儘管多項研究已經證明，人類間充質幹細胞（hMSC）在修復患病組織損傷及免疫治療中存在廣闊的應用場景，但對 hMSC 離體擴增速率、變異性的調控及乾性的維持仍然存在瓶頸。

6 月 8 日，一項最新研究解決了由上述不可控因素所導致的人類間充質幹細胞（hMSCs）治療問題。通過對人間充質幹細胞的全基因組分析，研究人員將 GSTT1（谷胱甘肽 S - 轉移酶θ）鑑定爲 hMSC 可擴展性的新型基因組 DNA 生物標記。

研究發現，含有 GSTT1 基因組缺失的人骨髓間充質幹細胞（hMSCs）具有很高的生長能力、可以增強 hMSCs 集落形成能力並具備較長的端粒（端粒長度過短可誘導細胞衰老或凋亡，並與衰老及其相關的疾病有關）。研究由 A * STAR 新加坡基因組研究所領頭，A * STAR 新加坡基因組研究所成員、現爲卡塔爾生物醫學研究所的成員 Lawrence Stanton 博士是研究論文的主要通訊作者，該論文已在Stem Cells上成功發表。

（來源：Stem Cells）

也就是說，研究發現的生物標記物 GSTT1 讓 hMSCs 的篩選過程不再是 “盲人摸象”，未來，我們可以利用它評估 hMSCs 的質量，最大限度“反哺” 於臨牀應用。

STEM CELLS主編 Jan Nolta 博士如此評價這項研究：“對於幹細胞治療的臨牀應用來說，通過預先篩選供體，來選擇生長狀態良好 MSC（間質幹細胞）是至關重要的一步，爲了防止因 MSC 無法大量擴增而導致的失敗，許多團隊一直在尋找這樣的篩選工具和相應的生物標記物，但到目前爲止，還沒有辦法在骨髓收穫之前對幹細胞質量進行評估，本項研究填補了這一空白。”

間質幹細胞篩選的“指路明燈”——GSTT1 是如何被發現的？它的發現將給幹細胞療法帶來哪些顛覆性的改變？

千億幹細胞市場的瓶頸

間充質幹細胞（MSC）是幹細胞家族的成員，具有自我複製能力和強大分化潛能，因此評價爲 “幹細胞中的孫悟空”，擁有“九九八十一變” 的能力。同時，間充質幹細胞擁有其他幹細胞所沒有的優點，那就是它獨有的向損傷組織定向遷移並根據具體環境來調節免疫反應的能力，這使其在臨牀應用上表現了巨大的潛力。針對間充質幹細胞的這些特性，目前國內外的科學家們已經在間充質幹細胞領域開展了深入的科學研究，以期充分了解和認識它強大的可塑性。

目前已有 600 多項臨牀試驗正在使用骨髓間充質幹細胞治療不同的適應症，包括對自身免疫性疾病、軟骨修復和神經退行性疾病的治療，迄今爲止已有 2000 多名患者接受骨髓間充質幹細胞治療。

圖丨 hMSs 相關臨牀試驗招募進展情況節選（來源：ClinicalTrials.gov）

但人類骨髓間質幹細胞的可擴展性、治療效力的可變性限制了它們在再生醫學中的應用。目前，MSC 通常從低產供體中分離出來，且表徵不佳，每次移植所需較高的細胞劑量也加劇了上述不良效應的產生。例如，對於移植物抗宿主病（GvHD），目前常規的推薦攝入量與患者體重直接相關，每千克體重需要注射 2×106至 6.8×106個 MSC 細胞。除此之外，常規的骨髓抽吸物中有效的 MSC 僅佔 0.01%，因此，需要長時間的離體培養、擴增以產生足夠 MSC，這一過程也會對 MSC 的乾性產生不利影響。可見，供體質量的把控仍然是 hMSC 臨牀應用中最緊迫的問題之一，特別是在提取幹細胞之前篩選供體。因此，人們越來越關注評估供體的臨牀特徵以改善 MSC 質量。

令人驚訝的是，雖然全球幹細胞市場在 2019 年已達到 1200 億美元，但仍然沒有有效的生物標誌物被用於成人供體幹細胞質量的前瞻性篩選。即使國際細胞治療學會（ISCT）曾提出了一種可供幹細胞篩選的標記物，但仍然無法保證離體擴增過程中 MSCs 的自身質量。

目前，常規篩選依賴於使用一系列細胞測定的方法來監測幹細胞的特性，包括評估旁分泌因子（周邊或局部組織細胞分泌的信號傳遞或生物活性分子）、它們的免疫調節能力以及細胞大小，但測定過長耗時耗力。另一種流行的策略是利用一種或多種細胞表面標誌物，包括 STRO1（常用的間充質幹細胞標記蛋白）、SSEA4（特異性胚胎抗原 4）、CD49a（整聯蛋白）、CD146（粘附分子）和 CD271（低親和力神經生長因子受體）來富集 MSC，雖然有效，但這些方法僅針對從體內提取出的 MSC，無法從根源完成篩選。

“到 2025 年，全球幹細胞療法的市場預計將達到 2700 億美元以上，挖掘有效的生物標誌物並用於篩選未來捐獻者的幹細胞則顯得尤爲迫切。”研究的主要研究成員之一， A * STAR 醫學生物學研究所的 Simon Cool 博士表示，“同時，再生醫學、細胞及基因工程的迅猛發展也對滿足該需求產生了推動作用。”

