标准化是干细胞治疗持续、快速、健康发展的关键因素

干细胞疗法（SCT）是再生疗法的重要组成部分，为许多患者带来了希望。经过几十年的发展，SCT在多种疾病的研究方面取得了重大进展，市场规模也显着扩大。SCT从小规模定制实验向常规临床实践的转变需要标准的帮助。全球多个国家和国际组织制定了相应的SCT标准，有力地促进了SCT产业的进一步发展。

近期，大连医科大学第一附属医院骨科在国际期刊杂志《临床与转化医学》发表了一篇《标准化是干细胞治疗持续快速健康发展的关键》的文献综述，综述表明行业标准化对于干细胞疗法持续、快速、健康发展具有重要作用。

方法：我们对SCT的临床应用进展进行了全面的回顾，重点介绍了SCT标准化的发展现状。

首先简单介绍了干细胞的种类和特点，总结了目前SCT的临床应用和市场发展情况。随后，我们从国际标准化组织（ISO）、重要国际组织和国家组织三个层面重点关注了目前SCT相关标准的发展状况。最后，我们就SCT标准化的意义和挑战提供了观点和结论。

简介

随着医疗技术的进步和生活质量的提高，替换或再生受损组织正在成为现实。作为再生医学的重要组成部分，干细胞治疗（SCT）为疑难杂症患者带来了新的希望。 

干细胞疗法的目的是利用干细胞的独特特性再生人体内受损的细胞和组织，或者在用健康细胞替代受损细胞的情况下，将外源干细胞输送到患者体内。在生物系统中，干细胞是负责不同器官和组织再生的组织单位。

在人体内，干细胞根据其分化潜能可分为五种类型：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞、寡能干细胞和单能干细胞。

• 全能干细胞具有最高的潜力，可以分化为三个胚层中的任何一个或形成胎盘。受精卵母细胞和在前两次分裂期间分裂的细胞是全能干细胞。
• 多能干细胞（PSC）可以形成三个胚层的细胞，但不能形成胎盘等胚胎外结构的细胞。一个例子是源自囊胚的胚胎干细胞（ESC）。诱导 PSC (iPSC) 源自已被重新编程为胚胎样状态的体细胞，并且具有多能性。此外，研究人员发现成体组织含有一群也表达多能性标记的小干细胞，将它们命名为非常小的胚胎样干细胞 (VSEL)。多能细胞可以从单一胚层分化为多种特定细胞类型，其典型代表是间充质干细胞（MSC）。
• 寡能细胞，例如常见的骨髓祖细胞，只能分化为几种细胞类型，具体取决于它们所在的组织。
• 单能细胞具有最低的分化潜力，只能沿单一细胞谱系分化，例如骨骼肌的细胞。

用于SCT的干细胞能够自我更新并分化成多个细胞谱系，并且可以是自体、同种异体或异种来源。与分化细胞相比，干细胞因其易大量获取、增殖率高、多向分化等优点，可能成为组织再生的理想细胞来源。干细胞还具有旁分泌功能，通过释放外泌体中储存的生物活性因子来间接发挥再生和修复作用。

世界上第一个有记录的用于治疗白血病的同种异体造血干细胞 (HSC) 移植于1957年完成。由于当时骨髓移植还不为人所知，因此该研究中的所有6名患者均死亡，只有两名患者表现出短暂植入的证据。这一结果表明移植失败了。然而，在接下来的两年里，研究人员发现健康同卵双胞胎的骨髓移植可以用来治疗白血病。此后，经过数十年的快速发展，SCT领域取得了许多重大进展，例如ESC和iPSC的发现及其在不同疾病中的应用。不仅提高了研究者和患者对SCT的信心，也推动了SCT市场的快速发展（图1）。

这些公共数据来源于 PubMed 上的文献检索 ( https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ )。hESC，人类胚胎干细胞；iPSC，诱导多能干细胞；SCT，基于干细胞的疗法。

