诱导性多能干细胞(iPS细胞)可以通过将成熟的成体细胞重新编程回胚胎状态而制成。iPS细胞源自皮肤或血液细胞,因此并无争议,因为它们是由成体细胞制成的。作为多能干细胞,它们可以分化形成构成人体的所有组织。
什么是诱导多能干细胞(iPSC),谁在资助iPSC,正在进行哪些试验?
在本文中,我们将系统介绍以下内容:
- iPS细胞的发现
- iPS细胞与胚胎干细胞
- 可用iPS细胞治疗的疾病
- 涉及iPSC衍生细胞治疗的临床试验
- iPS细胞技术资金
- iPS细胞商业化
- 如何看待iPS细胞的临床试验

诱导性多能干细胞 (iPS) 是一种极具潜力的细胞类型。让我们深入了解iPS细胞及其多种应用。
1.什么是诱导多能干细胞?iPS细胞的起源与发现
2006年,日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)提出多能干细胞的概念,证明普通细胞可以通过基因改造转变为多能细胞。他将这些基因重编程的细胞称为诱导多能细胞(iPS细胞),通常缩写为iPS细胞。
iPS细胞在治疗应用方面具有巨大的潜力。对于自体应用,iPS细胞是从患者自身提取的,使其基因与患者相同,从而消除了与组织匹配和组织排斥相关的问题。
iPS细胞源自皮肤或血液细胞,因此并无争议。与胚胎干细胞不同,iPS细胞是由成体细胞而非胚胎细胞产生的。iPS细胞是成熟的分化细胞,研究人员可以在实验室内对其进行操作,使其恢复到类似胚胎的状态。
2.诱导多能干细胞(iPS)与胚胎干细胞
胚胎干细胞(Embryonic Stem Cells,ESC)是最早被发现的多能干细胞。科学家于1981年首次从小鼠胚胎中成功分离出胚胎干细胞,直到1998年,人类胚胎干细胞才被成功提取。ESC通常取自受精后4–5天的囊胚内细胞团,这也是其伦理争议的核心来源——毕竟胚胎的使用涉及生命伦理问题。
相比之下,iPS细胞的出现为干细胞研究打开了新的局面。2006年,研究人员在小鼠中首次成功诱导出iPS细胞,翌年便在人类细胞中实现同样突破。由于不依赖胚胎来源,iPS细胞规避了伦理问题,使得人类细胞实验得以更加广泛、安全地开展。
无论是iPS细胞还是胚胎干细胞,二者都具备“多能性”——能够分化成约200种不同的人体细胞类型,包括神经细胞、心肌细胞、肝细胞等。这种能力让它们成为再生医学、疾病模型构建和药物筛选等领域的核心资源。
3.可用iPS细胞治疗的疾病
尽管全球尚未批准使用iPS细胞疗法,但iPS细胞具有治疗多种疾病的潜力,包括:
- 糖尿病
- 心脏病
- 自身免疫性疾病
- 关节炎
- 帕金森病和阿尔茨海默病等神经并发症
- 骨科应用
- 以及更多
目前,Cynata Therapeutics(及其合作伙伴 FUJIFILM)、Healios KK(与住友大日本制药合作)、Century Therapeutics(收购了 Clade Therapeutics)、小野制药株式会社和 Fate Therapeutics 是唯一在人类患者身上进行iPSC衍生临床试验的商业公司。
国外涉及iPSC衍生细胞治疗的临床试验
Cynata Therapeutics是一家澳大利亚公司,已完成一项I期临床试验,重点研究CYP-001(一种源自iPSC的间充质干细胞(MSC))在治疗移植物抗宿主病(GVHD)中的应用。该试验于2018年进行,在16例对类固醇耐药的GVHD患者中取得了成功。Cynata目前正在进行一项III期临床试验,测试其源自iPSC的细胞疗法CYP 004,该试验招募了440名患者。[1]
Fate Therapeutics正在进行一项I期试验 (NCT03841110),以评估其候选产品FT500作为单一疗法以及与免疫检查点抑制剂联合治疗晚期实体瘤患者的疗效。
正在进行涉及iPSC衍生细胞疗法的人体介入临床试验的非商业实体包括:
哥廷根大学医学中心:诱导性多能干细胞衍生的工程化人类心肌作为终末期心力衰竭生物心室辅助组织的安全性和有效性(NCT04396899)。[2]
大阪大学:人类(同种异体)iPS细胞衍生心肌细胞片治疗缺血性心肌病的临床试验(NCT04696328)。
南京大学医学院:人心外膜注射同种异体诱导性多能干细胞来源的心肌细胞治疗缺血性心力衰竭的研究(《心脏病学杂志》)。
共济会癌症中心:FT516治疗2019冠状病毒病(COVID-19)住院缺氧患者的安全性和可行性研究(NCT04363346)。
京都大学医院:
- 京都试验评估iPSC衍生的多巴胺能祖细胞在治疗帕金森病中的安全性和有效性 ( CiRA )
- 将自体iPS细胞衍生的血小板移植给血小板减少症患者(CiRA)的临床研究
京都大学:对[18F]-GE180、[18F]-FDOPA和[18F]-FLT PET研究进行实用评估,为未来基于iPSC的帕金森病细胞疗法临床试验做准备 ( UMIN-CTR–UMIN000030084)。
庆应义塾大学:利用iPS细胞衍生的神经祖细胞治疗亚急性脊髓损伤的再生医学(庆应义塾大学)。
神户市立眼科医院:
- 同种异体iPS细胞来源的视网膜片移植治疗视网膜色素变性(神户)。
