全球6500项临床注册，干细胞疗法从理论走向临床

干细胞和再生医学是一种新的、有前途的治疗模式，适用于那些治疗疾病的选择有限或没有其他选择的患者。

由于它们通过抑制炎症或细胞凋亡、细胞募集、刺激血管生成和分化而具有多效性治疗潜力，干细胞为应对多种具有挑战性的人类疾病提供了一种新颖而有效的方法。

全球超过6500项临床试验和高达40000篇干细胞疗法的研究论文，以及令人鼓舞的发现，为许多使用干细胞治疗各种疾病铺平了道路。

本文作者：Mohammad Mousaei Ghasroldasht,Jin Seok,Hang-Soo Park

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一、干细胞和再生医学

尽管医学科学不断进步，但世界上仍然存在着各种疾病，没有合适的治疗方法。受不治之症影响的人通常使用旨在减少躯体和心理症状的治疗方法，在这些情况下，医生提供的治疗方法只是为了控制疾病，而不是治疗疾病。

因此，研究人员正在尝试开发新的治疗方法，不仅可以控制症状，还可以治疗目前无法治愈的疾病。

再生医学被认为是现代科学中治疗无法治愈的疾病的一种很有前途的新疗法。再生医学是一个包括细胞生物学、遗传学、生物力学、材料科学和计算机科学在内的多学科领域，其最终目标是使有缺陷的细胞和组织恢复正常功能。

自从干细胞的发现和对其独特特性的认识传播以来，它们被定义为器官和组织修复的治疗剂，并且由于其许多潜在的应用而被广泛认为是再生医学的良好候选者。

再生医学现在被研究人员视为传统药物疗法的替代品，他们研究再生医学在各种疾病（包括退行性疾病等）中的潜在应用。

再生医学的主要概念是使用细胞进行组织/器官再生，为了达到这个目标，已经使用了不同种类的细胞。然而，各种研究表明细胞疗法受到一些限制。

近年来，为解决这些局限性，细胞疗法引入了不同的替代方案，包括改进干细胞在组织修复中的应用，例如细胞与支架的结合、具有合适生化特性的细胞培养物、基因编辑, 和干细胞的免疫调节, 以及干细胞衍生物的使用。

干细胞是一组未成熟的细胞，由于其独特的增殖、分化和自我更新能力，具有构建和恢复体内每个组织/器官的潜力。

干细胞提供治疗效果，通过再生受损细胞来帮助器官恢复，从而改善身体发育。依靠干细胞的天然能力，研究人员将其生物学机制用于基于干细胞的治疗。

干细胞促进组织再生的作用机制多种多样，包括 (1) 抑制炎症反应。(2) 减少细胞凋亡。(3) 细胞募集归巢。( 4) 刺激血管生成和 (5) 分化。在选择合适的干细胞机制和使用干细胞再生组织/器官时，疾病的病因是一个重要的考虑因素。当这些细胞用于临床实践时，必须进行许多检查以确定治疗所涉及的主要机制，而干细胞治疗机制和疾病机制的融合有望增加通过干细胞应用开发治愈方法的机会。

从 1971 年到 2021 年，发表了 40,183 篇关于干细胞疗法的研究论文。所有这些研究都是围绕发现和基于干细胞治疗功效的“干细胞疗法”的目标进行的。

随着干细胞基础研究在过去几年的蓬勃发展，“转化研究”这一相对较新的研究领域最近得到了长足的发展，利用基础研究成果开发新的治疗方法。

尽管每年都有许多关于干细胞疗法的文章发表，而且数量逐年增加，临床试验研究的数量也在迅速增加。

关于将干细胞疗法从理念转化为临床服务的途径分为四个层次，包括想法评估、临床前研究、临床试验研究和临床实践。我们不仅专注于了解每个级别的要求，而且还讨论了在从一个级别过渡到下一个级别并最终转向营销的过程中如何评估一个想法。

2. 从理念到临床前研究

如果研究人员有关于使用干细胞进行再生医学的想法，并激发了他们在研究中的使用，则必须首先对其进行评估。

在评估步骤中，重要的是选择目标疾病并确保了解导致疾病的机制。疾病相关机制是指引起特定疾病的细胞和分子过程，基于干细胞的疗法被认为是一种治疗方法，旨在补偿由此类机制引起的破坏，以便最终恢复有缺陷的组织。多种机制导致疾病; 然而，干细胞具有巨大的分化、自我更新、血管生成、抗炎、抗细胞凋亡和免疫调节潜力，以及它们诱导生长因子分泌和细胞信号转导的能力，可以影响这些机制。

