制約干細(xì)胞治療“機(jī)會窗口”開啟的技術(shù)瓶頸

        本文威正翔禹/締一生物為您導(dǎo)讀文章制約干細(xì)胞治療“機(jī)會窗口”開啟的技術(shù)瓶頸。

　　1合理的干細(xì)胞來源

　　許多實驗室發(fā)布自己在干細(xì)胞領(lǐng)域的研究成果，而事實上多數(shù)發(fā)表在**刊物上研究成果卻難以重現(xiàn)，排除試劑、裝備、操作等方面的因素，干細(xì)胞做為研究主體，其來源的差異對研究結(jié)果的判斷影響不容忽視。

　　干細(xì)胞供者遺傳背景復(fù)雜難以追溯：家族史、既往病史、性別、年齡、種族、血型、組織相容性抗原、身體條件（體格、體質(zhì)以及精神、心理、生理疾病等）、生活習(xí)性（飲食習(xí)慣、工作習(xí)慣、休息習(xí)慣、運(yùn)動習(xí)慣、用藥習(xí)慣、吸煙飲酒習(xí)慣等），生存環(huán)境（大氣環(huán)境、水環(huán)境、生物環(huán)境、地質(zhì)和土壤環(huán)境和其他自然環(huán)境，居住環(huán)境、工作環(huán)境、交通環(huán)境、文化環(huán)境和其他社會環(huán)境等）。受各種物理、化學(xué)、生物因素的動態(tài)影響，世界上不存在兩株遺傳背景一致的干細(xì)胞。

　　不同組織來源干細(xì)胞生物學(xué)特性似是而非：人體260多種組織均由干細(xì)胞分化而來，干細(xì)胞無處不在，有細(xì)胞活動的地方就有干細(xì)胞的身影，干細(xì)胞的組織來源非常豐富，包括胚胎、成體組織（骨髓、牙髓、毛囊、上皮、肌肉、血管、脂肪、粘膜、神經(jīng)等）、圍產(chǎn)期組織（臍帶、羊水、羊膜、胎盤、臍血等）、體液及分泌物（血液、淋巴液、經(jīng)血、乳汁、尿液、淚液、唾液、汗液）中均含有干細(xì)胞。但是不同組織來源的同種細(xì)胞生物學(xué)特性卻似是而非，例如間充質(zhì)干細(xì)胞，除了骨髓、臍帶來源外，脂肪干細(xì)胞、胎盤干細(xì)胞、宮內(nèi)膜干細(xì)胞、外周血干細(xì)胞、毛囊干細(xì)胞、牙髓干細(xì)胞、粘膜干細(xì)胞、羊水干細(xì)胞、羊膜干細(xì)胞、乳汁干細(xì)胞、尿液干細(xì)胞等均含有或本身就是間充質(zhì)干細(xì)胞。

　　不同種類干細(xì)胞缺乏明確界定且可相互轉(zhuǎn)化：干細(xì)胞種類包羅萬象，不同種類干細(xì)胞之間是動態(tài)漸變的，并沒有嚴(yán)格區(qū)分界限，而且在某些條件下它們可以相互轉(zhuǎn)化，甚至多數(shù)高度分化的細(xì)胞在特定條件下同樣具有干細(xì)胞特性。比較細(xì)胞與干細(xì)胞的定義，幾乎所有活著的細(xì)胞都可以被稱作”干細(xì)胞“，區(qū)別僅在于干性（stemness）的強(qiáng)弱。

　　干細(xì)胞為動態(tài)活物缺乏一致性：目前臨床上包括抗生素、化學(xué)小分子、生物大分子在內(nèi)的藥物等均為結(jié)構(gòu)和成分明確并相對穩(wěn)定的體系。而干細(xì)胞不但成分不確定，其大小、形態(tài)各異，有老有小、有強(qiáng)有弱，功能、行為、狀態(tài)不同，世代不一、多代同堂，宛如大千世界蕓蕓眾生相。可以想見在體內(nèi)干細(xì)胞有的在生長、增殖，有的在分化、在分泌；有的在休眠，有的在遷移；有的在辛勤地建造自己的niche，有的在惡劣微環(huán)境中掙扎；去有的幫助組織再生，有的為疾病鋪路…同種干細(xì)胞的在不同微環(huán)境中可以改頭換面，不同種類的干細(xì)胞生物學(xué)性狀又可以相互交疊，可以說干細(xì)胞是一些定義不清、標(biāo)準(zhǔn)不明，分化能力不一，摸樣大致有點(diǎn)相像，多代同堂，個個都能干的”派系“細(xì)胞。

