概述：過去十年，轉(zhuǎn)化干細(xì)胞研究領(lǐng)域取得了巨大進步。分化方案的開發(fā)和完善，使我們能夠以高效和符合良好生產(chǎn)規(guī)范的方式，從人類多能干細(xì)胞（hPSC）中生成一系列細(xì)胞類型，如胰腺β細(xì)胞和多巴胺能神經(jīng)元。因此，利用hPSC衍生細(xì)胞替代丟失或功能障礙細(xì)胞的幾項臨床試驗已經(jīng)啟動，證明了其安全性和有效性。在此，我們將重點介紹一些基于hPSC的成功試驗，這些試驗報告了早期療效跡象，并討論了細(xì)胞療法臨床轉(zhuǎn)化過程中常見的挑戰(zhàn)。

多能干細(xì)胞療法的臨床轉(zhuǎn)化：成功與挑戰(zhàn)

介紹

1998年首次衍生出人類胚胎干細(xì)胞 (hESC) ，隨后于2007年通過體細(xì)胞重編程突破性地產(chǎn)生了人類誘導(dǎo)多能細(xì)胞 (hiPSC) 。人們期望基于人類多能干細(xì)胞（hPSC）的新型再生療法可以徹底改變慢性病的治療。hPSC的特點是無限的自我更新能力和分化潛力，因此代表了細(xì)胞替代療法的理想來源，用于治療特定細(xì)胞類型功能失調(diào)或丟失的疾病。然而，hPSC技術(shù)經(jīng)過大約二十年的技術(shù)發(fā)展才成熟到產(chǎn)品開始進入多種疾病和大量臨床試驗的階段。

現(xiàn)在，該領(lǐng)域已達到短期安全性臨床報告以及早期療效證據(jù)開始出現(xiàn)的階段（表1）。在即將進行的III期研究中對此類結(jié)果的前瞻性證實（參見詞匯表，專欄1）確實可能標(biāo)志著再生醫(yī)學(xué)新時代的開始。在本次聚焦中，我們討論了與基于hPSC的細(xì)胞療法的臨床轉(zhuǎn)化相關(guān)的挑戰(zhàn)，并強調(diào)了臨床試驗中有希望的進展。

• 年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）：一種以中心視力喪失為特征的疾病。它是由視網(wǎng)膜中央部分（黃斑）細(xì)胞的進行性功能障礙和變性引起的。干性形式的特點是黃斑內(nèi)有玻璃膜疣沉積，而濕性形式則涉及通過從下面的脈絡(luò)膜穿透滲漏血管來破壞RPE層（圖2）。

• 先進治療藥品（ATMP）：一種基于基因、細(xì)胞或組織療法的藥物。

• 臨床試驗：研究旨在評估研究藥物對人類受試者的影響。它們分為三個階段：I、II和III。I期臨床試驗是對藥品進行首次人體測試以評估安全性。對于細(xì)胞療法，這通常與I/IIa期試驗中的早期療效評估和劑量探索相結(jié)合。II期臨床試驗在大量人類受試者中評估安全性和有效性終點。III期臨床試驗證實了臨床療效。

• 地理萎縮：干性AMD的一種晚期形式，其特征是視網(wǎng)膜萎縮性病變。

• 良好實驗室規(guī)范 (GLP)：一套關(guān)于計劃、執(zhí)行、監(jiān)測、記錄、報告和存檔非臨床安全性研究的組織流程和條件的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。

• 良好生產(chǎn)規(guī)范 (GMP)：藥品制造商在其生產(chǎn)過程中必須滿足的最低標(biāo)準(zhǔn)。

• 內(nèi)側(cè)顳葉癲癇（MTLE）：成人癲癇的一種常見形式，其特征是局灶性癲癇發(fā)作，通常由于興奮性和抑制性神經(jīng)元活動不平衡而在海馬體中出現(xiàn)。