受试者评估后，应进行临床前研究以确定该想法是否具有治疗疾病的潜力，并应在目标疾病的动物模型中评估最终产品的安全性。

临床前研究由体外和体内研究组成。体外实验是根据各种假设对生物分子和细胞进行的，在体外评估过程中，在这种受控环境中分析了一种新的治疗方法。

相反，在体内研究中，由于不可能控制所有的生物实体，新产品可能会受到各种因素的影响，从而呈现不同的效果。

临床前研究的一般目的是提供支持临床研究性能的科学证据，决定是否进入临床研究需要满足以下条件：(i) 可行性和基本原理的确立（例如，验证，有效成分的体外分离和体内机制的确定），（ii）建立药理学有效能力（例如，安全的初始剂量验证），（iii）给药途径和用法的优化（例如，安全的给药方法，重复给药和间隔验证）。

3. 从临床前研究到临床试验

原则上，在考虑进行临床试验之前，应使用综合研究（即体外和体内）评估有关干细胞疗法的任何想法，并且这些研究的结果应由主管当局证明。

在体外研究中可以很容易地创建可操纵的生物环境，例如通过使用基因突变、药物测试和药物，并且很容易通过在活细胞中应用可操纵的变量来观察变化。

然而，鉴于许多相关变量，例如通过循环血液和器官相互作用的分子运输，很难说这样的研究是否可以完全模拟体内环境。在应用于患者之前，在体外实验之后进行体内实验，以克服这些弱点。

许多研究人员使用啮齿动物进行体内研究，因为它们在解剖学、生理学和遗传学上与人类相似，以及它们其他独特的优势，包括体积小、易于维护、生命周期短和丰富的遗传资源。

体内研究的优势在于它们可以补充体外研究的局限性，并且可以通过使用类人生物环境来推断其应用结果。为了建立干细胞疗法的体内实验，应根据要评估的具体安全方面选择最相关的动物模型。在可能的情况下，为人类制造的细胞衍生药物应用于概念验证和安全性研究。同质动物模型也可以用作概念验证研究中最相关的系统。

此外，体内研究需要根据实验动物伦理遵守伦理责任和义务。换句话说，必须避免不必要和不道德的实验。综上所述，我们可以看到，临床前研究采用体外和体内两种方法，根据不同的兴趣，应在临床试验申请之前进行。

在不同的体外和体内研究中必须考虑几个因素，包括细胞类型确定、细胞剂量规格、给药途径以及安全性和效率。

3.1. 干细胞来源

随着对通过应用干细胞疗法进行再生治疗的期望越来越高，各种类型和干细胞来源的应用数量不断增加，干细胞疗法也从自体到同种异体再到 iPSCs 多样化。这些干细胞治疗的风险可能会有所不同，具体取决于细胞制造过程以及其他因素和临床经验，因此必须在相同的基础上评估所有类型的干细胞治疗。

因此，应确定每种干细胞的优缺点，以确定干细胞在各种疾病中的最大治疗效果。这将使我们能够通过将适当的干细胞应用于适当的疾病来构建针对疾病的干细胞。下面，我们简单讨论一下各种干细胞的特点。

3.1.1. 间充质干细胞 (MSC)

MSC 是谱系定型细胞，可分为间充质系统，主要是脂肪细胞、软骨细胞和骨细胞。

众所周知，在适当的体外培养条件下，MSC 可以分化为干细胞、神经细胞、神经胶质瘤细胞和骨骼肌细胞。

MSC主要来源于脐带、骨髓、诱导多能干细胞、胚胎干细胞和脂肪组织。目前，MSCs还分离自许多其他组织，如视网膜、肝脏、胃粘膜、肌腱、软骨、胎盘、脐带血和血液。

MSCs 最大的特点是它们的免疫抑制功能，通过分泌免疫抑制细胞因子和抑制程序性细胞死亡信号来阻止活化 T 细胞的增殖。由于这一作用，它们被认为是免疫相关炎症和疾病的潜在治疗方法。

MSCs 的最初临床应用是在患有严重移植物抗宿主病 (GVHD) 的患者中，这些细胞已经在临床实践中得到很好的应用，如通过各种研究所证明的那样。

根据其来源器官，MSC 具有多种特征。从骨髓中分离出来的 BM-MSCs 可用于自体和同种异体环境，并且可以发挥基质功能。然而，从骨髓中分离细胞的过程不仅伴随着疼痛和感染的风险，而且采集效率也低于其他来源的 MSC。

