干细胞基础研究向临床应用转化的临床前研究阶段所面临的若干问题探讨

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文│廖联明

编辑│陈圆圆  

审校│汤红明 

廖联明 副研究员

  福建医科大学协和医院中心实验室副研究员，硕士生导师。主要从事临床科研设计的教学和干细胞研究。为中华医学会医学工程学分会干细胞工程专业委员会委员、《中华细胞与干细胞杂志》《中国临床药理学杂志》编委、《医药经济报》国际新药研究信息特约撰稿人。主持或参与国家级、省部级课题研究 8 项，发表论文 100 余篇，其中干细胞相关的临床研究论文在Bone Marrow Transpl、Leukemia、Diabetes、JAMA、J Clin Oncol、Cytotherapy 等期刊上发表。

在过去的二十年里，干细胞产品，一个与以往的小分子化学药物及大分子蛋白药物有完全不同结构和治疗机制的药物出现了。由于具有再生组织和器官的功能，干细胞具有巨大的潜力。一系列令人振奋的临床前和临床概念验证研究的结果为一些以往不能治疗的疾病带来了曙光，有望通过干细胞治疗的疾病种类越来越多。然而，将基础研究成果转化为临床治疗产品并非易事。依据国家现有的政策，干细胞既可以作为药物来申报，也可以作为新技术开展临床研究，但是无论何种途径，其向临床转化的过程都必须遵守相关规定，严格执行行业标准。此外，由于是两种不同的临床转化模式，因此研究者必须从早期的研究阶段就必须考虑到作为药物研发亦或是临床研究备案时的方方面面，以提高转化效率。下文将对干细胞向临床转化应用的临床前研究阶段所面临的若干问题进行分析。

1. 小分子药物与细胞药物的差异——细胞药物的体内数据无法准确获得

使用干细胞的首次人体试验（first-in-human，FIH）与小分子药物的典型FIH试验有很大不同。小分子药物是单一成分，通常作用于单一靶点，在体内具有稳定的药代动力学/药效学特征。而干细胞产品是复杂的，可以包含多种活性成分（细胞和细胞分泌的外泌体和细胞因子）和不同的细胞亚型，通过多种机制发挥作用。此外，干细胞在不同的环境下可能具有不同的活性。例如，有些干细胞通过归巢机制发挥治疗作用，而归巢的程度与体内微环境息息相关，且随时间的推移呈动态变化。因此病人微环境的差异可能影响其药代动力学、作用机制及治疗效果。

干细胞的吸收、分布、代谢及排泄机制也与小分子药物不同。干细胞可能会在体内增殖分化，而目前还无法区分新生的细胞和注射的细胞。因此这方面的研究可能远不如小分子药物那么准确。

2. 监管机构的立场——确认干细胞临床应用的安全性及有效性

任何干细胞试验未经审批都不能进行，这是全世界卫生部门的共识，目的是保证病人的安全。监管机构需要评估在目前的证据下，干细胞治疗特定疾病的风险。为了少走弯路，研究者必须充分了解相关的法规和监管机构的工作流程。新药开发中固有的一个悖论是，从未在人类中使用过某个新药，但又必须预见它的安全性。要解决这个悖论就必须给审评员提供充分的临床前数据，让他们确信患者使用干细胞后潜在的获益大于可能受到的已知或未知的伤害。如某些疾病目前尚无有效的治疗手段，而且预后不良，那么即使干细胞的使用存在很大的风险，其在伦理和道德层面上也都是合理的。

3. 临床前研究——获得符合标准的数据支持

文献资料可作为支持临床试验的重要证据。需要注意的是，已发表的论文可能在剂量、给药途径、适应证或所用干细胞的种类及特性方面有所不同。因此，必须对文献中所用干细胞的制备方法、纯度及效力方面进行说明。由于文献报道的干细胞的生产工艺和质量控制的描述可能相当简单，由此获得的数据大多不宜作为参考。同理，没有按照制药行业实行的药物非临床研究质量管理规范（Good Laboratory Practice, GLP）标准完成的科学研究，即使研究成果已经在国际权威期刊发表，这些结果也不一定能作为临床前研究数据。此外，临床前毒理学研究必须执行GLP标准。