• 作用方式（MoA）：細(xì)胞治療產(chǎn)品發(fā)揮作用的過程。

• 帕金森病（PD）：一種神經(jīng)退行性疾病，其特征是黑質(zhì)中的多巴胺能神經(jīng)元選擇性喪失，導(dǎo)致震顫和運動遲緩等運動癥狀。

• 概念證明（PoC）：證明細(xì)胞療法在某種疾病情況下是可行且有效的。臨床前PoC通常在動物模型中產(chǎn)生，而臨床PoC則通過I期和II期臨床試驗在人類受試者中建立。

• 斯塔加特黃斑營養(yǎng)不良癥：由ABCA4基因序列變異引起的遺傳性眼病。它是最常見的兒科黃斑變性。

• 血小板減少癥：一種以血液中血小板數(shù)量異常低為特征的疾病，會導(dǎo)致出血并發(fā)癥。

• 1型糖尿病 (T1D)：一種自身免疫性疾病，胰島β細(xì)胞丟失，導(dǎo)致胰島素缺乏和高血糖。

圖1：將細(xì)胞療法應(yīng)用于臨床的步驟。

• (A) 從研究到上市的各階段示意圖。在發(fā)現(xiàn)階段進行臨床前概念驗證（PoC）之后，細(xì)胞產(chǎn)品要在動物模型中進行非臨床研究，以證明其安全性和有效性，從而為臨床試驗授權(quán)（CTA）申請?zhí)峁┲С?。與此同時，還要進行質(zhì)量和工藝開發(fā)，即化學(xué)、制造和控制（CMC），包括原材料鑒定、分析測試開發(fā)和規(guī)格制定。獲得監(jiān)管部門批準(zhǔn)后，細(xì)胞產(chǎn)品將在一小部分患者中進行測試，通常是在I/II期聯(lián)合試驗中進行，以評估安全性、劑量并提供早期療效評估（臨床PoC）。在申請市場準(zhǔn)入許可（MAA）之前，臨床療效將在II期和III期試驗中得到進一步評估。
• (B）臨床前階段的主要步驟。這些步驟包括細(xì)胞產(chǎn)品和任何必要設(shè)備的開發(fā)和表征，以及移植到小型（也可能是大型）動物模型上。GMP，良好生產(chǎn)規(guī)范。
• (C) 非臨床研究中需要評估的關(guān)鍵參數(shù)。這些參數(shù)包括細(xì)胞產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性和有效性。

圖2：使用hPSC衍生細(xì)胞產(chǎn)品進行開創(chuàng)性臨床試驗時所涉及的細(xì)胞類型和注射部位的圖示。

• (A) 將合成膜上的一片視網(wǎng)膜色素上皮 (RPE) 植入視網(wǎng)膜下腔，用于治療濕性年齡相關(guān)性黃斑變性 (AMD)。插圖顯示視網(wǎng)膜細(xì)胞層，包括光感受器、RPE、布魯赫膜和脈絡(luò)膜。已經(jīng)啟動了多項臨床試驗來評估AMD的細(xì)胞治療產(chǎn)品，但本文并未涵蓋所有試驗。使用RPE貼片方法的I/II期臨床試驗的例子有NCT01691261（英國）和NCT02590692（美國）。其他試驗涉及懸浮液中的RPE樣細(xì)胞的遞送，例如NCT01344993（美國）。 
• (B) 用于治療1型糖尿病的胰腺β細(xì)胞通過直接輸注至肝門靜脈或皮下植入封裝裝置內(nèi)來施用。評估這些治療策略的I/II期試驗包括NCT02239354、NCT04678557、NCT03163511、NCT04786262和NCT05791201（美國/加拿大）。
• (C) 將多巴胺能神經(jīng)元祖細(xì)胞注射到殼核中以治療帕金森病。多個團隊正在進行I/II期試驗的臨床評估：UMIN000033564（日本）、NCT04802733（美國/加拿大）、NCT05635409（瑞典/英國）和NCT05887466（韓國）。 
• (D) 將抑制性GABA能中間神經(jīng)元移植到海馬區(qū)，用于治療內(nèi)側(cè)顳葉癲癇。I/II期試驗NCT05135091（美國）正在進行臨床評估。

