文献解读 | iPSC治疗潜力，看这一篇就够了

2007年日本山中伸弥和中国俞君英同一时间发表成功将人类体细胞转化为诱导多能干细胞（iPSC）的成果轰动世界。iPSC特性与胚胎干细胞（ESC）相近——无限扩增+三胚层细胞分化潜能，且iPSC来源于人的体细胞，取材不受限制，一跃成为各种疾病细胞治疗理想的“种子”来源。

除了细胞治疗外，iPSC在疾病建模、药物开发与发现、个体化医学、毒理学测试等方面也具有极大的应用价值。

面对众多的iPSC重编程方法，选择哪一种更为合适？

iPSC技术国际首创人之一俞君英博士曾这样说过：对于iPSC细胞疗法要选择哪种重编程技术，最主要是看哪种方法能够获得高质量的iPSC，保证其成药性。实际上条条大路通罗马，能够获得高质量的iPSC是最重要的。从药物研发来讲的话，临床应用要考量获益和风险之间的平衡，选择iPSC重编程方法，你要评估每个方法的优缺点，兼顾重编程细胞的安全性和质量稳定。

各类重编程技术各有优劣，如病毒载体的重编程技术可实现高效重编程，但残留的病毒存在被重新激活的风险；非病毒介导的整合重编程方法的安全性更高，但iPSC重编程效率相对较低；对于化学小分子重编程，操作简单、可控性高，但需要重点考察所选择的小分子是否会影响细胞基因组的稳定性、导致基因突变。

iPSC具有无限自我再生以及定向分化为人体任何特定细胞的潜能。iPSC可以从任何人身上获取体细胞诱导生成，无论遗传基因组成如何，通过从复杂难治性疾病患者身上获取体细胞，建立疾病模型有望为疾病机制研究及药物开发提供新途径。

案例1：一项研究采用无创性方法从多发性硬化症（MS）患者的尿液中分离出肾近端小管上皮细胞 （RPTEC）重编程为iPSC并一步步定向诱导分化为原代神经元。分析显示MS患者iPSC-神经元形态及功能上均表现正常，成熟神经元标志物检测呈阳性。该研究建立了实用可靠的MS模型有助于进一步研究MS机制及发现新的治疗靶点。

虽然iPSC技术有助于药物筛选，但iPSC定向分化过程中可能存在iPSC残留以及未分化完全的前体细胞，因此在使用 iPSC 衍生细胞时，保证其目的细胞纯度至关重要。

案例1：研究中使用来自阿尔茨海默病（AD）患者的iPSC衍生神经元进行药物筛选，以筛选能够减少异常磷酸化Tau蛋白（pTau）积累的化合物。在测试的1600多种化合物中，发现有42种能有效降低pTau水平，包括已知的pTau调节剂和新发现的化合物，由于已知胆固醇代谢在AD中的作用，研究的焦点集中在了胆固醇靶向化合物，尤其是他汀类。在AD患者和转基因小鼠模型的大脑中观察到胆固醇酯（CE）积累，研究表明，通过不同机制起作用的各种化合物降低CE水平，可以降低家族性阿尔茨海默病（FAD）、散发性阿尔茨海默病（SAD）和非痴呆对照（NDC）受试者iPSC-神经元中多个磷酸化位点的pTau水平。

值得注意的是，CE对淀粉样蛋白（Ab）和pTau水平影响是不同的，CE独立调控pTau和Ab，表明了这些标志性蛋白质之间存在更复杂的关系，挑战了在疾病进展中将 Ab 与 Tau 相联系的单一线性关系的观点。

iPSC具有无限扩增、多向分化潜能、易于基因编辑等多种优势，可以衍生为各种成体细胞的潜能使其可以应用于多个疾病领域，有望解决众多复杂难治性疾病的临床需求。

案例1：心脏病

心脏自我修复能力有限，受伤后常导致心力衰竭，iPSC分化为心肌细胞是未来潜在的疗法。

一项研究将人类iPSC高效诱导分化为心脏前体细胞，并植入心肌梗死大鼠模型中，结果发现与未治疗组相比，治疗组大鼠在第10周时心脏功能有所保留，组织学分析证明心脏组织中存在移植细胞，这表明细胞移植及其在保护损伤后心脏功能方面的潜在可行性。