干细胞疗法的应用现状

干细胞的类型和特征

临床上，人体内用于治疗的干细胞有很多种，可分为以下四种类型：ESC、VSEL、iPSC和成体干细胞（ASC）。这些细胞在SCT中具有独特的特征（表1）。

类型	效力	主要来源	隔离/扩展	优点	缺点	参考
胚胎干细胞	多能性	内细胞团	具有挑战性的	高差异化潜力	伦理问题、免疫排斥风险和畸胎瘤形成	32-38
诱导多能干细胞	多能性	体细胞	具有挑战性的	可以克服伦理和免疫原性问题	畸胎瘤形成的风险	37,39–45
非常小的胚胎样干细胞	多能性	BM、UCB、mPB和性腺	具有挑战性的	可以克服伦理和畸胎瘤形成问题	静止且数量有限	6 , 7 , 46– 48
成体干细胞	多能，寡能,单能的	MSC、HSC、NSC和 EPSC	大多数都可以轻松实现	来源广泛，可以克服伦理和致瘤性问题。	分化潜能低，免疫排斥风险	12 , 48–28

ESC主要从囊胚的内细胞团中获得。虽然ESC具有多能性，但伦理问题、免疫排斥以及干细胞作为组织形成的自然选择单位而产生畸胎瘤的风险，限制了ESC的临床应用。然而，iPSCs移植也存在因移植未分化细胞而形成畸胎瘤的风险。因此，在干细胞治疗过程中，必须关注患者的健康状况，尽可能降低干细胞治疗的潜在风险。此外，ESC和iPSC在细胞分离和扩增方面都面临挑战。

相比之下，VSEL已成为一种有吸引力的细胞类型。VSEL是参与血管和组织再生的PSC，形成招募的干/祖细胞池，在器官修复中发挥特定且重要的作用。在人骨髓 (BM)、脐带血 (UCB)、动员外周血 (mPB) 和性腺中，已观察到VSEL的存在。尽管如此，VSEL的静止状态和数量有限使得这些细胞的分离具有挑战性。VSEL在体外扩增的能力有限。为了刺激细胞增殖而不损害其多能性，我们需要了解它们的生物学特性。

目前，SCT中常用的细胞类型是成体干细胞(ASC)，主要包括间充质干细胞、造血干细胞（HSC）、神经干细胞（NSC）和表皮干细胞（EPSC），涵盖多能、寡能和单能等多个潜在类别。其中MSCs是应用最广泛的亚型，包括BM、脂肪、脐带、羊膜等组织来源。ASC具有免疫排斥反应低的特点，且大多数ASC易于分离和扩增。应该指出的是，它们的分化潜力不足，导致它们无法自然跨越遗传障碍分化成其他谱系。
干细胞疗法的临床应用现状

为了加快SCT的临床应用，在前期动物实验安全性数据的基础上，世界各国开展了广泛的SCT临床试验。截至2022年12月，已有超过9400项干细胞相关试验在临床试验注册网站（www.clinicaltrials.gov）注册，其中大部分主要集中在北美、欧洲和东亚。尽管并非所有注册的临床试验都已进行或有结果，但这些数据仍然反映出SCT对世界各地研究人员的强烈吸引力（图2）。

这些公开数据，包括基本信息和数量，来自截至2022年12月在ClinicalTrials.gov上注册的干细胞相关临床试验 ( https ://classic.clinicaltrials.gov/）。

尽管SCT尚未真正实现大规模临床应用，但其在多个疾病系统的临床研究已有报道和统计。据干细胞临床研究数据库（DB）统计，目前SCT的临床试验有84个，涉及心血管、骨骼、神经、免疫、胃肠道、肺、泌尿、眼科等。其中，SCT临床试验文章大多集中在前五类，尤其是心血管系统疾病的研究数量最多（图3）。

这些公开数据，包括疾病类别和临床试验文章数量，均来自于截至 2022年12月的StemCreDB统计数据（https://stemcredb.网/）。

而且，从1976年至今，这些临床试验呈增加趋势。需要说明的是，2020年至2022年这3年间，SCT临床试验文章数虽然没有前四年文章数总和高，但相差并不大（图4） 。

