闖器官移植難關(guān)克HLA配型難題——記解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬307院免疫專家奚永志教授

闖器官移植難關(guān) 克HLA配型難題——記解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬307院免疫專家奚永志教授

2005年02月01日

不久前，解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬307醫(yī)院免疫研究室的研究人員，在其開展的國家“973”重大基礎(chǔ)課題研究中，在國際上首次發(fā)現(xiàn)了HLA-A*11新等位基因，以及產(chǎn)生該基因的基本機制和一系列新的HLA重組家系。最近，這一基因獲得了世界衛(wèi)生組織白細胞抗原命名委員會（WHO-HLA）的正式命名。上述研究成果對于人類器官及造血干細胞移植的HLA準(zhǔn)確配型、尋找最佳供體，以及有效防止移植排斥反應(yīng)和延長患者的生命，都將產(chǎn)生重大影響。近日，記者專程來到307醫(yī)院，采訪了該研究的學(xué)術(shù)帶頭人奚永志主任，零距離地了解了這個頑強拼搏、不計得失、默默奉獻的科研人。

棄工擇醫(yī) 投身軍營

奚永志，1961年出生于青島市的一個軍人家庭。他是1977年國家恢復(fù)高考后首批進入大學(xué)深造者之一，并得到國內(nèi)外嚴(yán)格、系統(tǒng)、正規(guī)的科研培養(yǎng)。他長期從事血液/免疫學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，特別是在擔(dān)任307醫(yī)院免疫室主任以來，他以強烈的責(zé)任感、使命感和對軍事醫(yī)學(xué)事業(yè)的奉獻精神，帶領(lǐng)全室同志奮斗于醫(yī)學(xué)研究的漫漫征程。他36歲就被破格晉升為研究員，現(xiàn)為中國免疫學(xué)會理事、博士生/博士后導(dǎo)師。

談起奚永志的學(xué)醫(yī)歷程，還有一段鮮為人知的故事。奚永志高考的第一報考志愿是化學(xué)專業(yè)，但接到的卻是理工大學(xué)的錄取通知書。對此他十分沮喪，先決定不學(xué)理工了，繼而又“突發(fā)奇想”地要學(xué)醫(yī)。倔強的他沒有到學(xué)校報到，而是待在家里繼續(xù)復(fù)習(xí)。幾個月后，他如愿考取了青島醫(yī)學(xué)院。

大學(xué)畢業(yè)后，奚永志被分配到德州市立醫(yī)院內(nèi)科工作。當(dāng)時該院的臨床工作條件尚可，但科研基礎(chǔ)十分薄弱。為了能夠在醫(yī)學(xué)上有更大發(fā)展，1985年奚永志毅然決然地報考了軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院造血干細胞移植專業(yè)的研究生，并順利地通過考試。畢業(yè)時，他以優(yōu)異的成績被留在了軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)研究所工作。1991年，作為中-荷兩國雙邊科技交流人員，奚永志被中國政府派往荷蘭王國皇家科學(xué)院進行客座研究。

艱苦創(chuàng)業(yè) 不斷進取

為配合戰(zhàn)時放射防護研究及血液腫瘤病人造血細胞移植前的HLA配型應(yīng)用研究，307醫(yī)院在上個世紀(jì)80年代初期，組建了全軍第一個HLA專業(yè)實驗室。1987年，該實驗室成為軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院的重點實驗室。1995年，該實驗室被批準(zhǔn)為國家生物醫(yī)學(xué)分析中心免疫學(xué)研究室?，F(xiàn)在，它已成為全國HLA領(lǐng)域極具影響力的專業(yè)研究室，也是惟一一家經(jīng)科技部“認證，認可”的國家HLA專業(yè)研究室。

作為該研究室的第二任主任，奚永志自上任后，帶領(lǐng)實驗室的研究人員，迅速建立了以造血、分子導(dǎo)向及移植免疫耐受為主攻方向，以CD34+造血細胞生物學(xué)特性及IL6/IL6R系統(tǒng)為探索的切入點，以造血細胞及器官移植HLA配型為特色的多學(xué)科、多領(lǐng)域協(xié)作、融合的研究體系。自1995年以來，該研究室在他的帶領(lǐng)下，先后獲得國家“973”重大基礎(chǔ)研究項目1項、國家自然科學(xué)基金重點項目1項、國家自然科學(xué)基金項目9項、全軍醫(yī)藥衛(wèi)生科研基金項目3項、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院和307醫(yī)院基金項目6項。除此之外，他們還將每年從自身科研成果轉(zhuǎn)化而獲得的幾百萬元人民幣，作為實驗室科研經(jīng)費的補充。