案例2：糖尿病

iPSC衍生细胞疗法可以为糖尿病及糖尿病创面提供潜在的治疗新方法。

一项研究首次比较了从1型糖尿病、2型糖尿病和非糖尿病个体的iPSC衍生胰岛素分泌细胞（IPC）。结果发现来自1型糖尿病、2型糖尿病患者的iPSC-IPC与非糖尿病患者的iPSC-IPC表达了相似的标志物如Pdx-1、MafA、Beta2/NeuroD以及胰岛素分泌水平。该研究揭示了使用患者特异性iPSC进行1型和2型糖尿病自体移植治疗的潜力。

另一项研究探索了iPSC -内皮细胞（EC）在小鼠伤口中的愈合能力。研究发现iPSC-EC治疗加速了伤口愈合，并在最初的愈合阶段增加了血管形成。在治疗后第一周，内皮细胞标志物显著升高，创面灌注增强，治疗第14天，伤口胶原蛋白含量升高，表明伤口愈合较快。然而，治疗后大多数细胞在48小时内丢失，追踪显示iPSC-EC在两周内下降，表明伤口愈合效果可能主要源于其分泌因子。未来需进一步研究如何延长iPSC-EC在体内的存活时间及扩大治疗作用。

iPSC衍生细胞疗法对于多种难治性疾病具有治疗潜力，吸引了全球众多公司部署该领域，多款基于iPSC技术的细胞治疗产品进入临床试验阶段，适应症涉及肿瘤、膝骨关节炎、帕金森、心力衰竭、移植物抗宿主病等。

进入临床阶段的国外企业有：Cynata、Fate、Heartseed、Century、Aspen

国内企业有：中盛溯源、霍德生物、睿健医药、启函生物、呈诺医学、艾尔普再生医学

截止到2024年7月31日，ClinicalTrials上登记的iPSC临床试验已过百项，且总数已超过ESC临床试验。

iPSC在生物医药领域的潜力是巨大的，但仍面临着诸多挑战。iPSC衍生细胞疗法开发过程非常复杂的，包括了重编程、建库、生产、建立质量标准、储存等多个环节，每个环节都要进行严格的质量控制。

此外，对于致瘤性、免疫原性等安全性问题一直受到广泛关注。针对致瘤性风险及免疫配型问题来看看行业大咖是怎么说的。

iPSC技术国际首创人之一俞君英博士曾说到：不光是iPSC，致瘤性是所有细胞治疗都要面对的问题，尤其是在细胞经过长期的体外培养后。

但是考虑到iPSC技术细胞致瘤性来源，可以通过几个方面来进行控制。一方面，多能干细胞的残留会引起致瘤风险；同时在细胞分化过程中，可能会存在前体细胞残留较多的情况，像神经干细胞，它的扩增能力比较强，若过度扩增，也可能会导致肿瘤的形成；另一方面，细胞培养过程中产生的基因突变也是致瘤的原因之一。

这些可以通过灵敏度较高的检测方法来检测细胞产品中多能干细胞残留、目标细胞纯度、细胞基因组稳定性、以及动物体内成瘤试验来最大限度的降低风险。比如，iPSC细胞产品需要通过移植到免疫缺陷型动物体内长时间观察其有没有成瘤的可能性，这样可大幅降低成瘤风险。不同细胞产品的致瘤风险是不一样的，针对每一款产品，它的风险都需要仔细分析。

就免疫配型问题来讲，我们可以制备超级供体iPSC，也可以通过基因编辑制备通用型的多能干细胞。

到目前为止，多能干细胞，尤其是iPSC, 是唯一具备解决细胞质量、细胞数量和免疫配型问题的技术平台，因此，从成药性来讲，iPSC来源的细胞治疗产品具有非常强的成药属性。

iPSC技术在细胞疗法、疾病建模、药物筛选等领域具有广阔的应用前景，但同样也面临诸多挑战，未来随着iPSC技术的不断成熟以及进一步的临床验证，有望为当前众多无有效治疗方法的疾病提供新的治愈希望。

参考文献：

Int J Surg. 2024 Jul 4. doi: 10.1097/JS9.0000000000001892IF: 12.5 Q1 B2.

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