　　供臨床用干細(xì)胞種類（組織來源）的選擇可考慮以下幾方面：a. 無倫理學(xué)障礙；b. 材料有穩(wěn)定的來源；c. 具有明確篩選指標(biāo)和理論依據(jù)；c. 符合規(guī)模化制備要求；c.體外過程可控性； 6. 安全性在可接受范圍內(nèi)；下圖總結(jié)了一些干細(xì)胞的臨床應(yīng)用前景：

　　2有效的評價技術(shù)

　　規(guī)模化制備并非制約干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)：一方面，目前干細(xì)胞庫技術(shù)、規(guī)模化擴(kuò)增技術(shù)、無血清培養(yǎng)技術(shù)、超低溫保藏及冷鏈傳輸技術(shù)等已基本成熟，多數(shù)干細(xì)胞開發(fā)機(jī)構(gòu)能夠制備出足量的干細(xì)胞制品供臨床前和臨床研究用。另一方面，cGMP已在國際上施行數(shù)十年，制藥行業(yè)的經(jīng)驗積累為干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)化制備提供了可以借鑒的豐富知識，國際機(jī)構(gòu)和先進(jìn)國家也提出了FACT、AABB及GTP等標(biāo)準(zhǔn)用以參考。

　　質(zhì)量可控性是干細(xì)胞臨床安全性和有效性的基礎(chǔ)和前提：干細(xì)胞組織來源多樣，供者遺傳背景復(fù)雜，體外分離、純化、擴(kuò)增、誘導(dǎo)和細(xì)胞制品制備過程漫長且要引入抗生素、生長因子、抗體、膠原酶、蛋白酶、動物血清等多種外來成分；還可能污染細(xì)菌、支原體、病毒等外源因子；體外操作過程可能會引起干細(xì)胞的增殖潛能、分化潛能、生物學(xué)效力、組織相容性抗原、端粒酶、核型、原癌抑癌基因等發(fā)生改變帶來免疫毒性和致瘤風(fēng)險；在保存、運(yùn)輸、復(fù)蘇、配制過程中，細(xì)胞制品的存活率、生物學(xué)效力、均一性無時不在變化。在其制備過程及細(xì)胞制品缺乏有效的質(zhì)量控制方法和標(biāo)準(zhǔn)的情況下，干細(xì)胞臨床應(yīng)用的安全性和有效性無法實現(xiàn)。

　　干細(xì)胞制品普遍缺乏有效性評價指標(biāo)：目前臨床上一般采用活細(xì)胞計數(shù)方法決定輸注干細(xì)胞數(shù)量，在個別病人身上干細(xì)胞治療似乎顯現(xiàn)出了”令人驚訝“的效果，而在更多患者則反映”沒什么效果“，呈現(xiàn)出”冰火兩重天“情況。事實上，干細(xì)胞的體外操作是一個動態(tài)過程，活細(xì)胞數(shù)量并不能有效反映干細(xì)胞的生理狀況的改變，有人甚至將處死的干細(xì)胞輸注到動物體內(nèi)獲得了與輸注活細(xì)胞相當(dāng)?shù)脑囼灲Y(jié)果，這里引入一個干細(xì)胞的定義單位——生物學(xué)效力（biological potency）。

　　生物學(xué)效力或稱為”效價“是一個評價生物藥物有效性的重要指標(biāo)，用來測量藥物產(chǎn)生特定生理功能的濃度或數(shù)量；生物藥物的物理數(shù)量（質(zhì)量）往往無法直接代表其生物學(xué)效力，如蛋白質(zhì)失活后含量不變效力下降，一般需要重新定義效價單位做為金標(biāo)準(zhǔn)來衡量其生物學(xué)效力；譬如：通常用抑菌試驗的半數(shù)抑制微生物生長的最高稀釋度測量抗生素效價單位，干擾素用細(xì)胞病變抑制法（CPE）測量能抑制50％細(xì)胞病變或50％病毒空斑形成效應(yīng)的最高稀釋度來測量干擾素活性單位；

