识和判断预后,确定其危险程度以采用相应的分层治疗,提高疗效。
在过去的40多年中,对白血病宿主的描述也逐渐清晰,这些因素不仅仅是年龄、性别和疾病的范围,还包括了种族、营养、社会经济因素和疾病的合并症,这些因素都与白血病类型和治疗的后果有关系。有21-三体染色体(唐氏综合征)的儿童具有较高的白血病发病率,尤其是急性巨核细胞白血病。当用化疗治疗时,他们也比其他急性髓细胞白血病的患儿有更高的治愈率。增加的21号染色体不仅增加了白血病的易感性,也增加了治愈的可能(位于21号染色体上有一系列增强某些化疗药物细胞毒作用的基因)。宿主基因的多态性包括酶的多态性,如甲基转移酶会增加抗白血病药物的毒性。基因的多态性在暴露于环境有致白血病因素以及营养性叶酸缺乏的人群有更高的白血病易感性。营养不良、贫穷以及下层社会人群与较低的治愈率相关。
总的来说,过去的160年对白血病的理解,对新技术的进展,对疾病的临床调查都取得了巨大的成果。
二、白血病病因学
详见第一篇第二章“儿童白血病的病因学”。
三、白血病的治疗
(一)诱导缓解治疗
由于白血病自然病程预后差和严重的临床表现,医师们在认识这个疾病后不久就开始对病人进行化学治疗。1865年,Lissauer报道了一例白血病患者在接受亚砷酸治疗后病情缓解;亚砷酸成为标准的二线缓解方案。随着1896年伦琴射线发现后,伦琴射线被应用于肿瘤的治疗。1903年,Senn报道了白血病对辐射的反应,最多的是应用于脾脏照射,射线作为一种缓解治疗方式尤其对慢性粒细胞白血病,较多地取代了亚砷酸。1940年,放射性核素的发现,放射性磷逐渐用于慢性髓细胞白血病和红细胞增多症。1943年,对在第一次世界大战和第二次世纪大战巴里海港灾难事件中芥子气中毒的受害者进行的病理学研究发现有骨髓抑制。氮芥被试用于动物及白血病或淋巴瘤病人身上,可获得暂时的部分缓解,但毒性反应也是显而易见的,特别是对急性白血病患者。
1941年叶酸被认识到是一种非常重要的维生素,1946年能人工合成叶酸,也有越来越多的问题被提出,如叶酸是否对急性白血病的治疗有用?1947年Farber和他的同事给急性白血病的患儿予以叶酸,得到的印象是叶酸可能会加速白血病的发展。后来Seeger等合成了4-氨基-甲氨蝶呤,能抑制叶酸代谢,应用于白血病患者中即部分获得了临床和血液学缓解,并能持续数月,于是一种新的治疗白血病的方法开始了。
在甲氨蝶呤治疗后能获得缓解的报道一年后,1949年一种新分离出来的ACTH被证实能使淋巴细胞白血病获得缓解。可的松和人工合成的类似物泼尼松,也有与ACTH相似的作用。与叶酸抑制物不同,20世纪40~50年代,Elion和Hitchings致力于研究嘌呤抑制物6-巯基嘌呤(6-MP)和6-硫鸟嘌呤(6-TG)的嘌呤代谢过程,嘌呤类似物的合成以及结构与活性之间的关系。1953年,Burchenal和他的助手们的一份报道研究了6-MP能使急性白血病病人缓解,特别是对儿童急性白血病有较好的缓解作用。后来的研究运用联合化疗的方案,联合应用糖皮质激素(尤其是泼尼松)4-氨基-N10-甲基-叶酸类似物甲氨蝶呤和6-MP。在这5年中三种对儿童急性白血病有效的药物的发现是令人兴奋的,然而,由于事实上许多病人最终是死于难治性白血病和疾病的并发症,所以儿科医师们得出的意见是提高生存率、延长生存期和改善生活质量,应选择最重要的一种药物为主来进行化学治疗。