4. 毒理学研究——选取可靠的参考数据并选择合适的动物模型

所有药物的安全性考虑应包括急性和长期毒理学研究（包括对非靶器官的影响）。理想情况下，这些研究将在疾病动物模型中进行，但实际操作过程中也存在缺乏相应疾病动物模型等情况。最佳的安全性数据是那些已公布的干细胞人体试验数据，前提是文献中使用的干细胞和研究者的干细胞具有生物等效性，具有相似的剂量和给药途径。此外文献中的干细胞最好是在药品生产质量管理规范（Good Manufacturing Practices, GMP）条件下生产的。动物安全性研究的结果会受到细胞纯度、稳定性及效力的影响。因此，支持临床研究安全性的数据应采用符合GMP标准的条件下培养出来的干细胞。

如采用他人公开的干细胞安全性数据用于支持临床试验，必须证明所用的干细胞具有等效性，因为没有等效性，就不能假定这些干细胞在毒理学上是相似的。如前所述，由于文献中对生产过程的描述常常不具体，证明等效性往往具有一定难度。

干细胞产品的毒理学研究中一个复杂问题是，在这些研究中是采用人的细胞还是对等的动物细胞。如果使用人的细胞则需要使用免疫缺陷动物。对于哪种方法是最优的，没有绝对的指导原则，研究者需要充分考虑并与审评机构讨论。

选择临床前动物模型面临的挑战之一是许多动物模型与人类疾病相关性有限，病理和发病机制可能不一样。例如，在干细胞治疗肢体缺血的研究中，将来的应用对象通常是有高血压、高脂血症、糖尿病和吸烟几十年历史的老年人，而急性后肢缺血的小动物模型不具有这些特征。此外注射的干细胞数量及干细胞注射方式的差异也是需要考虑的问题。

5. 与干细胞生产相关的风险——保证生产工艺可靠，确保产品质量可控

干细胞的生产工艺必须经过精心设计和验证，以确保产品的一致性。生产和质量控制要按照GMP的要求进行。GMP包括标准操作规程、人员培训、合格的试剂和设备以及药品生产的全过程控制。必须对干细胞的纯度和效力进行验证。通常采用流式细胞术对细胞表型进行检测来证明干细胞的纯度。效力测试的目的是确认细胞具有生物活性并且能够产生预期的生物效应。还必须确保在生产过程中不会给患者带来额外的风险（如细菌污染或基因突变）。这些参数（纯度、效力、微生物等）共同构成了干细胞药物的放行标准。理想情况下，所有临床前研究使用的干细胞与临床试验所用干细胞应采用相同的制备方法，包括相同的操作规程、材料和种子细胞，并满足相同的放行标准。若在药效或毒理学研究完成后干细胞生产的工艺发生微小变化，必须提供证据证明这些变化不影响产品的属性。就算不是全部相同，用于毒理学研究的干细胞必须相同。最后要根据干细胞的独特属性制定储存要求、运输条件及有效期。

6. 基于临床方案的风险评估——确定合适的入排标准、疾病的进程可预测

在干细胞领域，进行临床试验之前需要完成多少的临床前研究一直存在争议，目前国家也没有出台针对干细胞疗法的详细的法规指南。由于任何干细胞的治疗的机制都有不明确的方面，且可能存在未知的副反应，因此在向监管机构申请干细胞临床应用时，研究人员必须通过大量的临床前研究以及确定合适的患者入排标准来有效地预防和应对这种风险。此外对患者预后的判断非常关键，研究对象必须具有可预测的疾病进展过程，一旦发生不良事件才可以比较准确地分析出不良反应是归因于干细胞还是疾病进展本身。对预后极差且没有可治疗手段的患者来说，参加干细胞临床试验时承担的风险即使比较大也是合乎伦理的，尤其要注意处于极晚期疾病的患者可能没有时间评估干细胞的安全性。

（本文来源于《医学参考报》干细胞与再生医学频道2019-05期第3版文章，ID：yxckbsc2019050301。图片来源于网络，如有侵权，请联系删除。）

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