　　干細(xì)胞的生物學(xué)效力的要求：a.效力指標(biāo)設(shè)定需要找出與臨床治療效應(yīng)相關(guān)的關(guān)鍵機(jī)理通路，能夠真實反映量效關(guān)系，要考慮到干細(xì)胞是多靶點(diǎn)、多通路的；b. 效力指標(biāo)設(shè)定需要能夠代表細(xì)胞制品在制備過程中與臨床使用時具有一致性；c. 效力指標(biāo)設(shè)定應(yīng)是優(yōu)化的，**用體外試驗來替代動物模型，要求操作便捷、能夠成為制品放行標(biāo)準(zhǔn)；d. 效力指標(biāo)設(shè)定應(yīng)通過分析方法學(xué)驗證：線性、范圍、準(zhǔn)確度、精密度（包括重復(fù)性和重現(xiàn)性）、檢測限、定量限和耐用性等；

　　細(xì)胞表面標(biāo)志物雖可以用來鑒別干細(xì)胞的種類和評價干細(xì)胞的純度，但無法直接反映細(xì)胞的生物學(xué)功能；誘導(dǎo)分化試驗雖然比較直接，但是很難定量，而且周期長、變異性大；細(xì)胞共培養(yǎng)法問題更加突出，除了周期長變動大外，供試細(xì)胞株來源差異極大，經(jīng)常造成矛盾的實驗結(jié)果；miRNA及因子表達(dá)直接測定難以反映體內(nèi)狀況…

　　實驗動物模型困擾干細(xì)胞臨床前安全性和有效性評價： 實驗動物常用來評價新藥的體內(nèi)分布、代謝，有效性、急性毒性、特殊毒性、長期毒性等，為新藥人體臨床觀察提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。動物模型建立的一般原則：a. 在動物身上復(fù)制的模型應(yīng)盡可能近似于人類疾病的情況；b. 物模型應(yīng)該是可重復(fù)的，甚至是可以標(biāo)準(zhǔn)化的；c.復(fù)制的模型可特異地、可靠地反映疾病機(jī)能、代謝、結(jié)構(gòu)變化和主要癥狀和體征；d.復(fù)制動物模型時應(yīng)盡量考慮到今后臨床應(yīng)用和便于控制其疾病的發(fā)展；e.復(fù)制動物模型時所采用的方法應(yīng)盡量做到容易執(zhí)行和合乎經(jīng)濟(jì)原則。

　　但是，在動物模型是否能夠為臨床研究提供有效參考仍然值得懷疑：a.干細(xì)胞可增殖、可轉(zhuǎn)化，可被排斥，不符合一般藥物代謝規(guī)律；b.干細(xì)胞具有種屬特異性，異種干細(xì)胞植入難以說明問題，同種植入供試品又與未來臨床試驗不一致；c. 干細(xì)胞組織配型（不相合、半相合，相合）試驗難以實現(xiàn)；d. 標(biāo)記后的干細(xì)胞生物特征發(fā)生改變，定植、分化、轉(zhuǎn)實驗歸追蹤困難；e.動物生命周期不足以體現(xiàn)人類干細(xì)胞長期植入后果。f.動物生理結(jié)構(gòu)、細(xì)胞周期與人類存在差異，動物干細(xì)胞制備成本相當(dāng)于開發(fā)一種新來源的干細(xì)胞，開發(fā)者缺乏制備動物干細(xì)胞的積極性。

　　3風(fēng)險控制預(yù)案

　　干細(xì)胞臨床應(yīng)用開啟”潘多拉魔盒“：干細(xì)胞技術(shù)讓一些傳統(tǒng)醫(yī)療手段束手無策的患者重新燃起希望，但干細(xì)胞治療的”機(jī)會窗口“打開的同時也開啟了”潘多拉魔盒“，人們充滿了好奇、期待和恐懼。恐懼源自于結(jié)果的不確定性，只有我們對最差的狀況有了充分的估計和應(yīng)對準(zhǔn)備，把風(fēng)險被控制在可以接受的范圍內(nèi)，人們才能充分享受新技術(shù)和產(chǎn)品帶來的福祉。