1959年,一种药物环磷酰胺-氮芥类似物被发现,其对血小板有较小的细胞毒毒性,对淋巴细胞白血病的治疗很有价值。1962年,长春新碱——一种从长春花植物中提取出来的生物碱,发现其对淋巴细胞白血病的完全缓解很有价值。然而,和其他所有的药物一样,缓解只是暂时的,复发和耐药仍然是治疗白血病的一个难点。
(二)治愈治疗
1930年,Gloor报道了第一例治愈的白血病患者,这例治愈的患者用的是亚砷酸、新钍、放疗和同胞之间血细胞移植(预示着现代骨髓及外周血造血干细胞移植)。1964年,Burchenal和Murph收集了36例具有5年血液学治愈的急性白血病患儿。Zuelzer报道了儿童急性淋巴细胞白血病接受泼尼松、MTX、6-MP序贯化疗有 3%的 5年临床治愈率,Krivit等的报道有5%的5年治愈率。受Skipper等对鼠类白血病化疗的研究的影响,白血病研究组B使用两种药物联合治疗,国家肿瘤研究所(NIC)则使用四种药物联合运用,对ALL患者的治愈率与其相似,还都比较低。
1962年,St.Jude儿童研究医院在田纳西州-孟斐斯城建成,医院建成是为了寻求儿童白血病预防和治愈的方法。St.Jude的研究者们定义了一些影响儿童白血病治愈的因素。首先是耐药,有较大一部分病人用单药治疗后没有得到缓解,以及连续用药物治疗的儿童最后仍然会复发。其次是,随着全身化疗频率的增加,效果越来越好,血液学缓解持续的时间越来越长,相应地在缓解期白血病颅内复发的几率就越高。颅内复发是由于MTX、6-MP难以通过血脑屏障不能充分弥散,其结果导致白血病细胞在脑膜内增殖。第三是抗白血病药物的毒性,尤其是骨髓抑制和免疫抑制,这导致了药物剂量和药物相关死亡率之间进退两难的局面。然而,影响白血病治愈的最大的障碍是患者及家人对白血病能否治愈的悲观的态度。
在1962年提出对儿童ALL的一个创造性的治疗方案,这个方案包括了四个治疗阶段:诱导缓解阶段,强化或巩固阶段,预防脑膜复发的治疗和维持治疗阶段。其中最主要的是在诱导缓解、强化化疗和维持治疗过程中化疗药物的联合应用。对诱导缓解治疗、维持治疗以及对头颅、脊柱、头颅的放疗过程中都需要对各种不同化疗药物进行联合应用,治疗2~3年后可选择性地终止化疗,而且最重要的是,治疗儿童白血病的目标更注重于治愈而不仅仅是缓解。
1962~1965年的一项研究分析了白血病治疗的相关困难,包括由于免疫抑制引起的卡氏肺囊虫肺炎以及低剂量头颅及全脊柱放疗不能充分预防脑膜复发等。尽管如此,治疗的长期完全缓解率仍然高于既往,约有7/41的患儿在终止治疗后成为长期无病生存者,这些研究不断证实了白血病不再是不能治愈的疾病。第四项研究(TotalⅣ)比较了足量和半量维持化疗的结果,显示尽管化疗的毒性作用大,但足量的化疗能获得更长时间的缓解。与此同时,我们需要加强预防和控制感染的能力,尤其是对于卡氏肺囊虫肺炎和疱疹病毒的预防和控制能力。
1967年12月,另一项实验研究通过加强巩固化疗,增加头颅放疗的剂量,并联合鞘内注射MTX来预防白血病颅内复发。在6个月内,这种治疗方案的优越性就体现出来了。同时一项头颅放疗的随机对照实验也开始进行。无论是开始的这个试验还是后来的随机对照试验都显示了对于儿童ALL接受多重化疗和有效的预防颅内复发的治疗措施,能获得50%的治愈率。
