【封面故事】揭秘干细胞
中国小康网 独家专稿
文｜《小康》·中国小康网 赵狄娜
当下，干细胞与再生医学产业是中国最具发展潜力的新型高科技生物产业之一，加快发展这一产业对提高人类生活水平、造福人类健康具有十分重要而现实的意义。
摄影/宁颖
“人食五谷，孰能无疾，有疾需就医。”然而，长久以来，临床上的很多疾病都缺乏明确高效的治愈方法。如何医治这些发病率不断增加的重大疾病，成为医学界面临的巨大挑战。以干细胞技术为核心的再生医学的诞生与发展，正在逐渐“解决”难题——它不仅颠覆了人们对传统医学技术的认知，且成功应用于一些疾病的治疗中，日益受到患者的青睐，是生物医学领域研究的热点和前沿。
干细胞（stem cell，SC）是一种具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。大多数生物学家和医学家认为干细胞是来自于胚胎、胎儿或成人体内具有在一定条件下无限制自我更新与增殖分化能力的一类细胞，能够产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞，也能产生组成机体组织、器官的已特化的细胞，同时还能分化为祖细胞。而干细胞疗法是将人体组织内成体干细胞经体外培养、扩增后，直接或经定向诱导分化后移植到体内病灶部位，在干细胞免疫调控、自身分化和旁分泌等作用下，抑制受损细胞的增殖及其免疫反应，并分化为特异组织细胞类型或促进现有组织细胞分化修复受损组织，以达到治疗疾病的目的。可以说，它是继药物治疗、手术治疗之后的第三次医疗技术革命，是继生物克隆技术、基因工程之后的最伟大生物科学成就。
“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，把保障人民健康放在优先发展的战略位置，全面推进健康中国建设。“十四五”首批启动的国家研发计划的6个重点专项中，一个重点方向就是“干细胞研究与器官修复”。以干细胞为代表的细胞与基因科技，关系到国家的安全、科技竞争力、社会与产业的发展和繁荣，也关系着人民健康的改善。目前，国内共有29个干细胞新药项目获得国家临床默示许可，133家干细胞研究机构通过国家备案，重点以北京大学、中国科学院、上海交通大学等为主要代表的综合性干细胞研究机构技术研发优势突出，已面向市场授权大量干细胞专利。干细胞疗法迅速站上“风口”，迎来高速发展战略机遇期。
引领一场医学革命
不久前，致力于开发干细胞疗法的生物公司IPS Heart用于治疗杜氏肌营养不良症的干细胞疗法ISX9-CPC，获得了FDA儿童罕见病药认定。而早在2023年2月，IPS Heart宣布其一款first-in-class的iPSCs干细胞疗法GIVI-MPC被FDA授予孤儿药称号，用于治疗杜氏肌营养不良症(DMD)患者。
最近，中国首例利用“后置抗排异”技术实施非血缘不全相合造血干细胞移植术，治疗原发性免疫缺陷病在北京清河医院获得成功，1岁半的患儿彻底摆脱原生基因缺陷。
作为一类革命性的技术手段，干细胞疗法一直是科学研究的热点领域，具有巨大的社会效益和市场前景。近年来，世界范围的干细胞应用研究为解决许多难治性疾病问题提供了新的治疗机遇。相关数据显示，目前全球关于干细胞的临床研究已经达到了7359项，中国有662项，占比9%，其中间充质干细胞研究204项，在国内的研究中占比33.2%。从全国各地干细胞临床研究备案机构数量来看，北京市以18个排名居首，广东省、上海市分别以14个和12个位居第二位、第三位。
人类与干细胞的“渊源”已久。早在1950年，科学家们发现将细胞移植到遭受致死剂量辐射的动物体内能够挽救生命。1988年，美国科学家詹姆斯·汤姆森分离出人类胚胎干细胞；同年，美国科学家在美国科学院院刊上报告，小鼠肌肉组织的成体干细胞可以横向分化为血液细胞，此后，世界各国科学家相继证实包括人类的成体干细胞具有可塑性，从而掀起了全球成体干细胞的研究热潮。1999年和2000年，世界权威的美国《科学》杂志连续将干细胞列为当年的十大科学突破之首。
我国在这一领域的研究也在不断寻求突破。2005年，完成了世界首例干细胞治疗脑瘫；2010年，完成了世界首例干细胞治疗儿童扩张型心肌病；2014年，诞生了世界首例干细胞修复子宫内膜孕育的宝宝；2015年，开展了全球首例胚胎干细胞治疗致盲性眼疾，这一年，中国国家科技部还发布了《国家重点研发计划干细胞与转化医学重点专项实施方案》（征求意见稿），科技部会同有关部门，启动国家重点研发计划“干细胞与转化医学”重点专项试点工作，加强干细胞基础与转化方面的投入与布局；2016年，开展了全球首例胎盘干细胞治疗早衰症并获得突破；2017年，获得了全球首个遗传增强“超级”干细胞；2018年，诞生了世界首例干细胞修复卵巢孕育的宝宝；2019年，我国科学家完成了世界首例基因编辑人体干细胞移植治疗艾滋病和白血病，这一年也是我国干细胞技术科研和临床转化的里程碑，细胞治疗首次写入了我国产业结构调整指导目录，国家地方陆续出台多个利好政策，树立起行业发展的“风向标”，即加快细胞治疗从实验室走向市场的进程；2020年，我国完成了世界首例基于iPSC干细胞的终末心衰治疗。