當(dāng)回答記者提出的為什么他們選擇的是應(yīng)用基礎(chǔ)研究而不是純基礎(chǔ)研究這一問題時，奚永志意味深長地說：“純基礎(chǔ)研究需要長期、大量的人力、物力的投入，實事求是地說，我國現(xiàn)階段的綜合國力還不具備這種經(jīng)濟實力和人才儲備。我們應(yīng)學(xué)習(xí)日本科技發(fā)展的模式，緊緊圍繞國家發(fā)展建設(shè)的總目標(biāo)，先搞應(yīng)用基礎(chǔ)研究，為國家的經(jīng)濟建設(shè)主戰(zhàn)場服務(wù)?！?/p>

積極探索 勇于創(chuàng)新

20世紀(jì)80年代末，奚永志就有一種強烈的科研沖動：結(jié)合自己的學(xué)科專業(yè)，搞一個更具現(xiàn)實意義的研究項目。1991年，他借前往荷蘭王國皇家科學(xué)院研修之機，毫不猶豫地將急性白血病相關(guān)治療的應(yīng)用基礎(chǔ)研究作為主攻方向。

有研究表明，IL6/IL6受體α與β基因和蛋白在白血病細胞中存在異常高表達，而正常造血細胞幾乎不表達或僅表達微量的IL6R，提示IL6/IL6R系統(tǒng)在急性白血病的發(fā)生與發(fā)展中，可能發(fā)揮重要作用——此研究為利用IL6/IL6R系統(tǒng)介導(dǎo)靶向殺傷急性白血病細胞，提供了充分的理論依據(jù)。據(jù)此，奚永志與荷蘭皇家科學(xué)院合作，在中-荷科技交流基金及國家自然科學(xué)基金資助下，在國際上率先開展了利用IL6/IL6R系統(tǒng)介導(dǎo)靶向殺傷白血病細胞的實驗研究，其部分IL6-PE40研究成果獲得荷蘭TNO皇家科學(xué)院科學(xué)突出貢獻獎。

回國后，奚永志繼續(xù)開展這方面的研究，并通過采用基因融合SOE技術(shù)，于001年在國內(nèi)率先構(gòu)建成功IL6D24-Linker-PE40、IL6D24-PE40及IL6-PE40KDEL（最后一項為國際上首次報道），并利用計算機模擬比較了它們的分子生物學(xué)特性（至今未見相關(guān)研究報道）。接著，奚永志和其他研究人員又采用電轉(zhuǎn)法，將編碼人IL6RcDNA轉(zhuǎn)入不表達IL6R的BNML大鼠的白血病LT12細胞中，在國際上首次成功建立了高表達人IL6R的BNML大鼠白血病LT12-IL6R+體內(nèi)外模型，并利用該模型證明：IL6-PE40融合蛋白能在體內(nèi)外特異性殺傷白血病細胞，而對正常造血細胞無明顯毒副作用。

求真務(wù)實 服務(wù)國人

20世紀(jì)國際實驗血液學(xué)研究領(lǐng)域的重大成就之一，就是能夠高效富集高純度的，具有自我更新、多向分化及重建長期造血與免疫功能的CD34+造血干/祖細胞，并用其進行造血調(diào)控的基礎(chǔ)研究、造血干細胞移植、基因治療及體外擴增。能否開展這些新技術(shù)，標(biāo)志著一個國家血液病治療乃至腫瘤治療學(xué)領(lǐng)域的先進程度與整體水準(zhǔn)。

奚永志與同事們在國家自然科學(xué)基金和美國Baxter基金資助下，經(jīng)過10年的不斷研究，迄今已推出我國自己的CD34+造血細胞免疫磁性高效富集儀CIMS-100；建立了高效、快捷、可純化大量人CD34+造血細胞的免疫磁性無菌分離術(shù)；研制成功兩株抗CD34+單抗和其它相關(guān)試劑，并使其完全國產(chǎn)化。他們還利用掃描電鏡和特異性免疫膠體金標(biāo)記后的透射電鏡技術(shù)，在國際上首次揭示了人正常骨髓CD34+造血細胞的超微三維立體結(jié)構(gòu)特征，打破了近百年來人們存在的造血干/祖細胞僅能以功能概念界定而無具體形態(tài)的觀念。他們還在國際上首次較系統(tǒng)地揭示，人正常骨髓CD34+HC周期動力學(xué)相關(guān)大分子DNA、RNA和PRO的含量，明顯低于骨髓單個核細胞，并提供了絕大多數(shù)CD34+造血細胞處于靜止期的直接依據(jù)。

團結(jié)協(xié)作 合力攻關(guān)