自1970年以来,世界各地的许多机构与合作组织都运用了相似的急性白血病四阶段治疗方案,在中国,原上海第二医学院附属新华医院(上海交通大学医学院附属新华医院)儿内科血液组于1973年起也采用了类似的治疗方案,取得了较好的疗效。但对于药物的选择和剂量各不相同,都证实了儿童ALL是可以治愈的。在世界各地的众多实验研究中,有一项实验证实了单独鞘内注射MTX不能预防白血病颅内复发。Sullivan和他的同事验证了在诱导缓解及维持治疗期间重复使用三种药物MTX、阿糖胞苷(cytosine arabinoside,Ara-C)和地塞米松(dexamethasone,Dex)进行鞘内注射,与头颅放疗能达到同样的预防白血病颅内复发的目的。在大多数病人中,头颅放疗的毒副作用都是可以避免的。
20世纪80~90年代,白血病的治愈率被提高到70%。据调查显示美国及英国儿童白血病的死亡率明显下降,中国儿童白血病的死亡率也有所下降。治疗的进步与人们对白血病更积极乐观的态度以及临床技能的提高相关,与血液/肿瘤学的进步以及护士护理水平的提高相关,与早期诊断和治疗,与预防和控制感染能力的提高以及成分输血和各种支持治疗的应用有关,此外,还与儿童营养水平等多方面的提高也相关。政府和各种健康保险机构的支持,社会慈善事业的帮助,是能完成白血病治疗研究计划的经济保障。我国上海市1991年由上海交通大学医学院附属新华医院儿童血液团队倡议的,获上海市政府支持,建立了儿童大病住院互助基金的机制,对白血病患儿治疗的社会经济保障起了重大作用,对全国各地区建立相应的机制也起了有益的引领作用。2011年,中国原卫生部在医疗改革进程中实施儿童白血病“新农合计划”,至今已有30 000余例儿童白血病患儿受益。新的抗白血病药物的发现和引进应用也相当重要,其中包括:1968年合成的Ara-C——一种嘧啶类抗代谢药;柔红霉素(daunomycin,DNR)——一种DNA-嵌入的蒽环类抗生素;左旋-门冬酰胺酶(L-Asparaginase,L-Asp)——细菌合成的酶,能水解一种重要的必需氨基酸——门冬酰胺酸,阻止蛋白质的合成;鬼臼乙叉苷、依托泊苷(etoposide,VP-16)以及替尼泊苷(teniposide,VM-26)——一种从盾叶鬼臼根茎中提取出来的拓扑异构酶抑制剂。此外,一些陈旧药物应用剂量和程序的变更,比如大剂量MTX静脉输注以及用药后用四氢叶酸进行补救等治疗方案。另外,还有一个重要因素是对儿童ALL的亚型进行了细分,分为T-细胞及B-细胞淋巴细胞白血病,这两种亚型的化疗方案不尽相同,并且T-ALL和B-前体ALL具有较高的复发率,从而采用相应方案优化。20世纪90年代,根据儿童ALL患儿的临床及其MICM特征表现进行危险度分型,并采取相应的分层治疗,从而提高了治愈率并降低了治疗相关死亡率。
上海交通大学医学院附属新华医院儿童血液/肿瘤团队在国内率先开展儿童急性淋巴细胞白血病的临床研究:
其规范方案形成阶段:
1.1970年联合化疗(VP、COAP首用于ALL的诱导缓解治疗)。
2.1972~1973年治疗的ALL患儿获长期生存(5例)。
3.1973年预防性鞘注(甲氨蝶呤+地塞米松二联)防治CNSL。
4.1976年引入中剂量甲氨蝶呤(IDMTX+CF)作为庇护所防治来治疗ALL。
5.1978年L-Asp在中国儿童ALL应用。
6.1979年ALL启动免疫分型。
7.1983年首篇(101例)儿童ALL疗效总结。
8.1983年大剂量甲氨蝶呤(HDMTX+CF)应用。
9.1986年VDLP作为诱导治疗ALL标准方案。
10.1987年引入VM-26治疗复发和难治的ALL。
11.1986年提出儿童ALL长期生存与治疗积分(治疗强度)的关系。
12.1986年开始用全反式维A酸(ATRA)诱导治疗儿童APL。
13.1988年提出早期连续强烈化疗策略ALLXH-88方案实施并在全国推广应用。