此外，与其他来源的 MSC 相比，这些细胞的倍增时间 (DT) 更长（大约 60 小时）。与 BM-MSC 相比，AD-MSC 不仅易于收集，而且收获效率高 100 至 500 倍，并且 DT 更短（约 20 小时）。然而，这些是脂肪来源的干细胞，具有很强的脂肪形成分化特征，因此可以建议将它们作为 BM-MSC 的有效替代品，但必须考虑适当的培养和身体环境。此外，有人担心这些因素可能会影响治疗效果，因为与 BM-MSCs 相比，分泌的细胞因子数量显着减少。

从脐带中提取的 MSCs (UC-MSCs) 已成为人们关注的焦点，以弥补这些问题：与其他干细胞相比，UC-MSCs 不仅具有易于收集的优势，而且还避免了伦理或供体年龄问题。与 BM-MSC 和 AD-MSC 相比，它们具有更优的增殖和分化能力，据报道它们的 DT 为 24 小时。

UC-MSCs目前是一个值得关注的问题，因为虽然它们很容易长期冷冻储存（例如，在脐带血库中），但由于暴露于低温环境，细胞存活率和提取过程中的成功率并不高低温储存期间的保护器。此外，由于细胞与其他器官分离，自我更新能力有限，在长期培养中其衰老速度比其他干细胞快。

3.1.2. 造血干细胞 (HSC)

HSC 可以分化为骨髓和胸腺中存在的所有造血系统的细胞，即骨髓细胞和淋巴细胞。可以从成人骨髓、胎盘和脐带血中获得高水平的 HSC。

它们会导致免疫问题，例如移植排斥反应。然而，迄今为止，它们已被证明是治疗各种疾病的有效方法，包括白血病、恶性淋巴瘤和再生性贫血，以及先天性新陈代谢、先天性免疫缺陷、无反应性自身免疫性疾病和实体癌。

3.1.3. 胚胎干细胞 (ESC)

ESC 已经建立了可以通过体外培养维持的细胞系。它们是多能细胞，几乎可以分化为体内存在的任何类型的细胞，并且可以通过在培养基中添加外部因素或通过基因改造在体外进行分化。然而，当移植到可接受的宿主中时，它们可能会形成畸胎瘤，畸胎瘤由来自内胚层、中胚层和外胚层的各种形式的细胞组成。

3.1.4. 诱导多能干细胞 (iPSC)

iPSC 是人工创建的干细胞。这些细胞是通过重新编程成人体细胞（例如成纤维细胞）制成的。它们具有 ESC 的许多特征，包括自我更新、多能分化和畸形物种性能。不幸的是，这些细胞几乎没有关于细胞特异性调控途径、基因表达和表观遗传调控变化的科学证据。这些特征构成组织嵌合或细胞功能障碍的风险。

总而言之，尽管 FDA 批准的干细胞类型是来自健康捐赠者的 HSC，但也引发了各种问题，包括缺乏捐赠者和免疫排斥。因此，我们需要了解干细胞的特点，才能对症下药，在发挥其优势的同时克服其劣势。由于来自不同来源的干细胞具有不同的特性、能力、潜力和效率，因此选择适合目标的正确干细胞来源可以有效地确保治疗效率。

3.2. 细胞剂量规格

用于治疗的干细胞或干细胞衍生产品的有效给药范围（即剂量）应通过体内和体外研究确定。

必须确定安全有效的处理能力，并且在可能的情况下，还必须确定最低有效处理能力。

据报道，当给药于中枢神经系统和心肌等脆弱区域时，不太可能进行正常剂量测定试验。因此，如果非临床研究的结果可以安全地证明治疗的有效性，则可能适合使用可能表明治疗效果的剂量进行早期人体临床试验。

仅考虑干细胞的有效性，高细胞剂量是否会产生更好的效果？我们在下面回答这个问题。已证明增加剂量的 CD34 +细胞（每只小鼠 0.5 × 10^5 ）具有积极作用，可在早期刺激多向造血并增加移植后阶段的重建程度。

此外，与较低的细胞剂量相比，改善的 T 细胞重建与较高的干细胞细胞剂量相关。然而，一些与急性成髓细胞白血病 (AML) 相关的研究报告称，高剂量的 HSC 与功能恢复以及血液学和免疫学的快速恢复相关，但这些结果并非无条件的。

研究发现，较高剂量的 HSC（≥7×106 /kg) 与较低剂量的 HSCs (<1 × 10^6 /kg) 相比，结果更差，复发率更高。

在心脏病的临床前研究中，研究人员通过比较优化细胞剂量的一些临床前研究，证明了干细胞类型（即同种异体和自体 MSC）的治疗效果，以及干细胞的适当细胞剂量和给药途径（直接心外膜和静脉内）在心脏病中。