宿主抗移植物反應(yīng)（HVGR）和移植物抗宿主病（GVHD）是器官移植和造血干細胞移植中的主要并發(fā)癥和致死原因。移植物供-受體HLA的相合程度是影響移植排斥反應(yīng)和移植物慢性失功能的最重要因素之一，對移植物供-受體的HLA進行精細分型，則是減少和減輕移植排斥反應(yīng)的最關(guān)鍵措施。隨著大量新等位基因不斷被發(fā)現(xiàn)（已超過1800個），以及無血緣關(guān)系供-受體移植日益增多，奚永志感到，建立、健全一種快速、簡便、準(zhǔn)確、高分辨率和低成本的HLA分型系統(tǒng)已勢在必行。

參照鏈介導(dǎo)的構(gòu)象分析（RSCA）系統(tǒng)是融測序與構(gòu)象于一體的HLA分型新策略。2000年，奚永志等在國際上首次將RSCA系統(tǒng)應(yīng)用于臨床移植分型中，并對124例造血干細胞移植供-受體的HLA-A、B位點進行了RSCA與傳統(tǒng)分型方法的比較分析。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，RSCA系統(tǒng)具有快速、靈敏、特異、分辨率高、重復(fù)性好、可發(fā)現(xiàn)新的等位基因等優(yōu)點，非常適合于器官及非血緣異基因造血干細胞移植供-受體的HLA分型。他們由此建立并穩(wěn)定了新的HLA分型系統(tǒng)。

奚永志指出，HLA抗原在提呈外來抗原并參與免疫識別過程中的作用差異，取決于其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)間的差異，并因而引起不同的后繼免疫反應(yīng)。如果兩個抗原蛋白質(zhì)間的結(jié)構(gòu)高度一致，那么它們就會起到類似的生物學(xué)作用。因此，從HLA分子的結(jié)構(gòu)方面著手，研究不同抗原間的相容性程度，就可達到預(yù)測移植排斥反應(yīng)的目的。

對此，奚永志和同事們先利用SWISS-MODEL服務(wù)器，對HLA抗原的三維結(jié)構(gòu)進行模建，再用結(jié)構(gòu)分析軟件Rasmol和SPDBV進行演示和分析，并用整體分子間的均方差根偏差（RMSD）表示不同抗原間三維結(jié)構(gòu)差異的大小，其得出的結(jié)論是：RMSD值較大者，移植后可能發(fā)生嚴(yán)重的排斥反應(yīng)；RMSD值較小者，移植后可能不會發(fā)生嚴(yán)重的排斥反應(yīng)。

他們通過以上研究，于2004年完成了HLA分子三維結(jié)構(gòu)模建與數(shù)據(jù)庫的建立。

把握良機 喜獲成果

去年4月，當(dāng)奚永志等對124例擬進行造血細胞移植供一受體標(biāo)本進行RSCA分型時，檢測到幾例疑難標(biāo)本——其RSCA峰型很好，但數(shù)據(jù)庫中無對應(yīng)HLA型別。奚永志懷疑其為新等位基因，馬上對其進行了cDNA測序分析，結(jié)果篩查到5個HLA-A*11新等位基因。為確定其生物學(xué)本質(zhì)及意義，奚永志等對其家系進行了一系列研究，發(fā)現(xiàn)這5個HLA-A*11新等位基因各具特色，為不同的cDNA剪接體，可能會造成HLA-A*11新等位基因產(chǎn)生不同的蛋白表達形式，最終導(dǎo)致HLA-A*11新蛋白分子的不表達、低表達或引發(fā)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變。

鑒于HLA-A*11抗原是最早被檢測出來的HLA抗原之一，因此HLA-A*11新基因的發(fā)現(xiàn)對于人體免疫應(yīng)答與調(diào)控、種族遷移研究以及法醫(yī)學(xué)鑒定等，都具有重要意義。他們發(fā)現(xiàn)的五個HLA-A*11新等位基因中的一個，已于2004年11月30日被世界衛(wèi)生組織白細胞抗原命名委員會正式命名，其余四個新等位基因的命名目前還在討論、審核之中。為了有效保證這一原始創(chuàng)新成果具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，目前他們正在將其開展的“人類五個HLA-A*11新等位基因的克隆、鑒定及用途”研究，申報國際發(fā)明專利。

更為可喜的是，奚永志等在2002~2004年間,對2500例擬進行異基因造血干細胞移植家系進行了HLA-I、HLA-II類基因分型，結(jié)果又發(fā)現(xiàn)了8例HLA基因重組家系——發(fā)生在A及C位點之間的有5家，B與DR位點之間的有兩家，C與B位點間的有1家。其中,C與B兩個位點間的重組此前在國際上尚未見報道。