14.1991年MICM诊断分型的提出和试用。
15.1999年中国儿童ALL荣成方案(88方案改良)形成及推广。
16.1999年提出早期适度强烈化疗策略(改良的88方案)——ALL-XH-99方案。
17.2000年上海儿童医学中心提出“以化疗的治疗方案为基础,以生物学客观参数为依据的(儿童白血病个体化治疗)的理念”。
18.2006年起开始应用全反式维A酸联合亚砷酸诱导治疗儿童APL。
19.2006年全国儿童ALL诊疗建议第三次修订稿发表:
1)危险度分型新标准;
2)降低LR-ALL、MR-ALL强度;
3)缩短总治疗时间(3~4年);
4)摒弃LR、MR用VM-26(VP-16)以防止治疗相关白血病的发生;
5)减少HDMTX+CF疗程数以防止脑白质损害。
图1-1-1是上海交通大学医学院附属新华医院儿童血液/肿瘤团队从1967年起至今的儿童ALL疗效进展历程。
图1-1-1 上海交通大学医学院附属新华医院ALL长期生存率进展
从白血病化疗开始,就认识到白血病形态学的不同,对化疗的反应也不同。尽管少数AML病人经过6-MP、硫鸟嘌呤治疗后能获得缓解,但直到1967年硫鸟嘌呤与阿糖胞苷联合用药时,儿童AML的缓解率才达到50%。疗效进一步的提高是应用了柔红霉素联合阿糖胞苷与依托泊苷。通过这些药物的联合用药和支持治疗的不断提高,到了20世纪80年代,儿童AML的治愈率从25%提高到了30%。随着大剂量Ara-C 3g/m2q12h×6次,协同蒽环类药物的应用,伴随有力的支持治疗的保障,AML的远期疗效(5年EFS)有了可喜的进步,21世纪的头15年儿童AML的治愈率已达到60%左右。
上海交通大学医学院附属新华医院儿童血液/肿瘤团队从1972年起至今的儿童AML疗效进展历程见图1-1-2。
图1-1-2 上海交通大学医学院附属新华医院历年各阶段AML
1957年,Barner和Loutit用了致死剂量(LD98)的全身放疗来治疗小鼠白血病,在放疗后一部分进行同源骨髓移植,一部分不进行骨髓移植,并对比了结果。接受骨髓移植的小鼠能无病存活更长时间但较多死于并发症,不接受骨髓移植的绝大多数日后复发。这个实验使得研究者们认识到造血干细胞移植对难治性白血病具有更好治疗效果。随着人类白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)的发现,Thomas和他的同事成功地进行了白血病治疗的新方案,即通过大剂量全身放疗或化疗清除骨髓原始细胞后,对找到有HLA相合同胞供者的,进行骨髓移植。然而,对儿童白血病患者进行骨髓移植的并发症诸如慢性移植物抗宿主病、多器官功能衰竭和移植失败等经常影响真正的治愈。另一方面,经验表明有一些类型的白血病单独用化疗是不能治愈的。大剂量的化疗、放疗和组织相容性造血干细胞移植能治愈慢性髓细胞白血病,而仅仅通过白消安和羟基脲化疗只能减缓慢性髓细胞白血病而不能治愈。另外还有一些非随机对照实验报道了儿童ALL患者在化疗过程中血液学复发的,用造血干细胞移植治疗仍能达到较好的疗效。
然而,最近的研究又发现了对于初发AML的患儿,6年的无事件生存率在移植组和化疗组并无显著差异。
近年来关于Barnes和Loutit对于骨髓移植的概念有了新的发现,造血干细胞移植被认为是一种免疫疗法,它的成功与否依赖于移植物对白血病的排斥反应(graft versus leukemia,GVL)而不是骨髓清除。化疗是经常使用的方法,而放疗却不经常使用,这样可以降低治疗相关发病率和死亡率,从而提高最终的治疗效果。
