概述：過(guò)去十年，轉化干細胞研究領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步。分化方案的開(kāi)發(fā)和完善，使我們能夠以高效和符合良好生產(chǎn)規范的方式，從人類(lèi)多能干細胞（hPSC）中生成一系列細胞類(lèi)型，如胰腺β細胞和多巴胺能神經(jīng)元。因此，利用hPSC衍生細胞替代丟失或功能障礙細胞的幾項臨床試驗已經(jīng)啟動(dòng)，證明了其安全性和有效性。在此，我們將重點(diǎn)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，并討論了細胞療法臨床轉化過(guò)程中常見(jiàn)的挑戰。

多能干細胞療法的臨床轉化：成功與挑戰

介紹

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

現在，該領(lǐng)域已達到短期安全性臨床報告以及早期療效證據開(kāi)始出現的階段（表1）。在即將進(jìn)行的III期研究中對此類(lèi)結果的前瞻性證實(shí)（參見(jiàn)詞匯表，專(zhuān)欄1）確實(shí)可能標志著(zhù)再生醫學(xué)新時(shí)代的開(kāi)始。在本次聚焦中，我們討論了與基于hPSC的細胞療法的臨床轉化相關(guān)的挑戰，并強調了臨床試驗中有希望的進(jìn)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）細胞的進(jìn)行性功能障礙和變性引起的。干性形式的特點(diǎn)是黃斑內有玻璃膜疣沉積，而濕性形式則涉及通過(guò)從下面的脈絡(luò )膜穿透滲漏血管來(lái)破壞RPE層（圖2）。

• 先進(jìn)治療藥品（ATMP）：一種基于基因、細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(lèi)受試者的影響。它們分為三個(gè)階段：I、II和III。I期臨床試驗是對藥品進(jìn)行首次人體測試以評估安全性。對于細胞療法，這通常與I/IIa期試驗中的早期療效評估和劑量探索相結合。II期臨床試驗在大量人類(lèi)受試者中評估安全性和有效性終點(diǎn)。III期臨床試驗證實(shí)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(shí)驗室規范 (GLP)：一套關(guān)于計劃、執行、監測、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則和標準。

• 良好生產(chǎn)規范 (GMP)：藥品制造商在其生產(chǎn)過(guò)程中必須滿(mǎn)足的最低標準。

• 內側顳葉癲癇（MTLE）：成人癲癇的一種常見(jiàn)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(dòng)不平衡而在海馬體中出現。

• 作用方式（MoA）：細胞治療產(chǎn)品發(fā)揮作用的過(guò)程。

• 帕金森?。≒D）：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，導致震顫和運動(dòng)遲緩等運動(dòng)癥狀。

• 概念證明（PoC）：證明細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(dòng)物模型中產(chǎn)生，而臨床PoC則通過(guò)I期和II期臨床試驗在人類(lèi)受試者中建立。

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

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

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

圖1：將細胞療法應用于臨床的步驟。

• (A) 從研究到上市的各階段示意圖。在發(fā)現階段進(jìn)行臨床前概念驗證（PoC）之后，細胞產(chǎn)品要在動(dòng)物模型中進(jìn)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（CTA）申請提供支持。與此同時(shí)，還要進(jìn)行質(zhì)量和工藝開(kāi)發(fā)，即化學(xué)、制造和控制（CMC），包括原材料鑒定、分析測試開(kāi)發(fā)和規格制定。獲得監管部門(mén)批準后，細胞產(chǎn)品將在一小部分患者中進(jìn)行測試，通常是在I/II期聯(lián)合試驗中進(jìn)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(chǎng)準入許可（MAA）之前，臨床療效將在II期和III期試驗中得到進(jìn)一步評估。
• (B）臨床前階段的主要步驟。這些步驟包括細胞產(chǎn)品和任何必要設備的開(kāi)發(fā)和表征，以及移植到小型（也可能是大型）動(dòng)物模型上。GMP，良好生產(chǎn)規范。
• (C) 非臨床研究中需要評估的關(guān)鍵參數。這些參數包括細胞產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性和有效性。