- 同种异体诱导多能干细胞 (iPSC) 衍生的视网膜色素上皮 (RPE) 细胞悬液在新生血管性年龄相关性黄斑变性患者中的移植研究( UMIN-CTR–UMIN000026003 )。
NIH临床中心:诱导性多能干细胞来源的视网膜色素上皮自体移植治疗与年龄相关性黄斑变性相关的地图状萎缩的I/IIa期临床试验(NCT04339764)。
德黑兰医科大学:一项评估自体诱导性多能干细胞来源的自然杀伤细胞在晚期转移性乳腺癌患者个体化治疗中的作用的临床试验(IRCT20200429047241N1)。
国内涉及诱导多能干细胞治疗的临床试验
南京大学医学院:人心外膜注射同种异体诱导性多能干细胞来源的心肌细胞治疗缺血性心力衰竭的研究(《心脏病学杂志》)。
| 疾病领域 | 细胞产品名称 | 研发机构/公司 | 临床阶段 | 特点 | 牵头/联合研究单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 脊髓损伤 | 未提及名称 | 士泽生物 | I/II期 | 全球首个异体通用型”现货型”iPSC衍生亚型神经细胞 | 中山三院、大连医大一院 |
| 帕金森病 | XS411细胞注射液 | 士泽生物 | I/II期 | 多巴胺能神经前体细胞,立体定向脑内移植 | 未明确 |
| 帕金森病 | NCR201注射液 | 中盛溯源 | 获批临床默示许可 | iPSC衍生的多巴胺能神经前体细胞(iDAP) | 未明确 |
| 肌萎缩侧索硬化 | XS228细胞注射液 | 士泽生物 | I/II期 | iPSC来源的运动神经祖细胞,腰椎穿刺鞘内注射 | 未明确 |
临床试验亮点
脊髓损伤:全球首个针对脊髓损伤的iPSC衍生亚型神经细胞药物(I类新药)的I/II期临床试验已启动,由中山大学附属第三医院和大连医科大学附属第一医院联合开展。该药物采用“现货型”设计。
帕金森病:士泽生物的XS411细胞注射液旨在替代受损的多巴胺能神经元。
中盛溯源的NCR201注射液也已获批临床默示许可,其公布的临床数据显示,多名接受治疗的中重度帕金森病患者症状得到功能性逆转,例如从移植前的生活不能自理恢复到能自己吃饭、洗澡、大步走。
肌萎缩侧索硬化(ALS):士泽生物的XS228细胞注射液旨在修复或替代受损的运动神经元,给药方式为腰椎穿刺鞘内注射。
4.iPS细胞技术资金
鉴于iPSC技术的巨大潜力,全球范围内对该细胞类型研究的资助正在加速增长。例如,美国国立卫生研究院(NIH)每年投资15亿美元用于干细胞研究项目,涵盖从细胞生物学到电子工程等众多领域。美国国家共济失调基金会(NAF)也一直在鼓励研究机构开展iPS细胞研究。
美国多个州的项目也为干细胞研究项目提供了资金。值得注意的是,加州再生医学研究所(CIRM)批准了一项计划,将斥资30亿美元支持干细胞研究。在学术方面,圣路易斯华盛顿大学医学院获得了库奇家族高达1000万美元的承诺,用于支持推进个性化医疗的研究,包括支持该校的基因组工程和诱导多能干细胞中心。
在全球范围内,日本政府对iPS细胞尤为青睐。日本文部科学省宣布,计划在未来十年内投入1100亿日元(约合11.3亿美元)用于iPS细胞研究。日本国会还通过了一项法律,呼吁日本“领先于世界其他国家”,让国民能够享受iPSC技术等再生医学治疗。
5.iPS细胞商业化
自iPS细胞被发现以来,一个庞大且蓬勃发展的研究产品市场已经形成,这主要是因为这些细胞没有争议,并且可以直接从成体细胞中生成。如今,有数十家公司提供iPS细胞系、分化细胞类型、试剂盒、检测、重编程服务等等。
除了研究应用之外,诱导多能干细胞 (iPS 细胞) 还可用于:
- 药物筛选
- 毒理学研究
- 疾病建模
- 细胞疗法
- 个性化医疗
- 工业规模制造
6.如何看待iPSC临床试验?
iPSC技术为许多难治性疾病带来了新的希望,尤其是神经系统疾病、代谢性疾病等。国内的研发进展也非常迅速。不过,需要注意的是:
多数处于早期阶段:目前大多临床试验处于I期或II期,主要目的是评估安全性和初步有效性,距离广泛应用仍需时间。
从“自体”到“异体通用型”:iPSC疗法有自体(用自己的细胞)和异体(使用来自健康供体的细胞系)之分。“现货型”异体通用型产品(如表中的脊髓损伤项目)是重要发展方向,它意味着细胞药物可以像传统药物一样批量生产、储存和使用,更能解决可及性和成本问题。
理性看待:科学探索步步为营,成果令人鼓舞,但也要对研发过程的长期性和严谨性有合理预期。
国内iPSC的临床研究正在快速发展,主要集中在神经系统疾病等领域,并尝试开发“现货型”细胞药物。科学家们希望这些努力最终能为许多目前缺乏有效治疗方法的患者提供新的选择。
参考资料:
主要信息参考来源:BioInformant
[1]https://announcements.asx.com.au/asxpdf/20200618/pdf/44jr653pvmxxx3.pdf
[2] https://clinicaltrials.gov/study/NCT04396899
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