2022年9月24日，第三届中国干细胞与再生医学协同创新平台大会暨标准发布会在北京怀柔举行。会上发布了干细胞领域一系列相关标准，包括我国牵头制定的首个干细胞国际标准ISO 24603，以及1项国家标准和7项团体标准。当天在大会上发布的ISO 24603《人和小鼠多能性干细胞通用要求》是国际标准化组织ISO系统中第一个干细胞的标准，提出了多能干细胞的建系培养、生物学特性、质量控制、信息管理、分发和运输等方面的要求；1项国家标准《细胞无菌检测通则》和《人干细胞研究伦理审查技术规范》等7项团体标准，涵盖了科研、临床和产业等方面，对人干细胞研究伦理、干细胞及其衍生物的关键质量属性和质量控制等进行了系统规定。由监管部门、科研院校、医疗卫生、企事业单位等70多家单位参与并最终形成的中国干细胞领域的基本共识，也是干细胞产业化的技术支撑和基础保障。
为加速推动在京中央单位科技成果转化落地，2023年5月11日，中关村“火花”活动之“北京干细胞与再生医学研究院科技成果推介会”举办。会上，北京干细胞与再生医学研究院和中国科学院动物研究所的5个基因编辑工具、细胞代替治疗、小分子药物及外泌体方向的项目参加路演。比如“角膜内皮病的细胞替代治疗”项目，使用人胚干细胞分化的角膜内皮细胞作为治疗手段，有助于改变可移植角膜短缺的现状。
2023年6月12日，据国家药品监督管理局药品审评中心（CDE）官网消息，又有四项干细胞药物临床试验申请（IND）获得默示许可。至此，国内共有75款干细胞药物临床试验申请获得受理，共有59项IND获准默许进入临床试验（临床试验默示许可）。2023年6月21日，国家药品监督管理局药品审评中心（CDE）在前期调研的基础上，结合国内外相关法规和技术要求，以及对这类产品当前技术发展和科学认知，制定发布了《人源性干细胞及其衍生细胞治疗产品临床试验技术指导原则（试行）》，自发布之日起实施。干细胞相关产品作为重要的再生医学产品，可能应用到几乎所有人体重要组织器官的修复及许多医学难题的研究工作，在细胞替代、组织修复、疾病治疗等方面具有巨大潜力。
目前，中国有上亿级别的心血管病患者、糖尿病患者，以及千万级别的阿尔茨海默病患以及血液肿瘤病患正等待着更积极有效的治疗。实现宝贵的干细胞资源的存储、开发，临床应用转化，发展医学新科技，改善更多疾病的治疗现状，改善更多患者的生存与生活质量，让更多的家庭更好、更全面地获得健康保障，这是生物科技发展最重要的意义。
产业市场潜力巨大
据悉，当前我国干细胞产业主要包括干细胞治疗服务业务、干细胞存储业务和干细胞制药业务。经过多年发展，从上游的干细胞存储、中游的药物研发到下游的临床治疗，已经形成了相对完整的干细胞产业链，前景可期。某细胞库临床部负责人在接受媒体采访时表示：“随着人们生活品质的提升，干细胞应用也越来越受到重视，特别是疫情过后，前来咨询存储免疫细胞的客户群体有了明显的增加。”
据“干细胞精研社”总结，目前，国内干细胞上游产业以干细胞采集和存储业务为主体，是干细胞医疗行业最基础、最前端的业务。其主要业务模式为脐带血干细胞、脐带间充质干细胞、脂肪干细胞、牙齿、经血、羊膜等干细胞物质的采集及贮存。除了脐带血造血干细胞库外，近年来脐带间充质干细胞库发展迅猛，相对于脐血干细胞主要用于治疗血液和免疫系统疾病，脐带间充质干细胞具有更强的医疗应用潜能，可以分化为神经细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞以及脂肪细胞等，在细胞治疗、组织器官修复和基因治疗等方面都显示出巨大的应用潜力。此外，牙髓、脂肪、经血等类型的干细胞储存也方兴未艾，而iPSC细胞库的技术和应用还处于萌芽阶段，有待市场检验。
中游产业主要包括各类干细胞制备、开发干细胞药品等干细胞技术及产品研发的相关企业。“干细胞精研社”介绍，早期该领域企业以间充质干细胞治疗技术为主，特别是在干细胞作为第三类医疗技术的时候，该市场主要针对脑瘫、脊髓损伤、糖尿病、肝硬化以及肌营养不良等疑难疾病。近年来，随着iPSC和干细胞外泌体的火热，一些基于iPSC、外泌体的初创新型科技企业开始出现，新的一波投资随之而来，开始进入该新兴领域。