这些公开数据，包括每4年的干细胞临床试验文章数量，均来自于截至2022年12月StemCreDB的统计数据（https://stemcredb.net ） 。

考虑到免疫排斥、伦理障碍和治疗费用等多重因素，移植细胞以自体细胞为主。此外，大部分试验仍处于探索性研究阶段，Ⅲ期及以上临床试验数量相对较少（图5）。因此，SCT距离全面实现大规模临床应用还有一定距离。

干细胞疗法的市场发展现状

稳健的临床试验带动了市场的显着增长，SCT的市场规模增长迅速。根据Global Market Insight发布的2021年SCT市场报告，2020年全球SCT市场规模预计为89亿美元，其中北美市场份额最大，为41.5%，这或受益于政府的大力支持。报告还预测，随着技术的进步和对生物制剂关注度的提高，2021年至2027年SCT的市场规模将以超过10.6%的复合年增长率 (CAGR) 增长。

然而， SCT的发展也面临着限制因素。例如，PSC的伦理问题及其固有特性（包括致瘤性和免疫原性）限制了其使用。此外，MSCs的稳定性、分化和运输的不一致，以及临床前和临床研究之间的差异，给SCT的应用带来了挑战。所有这些挑战都可能对SCT的市场发展产生不利影响。

干细胞疗法相关标准制定现状

SCT无论在疾病治疗还是市场规模上都取得了令人瞩目的成就。然而，SCT包含一个完整而复杂的过程，涉及细胞采集、培养、运输、检测等多个环节。任何一个环节操作不规范都可能影响SCT的实际治疗效果。因此，建立干细胞研究和产业的相关标准对于SCT的健康发展至关重要。只有这样，才能根据合理的科学原理，确保对干细胞产品、生产设施、治疗效果和市场趋势进行顺利、高效的评估。

ISO的SCT相关标准

目前，国际标准化工作主要在国际标准化组织（ISO）进行。ISO是一个国际标准制定组织，由来自167个不同国家的标准机构组成。它制定的标准得到了世界各地国际专家的认可。ISO下设250多个技术委员会（TC），负责制定大部分ISO标准。其中，参与SCT相关标准制定的TC主要是ISO/TC276Biotechnology。ISO/TC276已发布26项标准，其中12项与细胞治疗相关。这些标准包括四个方面。

• 首先，这些标准规定了人骨髓源性间充质干细胞（hBMSCs）、人和小鼠PSCs以及人脐带血源性间充质干细胞（hUCMSCs）生物库的要求，包括生物源材料和相关数据的收集、分离、培养、表征、质量控制、冷冻保存、储存、解冻、处置、分配和运输。值得注意的是，列出了培养和使用人和小鼠PSC的各种要求和规定的文件被命名为ISO24603，这也是ISO第一个干细胞相关标准。
• 其次，标准提供了细胞的一般要求，包括细胞运输和细胞计数，以及细胞治疗产品的测试和表征。
• 第三，标准规定了治疗用细胞制造中使用的设备系统和辅助材料的基本要求和一般考虑因素。它们适用于单独或组合使用的任何单元操作系统，用于制造治疗用途的细胞，以及用于细胞加工和与活性物质接触的材料。
• 第四，还有文件不仅规定了生物样本库的能力、公正性和一致运行的一般要求，而且还规定了生物样本库中所有生物材料处理方法的验证和验证的一般要求。这些标准为SCT行业的健康发展提供了保障。与细胞治疗相关的ISO标准不仅包括已发布的标准，还包括正在制定的标准。 

ISO/TC276生物技术正在制定的15个标准中，有5个标准与SCT相关。一方面，这些标准包括对特定类型干细胞的要求。例如，名为ISO/WD18162的文件规定了人类NSC (hNSC) 生物样本库的要求，包括hNSC的分化、培养、表征、质量控制、储存、解冻和运输的要求。应当指出的是，本文件适用于对用于生命科学研究和开发的 hNSC进行生物样本库的所有组织，不适用于用于人类体内应用、临床应用或治疗用途的hNSC。

另一方面，这些标准还涵盖了细胞的一般要求，包括细胞形态分析、活力分析和包装设计，以及干细胞数据的数据互操作性要求。其中，细胞形态分析和活力分析的要求主要适用于哺乳动物细胞。