臨床試驗有望取得進展

針對年齡相關(guān)性黃斑變性患者的臨床試驗首次顯示出臨床療效

Geron試驗之后，基于hPSC的療法首先針對的疾病之一是年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）——一種導(dǎo)致失明的主要原因。AMD的特征是由于底層視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)損傷而導(dǎo)致視網(wǎng)膜中感光細(xì)胞進行性退化(圖2A)。將從患者周邊視網(wǎng)膜分離的自體RPE斑塊移植到退化黃斑區(qū)域的努力提供了RPE替代的概念證明。

隨后，研究小組開始尋求基于hPSC的RPE替代，目前正在進行多項臨床試驗。

Advanced Cell Technology（后來稱為安斯泰來再生醫(yī)學(xué)研究所）進行的兩項平行臨床試驗（NCT01344993和NCT01345006）顯示了hESC衍生的RPE移植的初步安全性。細(xì)胞產(chǎn)物是通過胚體自發(fā)分化產(chǎn)生的，然后手動分離RPE細(xì)胞，隨后將其作為細(xì)胞懸浮液注射到視網(wǎng)膜下腔中。這些相對簡單的制造和交付程序允許早期進入臨床。

該臨床研究于2011年啟動，涉及伴有地理萎縮的終末期干性AMD個體和患有斯塔加特黃斑營養(yǎng)不良癥的個體，后者是兒童黃斑變性的最常見原因。移植的細(xì)胞耐受性良好，沒有與移植物相關(guān)的嚴(yán)重副作用，并且在大多數(shù)患者中觀察到治療區(qū)域的視網(wǎng)膜下色素沉著增加，表明RPE細(xì)胞存活。在移植后的第一年，少數(shù)接受治療的眼睛的視力略有改善；然而，缺乏實質(zhì)性的功能改進。

倫敦治愈失明項目于2013年將一種更先進的基于hPSC的RPE細(xì)胞療法引入臨床測試。由Pete Coffey領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)了一種貼片，該貼片由生物相容性合成膜上的hESC衍生的RPE單層組成（圖2A）。與懸浮的RPE細(xì)胞不同，該貼片可以輸送完全分化和極化的上皮層，增加功能整合到視網(wǎng)膜的機會。

此外，該團隊還開發(fā)了一種專用手術(shù)設(shè)備，可以提供覆蓋幾乎整個黃斑的完整補片。在小鼠和豬中完成非臨床研究后，該產(chǎn)品在一組被診斷患有濕性AMD的人群中進行了測試 (NCT01691261)。前兩名受試者的早期臨床數(shù)據(jù)顯示，移植后1年，整個斑塊上存在存活的RPE細(xì)胞。引人注目的是，兩名受試者的視力在早期治療糖尿病視網(wǎng)膜病變研究 (ETDRS) 字母表中顯著提高了29個和21個字母，閱讀速度分別從1.7字/分鐘提高到82.8字和從0字/分鐘提高到47.8字/分鐘。因此，這是第一個證明基于hPSC的療法在人類中具有令人信服功效的試驗。

Rogenic Patch Technologies ( NCT02590692 )進行的I/II期試驗中使用了類似的貼片方法，涉及將hESC衍生的RPE移植到合成膜上，這次針對患有晚期干性AMD的個體伴有地理萎縮。前五名受試者的早期結(jié)果顯示，四名受試者成功植入貼片，證明了可行性和短期安全性。在接受治療的個體中，其中一名受試者的視力提高了17個ETDRS字母，而其余受試者則沒有顯著改善。移植物存活和安全性在2年隨訪中得到證實。