圖2：使用hPSC衍生細胞產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)創(chuàng )性臨床試驗時(shí)所涉及的細胞類(lèi)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)膜細胞層，包括光感受器、RPE、布魯赫膜和脈絡(luò )膜。已經(jīng)啟動(dòng)了多項臨床試驗來(lái)評估AMD的細胞治療產(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樣細胞的遞送，例如NCT01344993（美國）。 
• (B) 用于治療1型糖尿病的胰腺β細胞通過(guò)直接輸注至肝門(mén)靜脈或皮下植入封裝裝置內來(lái)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)元祖細胞注射到殼核中以治療帕金森病。多個(gè)團隊正在進(jìn)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，用于治療內側顳葉癲癇。I/II期試驗NCT05135091（美國）正在進(jìn)行臨床評估。

臨床試驗有望取得進(jìn)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)損傷而導致視網(wǎng)膜中感光細胞進(jìn)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域的努力提供了RPE替代的概念證明。

隨后，研究小組開(kāi)始尋求基于hPSC的RPE替代，目前正在進(jìn)行多項臨床試驗。

Advanced Cell Technology（后來(lái)稱(chēng)為安斯泰來(lái)再生醫學(xué)研究所）進(jìn)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。細胞產(chǎn)物是通過(guò)胚體自發(fā)分化產(chǎn)生的，然后手動(dòng)分離RPE細胞，隨后將其作為細胞懸浮液注射到視網(wǎng)膜下腔中。這些相對簡(jiǎn)單的制造和交付程序允許早期進(jìn)入臨床。

該臨床研究于2011年啟動(dòng)，涉及伴有地理萎縮的終末期干性AMD個(gè)體和患有斯塔加特黃斑營(yíng)養不良癥的個(gè)體，后者是兒童黃斑變性的最常見(jiàn)原因。移植的細胞耐受性良好，沒(méi)有與移植物相關(guān)的嚴重副作用，并且在大多數患者中觀(guān)察到治療區域的視網(wǎng)膜下色素沉著(zhù)增加，表明RPE細胞存活。在移植后的第一年，少數接受治療的眼睛的視力略有改善；然而，缺乏實(shí)質(zhì)性的功能改進(jìn)。

倫敦治愈失明項目于2013年將一種更先進(jìn)的基于hPSC的RPE細胞療法引入臨床測試。由Pete Coffey領(lǐng)導的團隊開(kāi)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(huì )。

此外，該團隊還開(kāi)發(fā)了一種專(zhuān)用手術(shù)設備，可以提供覆蓋幾乎整個(gè)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(jìn)行了測試 (NCT01691261)。前兩名受試者的早期臨床數據顯示，移植后1年，整個(gè)斑塊上存在存活的RPE細胞。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(zhù)提高了29個(gè)和21個(gè)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(gè)證明基于hPSC的療法在人類(lèi)中具有令人信服功效的試驗。

Rogenic Patch Technologies ( NCT02590692 )進(jìn)行的I/II期試驗中使用了類(lèi)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(gè)體伴有地理萎縮。前五名受試者的早期結果顯示，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(gè)體中，其中一名受試者的視力提高了17個(gè)ETDRS字母，而其余受試者則沒(méi)有顯著(zhù)改善。移植物存活和安全性在2年隨訪(fǎng)中得到證實(shí)。

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

接受β細胞移植的1型糖尿病患者的早期療效報告

基于hPSC的細胞療法開(kāi)發(fā)的另一個(gè)有前景的領(lǐng)域是治療1型糖尿?。═1D），這是一種慢性自身免疫性疾病，其中分泌胰島素和調節血糖的胰腺β細胞被破壞。尸體供體胰島組織的移植已經(jīng)進(jìn)行了數十年，證明同種異體胰島移植是有效的。多個(gè)研究團隊致力于開(kāi)發(fā)指導胰腺祖細胞與hPSC分化的方案。該領(lǐng)域的一個(gè)挑戰是在體外產(chǎn)生成熟且有功能的β細胞。 