20世纪80年代,一种新的细胞因子类药物出现成为可用的有效的治疗方法,其中之一即α-干扰素,是1986年由Talpaz和他的同事发现在慢性髓细胞白血病的缓解中具有较好的作用,不仅对血液学缓解,而且对细胞遗传学的缓解,都有较好的作用。儿童慢性髓细胞白血病患者和成人一样,α-干扰素也具有较好的疗效。
20世纪80年代研究的结论是白血病的发生是基因紊乱造成的,并观察到药物的有效性是通过修饰DNA来实现的,因此,除了化疗,更应该集中于基因靶向性治疗上。1988年,上海血液学研究所的王振义院士和他的团队报道了全反式维A酸(all-transretinoic acid,ATRA)能诱导急性早幼粒细胞白血病细胞的分化。急性早幼粒细胞白血病的遗传缺陷是与它细胞核内维A酸受体异常相关的。当维A酸与传统的细胞毒性化疗相结合时,APL的治愈率显著提高。这是第一个成功地用诱导分化来治疗人类肿瘤的方案,也是第一个用维生素衍化物来治疗人类肿瘤的方案,同时也是第一个针对人类肿瘤相关基因重排的靶向治疗方案。这一发现极大地刺激了白血病相关特殊基因重排靶向治疗的新研究。
1986年,在体外试验取得成功的基础上,上海血液学研究所王振义团队于1985年首次应用ATRA诱导分化治疗一例垂危的APL患儿获得成功,健康存活至今。1988年,该研究团队报道应用ATRA治疗24例APL(16例为初发,另8例复发患者),23例APL被ATRA诱导分化获得完全缓解,另1例在加用低剂量化疗药阿糖胞苷(Ara-C)后也获得完全缓解。单纯应用ATRA可使APL的早期缓解率达到90%,但多数患者两年内复发。之后,国内外研究将ATRA与化疗联合应用,使APL五年生存率提高到约50%。
哈尔滨医科大学第一附属医院的张亭栋教授在韩太云的配合和帮助下,根据中医辨证施治理论,探索了含砒石、氯化汞和蟾蜍等复合物的“癌灵Ⅰ号”制剂治疗白血病的疗效。1973年报道了6例CML患者,治疗效果为临床改善。1979年应用临床中医辨证论治观察55例AML患者(其中1例根据细胞形态学描述应为APL),五年生存率为10%。1992年回顾性研究了32例APL的辨证论治,五年存活率为50%。砷剂对APL这一疗效引起了国内血液界的重视。
1995年间,陈竺团队与张亭栋研究组建立了合作关系。1995年始,上海血液学研究所陈竺、陈国强等在细胞和分子生物学方面的大量研究表明,三氧化二砷在较高剂量时诱导APL细胞凋亡,而在较低剂量但较长时程作用下则诱导APL细胞分化。在体外研究取得突破同时,联合团队开展了纯三氧化二砷(亚砷酸注射液,不含氯化汞和蟾蜍等成分)治疗复发性APL的临床试验,发现该药在80%的经过ATRA加化疗治疗后复发的APL患者仍有明确疗效,可取得再次临床完全缓解。此外,该团队还首次分析了三氧化二砷治疗APL中出现的副作用,进行了此药在人体的药物代谢动力学研究。1999年,上海血液学研究所又报道了扩大临床试验结果:三氧化二砷不仅在47例复发APL患者取得85.1%再次缓解,而且在一组PML-RARα融合基因阳性的初发APL可获得70%以上完全缓解。上述研究成果为三氧化二砷作为治疗APL的有效药物提供了分子细胞药理学和临床药效学的充分证据。
根据上述临床试验的结果、药物作用细胞与分子机制、药代动力学与安全性等作为主要数据,哈医大伊达公司于1999年8月获得新药证书,1996年,陈竺等协助张亭栋教授申报美国专利。2004年4月11日,亚砷酸静脉注射液治疗APL在美国获得授权专利(US6720011)。