他们的结果表明，使用的细胞总数不同，但与细胞数量越多治疗效果越好的假设不一致。因此，这些结论表明，目前报告的数据并不能提供决定性的答案，因此在进行临床试验之前可能需要进行充分和详细的早期研究。

3.3. 给药途径

干细胞已在各种疾病条件下进行了广泛研究，具体取决于它们的类型和特征。此时，不应忽视给药途径，以利于移植的干细胞数量。几份报告表明，相对于移植细胞的数量，植入能力通常具有较低的到达靶器官的速率，并且没有暂时较长的持续时间。

干细胞施用的方法可大致分为局部和全身传递。局部传播涉及通过各种操作进行的特定注射和直接器官内注射，例如腹膜内 (IP)、肌内和心内注射。

全身传播使用血管通路，例如静脉内 (IV) 和动脉内 (IA) 方法。根据文献中的出版物，IV是最常用的方法，其次是脾内和IP。

在肝病模型中，IV 不仅适用于靶向肝脏，而且显示出比其他给药途径更好的肝再生效果。心内注射在心脏病中表现出更好的细胞保留，而皮内注射在皮肤病中表现出更好的治疗效果。

因此，我们可以确定，在这些不同的疾病的背景下，给药途径应该因靶器官而异。许多研究人员认为血管内注射是一种微创手术，但它也有血管堵塞的风险，因此直接血管内注射会增加需要露天手术的风险。

临床试验报告说，在与临床前研究相同的条件下，细胞数量和治疗效果并不显着，但根据给药途径的不同，其显着性也不同。因此，研究人员应该根据许多先例继续研究哪些细胞适合给定的给药途径，即使是在同一种疾病中。此外，研究人员应探索合适的给药途径以获得更安全、更有效的治疗效果。

3.4. 细胞移植的安全性和效率

所有的医学治疗都有好处和风险。将这些未经证实的干细胞治疗应用于患者并不是特别安全。

随着对通过干细胞疗法进行再生治疗的期望增加，各种给药途径的应用，包括通过脊髓、皮下和肌肉注射，以及干细胞疗法本身，已经多样化，从自体到同质再到 iPS细胞。

这些干细胞治疗的风险可能会有所不同，这取决于细胞类型的制造过程以及其他因素，并且它们的临床经验也不同，因此必须在相同的基础上评估所有类型的干细胞治疗。此外，只有在有限和合理的情况下，可以增殖和具有通用分化的干细胞才能保留在最终产品中。

不幸的是，迄今为止，再生医学中使用的唯一安全干细胞是万能干细胞，例如 HSC 和iPSC、MSC，它们是从自身来源分离出来的。因此，许多研究人员试图克服干细胞追踪以进行安全性评估。为了检查干细胞的植入和剩余数量，他们使用 BrdU、CM-Dil和氧化铁纳米颗粒进行标记，并使用磁共振成像 (MRI)进行可视化。

需要对管理部位和靶器官的分布模式进行仔细分析，以及是否预期分布在全身，并且细胞预计分布通过的器官应进行全期分析，包括评估在行政网站。迄今为止，研究报告了对大脑、肺、心脏、脾脏、睾丸、卵巢、肾脏、胰腺、骨髓、血液和淋巴结的评估，包括给药区域。

一些研究人员已经在肺、心脏、脾脏、肾脏和肝脏中进行了通过静脉注射递送的移植UC-MSCs的检测。

根据他们的结果，在 7 天内未在除肺和肝脏以外的其他器官中检测到移植细胞。在肺和肝脏中，检测到的细胞在移植后至少持续存在 7 天。

此外，在一项比较 BM-MSC 和 UC-MSC 的细胞追踪研究中，他们根据使用的给药途径报告了干细胞的持久性。在心脏内和静脉内途径的比较结果中，移植的干细胞在肺部检测到 10 天，但信号在 21 天后消失。

在其他研究中，使用生物材料支架移植了干细胞。AD-MSCs通过皮内注射透明质酸/海藻酸盐水凝胶移植，CM-Dil染色30天即可检测到。

这些研究可能表明移植细胞通过其归巢能力定位到受损器官，但这些先前研究的结果似乎表明残留量和残留日期因目标疾病、器官和干细胞类型而有显着差异细胞。

细胞残存是指细胞的存活，代表着形成肿瘤的风险。为了克服畸胎瘤形成的问题，报告了以下结果：根据一项研究，胚胎干细胞显示出以下畸胎瘤形成率：肾囊下 100%，睾丸内 60%，皮下 25-100%，肌内 12.5%。

