从上世纪的造血干细胞临床应用肇始,当时还没人意识到干细胞将会如此深刻的改变人的生活,但随着研究的深入,干细胞在器官修复、组织再生、免疫调控和机体年轻化方面,已经慢慢宣告人类的未来已经离不开干细胞这把钥匙了。
那么干细胞本身的未来之路如何走呢?
首先,我们要总结下干细胞研究和应用现状,于是我们整理了目前基础和临床研究的干细胞种类,我们将其归于下述几类,并对其产业化进程和所处研究应用阶段进行了归纳。
从表中我们可以看出,间充质干细胞目前成为干细胞产业化和宠儿,原因有三:第一安全性高,不存在致瘤性;第二应用场景广泛、临床应用简易,特别是能针对较多无药可治的疾病谱系,同时又无需配型等临床应用限制;第三已有多国成药上市,对于政策监管而言不存在“吃螃蟹”的风险问题。
那么我们就聚焦于间充质干细胞进行系统梳理!看清楚间充质干细胞的未来,也就看清楚了干细胞的未来。
什么是间充质干细胞
间充质干细胞(Mesenchymal Stem/Stroma Cells,MSCs)具有广泛的治疗炎症和退行性疾病的潜力。间充质干细胞已从人类许多其他来源组织中分离和鉴定出来,广泛分布于几乎所有组织(包括胎儿和成人),例如骨髓、血液、脐带、胎盘、脂肪、羊膜、羊水、牙髓、皮肤、经血等等。
1976年,Freidenstein等首次发现在骨髓里存在一群非造血的骨髓基质细胞,呈克隆性贴壁生长,形态和成纤维细胞相似。由于这些细胞具有多能性,可以分化为中胚层组织,如肌肉、肌腱、韧带及脂肪组织等。1988年,Freidenstein和Owen将其命名为"骨髓基质干细胞"。1992年,美国生物学家Arnold Caplan教授进一步把这类细胞命名为“间充质干细胞”。
第一次使用间充质干细胞治疗人类疾病是在1995年,Arnold Caplan教授从恶性血液病患者骨髓分离培养出贴壁的基质细胞,然后输注到患者体内,观察临床效果并验证其安全性。
自此间充质干细胞的临床应用大幕开启。
间充质干细胞的临床应用
间充质干细胞临床治疗机制,从一开始大家认为的细胞组织分化替代到现在的普遍认可的如细胞因子作用,未来依然有太多的可能性值得深入研究。
而在临床上,目前间充质干细胞临床试验已经超过1300项,用于治疗各种疾病。其中,进入III期临床研究的共68项,覆盖的疾病包括GVHD,心衰,糖尿病,股骨头坏死,中风等,其中急性心梗、GVHD、Crohn’s病、骨关节炎、膝关节软骨损伤或缺陷已完成III期临床研究,效果显著。
目前来看,间充质干细胞已成为全球开展临床研究项目数最多的细胞,全球也有十款间充质干细胞药物上市。
除了以上所批适应症,Mesobcell、Athersys、Pluristein、Stempeutics、Cynata等多家公司正结合间充质干细胞的临床应用的多元性,调整产品的用途,以获批新的适应症。
例如:Mesobcell利用间充质干细胞治疗新冠肺炎中重度急性呼吸窘迫症患者,结果发现效果惊人的好,针对已经上了呼吸机的重症新冠肺炎患者进行两次静脉输注,存活率为83%,与对照组比较同期生存率仅为12%。
虽然在这块我国作为全球较早开始间充质干细胞临床应用的国家,同时也是间充质干细胞临床研究试验注册第二位的国家,却受限于国家政策的滞后,以至于一直没有上市的间充质干细胞药品。庆幸的是,随着近几年国家高层和药监局对干细胞领域的关注,出台了大量干细胞研究和注册的相关法律法规,截止2022年3月已经有了28个干细胞类药物(其中绝大部分都是间充质干细胞)获批临床试验默示许可,很有希望在未来3-5年内,中国也将拥有自己的干细胞药品。
我国当前间充质干细胞产业现状
间充质干细胞的产业分布,在我国当前主要分为两个领域。
一是间充质干细胞储存