2000年始,陈竺和陈赛娟团队应用系统生物学方法对ATRA和三氧化二砷治疗APL的分子调控网络进行了全面研究,在结合动物实验及随机临床对照研究结果的基础上,又开展了较大规模应用ATRA和三氧化二砷联合治疗初发APL的单中心随机临床试验。一组85例初发APL患者,两药联合治疗方案显示出很好的协同靶向作用,患者的临床完全缓解率达到90%以上,五年无病生存率达到90%以上。之后,通过全国多中心临床研究,协同靶向治疗535例初发APL患者,5年无病生存率达92.9%。该突破性成果使APL成为目前唯一能被基本治愈的急性髓系白血病,我国学者自主设计的“上海方案”在国内每年使数以千计的APL患者得到新生,目前该方案已广泛应用于世界各国,创造了恶性肿瘤治疗的奇迹,这也是创建了多靶点靶向治疗成功的先河和范例。
20世纪90年代末随着分子诊断技术的出现,从基因层面对儿童白血病的分类成为可能。例如,由t(12;21)染色体易位引起的TEL-AML1白血病在大部分情况下只能用分子技术来确认。基因分类法的优势,在Druker和他的同事们证实了BCR-ABL白血病,无论是髓系还是淋巴系,都可通过阻断BCR-ABL融合蛋白的酪氨酸激酶的活化来得到有效的治疗之后,很快变得清晰了。目前使用的药物甲磺酸伊马替尼,已取代造血细胞移植和α-干扰素,成为了慢性粒细胞性白血病的首选疗法。它也包括在对BCR-ABL+急性淋巴细胞白血病的治疗之中。虽然DNA印迹法、聚合酶链反应和荧光原位杂交已成为白血病分子基因分析的主要依据,但是微阵列技术的引进成为一项重要的新进展。有了这一方法,我们可以预测化疗所可能发生的反应。
总的来说,过去50年中寻求儿童白血病治疗方法的临床研究获得了不完全的成功,治愈率的变化范围很大。这种差异性不仅是白血病细胞生物学上的不同和白血病本身异质性的反映,而且也取决于患者的经济状况、种族、区域、营养和遗传体质。白血病治疗的费用及其复杂性严重限制了它的作用,并使它超出了世界上大部分需要它的患儿的可承受范围。另一个可能正在不断增长的问题是,使用烷化剂、蒽环类药物、鬼臼乙叉苷、放疗和造血干细胞同种异体移植等治疗可引起严重的远期不良反应。
(三)姑息治疗和支持治疗
在Virchow确认了白血病这一疾病的存在,到烷基化药物问世前的这100年中,使用麻醉药品和人工催眠法减轻患者痛苦是首选的治疗方法。当1903年放疗被引用之后,它便成为了一种缓解局部骨骼疼痛、缩小局部肿块以及减少白细胞计数的姑息治疗方法。自从1940年开始运用化疗后,放疗仍然作为一种重要的姑息疗法来治疗疼痛性疾病以及对一些脑膜和睾丸的髓外复发、造血干细胞移植前的清髓治疗方法。
1828年,Blundell报道了一例产后出血的妇女成功接受了直接输血的病例。然而,严重的输血反应却阻碍了输血的进一步应用。Landsteiner在1901年对人类血型的定义使得较为安全的输血治疗成为可能。一战期间,Rous和Turner发现枸橼酸葡萄糖溶液和低温可以使红细胞保存得更为长久。当时一位名叫Robertson的美国军医与Rous一起,使用这种溶液和填塞了冰块的箱子来为那些在前线附近受伤的士兵保存血液。对于急性白血病患儿来说,1937年医院血库的出现为延长他们的生命迈出了第一步。到20世纪40年代后期,当一些患儿的家属已准备接受现实而开始悲痛的时候,输血以及新型抗生素已被广泛应用于维持患儿的生命。1954年,随着塑料血制品运送袋和冷凝离心机的面世,输注血小板控制血小板减少性出血成为了可能。这使得因出血所致的死亡明显减少了。输注血小板也为抗白血病药物缓解患者,特别是AML患者的病情提供了时间,并提高了诱导缓解的几率。最后,血小板输注的存在,使得应用更大剂量或更长疗程的骨髓抑制药物成为可能,因为这些药物会使患者产生药源性血小板减少症。