为了克服这个问题，研究人员将 Matrigel 与动物模型共同注射。根据他们的结果。此外，源自 iPSC 的细胞产品作为个性化医疗的潜在细胞来源具有更高的潜力。由于担心严重的移植相关副作用的潜在风险，例如由于残留的多能细胞导致的肿瘤形成，它们的适用性目前受到限制。

因此，最近的一项研究报告了一种优化的治疗干预工具的建立，该工具允许通过使用 LVCAGs-转基因 iPSCs 来控制特定和选择性的 iPSCs 消融。

与通常被认为具有免疫耐受性的免疫调节剂的 MSC 不同，ESC 和 HSC 的移植需要仔细检查供体和受益人之间组织相容性抗原 (HLA) 的匹配情况。

尽管已知同质间充质干细胞在免疫活跃的啮齿动物模型中具有免疫原性，并且会迅速从外周血中去除，但研究表明，少数 MSC 会保留数周至数月。

因此，建议进行一项研究来评估 MSC 在所施用的细胞制剂中的持久性，以评估干细胞去除的风险。因此，对于经过广泛体外操作（例如长期细胞培养）的干细胞疗法（包括源自 ESC 和 iPSC 的干细胞疗法），必须在临床研究开始之前评估致癌性和遗传稳定性。此外，我们必须不断回顾和研究有关安全性的最新研究，以及使用干细胞进行再生的效果，并讨论和研究再生医学的潜力。

如前所述，体外和体内临床前研究是当前研究的方向，包含需要完成的任务。如果我们在前面的内容的基础上加强目前的优势和劣势，我们已经离开发干细胞治疗更近了一步。

4. 从临床研究到临床试验

在将治疗应用于人类（即患者）之前，临床前研究必须包括检查治疗效果是正面还是负面，如果有任何负面影响，研究人员必须检查每一步的安全可能性。由于对使用基于干细胞的产品进行治疗的担忧，决定临床前研究是否足以转化为临床试验提出了几个必须由主管当局评估的问题。临床试验申请应提交给食品和药物管理局 (FDA)、欧洲药品管理局 (EMA) 或其他组织，具体取决于国家/地区。

FDA 负责认证美国干细胞产品的临床试验研究。如果向临床研究者介绍一种未经 FDA 批准的新药，则可能需要提交研究性新药 (IND) 申请。

IND 申请包括来自动物药理学和毒理学研究的数据、临床方案和研究者信息。缺乏临床前支持（例如，体外和体内研究）可能导致所需的修改或否决。如果 FDA 已宣布 IND 需要修改（意味着该申请旨在获得批准但尚未获得批准），则临床前研究的结果被认为是不充分或不足以转化为临床试验研究，以便进一步研究必须完成，之后应提交修改后的 IND。

FDA 已在联邦法规 (CFR) 中发布了提交 IND 的指南。这些法规载于 21 CFR 第 210、211 部分（现行良好生产规范 (cGMP)）、21 CFR 第 312 部分（研究性新药申请）、21 CFR 610（通用生物产品标准）和 21 CFR 1271（人体细胞，组织，以及基于细胞和组织的产品）。这些指南的发布是为了开发具有最高安全标准和潜在有效转化为临床试验研究的干细胞产品。

FDA 发布了 21 CFR 第 210 和 211 部分以确保最终产品的质量。21 CFR 第 210 部分包含在药物制造、加工、包装或保存阶段考虑的最低现行良好生产规范 (cGMP)，而 21 CFR 第 211 部分包含用于生产最终产品的 cGMP。

21 CFR 211 包括 FDA 对人员、建筑物和设施、设备以及组件控制、工艺、包装、标签、持有等的指导方针，所有这些对药品生产都至关重要。

FDA 在 21 CFR 第 312 部分（研究性新药申请）中审查的 IND 提交和进行临床试验研究的要求包括在 312.2（一般规定）中详细描述的豁免。此类豁免不需要提交 IND，但其他研究必须根据 21 CFR 第 312 部分提交 IND。

21 CFR 第 312 部分提供了不同的信息，包括 IND 的要求、其内容和格式、协议、IND提交的一般原则等。此外，FDA在本节中描述了IND提交的行政行为、申办者和研究者的责任等。

21 CFR 第 610 部分包含用于最终产品表征的通用生物产品标准。用作干细胞最终产品来源的主细胞库 (MCB) 或工作细胞库 (WCB) 必须在产品投放市场或用于人体之前进行测试。MCB 和 WCB 在用于临床之前，应根据最终产品（例如，生存力、稳定性、表型）进行无菌、支原体、纯度、特性和效力测试，以及其他测试。FDA在本节中提供了有关一般生物制品标准的所有必需信息，包括放行要求、测试要求、标签标准等。