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

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

在該試驗中，細胞通過(guò)直接輸注至門(mén)靜脈進(jìn)行肝內遞送，因此需要長(cháng)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果；所有受試者均表現出內源性胰島素產(chǎn)生，C肽水平在正常范圍內，前兩名受試者已完全獨立于胰島素藥物治療。盡管臨床數據尚未公布，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(dòng)臨床試驗 ( NCT05791201 )，測試在新型免疫保護封裝裝置內輸送完全分化的胰島細胞的可行性。

多巴胺能神經(jīng)元替代為帕金森病患者帶來(lái)希望

帕金森病是細胞替代療法的理想靶點(diǎn)，因為單個(gè)細胞類(lèi)型（A9多巴胺能神經(jīng)元）的選擇性缺失會(huì )導致運動(dòng)功能受損。事實(shí)上，使用胎兒間腦組織進(jìn)行細胞替代已經(jīng)嘗試了三十多年，這些開(kāi)創(chuàng )性的努力提供了證據，證明多巴胺能神經(jīng)元可以成功移植并在大腦中長(cháng)期存活，同時(shí)為某些個(gè)體提供顯著(zhù)的癥狀恢復。然而，胎兒組織的異質(zhì)性和供應不足限制了這種方法的臨床實(shí)用性。

• 這一發(fā)現可徹底改變干細胞修復帕金森病大腦的方式

為此，幾個(gè)研究小組同時(shí)開(kāi)發(fā)了從hPSCs定向分化可移植多巴胺能祖細胞的方案。嚙齒類(lèi)動(dòng)物的移植研究表明，hPSC衍生的多巴胺能祖細胞在功能上等同于從胎兒間腦組織獲得的多巴胺能祖細胞，光遺傳學(xué)/化學(xué)遺傳學(xué)移植沉默實(shí)驗證實(shí)，行為恢復是由神經(jīng)元活動(dòng)依賴(lài)性多巴胺釋放誘導的。

在過(guò)去十年中，這些分化方案得到了進(jìn)一步改進(jìn)，以提高純度和符合GMP要求，臨床前研究證實(shí)了嚙齒動(dòng)物、非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)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，移植細胞具有通過(guò)多巴胺轉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，移植的祖細胞也會(huì )產(chǎn)生其他神經(jīng)元和非神經(jīng)元細胞類(lèi)型。同樣，提高移植細胞存活率和增加多巴胺能神經(jīng)元數量的改進(jìn)措施將減少所需的移植體積，甚至可能加快功能恢復。

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

由Jun Takahashi領(lǐng)導的第一項試驗于2018年在日本啟動(dòng)（UMIN000033564）。雖然支持該試驗的臨床前數據已經(jīng)發(fā)布，但該臨床試驗的主要2年終點(diǎn)預計在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(gè)體中開(kāi)發(fā)的hESC衍生細胞產(chǎn)品( NCT04802733 )。第一個(gè)受試者于2021年接受給藥，12名受試者的1年安全性結果在2023年8月的運動(dòng)障礙協(xié)會(huì )年會(huì )上發(fā)布，報告稱(chēng)該療法耐受性良好，并且通過(guò)18F-DOPA觀(guān)察到移植物存活的跡象PET成像。

第三項正在進(jìn)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(kāi)始給藥，以評估中度PD個(gè)體的多巴胺能祖細胞移植情況。該試驗的主要目標是證明細胞產(chǎn)品在12個(gè)月時(shí)的安全性、可行性和耐受性，次要目標包括評估24個(gè)月和36個(gè)月時(shí)的臨床療效。除了這些正在進(jìn)行的試驗之外，韓國的一個(gè)團隊最近獲準在PD患者中啟動(dòng)細胞療法的臨床測試 (NCT05887466)，該療法的臨床前數據剛剛發(fā)布。