這些研究共同證明hPSC衍生的RPE細(xì)胞療法確實可行且安全。此外，早期但令人信服的證據(jù)表明，RPE貼片移植對濕性AMD患者有效，強調(diào)了這種治療恢復(fù)視力的獨特潛力。因此，這些開創(chuàng)性的研究闡明了未來試驗中有關(guān)細(xì)胞產(chǎn)品、支架和遞送方法的設(shè)計以及合適的目標(biāo)患者群體的選擇的重要考慮因素。

接受β細(xì)胞移植的1型糖尿病患者的早期療效報告

基于hPSC的細(xì)胞療法開發(fā)的另一個有前景的領(lǐng)域是治療1型糖尿病（T1D），這是一種慢性自身免疫性疾病，其中分泌胰島素和調(diào)節(jié)血糖的胰腺β細(xì)胞被破壞。尸體供體胰島組織的移植已經(jīng)進行了數(shù)十年，證明同種異體胰島移植是有效的。多個研究團隊致力于開發(fā)指導(dǎo)胰腺祖細(xì)胞與hPSC分化的方案。該領(lǐng)域的一個挑戰(zhàn)是在體外產(chǎn)生成熟且有功能的β細(xì)胞。 

2014年，Viacyte啟動了一項首次人體臨床試驗（NCT02239354），其中將hESC衍生的胰腺祖細(xì)胞裝入細(xì)胞不可滲透的免疫保護裝置中，并皮下輸送給T1D患者，無需免疫抑制。據(jù)報道，該治療安全且耐受性良好，沒有同種免疫或自身免疫反應(yīng)的跡象；然而，由于移植和細(xì)胞存活率較差，可能是由于血液供應(yīng)不足，該試驗被暫停。

更有希望的是Vertex Pharmaceuticals于2021年啟動的一項完全分化胰島細(xì)胞產(chǎn)品 ( NCT04786262 )正在進行的試驗的報告結(jié)果。

在該試驗中，細(xì)胞通過直接輸注至門靜脈進行肝內(nèi)遞送，因此需要長期施用免疫抑制劑。新聞稿中報道了前六名接受治療的受試者的積極結(jié)果；所有受試者均表現(xiàn)出內(nèi)源性胰島素產(chǎn)生，C肽水平在正常范圍內(nèi)，前兩名受試者已完全獨立于胰島素藥物治療。盡管臨床數(shù)據(jù)尚未公布，但報告的療效非常令人鼓舞。

此外，Vertex Pharmaceuticals于2022年收購Viacyte后，該公司宣布啟動臨床試驗 ( NCT05791201 )，測試在新型免疫保護封裝裝置內(nèi)輸送完全分化的胰島細(xì)胞的可行性。

多巴胺能神經(jīng)元替代為帕金森病患者帶來希望

帕金森病是細(xì)胞替代療法的理想靶點，因為單個細(xì)胞類型（A9多巴胺能神經(jīng)元）的選擇性缺失會導(dǎo)致運動功能受損。事實上，使用胎兒間腦組織進行細(xì)胞替代已經(jīng)嘗試了三十多年，這些開創(chuàng)性的努力提供了證據(jù)，證明多巴胺能神經(jīng)元可以成功移植并在大腦中長期存活，同時為某些個體提供顯著的癥狀恢復(fù)。然而，胎兒組織的異質(zhì)性和供應(yīng)不足限制了這種方法的臨床實用性。

• 這一發(fā)現(xiàn)可徹底改變干細(xì)胞修復(fù)帕金森病大腦的方式

為此，幾個研究小組同時開發(fā)了從hPSCs定向分化可移植多巴胺能祖細(xì)胞的方案。嚙齒類動物的移植研究表明，hPSC衍生的多巴胺能祖細(xì)胞在功能上等同于從胎兒間腦組織獲得的多巴胺能祖細(xì)胞，光遺傳學(xué)/化學(xué)遺傳學(xué)移植沉默實驗證實，行為恢復(fù)是由神經(jīng)元活動依賴性多巴胺釋放誘導(dǎo)的。