21 CFR 第 1271 部分侧重于介绍人体细胞、组织以及基于细胞和组织的产品 (HCT/P's) 的法规，以确保充分控制以防止细胞/组织产品传播传染病。Current Good Tissue Practice (GTP) 是 21 CFR 第 1271 部分的一部分，其中 GTP 的目的是为建立和维护质量控制以预防传染病的引入、传播或扩散提供法规，包括人员法规、程序、设施、环境控制、设备等。

EMA 是欧盟 (EU) 的一个机构，负责评估任何研究性医疗产品 (IMP)，以确保最终产品安全有效地供公众使用。当计划在欧洲引入一种新药进行临床试验时，可能需要向 EMA 提交 IMP 的临床试验申请。IMP 的临床试验应用包括化学、药理学和生物学临床前数据（例如，来自体内和体外研究）的摘要[ 129]. EMA 出台了不同的法规来支持开发安全高效的公共产品，包括法规 (EC) No. 1394/2007、指令 2004/23/EC、指令 2006/17/EC、指令 2006/86/EC 、指令 2001/83/EC、指令 2001/20/EC 和指令 2003/94/EC。

第 1394/2007 号 (EC) 条例规定了有关 ATMP 的监管标准。先进治疗产品 (ATMP) 专注于基因治疗药物产品 (GTMP)、体细胞治疗药物产品 (sCTMP)、组织工程产品 (TEP) 和联合 ATMP，后者是指两种不同医疗技术的组合。(EC) 第 1394/2007号条例包括用于 ATMPS 开发、制造或管理的要求。

指令 2004/23/EC、指令 2006/17/EC 和指令 2006/86/EC 定义了安全和质量标准，以及组织和细胞的捐赠、采购、测试、保存、储存和分发的技术要求用于人类应用。

指令 2001/83/EC 适用于人用医药产品。指令 2001/20/EC 介绍了欧盟临床试验中产品植入的规定; 但是，该指令将被法规 (EU) No. 536/2014 取代。

法规 (EU) No. 536/2014 于 2014 年由欧洲议会改编，为人类使用的医疗产品的临床试验提供了法规。新的欧盟法规于 2022 年 1 月 31 日生效，旨在协调整个欧盟进行的所有临床试验，使用提交到 CTIS（临床试验信息系统）的临床试验。

法规 (EU) No. 536/2014 作为同质法规的定义在欧盟发挥着重要作用，因为欧盟的所有成员国都可以通过国际协调参与多中心临床试验，从而允许更大的患者群体。

指令 2003/94/EC 提供了有关供人使用的医药产品或 IMP 的良好生产规范 (GMP) 指南。IMP 申请的所有流程和申请要求都包含在 EMA 的法规和指令中。在向负责临床试验监督的监管机构（FDA 或 EMA）提交 IND/IMP 后，申请将根据 FDA/EMA 标准进行审查，如果确保对参与临床研究的人类的保护，申请将由美国的研究审查委员会 (IRB) 或欧盟的伦理委员会 (EC) 批准。临床试验研究由不同的步骤组成，在每个步骤中，负责机构使用不同的质量和数量测量来评估产品。一项有效的临床试验研究应解决新干细胞产品在每个不同步骤中的安全性和有效性。

几乎所有已获准用于人体测试的临床试验研究都已在线注册（clinicaltrials.gov/）。我们在该网站上的搜索显示，截至 2021 年 12 月，使用“干细胞”注册的介入研究记录超过 6500 条。记录的临床试验可以从不同方面进行分析。

招募状态：这些研究的招募状态表明，这些研究中有 18% 正在进行（招募），42% 已经完成（图 1）。尽管已完成、暂停、终止和撤回研究都是用于表示已结束研究的术语，但每个术语都用于描述不同的状态。已完成的研究是指那些已经正常结束并且参与者完全被纳入研究的研究。暂停、终止和撤回的研究是指提前停止的研究；但是，他们之间的参与者注册状态不同。暂停的研究可以重新开始，但任何人都不能继续参加终止或撤回的研究。

图 1. 使用干细胞的临床试验状况。

疾病类型：干细胞疗法是在不同的临床试验研究中针对各种疾病的治疗新方法。血液和淋巴疾病是受益于这种新方法的最常见疾病（图 2）。血液和淋巴疾病是指与血液和淋巴缺乏或异常有关的任何类型的疾病，如贫血、血液蛋白紊乱、骨髓疾病、白血病、血友病、地中海贫血、血栓形成倾向、淋巴系统疾病、淋巴组织增生性疾病、胸腺瘤等。