无论是已发布的标准还是正在制定的标准，都对SCT流程的多个环节都做出了详细的规定。ISO标准是世界各地专家智慧的结晶。它们可以有效提高SCT的标准化程度，对整个行业的标准化和人类健康具有重要意义（表2）。

国际组织SCT相关标准

为了及时有效地补充和更新相关SCT标准，已经成立了一些国际组织来协助标准的制定。血液和生物治疗促进协会（AABB，以前称为美国血库协会）是一个国际性非营利组织，代表输血医学和细胞治疗领域的个人和机构。 

AABB为采购、加工、储存和/或分销细胞治疗产品的机构制定标准并对其进行认证。细胞治疗服务标准概述了任何类型细胞治疗产品（包括UCMSC服务、HSC服务、体细胞服务和细胞治疗临床服务）的捐赠者资格以及收集、处理、存储和管理的要求。与AABB类似，细胞治疗认证基金会 (FACT) 在UCMSC的质量管理方面也十分完善且成熟。

FACT是由国际细胞与基因治疗学会（ISCT）和美国移植与细胞治疗学会（ASTCT）共同创立的非营利组织，为细胞疗法的高质量发展制定标准。FACT制定的标准中，与SCT相关的标准主要包括造血细胞治疗标准、脐带血库标准、通用标准。 这些标准的范围包括HSC、来自任何造血组织来源（BM、PB、UC和胎盘血）的有核细胞或单核细胞、从非造血来源收集的细胞以及从造血来源收集的用于非同源用途的细胞。FACT标准内容全面，不仅涵盖了细胞制剂临床应用前的采集、加工、储存、运输和管理等各个阶段，而且涵盖了临床应用的全过程。ISCT不仅参与了FACT标准的制定，还独立制定了SCT相关标准，包括MSCs的最低标准和免疫学表征。与ISCT类似，国际干细胞研究学会（ISSCR）作为从事干细胞研究的重要国际专业组织，为SCT制定了很高的标准。自2006年以来，ISSCR已发布了四份关于干细胞研究和临床转化的指南，促进了干细胞领域的科学探究和伦理考虑。

在欧洲，欧盟委员会通过建立欧洲药品和保健质量理事会 (EDQM) 制定与细胞移植相关的指导和标准。EDQM出版的欧洲药典 (Ph. Eur.) 包含多项细胞治疗的质量控制标准，例如细胞计数和活力测定、细胞制剂的微生物学检查以及细胞治疗产品原材料的生产。

其中发布的官方标准为SCT的质量控制提供了基础。为了确保人体应用的组织和细胞的质量和安全，EDQM也发布了相应的指南。最新指南不仅包含适用于参与组织和细胞捐赠、采购、检测、加工、保存、储存和分配的所有组织机构和组织的一般要求，还包含针对各种组织和细胞类型的具体指南和要求。

然而，欧洲制定的SCT相关标准并不能完全适用于其他国家或地区。为了实现更广泛地区的药物开发和监管标准的统一，欧洲、日本和美国的组织代表讨论并成立了国际协调理事会（ICH）。所有ICH指南的主题分为四类：质量指南、安全指南、功效指南和多学科指南。他们将确保安全、有效和高质量药物的开发和注册（表3）。

国家组织制定的SCT相关标准

世界各国都在以单一标准追求全球自由贸易，但在当前形势下实现这一目标确实不容易。一方面，现有的国际标准很难覆盖SCT的全过程。另一方面，不同国家的具体情况差异很大，同一国际标准不一定适用于所有国家。因此，各国国家标准机构在采用ISO标准的基础上，也会根据自己的实际需要对国际标准进行调整和补充，以建立国家标准。

英国标准协会（BSI）成立于1901年，是世界上第一个国家标准机构，也是英国政府指定的国家标准机构。为了促进英国干细胞研究的快速发展，BSI公开发布了多项SCT相关规范文件，帮助提高细胞产品、服务和系统的质量和安全性。这些文件不仅涵盖了细胞治疗和再生医学行业相关法规中的术语和定义，还为基于干细胞的再生医学产品的开发提供了指导和建议。