中間神經(jīng)元細胞療法可減輕癲癇患者的癲癇發(fā)作

2023年另一個(gè)令人興奮的進(jìn)展是Neurona Therapeutics開(kāi)發(fā)的一種新型抑制性中間神經(jīng)元療法用于治療內側顳葉癲癇的1年臨床結果的公布。這是一種局灶性癲癇，其中癲癇發(fā)作是由大腦受限區域的異常神經(jīng)元過(guò)度活躍引起的，從而構成了抑制性中間神經(jīng)元傳遞以抑制癲癇發(fā)作活動(dòng)的潛在合適目標。通過(guò)移植嚙齒動(dòng)物內側神經(jīng)節隆起（MGE）組織，初步證明癲癇實(shí)驗模型中癲癇發(fā)作活動(dòng)減少。

后來(lái)，開(kāi)發(fā)了從hPSC生成這些MGE細胞的分化方案，并且通過(guò)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(lèi)動(dòng)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(dòng)依賴(lài)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(gè)體的海馬區（圖2D）。在一份新聞稿中，該公司宣布了第一批受試者的顯著(zhù)結果。據報道，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(dòng)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(guò)30次的受試者在治療7個(gè)月后報告癲癇發(fā)作消失。
多能干細胞療法臨床轉化的挑戰

將基于hPSC的細胞療法推向臨床面臨著(zhù)三個(gè)主要挑戰。

• 首先，將分化方案推進(jìn)到可以從高純度hPSC中產(chǎn)生真實(shí)且有功能的細胞類(lèi)型而不產(chǎn)生危險的脫靶細胞的階段，需要進(jìn)行多年的研究和測試涉及組織特異性細胞類(lèi)型規范的因素。
• 其次，在許多情況下，細胞的體內測試需要開(kāi)發(fā)新穎且具有挑戰性的動(dòng)物模型，將有效的免疫抑制與遺傳或病變誘發(fā)的疾病表型相結合，以及細胞移植的專(zhuān)門(mén)方法以獲得長(cháng)期異種移植，在某些情況下需要開(kāi)發(fā)專(zhuān)用設備來(lái)提供細胞產(chǎn)品。
• 第三，使所有原材料和生產(chǎn)程序適應良好生產(chǎn)規范以及在良好實(shí)驗室規范下對動(dòng)物進(jìn)行長(cháng)期安全性研究的要求（圖1）進(jìn)入臨床較晚。這種新型療法的不確定監管途徑使情況變得更加復雜。值得注意的是，在歐盟內部，生產(chǎn)設施花了數年時(shí)間才實(shí)施2007年立法，該立法提高了對先進(jìn)治療藥品的監管要求。由于細胞療法復雜的制造程序、嚴格的監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(jìn)行臨床試驗。

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

結論和觀(guān)點(diǎn)

在過(guò)去的十年中，人們在從高純度hPSC中生產(chǎn)特殊細胞類(lèi)型并在相關(guān)動(dòng)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(lèi)受試者中評估這些細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的細胞療法的安全性和可行性，并且在A(yíng)MD、T1D和MTLE個(gè)體中報告了令人鼓舞的療效證據。這些開(kāi)創(chuàng )性的研究提供了重要的經(jīng)驗教訓，可以指導未來(lái)的試驗，以增加成功的機會(huì )。

長(cháng)期免疫抑制治療的要求是同種異體細胞療法臨床轉化的常見(jiàn)障礙，低免疫細胞系的基因工程為此提供了一條有希望的道路。下一代細胞療法的其他挑戰和策略圍繞著(zhù)進(jìn)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(guò)細胞和基因聯(lián)合治療或多種細胞類(lèi)型的共同遞送來(lái)實(shí)現，以實(shí)現復雜組織的重建或增強血管化。

基因編輯技術(shù)的不斷進(jìn)步也有望推動(dòng)功能增強的細胞治療產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。這些早期的成功和正在進(jìn)行的臨床開(kāi)發(fā)為再生醫學(xué)的未來(lái)帶來(lái)了希望，并為未來(lái)幾年更多細胞療法進(jìn)入臨床奠定了基礎。

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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