此外，已经进行了各种使用干细胞治疗免疫系统疾病的临床试验研究；肿瘤、心脏病和血液病；以及腺体和激素相关疾病（图 2)。但是，这并不意味着所有这些研究都有很好的结果，也不意味着所有这些研究都引入了一种新的治疗方法；其中一些临床试验研究只是为了提高治疗效率，比较不同类型的治疗方法，或分析干细胞进入体内后的各种参数。

图 2. 在使用干细胞的临床试验中考虑的疾病。

自体与同种异体：用于临床试验研究的基于干细胞的产品可分为两类：自体和同种异体干细胞。在自体干细胞疗法中，干细胞是从患者自己的身体中收集的。培养扩增自体干细胞是移植前扩增的自体干细胞，可分为修饰和未修饰扩增自体干细胞两类。如果自体干细胞在收集后立即移植到供体，这是一种非扩增的自体干细胞治疗。

使用这些细胞通常对获得临床试验授权的限制较少。同种异体干细胞的分类与自体干细胞的分类相似，不同之处在于同种异体干细胞是从健康供体中采集的。这些细胞的使用需要更多的先决条件测试，以检查捐赠者的健康状况。同种异体干细胞在临床试验研究中的使用率高于自体干细胞（46.34% vs. 44.51%），如下图所示图 3。

图 3. 在使用干细胞的临床试验中应用的干细胞类型。

阶段：临床试验研究分不同阶段进行。在每个阶段，研究目的、参与者人数和随访时间可能不同。除非主管当局审查了已完成阶段的结果，否则不应开始新阶段的临床试验，以证明已完成阶段的结果对于授权开始新阶段是有效的临床试验阶段。为此，在临床试验研究的每个阶段结束时，主管部门都会评估新药对治疗目标疾病是否安全、高效和有效（图4 ）。

图 4. 使用干细胞的临床试验的临床阶段状态。

早期阶段 I 强调药物对人体的影响以及药物在体内的处理方式。

临床试验的第一阶段是为了确保新疗法的安全性并确定新药在人体中的作用。FDA 估计大约 70% 的研究通过了这个阶段。

在第二阶段，确定准确的剂量并收集有关效率和可能的副作用的初始数据。FDA 估计大约有 33% 的研究进入下一阶段。

第三阶段评估产品的安全性和有效性。此阶段的结果将提交给 FDA/EMA 以获得新产品批准，从而允许药物的生产和销售。FDA 估计 25%–30% 的药物在此阶段通过。

第四阶段在新产品获得批准后进行，用于确定新产品的公共安全性。

参加人数和持续时间：一种新的干细胞产品在成功完成临床试验阶段后才有资格上市。由于新产品已经在志愿者身上使用，并且药物的作用/副作用也经过了不同阶段的长期跟踪，现在可以决定是否将其引入市场供公众使用。每个研究和每个阶段的参与者人数和长期随访的持续时间不同（图5和图6)。

参与临床试验研究每个阶段的志愿者人数各不相同，因为每个阶段都有不同的目标。FDA 已分别推荐 20–80、100–300 和数百至数千名志愿者参加 I 期、II 期和 III 期。

尽管 FDA 定义了每个阶段的注册范围，但参与者的数量可能因疾病类型而异。罕见病临床研究的参与人数将低于普通病临床研究。在 clinicaltrial.gov 中搜索干细胞，可以找到只有一名参与者的研究（例如，NCT02235844、NCT02383654、NCT03979898 和 NCT01142856）。发起人/研究者必须向 FDA 提供关于选择如此多志愿者的强有力的文件。每项临床试验研究的志愿者，在参加之前，应被告知每项研究的招募标准、可能的副作用和研究的优势。

图 5. 使用干细胞的临床试验注册。

图 6. 每个使用干细胞的临床试验研究的持续时间。

参与者年龄：约有190,000人参与了所有已完成的使用已注册干细胞的临床试验研究。每个临床研究都在不同的年龄组中进行，根据药物类型、疾病类型和赞助商决定，不同研究之间的年龄组有所不同，如图 7所示。

图 7. 参与干细胞临床试验的患者年龄。

临床试验研究数量：临床试验研究数量从2000年到2014年逐渐增加，2014年之后虽然有所波动但变化不大（图8）。2014 年这种增长的原因尚不清楚，但可能与 EMA 在 2014-2015 年推出的第一个包含干细胞的先进药物治疗产品 (Holoclar) 有关。

图 8. 每年使用干细胞的临床试验比例：( A ) 每年使用干细胞的新临床试验研究比例（绿色条）和相应注册结果的比例（橙色线）；( B ) 按年份使用干细胞完成的注册临床试验研究的比例（蓝色条）和按年份使用干细胞完成的临床试验研究的更新结果（橙色线）。