目前全世界已开展的有新生儿脐带、乳牙牙髓、脂肪、宫血等来源的间充质干细胞库,因为间充质干细胞库的未来应用多、适用人群广、不仅仅停留在生命保险概念上,再加上不受血液相关法律法规的管理,因此间充质干细胞库已经渐渐有了超越传统脐血造血干细胞的趋势,至少从间充质干细胞库的数量上已经全面超越造血干细胞库。
二是间充质干细胞应用领域
包括上文众多疾病的治疗,间充质干细胞在抗衰领域,调整代谢、改善免疫、修复睡眠等等功效已经被业界认同,很多人把定期回输间充质干细胞当作一种高尚生活方式。
在医美领域,干细胞对延缓皮肤老化、面部年轻化方面也发挥了重要作用,如改善皮肤组织的再生功能和抑制皱纹、色素沉积等。
当然随着间充质干细胞疾病治疗的逐渐放开,更大的市场空间将会到来。根据相关研究报告,未来5年我国的间充质干细胞产业收入将会从目前的20亿增长到300亿 ,年均增长率达 170%。
未来间充质干细胞产业方向
我们结合行业现状,随着众多企业开始布局间充质干细胞行业,未来,间充质干细胞的产业发展方向一定是基于革命性地技术突破和提升。
针对间充质干细胞的技术突破,我们认为有三个主要的方向:
增强版间充质干细胞
因为间充质干细胞的来源不同、工艺路线不同,所以也导致很多临床研究结果参差不齐。随着研究的深入,拥有更佳临床性能干细胞的公司将会建立更有利的市场优势。
用小分子“启动”间充质干细胞是一种简单可行的策略,譬如美国NUROWN这种间充质干细胞产品,其专有培养基添加了多种神经营养因子(包括胶质源性神经营养因子(GDNF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、血管内皮生长因子(VEGF)和肝细胞生长因子(HGF)),以提升其在神经系统疾病的疗效。
更进一步,可以通过基因工程技术改造间充质干细胞,有改造后的间充质干细胞通过表达神经营养因子、抗炎性细胞因子或血管生成因子,从而促进组织的愈合和恢复。
同时3D、低氧、微载体等间充质干细胞培养技术的普及应用,也让间充质干细胞的相关能力逐步提升,并有望在体内发挥更好的临床疗效,从而成为间充质干细胞企业未来核心竞争力。
生材结合型间充质干细胞
当间充质干细胞遇到生物材料,让组织器官再生成为可能。
生物材料的主要作用是,为间充质干细胞提供硬件支持,确保干细胞的粘附、迁移、增殖、分化和长期生存。在临床上干细胞和生材结合,我们希望短期内可以实现干细胞体内长期生存,缓慢释放,远期最终能构建完整的组织和器官。
有研究把海藻酸钠包裹的间充质干细胞在小鼠皮下接种时,包裹的间充质干细胞在皮下接种后30天仍能存活。另外有研究将龈源性间充质干细胞和生物支架相结合,促进了面部神经功能的恢复。
临床上,中科院和鼓楼医院用间充质干细胞复合胶原支架修复子宫内膜,最终帮助多名妇女怀孕并诞下健康婴儿。
药物递送型间充质干细胞
间充质干细胞实在是非常神奇,天生具有逃避免疫反应和肿瘤趋向作用。
科学家可以利用这一独特的载体特性,将间充质干细胞工程化设计为抗癌的“特洛伊木马”,从而为肿瘤病人安全地提供大剂量靶向癌症的生物制剂。
有研究利用间充质干细胞将凋亡诱导配体(TRAIL)传递给肿瘤细胞,抑制恶性胶质母细胞瘤小鼠模型的肿瘤生长,除此之外还可以负载表达杀伤肿瘤的蛋白因子以及溶瘤病毒等,这些手段都为肿瘤治疗提供了新的可能,也让间充质干细胞的治疗范围更加广阔。
上述药物递送型间充质干细胞均已进入1-2期临床试验阶段。
总结
经过近几十年的发展,生物制剂在市场上已经取得了成功,有250多种产品可供使用,在全球前10大销售药物中占了7种。
间充质干细胞作为生命科学皇冠上的明珠,天生就拥有广泛的治疗疾病谱,随着我们对间充质干细胞更深入的研究和改造,临床疗效将会逐步得到提升,最终越来越多干细胞新药上市也一定会颠覆到传统的化学药物模式,产业发展无可限量。
所以我们可以说干细胞能走多远,人类就能走多远!
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