同样，德国标准化研究所 (DIN) 是德国和全球标准化的独立平台，代表德国在国际组织中的利益。DIN发布的标准规定了生物库中储存生物材料的样品容器的一般要求。

法国正常化协会 (AFNOR) 代表法国在欧洲和国际层面的立场。AFNOR进行的2021年调查显示，在受委托担任秘书处职责的委员会数量方面，法国位居第二，仅次于德国。除了采用ISO和欧洲标准外，AFNOR还发布纯法国标准。早在1986年，AFNOR 就发布了生物技术通用术语标准。该标准涵盖术语和定义、生物样本库和生物资源中心、分析方法、生物过程、数据处理和计量等五个方面。然后在2016年，AFNOR 发布了一项标准，该标准不是细胞培养手册，而是提供了允许生产用于动物健康病毒学或血清学诊断的细胞培养物的要求和建议。

美国已经建立了相对完善的细胞治疗标准化干系。为了实现低成本、大规模、可复制、高质量的细胞制造，美国国家细胞制造联盟（NCMC）起草了相关的细胞制造指南，明确将标准和法规列为美国未来发展的重要战略方向之一。

美国国家标准学会（ANSI）是国际标准化组织在美国的唯一代表，但它并不是一个标准制定组织。相反，美国国家标准协会（ANSI）通过认可标准制定组织（SDOs）的程序和批准其文件来制定美国国家标准（ANS）。制定SCT相关标准的SDO主要包括美国材料与试验协会 (ASTM)、临床与实验室标准协会 (CLSI) 和肠外用药协会 (PDA)。ASTM 制定的标准包括SCT的多项内容，如成骨细胞分化、增殖、细胞计数和表征、材料粘附、细胞效力测定等。美国材料与试验协会（ASTM）具有很大的影响力，其标准不仅被美国采用，也被世界上许多国家采用。CLSI制定的标准主要涉及细胞免疫学分析。PDA也发布了适用于自体细胞治疗和异体细胞治疗的细胞治疗控制策略标准。

在亚洲，与其他邻国相比，日本、韩国和中国近年来在SCT领域发展迅速，这得益于其政府对再生医学的大力支持。在日本，日本工业标准委员会（JISC）发布了关于生物技术词汇和细胞冷冻保存容器的标准。

在韩国，韩国技术和标准局 (KATS) 还发布了细胞治疗物质安全测试的通用指南。

中国公布的国家标准内容比较丰富。这些标准包括特定细胞的规格要求，以及细胞纯度、计数、交叉污染和无菌测试。

• 吉林中科生物工程股份有限公司参与制定：《细胞治疗产品生产用原材料的质量管理规范》

还有许多国家制定了与SCT相关的国家标准，如法国、瑞典、澳大利亚、新西兰等。除国家标准外，各国还可能有团体标准、行业标准和地方标准，这些标准将在特定领域补充国家标准。在世界各国的努力下，SCT的标准化日益完善（表4）。

结论

在再生医学新时代，SCT的出现代表了生物医学的突破性发展。干细胞凭借其强大的再生和修复能力，使逆转许多疑难杂症成为可能。经过几十年的发展，SCT在临床研究和市场规模方面取得了令人瞩目的成就。SCT行业的健康快速发展离不开相应标准所发挥的积极引导作用。

干细胞疗法标准包括三个层次：ISO标准、区域组织标准和国家标准。这些制定的标准有效协调了不同国家和地区之间的药物研发和监管标准，避免了标准活动的重叠，提高了干细胞相关产品的应用效率。然而，SCT的标准化仍处于起步阶段。标准发展方向分散，尚缺乏覆盖SCT各个方面的完整标准化体系，这对SCT的临床应用产生了负面影响。

随着干细胞相关研究的不断深入和逐渐成熟，SCT标准化体系的建设也不断完善。标准化和质量控制可以确保SCT的安全性和有效性。相信在不久的将来，SCT将真正实现从实验室研究到大规模临床的转变。

参考资料：Zhang J, Suo M, Wang J, et al. Standardisation is the key to the sustained, rapid and healthy development of stem cell-based therapy. Clin Transl Med. 2024; 14:e1646. https://doi.org/10.1002/ctm2.1646

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