研究地点：据经济网报道，近年来细胞治疗市场增长显着，未来几年有望增长更多；因此，许多国家都开始了这方面的研究。我们来自 clinicaltrial.gov 的数据显示，美国使用干细胞进行的临床试验最多（图 9)。政府机构、行业、个人、大学和私人组织都投资于干细胞疗法。近年来，基于干细胞的公司数量迅速增加，对提交的临床试验研究的简要概述表明，这些研究主要旨在为临床应用引入治疗产品。因此，我们可以期待将基于干细胞的产品推向市场。

图 9. 按参与国家分类的已注册和完成的干细胞临床试验研究：( A ) 已注册干细胞临床试验的前 10 个参与国家；( B ) 基于完成使用干细胞的注册临床试验的前 10 个国家。

如上所述，从实验室到临床服务的转化研究必须经过许多层，每个层都有自己的要求和衡量标准。因此，将基于干细胞的新产品推向市场的唯一方法是主管部门确保该发现对于其预期的人类使用是安全有效的，并且该产品已成功通过所有临床试验阶段。

五、未来方向

通过临床试验引入用于人类的新产品的最重要问题之一是评估其安全性。尽管许多临床试验已经使用干细胞治疗各种疾病。

市场，因为必须评估许多不同的参数。基于干细胞的疗法有几个问题，包括长期扩增后的遗传不稳定、干细胞迁移到身体不适当的区域、免疫反应等。然而，所有挑战都取决于干细胞的类型，例如，胚胎干细胞、成体干细胞、iPS）、疾病类型、给药途径、和许多其他因素。

在过去的几年中，已经使用干细胞进行了数项临床试验，其中大部分都表明了基于干细胞的疗法的安全性和高效性。再生医学的一个有吸引力的未来选择是使用细胞衍生物，包括外泌体、羊水、沃顿氏胶质等，用于治疗疾病。

最近，这些产品的安全性和有效性已在临床前研究中得到评估和优化。此外，再生医学使用改良的干细胞和干细胞与支架和化学物质的组合来克服干细胞治疗的挑战并提高相关效率是两个重要的未来研究方向。

再生医学市场正在发展，由于临床前研究的令人鼓舞的发现和可预测的经济效益，专注于细胞产品开发的公司之间的竞争加剧。因此，近年来，政府机构、行业、个人、大学和私人组织都大力投资于再生医学市场的发展，让我们对干细胞疗法的未来充满希望。

6.结论

近年来，再生医学已成为治疗多种疾病的一种很有前途的治疗选择。由于它们的治疗潜力，包括抑制炎症或细胞凋亡、细胞募集、刺激血管生成和分化，干细胞可被视为再生医学的良好候选者。

在过去的 50 年里，超过 40,000 篇研究论文聚焦于干细胞疗法。由于其巨大的治疗潜力，干细胞可以逆转导致疾病的多种机制。然而，包括体外和体内实验在内的临床前研究对于评估基于干细胞的治疗的潜力是必要的。

通过临床前研究，可以为后续的临床研究提供科学证据和最佳治疗方案。在开始基于临床前数据的临床试验之前，申请必须得到相关监管机构的批准，例如 FDA、EMA 或其他组织。如果申请是使用以前从未测试过的新药（包括干细胞），则需要提交 IND 以获得 FDA 批准。大约 50% 使用干细胞的临床试验需要 2 到 5 年才能完成。

为尽量减少可能的副作用，每一种新的干细胞产品都应在成功完成 I-IV 期临床试验后才能获准上市。有趣的是，近年来旨在引入临床应用的干细胞公司数量迅速增加。

所以，在不久的将来，可能会在临床市场上找到基于干细胞的产品。如本文所述，在从实验室到临床环境的路径上应执行几个步骤。为临床市场开发新的基于干细胞的药物，研究人员应遵循有关当局建议的指南。通过这些可控的开发过程，研究人员可以实现安全有效的干细胞疗法，从而将他们的研究理念带入临床领域。研究人员应遵循有关当局建议的准则。通过这些可控的开发过程，研究人员可以实现安全有效的干细胞疗法，从而将他们的研究理念带入临床领域。研究人员应遵循有关当局建议的准则。通过这些可控的开发过程，研究人员可以实现安全有效的干细胞疗法，从而将他们的研究理念带入临床领域。

参考文献：Mousaei Ghasroldasht, M.; Seok, J.; Park, H.-S.; Liakath Ali, F.B.; Al-Hendy, A. Stem Cell Therapy: From Idea to Clinical Practice. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 2850. https://doi.org/10.3390/ijms23052850

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