在過去十年中，這些分化方案得到了進一步改進，以提高純度和符合GMP要求，臨床前研究證實了嚙齒動物、非人靈長類動物和豬的療效和移植成熟度，為這些產(chǎn)品的臨床評估鋪平了道路。此外，移植細(xì)胞具有通過多巴胺轉(zhuǎn)運體緩沖外源性多巴胺的能力，這表明多巴胺神經(jīng)元功能已經(jīng)成熟。然而，移植的祖細(xì)胞也會產(chǎn)生其他神經(jīng)元和非神經(jīng)元細(xì)胞類型。同樣，提高移植細(xì)胞存活率和增加多巴胺能神經(jīng)元數(shù)量的改進措施將減少所需的移植體積，甚至可能加快功能恢復(fù)。

迄今為止，三項I/II期臨床試驗已經(jīng)開始，全部基于多巴胺能祖細(xì)胞的殼內(nèi)移植（圖2C）。

由Jun Takahashi領(lǐng)導(dǎo)的第一項試驗于2018年在日本啟動（UMIN000033564）。雖然支持該試驗的臨床前數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)布，但該臨床試驗的主要2年終點預(yù)計在2023年底之前完成。

第二項試驗由BlueRock Therapeutics贊助，評估了Lorenz Studer和Viviane Tabar在晚期PD個體中開發(fā)的hESC衍生細(xì)胞產(chǎn)品( NCT04802733 )。第一個受試者于2021年接受給藥，12名受試者的1年安全性結(jié)果在2023年8月的運動障礙協(xié)會年會上發(fā)布，報告稱該療法耐受性良好，并且通過18F-DOPA觀察到移植物存活的跡象PET成像。

第三項正在進行的試驗STEM-PD ( NCT05635409 ) 由隆德大學(xué)和劍橋大學(xué)的團隊發(fā)起，于2023年初開始給藥，以評估中度PD個體的多巴胺能祖細(xì)胞移植情況。該試驗的主要目標(biāo)是證明細(xì)胞產(chǎn)品在12個月時的安全性、可行性和耐受性，次要目標(biāo)包括評估24個月和36個月時的臨床療效。除了這些正在進行的試驗之外，韓國的一個團隊最近獲準(zhǔn)在PD患者中啟動細(xì)胞療法的臨床測試 (NCT05887466)，該療法的臨床前數(shù)據(jù)剛剛發(fā)布。

中間神經(jīng)元細(xì)胞療法可減輕癲癇患者的癲癇發(fā)作

2023年另一個令人興奮的進展是Neurona Therapeutics開發(fā)的一種新型抑制性中間神經(jīng)元療法用于治療內(nèi)側(cè)顳葉癲癇的1年臨床結(jié)果的公布。這是一種局灶性癲癇，其中癲癇發(fā)作是由大腦受限區(qū)域的異常神經(jīng)元過度活躍引起的，從而構(gòu)成了抑制性中間神經(jīng)元傳遞以抑制癲癇發(fā)作活動的潛在合適目標(biāo)。通過移植嚙齒動物內(nèi)側(cè)神經(jīng)節(jié)隆起（MGE）組織，初步證明癲癇實驗?zāi)Ｐ椭邪d癇發(fā)作活動減少。

后來，開發(fā)了從hPSC生成這些MGE細(xì)胞的分化方案，并且通過證明宿主大腦中移植的中間神經(jīng)元的突觸整合和嚙齒類動物的移植研究建立了PoC和MoA。抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA的活動依賴性釋放。 