“HLA復(fù)合體是人體最復(fù)雜的遺傳多態(tài)性系統(tǒng)。HLA多態(tài)性與多樣性是機體面對紛繁多樣的致病微生物的一種防御性保護機制，它對于人體抵御外來微生物、保護機體免受損傷，具有重要的意義?！鞭捎乐緩娬{(diào)，他們將以這8例重組家系為起點，系統(tǒng)研究中國漢族人群HLA擴展單倍型的頻率、重組熱點以及SNP多態(tài)性，以期建立中國漢族人群的HLA資料庫，為研究漢族人的變遷、HLA與疾病以及HLA重組對移植免疫的影響等，提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)平臺，為異基因器官及造血細胞移植最佳供體的選擇，提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。

碩果累累 科海無涯

為了使HLA配型結(jié)果準(zhǔn)確無誤，最大限度地降低GVHD發(fā)生率或減輕其嚴(yán)重程度,奚永志等先后建立、健全了國內(nèi)惟一的HLA血清學(xué)、細胞學(xué)和分子生物學(xué)系統(tǒng)分型技術(shù)的實驗室。從建室到現(xiàn)在,他們共完成骨髓移植和器官移植HLA配型10000多例，未出現(xiàn)一例差錯,還先后糾正外單位的HLA配型錯誤100多例,避免了重大醫(yī)療事故的發(fā)生。

10多年來，奚永志和他的同事們共獲軍內(nèi)外科技進步成果獎11項，在國家級學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文177篇，編寫專著6部。同時，他領(lǐng)導(dǎo)的研究室曾4次榮立集體三等功，每年都被軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院評為“基層建設(shè)達標(biāo)先進單位”。奚永志本人于2003年被解放軍總后勤部評為“優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”。

在奚永志到該研究室工作的10多年間，他付出了常人難以想象的心血和汗水。研究的付出有時得不到回報，對此奚永志常說，“當(dāng)你心力和體力都必須加倍付出時，你必須‘安知創(chuàng)新苦，不辭清瘦似堅竹’”。

科技創(chuàng)新之苦是從體膚浸透心靈，但科技創(chuàng)新之樂也同樣會由心靈融入全身，對于這種苦與樂，只有身臨其境的人，才能真正感受到那種從心底里涌出的難以言喻的酣暢淋漓，才能真正體味到那種成功后難以名狀的疲乏消散和徹骨的歡愉。

奚永志所領(lǐng)導(dǎo)的307醫(yī)院免疫學(xué)研究室，現(xiàn)已發(fā)展成為集科研、臨床服務(wù)、人才培養(yǎng)與科技開發(fā)為一體的專業(yè)實驗室，并走出了一條在醫(yī)院中辦好研究室的特色之路與模式。

科研創(chuàng)新的遞進不斷向科技人員提出新的挑戰(zhàn)，而敢于迎接挑戰(zhàn)正是科技人員境界升華和創(chuàng)新品格的具體體現(xiàn)。正如奚永志所說：“HLA新等位基因的相關(guān)持續(xù)性研究，正是我們‘十一五’乃至今后更長時期要做的工作。搞科技創(chuàng)新，做的是事業(yè)，經(jīng)歷的是過程，把握的是機遇，形成的是品格！”

相關(guān)鏈接

上述HLA等位基因研究的創(chuàng)新性：

1.在國際上首次提出基于HLA-I、HLA-II類分子三維結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選擇最佳移植供體的新策略。

2.根據(jù)“HLA分子結(jié)構(gòu)決定其功能”這一概念，基于已知HLA-A2和DR4分子三維晶體結(jié)構(gòu)，采用分子模構(gòu)技術(shù),在國際上首次建立HLA-I、HLA-II類分子不同位點或基因座位三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫及結(jié)構(gòu)差異判斷標(biāo)準(zhǔn)。

3.在國際上首次根據(jù)HLA-I、HLA-II類分子三維結(jié)構(gòu)的差異,正在建立HLA分子“可允許錯配基因或抗原”和“禁忌性必配基因或抗原系統(tǒng)”，以指導(dǎo)臨床在移植器官時，科學(xué)、合理、有效地提高移植供-受體HLA匹配幾率，從而顯著降低HVGD或GVHD的發(fā)生率。

4.研究中發(fā)現(xiàn)了5個HLA-A*11新等位基因和8個HLA重組家系，對它們的深入研究必將加深人們對HLA遺傳多態(tài)性與個體差異的認識，并對移植免疫和相關(guān)領(lǐng)域的研究產(chǎn)生重要的影響。