在体外生成并扩增不限量的造血干细胞的能力--不管是从成人、脐血、胎儿或胚胎--将对干细胞移植的安全性、费用、可行性产生重要的影响。目前从患者自身外周血中提取造血干细胞的方法使得患者有重新患上同种自身免疫疾病的危险。这是使用使造血干细胞从骨骼进入血流以获取足够移植所需的干细胞而重复注射干细胞生长因子所造成的潜在可能。另外,在某些病例中,由于提纯造血干细胞时受到了患者成熟的自身反应性T细胞和B细胞的污染,也影响到了治疗的成功。实验室内的纯化的细胞系的扩增防止了这些潜在的障碍,并使得干细胞的数目对每位患者都足够用,因此也就缩短了完全的免疫重建之前的危险期。
目前还无法确定胚胎干细胞是否比从脐血的或成人的骨髓造血干细胞更好。然而,从脐带或骨髓中获取的造血干细胞,其自身更新的能力要比多能胚胎干细胞的差。尽管要引导胚胎干细胞使之定向分化为造血干细胞仍需一定的研究,造血细胞已经能用人胚胎干细胞以及人胎儿获取的胚胎干细胞经分化培养而获得。 对自身免疫病患者使用造血干细胞系进行移植的优点之一在于从健康人或在基因因素已知的情况下,可从该基因因素未受影响的胚胎干细胞中取得所需的造血干细胞。另外,使用基因选取的或基因工程处理过的细胞可以进一步减小疾病进展或再次患病的可能性。
使用非自身造血干细胞的一个危险是机体对移植细胞的免疫排斥。免疫排斥是由供者与患者(受者)的MHC蛋白存在差异而造成的。在这种情况下,被移植细胞及其后代会受到患者骨髓中残存造血干细胞分化而成的T细胞的排斥。出于这种考虑,在防止移植排斥发生时,使用胚胎干细胞分化而成的造血干细胞要比脐血以及骨髓造血干细胞系更合适。理论上,表现三种最严格的MHC蛋白的不同组合的胚胎干细胞库可产生与患者MHC序列相配的干细胞。
另外,有证据表明,胚胎干细胞比造血干细胞更适合于基因方面的操作(见11章:实验性基因治疗中经基因修饰的干细胞的使用)。
这一特性意味着胚胎干细胞在防止被患者残余的免疫细胞识别方面很有用。例如,可以通过目标基因转移的方法将受者的MHC蛋白导入到胚胎干细胞中。做为选择,理论上可以通过对MHC蛋白的基因修改或剔除的方法制造一种万能的供者胚胎干细胞系。研究人员通过修改一只老鼠的基因使其任何细胞或组织的表面均几乎或完全不表达MHC分子而成功地做到了这一点。当将这些基因修改过的老鼠的胰B细胞移植至MHC完全不匹配的老鼠体内时未发生排斥反应[13]。至于在人类进行基因修改而防止移植排斥的可能性方面还需要进一步的实验。
Jon Odorico 和他的同事的研究表明在MHC蛋白表达方面,鼠胚胎干细胞和分化的胚胎干细胞后代比成年鼠细胞要少的多,甚至缺如。这些初步的发现使得人们认为从胚胎干细胞得到的细胞系要比从成年细胞得到的细胞系受到受者的免疫排斥的可能性要小。使用通过干细胞技术获得提纯的供者胚胎干细胞的另一个可能的好处是降低的移植物抗宿主病发生的可能性和严重性,这种病是骨髓移植中另一种潜在的致命的并发症。在移植时若供者器官中残留有成熟的T细胞时会造成对受者组织的发生免疫损害,从而导致移植物抗宿主病的发生。在经提纯多能造血干细胞来源中不存在这种成熟的供者的同种反应性T细胞,并且在理想的受者胸腺中免疫耐受诱导的情况下,供者来源的成熟T细胞群将会对受者产生耐受。