诱导多能干细胞衍生间充质干细胞疗法的研究进展及创新策略(二)
发布日期:2024-11-22

本篇开始我们着重探讨iMSC的临床前应用及临床级iPSC衍生细胞制品的研究进展,即在多种疾病动物模型中的药效学研究数据。

iPSC衍生的iMSC体现了更优越的生物学性能

Shinya Yamanaka在2006年首次利用仙台病毒将四转录因子(OCT4、SOX2、KLF4和c-Myc)组合转入分化的体细胞,将其重编程到多能干细胞状态,这一突破性发现引领世界各地不同的科学家开展对iPSC的研究,从而开启了iPSC时代[1]。iPSCs来源非常广泛,可从包括上皮成纤维细胞、脂肪细胞、肾上皮细胞、神经细胞、胰岛细胞、间充质干细胞、肾上皮细胞等大多数成熟体细胞均能获得。iPSC保留了部分供体细胞的表观遗传标记,可能会影响向不同方向分化的细胞功能[2-4]。

有研究者对比了来源于牙龈、牙周韧带和肺组织的三种iPSCs 诱导分化产生的iMSCs,发现所有iMSCs在多能性、表面标记物表达,三系分化的特性十分相似[5]。我们通过以下表格列举了从不同组织来源的iPSC分化获得iMSC细胞的性能特点,发现一定程度上iMSC与成体MSC相比在功能上更加优越。

表1.不同组织来源的iPSC与分化所得iMSC性能对比[6-10]

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针对多种适应症模型的临床前研究数据

iMSC被应用于许多疾病动物模型中以证明其药效,iMSC对组织再生、损伤修复、免疫调节、炎症调节等均展现出与MSC类似的功能。无论是静脉滴注还是局部注射iMSC,iMSC的低免疫原性都至关重要。有研究表明将iMSC注射至交叉韧带损伤的裸鼠和SD大鼠膝关节腔,不会引起大鼠的体内炎症反应,提示iMSC异种移植的适用性[11]。

在免疫调节功能方面,对大鼠GvHD模型输注iMSC显著降低了T细胞强度,减少移植后的单核细胞浸润及血浆中促炎因子IFNγ和TNFα的表达量,促进IL-10的表达,显著延长了模型动物的后肢存活时间[12]。针对炎性肠病,无论尾静脉注射或腹腔注射,均能够显著改善小鼠症状,促进肠上皮细胞增殖及肠道血管生成,且iMSC与相同剂量AT-MSC呈现的效果类似[13]。

在组织再生方面,iMSC细胞膜片可显著促进喉软骨损伤的裸鼠软骨组织再生,促进软骨细胞标志物表达及细胞外基质的沉积。在骨再生方面,相比于磷酸钙颗粒,iMSC局部移植后的骨实质明显更好,与BM-MSC移植效果在皮质和中央缺损区域的表现无显著差异[14]。在类固醇诱导的大鼠股骨头坏死模型中,iMSC的局部注射能够预防坏死区域骨质流失并促进软骨修复[15]。将iMSCs植入大鼠牙周缺损模型中时,iMSCs可促进牙周再生和新的矿化组织形成[16]。将经iMSC诱导的成骨细胞移植到颅骨缺损小鼠后,可支持缺损部位的骨形成[17]。iMSC在损伤修复方面效用也十分显著。

在大鼠脑缺血再灌注损伤中,iMSC可抑制损伤部位的小胶质细胞活化,在短期和长期内均能显著改善大鼠的神经和运动功能[18]。在小鼠肾缺血再灌注损伤模型中,不同剂量的iMSC通过活化ERK1/2信号通路,减轻小鼠的血清肌酐水平和肾小管坏死程度,显著降低炎性细胞因子及氧化应激水平,改善肾功能[19]。局部注射iMSC于心肌梗死灶旁,可促进实质细胞与间质细胞的相互作用,缓解心室重塑[20]。被动吸烟造成心脏功能障碍大小鼠模型中,尾静脉注射iMSC显著减轻了促炎细胞因子的升高,恢复抗炎因子和抗氧化标志物的表达,且显著改善心脏的异常形态[21],提示iMSC作为治疗心血管药物的可能性。

iMSC还广泛应用于功能障碍。在肝功能障碍大鼠中经脾脏注射iMSC,能够观察到iMSC分化为表达多种人特异性干细胞标志物的功能性肝细胞,促进肝脏再生[22]。iMSC输注还可以改善肾功能不全兔的血清生化指标,减少肾组织纤维化程度,恢复肾血流量[23]。在勃起功能障碍的大鼠模型中,海绵体局部注射iMSC可以修复ED大鼠阴茎内皮和平滑肌组织损伤,降低BAX和Caspase-3水平,提高Bcl-2表达,从而逆转细胞凋亡,恢复勃起功能[24]。

临床级iPSC衍生细胞制品的研究进展

截至2023年11月,在Clinical Trials网站上检索到国际市场基于iPSC正在开展的临床试验共155项,适应症包含多发性骨髓瘤、淋巴瘤、关节炎、移植物抗宿主病、心衰、呼吸衰竭、帕金森病、卒中等疾病。其中iPSC衍生细胞制品开展的临床试验共23项,iMSC相关临床仅3项。

世界范围内进展遥遥领先的是Cynata Therapeutics公司研发的CYP-001,适应症为移植物抗宿主病、严重肢体缺血和骨关节炎。其临床I期试验(NCT02923375)招募了16名II-IV级SR-aGvHD受试者。试验结果表明了iMSC的安全性与耐受性良好,无严重不良事件,且输注iMSC治疗的第100天,OR、CR与OS率分别为86.7%、53.3%和86.7%,展现了iMSC产品对治疗GvHD适应症的巨大潜力[25]。

北京泽辉生物研发的CAStem(人胚干细胞来源的MSC样细胞),在美国的I期临床试验(NCT04331613)正在招募中,针对的适应症为成人呼吸窘迫综合征和病毒感染造成的急性肺损伤。

中盛溯源的iMSC产品(NCR100)针对膝关节炎的I期临床试验(NCT06049342)已启动暂未招募。

在中国,国家药品监督管理局药品审评中心网站(www.cde.org.cn)显示,已有5项iPSC衍生细胞产品在中国开展了临床试验,其中有一项是使用的iPSC衍生的MSC。主要包括呈诺医学(Allife Medicine)研发的治疗急性缺血性脑卒中的iPSC来源细胞药物产品ALF201注射液;艾尔普(Help Therapeutics)研发的针对心力衰竭的“人iPSC来源心肌细胞注射液”;霍德生物(Hopstem Biotech)研发的用于脑卒中、颅脑损伤的iPSC行生人前脑神经前体细胞产品“hNPC01”;中盛溯源(Nuwacell)研发的针对膝骨关节炎的“NCR100注射液”以及针对骨髓增生异常综合征(MDS)的“NCR300注射液”,分别NMPA的临床试验默示许可。

表2.正在开展临床研究的iMSC产品

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结合目前的临床前数据与临床试验申请情况可知,资本市场对于iPSC衍生细胞产品的热情正在逐渐攀升,大多数iMSC产品的临床开发仍处于早期阶段,而产品的安全性与有效性与目前市场上丰富的成体MSC治疗管线产品相当。

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