研究人員在早期的一項研究中，按照年齡和性別緯度，將人類供體的 hMSCs 分爲高生長能力組和低生長能力組，並建立了鑑定具有增強效力的幹細胞的標準，Lawrence Stanton 博士說，“這些 hMSCs 顯示出較強的增殖潛力，這與克隆形成能力、端粒更長細胞的佔比、某些細胞表面標誌物的高表達以及改善介導異位骨形成的能力有關。”

在上述指標信息的基礎上，最新研究通過對上述細胞進行分子分析，以期更好地瞭解是什麼讓間質細胞具備較高的實用性。基因芯片分析顯示，具有谷胱甘肽 S - 轉移酶θ（GSTT1）基因組缺失的 hMSC 具有高生長能力，該基因是促使體內清除谷胱甘肽和毒素的基因家族的一部分。無 GSTT1 表達的 hMSCs 具有更長的端粒，並且表現出較強的自身克隆和生長爲完整菌落的能力，這兩個因素都是影響 MSC 作用效果的重要決定因素。

圖丨 GSTT1 敲低後 hMSC 的克隆潛力和菌落生長能力普遍增強（來源：上述論文）

Simon Cool 博士表示：“我們的研究成果契合臨牀實用性，可用於選擇潛在的供體來創建高質量的 hMSC 細胞庫，並全面改善幹細胞療法的效果。”

全球十餘款幹細胞產品上市，中國無一獲批

幹細胞移植或幹細胞治療是目前最廣爲人知的幹細胞治療方式，間充質幹細胞是目前幹細胞藥物中的主流，成爲阿爾茲海默症、漸凍症、糖尿病、腦中風、骨關節炎、紅斑狼瘡等許多疾病的新突破口。

目前全球共有十餘款獲批上市的幹細胞新藥。其中有三款——比利時的 TiGenix 公司研發的 ChondroCelect 幹細胞藥物、美國 Osiris 公司研發的 Prochymal 幹細胞藥物、韓國的 Medi-post 公司研發的 Cartistem（可特立）幹細胞藥物都獲得了兩個國家的審批。

有數據顯示，到 2020 年，我國幹細胞市場將高達 1200 億元。全球市場調研機構 ARC 的報告指出，未來幾年亞太地區將佔據更多市場份額，尤其是中國。

龐大的幹細胞治療產業鏈可分爲產業鏈前端和後端，產業鏈前端主要是相關基礎研究、搭建資源庫，這一部分又包括生物製劑、生物實驗耗材及設備等，生物試劑行業主要爲幹細胞採集與存儲提供保存液、消化酶、培養基、凍存試劑等。生物實驗耗材爲其提供一次性無菌培養皿 / 瓶、離心管等試驗耗材。生物實驗設備爲其提供幹細胞檢測和製備的儀器設備。

後端包括開發幹細胞製劑、新藥、醫療技術應用等。幹細胞產品包括幹細胞藥物、幹細胞移植技術、幹細胞美容與抗衰老技術，以及組織工程中的種子細胞、基因治療的細胞載體、基於幹細胞的藥物篩選模型等。

按照產業鏈上中下游來看，上游主要是幹細胞的採集及存儲，相對成熟；中游包括幹細胞製備和擴增、新藥及技術研發，這是目前競爭最爲激烈的領域；下游就是幹細胞移植和治療等具體應用。

國內幹細胞療法在 2012 年左右被叫停後，在 2018 年 CDE 再次開放了幹細胞藥物註冊受理渠道，截至 2020 年 6 月 9 日，CDE 受理的幹細胞新藥申請共 28 項，大部分處在在研階段，尚無任何形式的藥物上市。

國內的幹細胞產業化應用主要在幹細胞存儲、細胞製備、治療解決方案等方面，幹細胞基礎研究仍處在探索階段。目前相關的上市公司包括中源協和、冠昊生物、聖濟堂等，其他知名公司包括博雅控股集團、霍德生物、艾爾普再生醫學科技、北科生物、賽萊拉幹細胞科技等。不同規模的幹細胞產業相關企業已經有近百家。

圖 | 國家幹細胞工程產品產業化基地（來源：邦麗德）

此外，國內還建立起多家產業化基地，包括國家幹細胞產業化華東基地、國家幹細胞產業化天津基地、青島幹細胞產業化基地、無錫國際幹細胞聯合研究中心、泰州國家生物產業基地幹細胞產業化項目基地等。

因爲幹細胞產業具備多學科高度綜合的特點，需要包括分子生物學、藥學、生物工程、臨牀醫學等多學科高層次人才的跨學科合作，所以這一領域有較高的技術和人才壁壘，同時，因爲幹細胞技術還處在探索階段（除了造血幹細胞移植），更多的技術還停留在實驗室，商業轉化需要投入大量的人力、資金、資源支持，同時在國家層面還需要不斷完善監管體系。

參考：

https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/stem.3203

http://www.cas.cn/kxcb/kpwz/201410/t20141027_4231029.shtml

https://www.genengnews.com/news/potential-biomarker-identified-for-prescreening-donors-hmscs-growth-capacity-and-potency/

-End-