　　誰來保護(hù)小白鼠？必須承認(rèn)的是，某些特殊情況下，干細(xì)胞技術(shù)的臨床應(yīng)用可能先于嚴(yán)格的新藥開發(fā)程序完成，就是所謂的”醫(yī)療新技術(shù)“，醫(yī)學(xué)史上有不少這樣的例子。但是，對于公眾和潛在的消費(fèi)者而言，在干細(xì)胞科學(xué)研究尚在進(jìn)行、臨床應(yīng)用條件尚未成熟以及管理規(guī)則還有待制定的情況下，如何采取必要的措施保護(hù)自身的健康與經(jīng)濟(jì)利益，如何配合科學(xué)界與管理機(jī)構(gòu)監(jiān)督干細(xì)胞治療的規(guī)范性，避免被不正當(dāng)?shù)纳虡I(yè)手段所蒙騙，是一個值得認(rèn)真考慮的問題。同時，我們必須清醒地認(rèn)識到，從干細(xì)胞的研究到實際的應(yīng)用還要經(jīng)過漫長艱苦的研究發(fā)展過程。面對具有無限潛力的干細(xì)胞研究和應(yīng)用前景，科學(xué)界、臨床工作者、產(chǎn)業(yè)界以及廣大消費(fèi)公眾，都需要有一個現(xiàn)實的態(tài)度，需要耐心與理解，需要承擔(dān)各自的責(zé)任，互相配合，以保證科學(xué)研究與臨床應(yīng)用能夠在最有利的環(huán)境中進(jìn)行。

　　干細(xì)胞治療病種和人群選擇建議考慮幾點(diǎn)：a. 無有效手段控制疾病進(jìn)程者；b. 有突破現(xiàn)有手段局限性的理論依據(jù)；c.干細(xì)胞治療帶來可能的利益明顯大于潛在風(fēng)險；d. 非腫瘤患者或高危人群；e. 可明確組織HLA配型（相合、半相合）？f. 能夠長期隨訪者？

　　4科學(xué)家"越位"，工程師"缺位"

　　科學(xué)是探索自然規(guī)律的活動，回答”why“的問題； 技術(shù)是規(guī)律的運(yùn)用活動，回答”how“的問題。既然有了科學(xué)與技術(shù)，所謂的 ”科技“是什么東東？ 到目前為止，還沒有任何人能給出一個明確的定義，或許”科技“是用于回答關(guān)于”when“，”where“ or ”who“之類的問題吧？”科技“這個字顯然混淆了科學(xué)和技術(shù)的邊界，造成目前我國”干細(xì)胞亂象“，科學(xué)家”越位“難咎其責(zé)。

　　企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新的主體，”技術(shù)優(yōu)先，科學(xué)隨后“是世界各國技術(shù)和科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律。一個企業(yè)、一個國家對技術(shù)和科學(xué)的需求總是由近及遠(yuǎn)、由淺層次到深層次。科學(xué)家有一定的技術(shù)預(yù)測能力，吸收一定數(shù)量的科學(xué)家參加國家干細(xì)胞技術(shù)決策咨詢是必要的，但以科學(xué)家為主體，左右干細(xì)胞技術(shù)發(fā)展則是本末倒置的。我國干細(xì)胞技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、計劃、重大技術(shù)創(chuàng)新項目的選擇和評價等等歷來是科學(xué)家的天下，企業(yè)家、工程師很少有發(fā)言權(quán)。在幾乎所有的干細(xì)胞技術(shù)決策過程中，大科學(xué)家的結(jié)論往往成為決策的**依據(jù)，形成了目前我國跟風(fēng)ips熱而輕視成體干細(xì)胞開發(fā)的局面。我們反對無所作為，也要抵制科學(xué)家耐不住寂寞急功近利，干細(xì)胞技術(shù)決策過程中工程師”缺位“亦成為制約干細(xì)胞治療”機(jī)會窗口“開啟的技術(shù)瓶頸。

    綜上所述，您是不是已經(jīng)對制約干細(xì)胞治療“機(jī)會窗口”開啟的技術(shù)瓶頸，有所了解。如果還有其他疑問，請咨詢威正翔禹/締一生物資深專家免費(fèi)熱線：400-166-8600。