江湖論劍：制約干細胞治療“機會窗口”開啟的技術瓶頸

　　“江湖論劍”，聽聽不同的聲音。靜下心來，潛心研究，我們將走的更遠。知己知彼，方能百戰不殆。今天讓分享一下科學網博主金石先生（原作者筆名）對干細胞治療觀點的最后一篇。

　　1合理的干細胞來源

　　許多實驗室發布自己在干細胞領域的研究成果，而事實上多數發表在頂級刊物上研究成果卻難以重現，排除試劑、裝備、操作等方面的因素，干細胞做為研究主體，其來源的差異對研究結果的判斷影響不容忽視。

　　干細胞供者遺傳背景復雜難以追溯：家族史、既往病史、性別、年齡、種族、血型、組織相容性抗原、身體條件（體格、體質以及精神、心理、生理疾病等）、生活習性（飲食習慣、工作習慣、休息習慣、運動習慣、用藥習慣、吸煙飲酒習慣等），生存環境（大氣環境、水環境、生物環境、地質和土壤環境和其他自然環境，居住環境、工作環境、交通環境、文化環境和其他社會環境等）。受各種物理、化學、生物因素的動態影響，世界上不存在兩株遺傳背景一致的干細胞。

　　不同組織來源干細胞生物學特性似是而非：人體260多種組織均由干細胞分化而來，干細胞無處不在，有細胞活動的地方就有干細胞的身影，干細胞的組織來源非常豐富，包括胚胎、成體組織(骨髓、牙髓、毛囊、上皮、肌肉、血管、脂肪、粘膜、神經等)、圍產期組織（臍帶、羊水、羊膜、胎盤、臍血等）、體液及分泌物（血液、淋巴液、經血、乳汁、尿液、淚液、唾液、汗液）中均含有干細胞。但是不同組織來源的同種細胞生物學特性卻似是而非，例如間充質干細胞，除了骨髓、臍帶來源外，脂肪干細胞、胎盤干細胞、宮內膜干細胞、外周血干細胞、毛囊干細胞、牙髓干細胞、粘膜干細胞、羊水干細胞、羊膜干細胞、乳汁干細胞、尿液干細胞等均含有或本身就是間充質干細胞。

　　不同種類干細胞缺乏明確界定且可相互轉化：干細胞種類包羅萬象，不同種類干細胞之間是動態漸變的，并沒有嚴格區分界限，而且在某些條件下它們可以相互轉化，甚至多數高度分化的細胞在特定條件下同樣具有干細胞特性。比較細胞與干細胞的定義，幾乎所有活著的細胞都可以被稱作“干細胞”，區別僅在于干性（stemness）的強弱。

　　干細胞為動態活物缺乏一致性：目前臨床上包括抗生素、化學小分子、生物大分子在內的藥物等均為結構和成分明確并相對穩定的體系。而干細胞不但成分不確定，其大小、形態各異，有老有小、有強有弱，功能、行為、狀態不同，世代不一、多代同堂，宛如大千世界蕓蕓眾生相。可以想見在體內干細胞有的在生長、增殖，有的在分化、在分泌；有的在休眠，有的在遷移；有的在辛勤地建造自己的niche，有的在惡劣微環境中掙扎；去有的幫助組織再生，有的為疾病鋪路...同種干細胞的在不同微環境中可以改頭換面，不同種類的干細胞生物學性狀又可以相互交疊，可以說干細胞是一些定義不清、標準不明，分化能力不一，摸樣大致有點相像，多代同堂，個個都能干的“派系”細胞。

　　供臨床用干細胞種類（組織來源）的選擇可考慮以下幾方面：a. 無倫理學障礙；b. 材料有穩定的來源；c. 具有明確篩選指標和理論依據；c. 符合規模化制備要求；c.體外過程可控性； 6. 安全性在可接受范圍內；下圖總結了一些干細胞的臨床應用前景：