当首次应用有效的化疗来治疗急性白血病时,白血病细胞的迅速破坏经常可引起严重的,有时是致命的代谢紊乱,尤其是在一些白细胞计数很高或累及多个器官的红白血病。别嘌呤醇,一种人工合成的黄嘌呤氧化酶抑制剂,与液体电解质疗法联合应用,对解决上述问题起了很大的作用。最近,重组尿酸氧化酶(拉布立酶)已成为一种比别嘌呤醇更有效的预防高尿酸血症的药物。
随着患儿病情的缓解,生存期的延长,化疗引起的免疫抑制作用变得更为明显了。水痘成为一个主要的问题,尤其是应用泼尼松治疗的患儿。许多患儿死于严重的广发性水痘,而另一些不得不中断治疗,增加了复发的危险性。在认识到水痘和带状疱疹是由同一种病毒所引起之后,处于带状疱疹恢复期的成人的血浆就被用来治疗和预防近期感染的患儿。在发现恢复期血浆对预防和缓解症状确实有效之后,水痘-带状疱疹免疫球蛋白(VZIG)被制备出来,并被证实同样有效。VZIG的应用以及对家长和医师关于水痘带状疱疹感染危害性的宣教,在降低感染儿童的死亡率和减少中断治疗方面是一个很大的进步。然而,Gretrude Elion对白血病患儿的第三个贡献——1980年阿昔洛韦的发明治疗疱疹病毒感染,则可能更为重要。
在St.Jude儿童研究医院应用多种药物联合加强化疗治疗急性白血病之后不久,一种特殊的肺炎开始在许多患儿中出现。起初它被称为“St.Jude肺炎”,并被认为与药物毒性、病毒感染或上述两者有关。然而,患儿肺组织的病理解剖、肺组织针管吸引以及乌洛托品硝酸银染色的结果,发现了一种被称为卡氏肺囊虫的生物。一项与联邦传染病中心(CDC)合作的公众流行病调查显示,该疾病只与免疫缺陷有关,而与接触传染无关。由于该疾病发生在疾病的缓解期,它的死亡率,以及它所导致的化疗中断的结果,特别是在最关键的治疗的头几个月里,它成为了治疗急性白血病患儿的又一个主要限制因素。在欧洲,喷他脒b-羟乙磺酸盐被用于治疗婴儿期的肺囊虫病,但在美国尚未应用。对每一种诊断,它都需要得到食品药监局的批准。然后,CDC可以获得一项新药的试验许可,它不仅促进了治疗,而且也将验证这一获得性免疫缺陷病的机制。最后,这项由Hughes和他的同事所进行的从大鼠应用到患者的伟大研究,证明了甲氧苄啶和磺胺甲基异唑不仅可以治疗,而且更重要的是可以预防卡氏肺囊虫病。
在联合化疗治疗白血病的早期,一些严重的、有时是致命的细菌感染,特别是革兰阴性菌,其中又以铜绿假单胞菌为最,成为了一个主要的障碍。Bodey和他的助手们发现中性粒细胞减少症是这些感染的主要原因,而黏膜炎是一个重要的促进因素。他们定义了在控制感染方面最关键的中性粒细胞的级别,并证明了对有高热和严重粒细胞缺乏症的患者使用合适的抗生素的必要性。20世纪60年代随着氨基糖苷类抗生素的适当运用,革兰阴性菌感染引起的死亡率有所下降,并且同时也改善了急性白血病患儿的生活质量。耐药性革兰阳性球菌在过去的25年间是一个难题,它促使万古霉素的广泛使用以对抗葡萄球菌和肠球菌的感染以及粒细胞减少症。21世纪耐药的革兰阴性菌感染(抗β-内酰胺酶)成为致死性感染的重要因素,第4代头孢菌素和碳青霉素的应用有效地控制这种严重的感染,减低了感染的死亡率。