鉴于医院内只能进行干细胞临床科研，下游产业目前是以干细胞保健为主，主要分布在北上广深各大城市，以及海南博鳌、河北秦皇岛等有先行先试政策优势的区域，多涉足医学美容和抗衰保健领域。
有关数据表明，目前我国约有上百家企业布局干细胞领域，并建立了多家产业化基地，覆盖了从上游干细胞存储到中下游干细胞技术及产品研发的各个方面，北京、上海、江苏、广东和山东为干细胞医疗产业的主要聚集区，蓬勃发展、势头强劲。
浙江我武生物科技股份有限公司的投资者调研记录显示，在干细胞及小分子药物领域，公司持续拓展干细胞产业链相关技术，例如自研培养基、自研保存液、自研培养箱、仿生理条件细胞培养等，目前已有治疗用干细胞产品处于临床前研究阶段并制定了IND申报时间表。
广州冠昊生物科技股份有限公司表示，公司搭建的细胞与干细胞研发应用平台上，涉及的业务包括自体软骨组织细胞移植技术、免疫细胞存储技术，并建设具有符合国际标准的、通过药监局认证的人源细胞GMP生产车间，保障细胞生产存储的安全性。同时细胞在研的生物人工肝项目，目前正推进细胞工艺的药学研究和体外支持装置的医疗器械性能研究工作。此外，公司正积极推进与多家医疗单位合作开展间充质干细胞科研合作，在“间充质干细胞在多种疾病治疗”方向上进行前期研究。
九芝堂子公司北京美科的负责人介绍，“北京美科的缺血耐受人同种异体骨髓间充质干细胞治疗缺血性脑卒中的临床试验顺利开展，临床一期试验全部病人已入组，入组受试人员无药物相关不良事件报告。另外，干细胞商用化方面，北京美科在霍尔果斯中哈合作区内已建立了九芝堂-ALTACO干细胞国际医疗中心。”
根据“干细胞精研社”的分析，目前，我国干细胞医疗产业的上游是最成熟的一环，相关业务主要集中于此；而中下游业务目前大多处于临床试验阶段或早期市场阶段，仍有待进一步拓展。除此之外，近年来多种干细胞行业标准和地方标准的建立、大量第三方检测机构的设立，将有助于干细胞产业的规范化。
持续解锁新蓝海
当下，干细胞与再生医学产业是中国最具发展潜力的新型高科技生物产业之一，加快发展这一产业对提高人类生活水平、造福人类健康具有十分重要而现实的意义。今年全国两会上，全国政协委员、上海浦东新区人大常委会副主任李国华表示，应抓住当前的干细胞药物创新“窗口期”，推动干细胞药物研发上市纳入国家战略，并编制实施国家发展规划，让更多干细胞产品尽早上市。“在确保用药安全的前提下，参照国际惯例加快构建具有我国特色的审批制度，尽快出台细胞产品研发技术指导性文件，完善科学监管体系。同时，建立国家级干细胞基础研究中心及若干国家级干细胞临床医学研究中心，吸引顶尖科学家参与干细胞产品研发，加快规模化生产设备的国产化研发，提升产业化能力。打造国家级干细胞成果交易平台，完善相关产品技术评价体系，支撑干细胞成果转化。”
李国华指出，目前我国已成立近3000家省级新型研发机构，但仍缺乏能代表国家新型创新主体地位、凸显战略级别的新型研发机构。李国华建议，加强顶层设计，打造包括国家实验室、国家科研机构、高水平研究型大学、科技领军企业和国家级新型研发机构在内的“4+1”国家战略科技力量体系；设立具有中国特色的国家级新型研发机构，积极对接科技领军企业等创新主体的共性技术和关键核心技术的研发需求，加强试点示范，并提供配套的成果转化服务。
湖南师范大学医学院教授刘如石表示，干细胞是知识密集型产业，门槛高、科技含量高，建议通过行业协会强力推动院企合作、校企合作和机构与企业的合作，多维度共建产业发展平台，特别是要积极推动建设国家级平台，推动产、学、研一体化，促进科研成果转化落地。同时，干细胞作为高精尖产业，对专业复合型人才需求巨大，需要加强校企联合培养、产业人才的引进和人才内循环的措施，提高产业活力。
未来随着监管政策的明确以及相关药品的获批上市，我国干细胞产业的市场潜力巨大。有预测显示，到2024年，我国干细胞医疗产业市场规模将超过1300亿元。
北京干细胞与再生医学研究院理事长、中国科学院院士周琪曾指出：“当前，我国干细胞研究进步较快，论文数量、影响因子等主要指标进入世界前列。”细胞生物学家、中国科学院院士裴钢表示：“我国干细胞研究发展迅速，从十几年前一点微薄的研究力量，到现在跃居世界第二位，并且取得了许多标志性成果，给全国人民带来了美好的希望。”
（《小康》·中国小康网 独家专稿）
本文刊登于《小康》2023年7月下旬刊
本期链接：
领跑干细胞研究高地——专访上海市东方医院干细胞基地负责人刘中民教授及团队
干细胞出征太空“对抗”骨质流失 ——专访浙江大学生命科学学院王金福教授
来源：《小康》•中国小康网