　　2有效的評價技術

　　規模化制備并非制約干細胞產業化的關鍵技術：一方面，目前干細胞庫技術、規模化擴增技術、無血清培養技術、超低溫保藏及冷鏈傳輸技術等已基本成熟，多數干細胞開發機構能夠制備出足量的干細胞制品供臨床前和臨床研究用。另一方面，cGMP已在國際上施行數十年，制藥行業的經驗積累為干細胞產業化制備提供了可以借鑒的豐富知識，國際機構和先進國家也提出了FACT、AABB及GTP等標準用以參考。

　　質量可控性是干細胞臨床安全性和有效性的基礎和前提：干細胞組織來源多樣，供者遺傳背景復雜，體外分離、純化、擴增、誘導和細胞制品制備過程漫長且要引入抗生素、生長因子、抗體、膠原酶、蛋白酶、動物血清等多種外來成分；還可能污染細菌、支原體、病毒等外源因子；體外操作過程可能會引起干細胞的增殖潛能、分化潛能、生物學效力、組織相容性抗原、端粒酶、核型、原癌抑癌基因等發生改變帶來免疫毒性和致瘤風險；在保存、運輸、復蘇、配制過程中，細胞制品的存活率、生物學效力、均一性無時不在變化。在其制備過程及細胞制品缺乏有效的質量控制方法和標準的情況下，干細胞臨床應用的安全性和有效性無法實現。

　　干細胞制品普遍缺乏有效性評價指標：目前臨床上一般采用活細胞計數方法決定輸注干細胞數量，在個別病人身上干細胞治療似乎顯現出了“令人驚訝”的效果，而在更多患者則反映“沒什么效果”，呈現出“冰火兩重天”情況。事實上，干細胞的體外操作是一個動態過程，活細胞數量并不能有效反映干細胞的生理狀況的改變，有人甚至將處死的干細胞輸注到動物體內獲得了與輸注活細胞相當的試驗結果，這里引入一個干細胞的定義單位——生物學效力（biological potency）。

　　生物學效力或稱為“效價”是一個評價生物藥物有效性的重要指標，用來測量藥物產生特定生理功能的濃度或數量；生物藥物的物理數量（質量）往往無法直接代表其生物學效力，如蛋白質失活后含量不變效力下降，一般需要重新定義效價單位做為金標準來衡量其生物學效力；譬如：通常用抑菌試驗的半數抑制微生物生長的最高稀釋度測量抗生素效價單位，干擾素用細胞病變抑制法（CPE）測量能抑制50％細胞病變或50％病毒空斑形成效應的最高稀釋度來測量干擾素活性單位；

　　干細胞的生物學效力的要求：a.效力指標設定需要找出與臨床治療效應相關的關鍵機理通路，能夠真實反映量效關系，要考慮到干細胞是多靶點、多通路的；b. 效力指標設定需要能夠代表細胞制品在制備過程中與臨床使用時具有一致性；c. 效力指標設定應是優化的，最好用體外試驗來替代動物模型，要求操作便捷、能夠成為制品放行標準；d. 效力指標設定應通過分析方法學驗證：線性、范圍、準確度、精密度（包括重復性和重現性）、檢測限、定量限和耐用性等；

　　細胞表面標志物雖可以用來鑒別干細胞的種類和評價干細胞的純度，但無法直接反映細胞的生物學功能；誘導分化試驗雖然比較直接，但是很難定量，而且周期長、變異性大；細胞共培養法問題更加突出，除了周期長變動大外，供試細胞株來源差異極大，經常造成矛盾的實驗結果；miRNA及因子表達直接測定難以反映體內狀況...

　　實驗動物模型困擾干細胞臨床前安全性和有效性評價： 實驗動物常用來評價新藥的體內分布、代謝，有效性、急性毒性、特殊毒性、長期毒性等，為新藥人體臨床觀察提供基礎數據。動物模型建立的一般原則：a. 在動物身上復制的模型應盡可能近似于人類疾病的情況；b. 物模型應該是可重復的，甚至是可以標準化的；c.復制的模型可特異地、可靠地反映疾病機能、代謝、結構變化和主要癥狀和體征；d.復制動物模型時應盡量考慮到今后臨床應用和便于控制其疾病的發展；e.復制動物模型時所采用的方法應盡量做到容易執行和合乎經濟原則。