白血病患儿化疗、放疗和营养不良导致的免疫缺陷和黏膜炎可诱发严重的、有时甚至是致命的真菌感染。1958年两性霉素B和1990年氟康唑的问世,代表着控制该类感染方面的一大进步。然而,有些真菌感染如曲霉菌病和毛霉菌病却对治疗不敏感,并成为了患儿死亡的主要原因,特别是那些接受了强化抗生素治疗而持续粒细胞减少的患儿。新型的抗真菌药物,弗立康唑、米卡芬净、卡泊芬净等有力地控制了致死性的深部真菌感染,大大地降低了致亡率。
随着患儿生命的延长,精神心理问题显得更加重要了。Farber和他的助手很早就提出了对白血病患儿“全面护理”的需要。1964年,Vernick和Karon提出了与患儿交流的重要性。Soni和他的助手们在认识到生活质量的重要性之后,率先进行了一项针对急性白血病及其治疗对患儿神经心理的影响的研究。为了定义每一项白血病治疗方法的人类投入/产成比的目的,很多关于其他远期影响的研究正在广泛地开展着。上海儿童医学中心血液/肿瘤科对白血病患儿展开了心理疏导,使白血病病房及其每个患儿有效地缓解其心理障碍,明显地改善了治疗的依从性(见第十篇第二章“儿童白血病的心理学及其干预”)。
四、白血病历史的意义
历史的价值不仅限于品味过去,而更在于欣赏它,阐明它,并指引将来。在对白血病历史的研究中,尤其在儿童白血病中,我们可以吸取不少教训。其中之一即是注意新事实并听取新的想法与假设。在白血病历史的时间点上,充斥着由于没有理由的对革新的抵触而导致时间与机会丧失的实例。在Virchow对白血病作出描述并被其他许多人证实的十年后,它的存在仍为许多人所质疑。1958年,在他的关键性发现的8年之后,Gross仍由于他对鼠白血病的病毒病原学的发表而受到批评。最前沿的血液组的建立与在一所美国医院内成立的血液组相距整整二十年。当抗叶酸与抗嘌呤药物初步介绍时,许多血液学家与儿科大夫觉得它们“太毒了”而拒绝使用此类药物。直至1960年仍有一些不同意见被反复提及,而医学院学生则被教导对白血病患儿放弃化学治疗:“让他们安静的离去吧。”对医师和科学家来说,克服习惯性的惯性思维,开拓挑战性的新思维非常重要。
另一个重要的教训是病例报告以及医师可以从患者身上学到东西的重要性。1845年Virchow的白血病病例报道,Lissauer对一个白血病患者对砷剂的反应,Brewster和Cannon对一例Down综合征白血病患儿的观察,以及Gloor的白血病患者在经历了砷毒、新钍、放疗和同胞血液移植后治愈的例子,引出了白血病生物学研究和治疗方式开拓的意识。
第三个教训在于与其在口头上或书面上作令人沮丧的思考不如作相应的鼓励。基于一项未受控制的研究基础上,许多白血病患儿被注射了卡介苗,其治疗作用没被广泛采用。由于在最初没有与理想的骨髓移植治疗进行合适的对照,花费了数十年才阐明对各型白血病的患儿均进行骨髓移植的价值不大。
五、展望
半个世纪以来,儿童白血病的诊治已取得可喜的进展,迄今为止化疗还是最主要和现实的治疗手段,然而,无论是理论上或临床实践都表明铲除患者体内最后几个白血病细胞的途径绝不是依赖化疗药物,也不是靶向治疗的制剂,而是绝对依赖患者自身的免疫机制。因此,造血干细胞移植治疗已逐渐成为常规治疗,生物治疗包括细胞治疗或免疫治疗即将成为极其重要的治疗手段,也是目前白血病治疗研究的热点,NK细胞治疗对清除白血病MRD的治疗作用,双特异性抗体的治疗也已在临床试用,CAR-T、CAR-NK对难治性、复发性ALL的治疗也已取得可喜的初步成效,有关内容将在第三篇第三、四、五章新技术、新方法章节中予以阐述。
(顾龙君)
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