臨床前PoC支持一項首次人體臨床試驗 ( NCT05135091 )，該試驗涉及將hESC衍生的抑制性中間神經(jīng)元單次注射到耐藥MTLE個體的海馬區(qū)（圖2D）。在一份新聞稿中，該公司宣布了第一批受試者的顯著結(jié)果。據(jù)報道，所有5名受試者的治療耐受性良好，此外，接受治療的前兩名受試者的癲癇發(fā)作活動減少了95%以上。值得注意的是，一名在移植前每月癲癇發(fā)作超過30次的受試者在治療7個月后報告癲癇發(fā)作消失。
多能干細(xì)胞療法臨床轉(zhuǎn)化的挑戰(zhàn)

將基于hPSC的細(xì)胞療法推向臨床面臨著三個主要挑戰(zhàn)。

• 首先，將分化方案推進到可以從高純度hPSC中產(chǎn)生真實且有功能的細(xì)胞類型而不產(chǎn)生危險的脫靶細(xì)胞的階段，需要進行多年的研究和測試涉及組織特異性細(xì)胞類型規(guī)范的因素。
• 其次，在許多情況下，細(xì)胞的體內(nèi)測試需要開發(fā)新穎且具有挑戰(zhàn)性的動物模型，將有效的免疫抑制與遺傳或病變誘發(fā)的疾病表型相結(jié)合，以及細(xì)胞移植的專門方法以獲得長期異種移植，在某些情況下需要開發(fā)專用設(shè)備來提供細(xì)胞產(chǎn)品。
• 第三，使所有原材料和生產(chǎn)程序適應(yīng)良好生產(chǎn)規(guī)范以及在良好實驗室規(guī)范下對動物進行長期安全性研究的要求（圖1）進入臨床較晚。這種新型療法的不確定監(jiān)管途徑使情況變得更加復(fù)雜。值得注意的是，在歐盟內(nèi)部，生產(chǎn)設(shè)施花了數(shù)年時間才實施2007年立法，該立法提高了對先進治療藥品的監(jiān)管要求。由于細(xì)胞療法復(fù)雜的制造程序、嚴(yán)格的監(jiān)管審批流程和高昂的成本，許多學(xué)術(shù)團隊已與制藥或生物技術(shù)公司合作進行臨床試驗。

在接下來的文本中，我們討論這些努力并考慮它們對基于多能干細(xì)胞的療法的未來的影響。

結(jié)論和觀點

在過去的十年中，人們在從高純度hPSC中生產(chǎn)特殊細(xì)胞類型并在相關(guān)動物模型中建立PoC方面付出了巨大的努力，最終使該領(lǐng)域達到了可以在人類受試者中評估這些細(xì)胞用于治療各種疾病的階段。 

I/II期臨床試驗已證明基于hPSC的細(xì)胞療法的安全性和可行性，并且在AMD、T1D和MTLE個體中報告了令人鼓舞的療效證據(jù)。這些開創(chuàng)性的研究提供了重要的經(jīng)驗教訓(xùn)，可以指導(dǎo)未來的試驗，以增加成功的機會。

長期免疫抑制治療的要求是同種異體細(xì)胞療法臨床轉(zhuǎn)化的常見障礙，低免疫細(xì)胞系的基因工程為此提供了一條有希望的道路。下一代細(xì)胞療法的其他挑戰(zhàn)和策略圍繞著進一步完善分化方案以提高成熟度和純度，以及改善移植物存活和功能整合；后者可以通過細(xì)胞和基因聯(lián)合治療或多種細(xì)胞類型的共同遞送來實現(xiàn)，以實現(xiàn)復(fù)雜組織的重建或增強血管化。

基因編輯技術(shù)的不斷進步也有望推動功能增強的細(xì)胞治療產(chǎn)品的進一步開發(fā)。這些早期的成功和正在進行的臨床開發(fā)為再生醫(yī)學(xué)的未來帶來了希望，并為未來幾年更多細(xì)胞療法進入臨床奠定了基礎(chǔ)。

參考資料：Josefine R?g?rd Christiansen, Agnete Kirkeby; Clinical translation of pluripotent stem cell-based therapies: successes and challenges. Development 1 April 2024; 151 (7): dev202067. doi: https://doi.org/10.1242/dev.202067

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