　　但是，在動物模型是否能夠為臨床研究提供有效參考仍然值得懷疑：a.干細胞可增殖、可轉化，可被排斥，不符合一般藥物代謝規律；b.干細胞具有種屬特異性，異種干細胞植入難以說明問題，同種植入供試品又與未來臨床試驗不一致；c. 干細胞組織配型（不相合、半相合，相合）試驗難以實現；d. 標記后的干細胞生物特征發生改變，定植、分化、轉實驗歸追蹤困難；e.動物生命周期不足以體現人類干細胞長期植入后果。f.動物生理結構、細胞周期與人類存在差異，動物干細胞制備成本相當于開發一種新來源的干細胞，開發者缺乏制備動物干細胞的積極性。

　　3風險控制預案

　　干細胞臨床應用開啟“潘多拉魔盒”：干細胞技術讓一些傳統醫療手段束手無策的患者重新燃起希望，但干細胞治療的“機會窗口”打開的同時也開啟了“潘多拉魔盒”，人們充滿了好奇、期待和恐懼。恐懼源自于結果的不確定性，只有我們對最差的狀況有了充分的估計和應對準備，把風險被控制在可以接受的范圍內，人們才能充分享受新技術和產品帶來的福祉。

　　誰來保護小白鼠？必須承認的是，某些特殊情況下，干細胞技術的臨床應用可能先于嚴格的新藥開發程序完成，就是所謂的“醫療新技術”，醫學史上有不少這樣的例子。但是，對于公眾和潛在的消費者而言，在干細胞科學研究尚在進行、臨床應用條件尚未成熟以及管理規則還有待制定的情況下，如何采取必要的措施保護自身的健康與經濟利益，如何配合科學界與管理機構監督干細胞治療的規范性，避免被不正當的商業手段所蒙騙，是一個值得認真考慮的問題。同時，我們必須清醒地認識到，從干細胞的研究到實際的應用還要經過漫長艱苦的研究發展過程。面對具有無限潛力的干細胞研究和應用前景，科學界、臨床工作者、產業界以及廣大消費公眾，都需要有一個現實的態度，需要耐心與理解，需要承擔各自的責任，互相配合，以保證科學研究與臨床應用能夠在最有利的環境中進行。

　　干細胞治療病種和人群選擇建議考慮幾點：a. 無有效手段控制疾病進程者；b. 有突破現有手段局限性的理論依據；c.干細胞治療帶來可能的利益明顯大于潛在風險；d. 非腫瘤患者或高危人群；e. 可明確組織HLA配型（相合、半相合）？f. 能夠長期隨訪者？

　　4科學家“越位”，工程師“缺位”

　　科學是探索自然規律的活動，回答“why”的問題； 技術是規律的運用活動，回答“how”的問題。既然有了科學與技術，所謂的 “科技”是什么東東？ 到目前為止，還沒有任何人能給出一個明確的定義，或許“科技”是用于回答關于“when”，“where” or “who”之類的問題吧？“科技”這個字顯然混淆了科學和技術的邊界，造成目前我國“干細胞亂象”，科學家“越位”難咎其責。

　　企業是技術創新的主體，“技術優先，科學隨后”是世界各國技術和科學發展的一般規律。一個企業、一個國家對技術和科學的需求總是由近及遠、由淺層次到深層次。科學家有一定的技術預測能力，吸收一定數量的科學家參加國家干細胞技術決策咨詢是必要的，但以科學家為主體，左右干細胞技術發展則是本末倒置的。我國干細胞技術發展規劃、計劃、重大技術創新項目的選擇和評價等等歷來是科學家的天下，企業家、工程師很少有發言權。在幾乎所有的干細胞技術決策過程中，大科學家的結論往往成為決策的唯一依據，形成了目前我國跟風ips熱而輕視成體干細胞開發的局面。我們反對無所作為，也要抵制科學家耐不住寂寞急功近利，干細胞技術決策過程中工程師“缺位”亦成為制約干細胞治療“機會窗口”開啟的技術瓶頸。