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中国的人类多能干细胞生物库的发展要迎来拐点了吗?

近年来,国际上在开发用于治疗严重和广泛性疾病的人类多能干细胞 (hPSC) 衍生产品方面取得了重大进展。细胞起始材料的生物库是提供安全且符合法规要求的细胞疗法的关键组成部分。

在中国,这些发展的关键参与者是最近成立的国家干细胞资源中心 (NSCRC) 及其在广州和上海的合作组织,它们共有600多个hPSC系正式记录在中国科技部的干细胞登记处。

中国的人类多能干细胞生物库的发展要迎来拐点了吗?

本文,我们描述了中国在建立用于细胞疗法制造的人类多能干细胞方面的最新进展,以及目前已建立的重要国内和国际协调,以促进中国基于人类多能干细胞的产品按照国内和国际标准转化为临床用途。

1、引言

最近几年,国际上在开发用于治疗严重和广泛性疾病的人类多能干细胞 (hPSC) 衍生产品方面取得了重大进展。细胞起始材料的生物库是提供安全且符合法规要求的细胞疗法的关键组成部分。这需要仔细记录供体细胞采购、细胞系生成、生物库、质量控制和向最终用户发布的所有关键阶段。

近年来,中国有关干细胞临床应用的法规已得到彻底修订,为基于hPSC的产品的开发提供了新的框架。中国干细胞生物学会也一直在制定干细胞使用的核心标准,而北京干细胞库 (BSCB) 是制定这些标准的关键参与者。BSCB由中国科学院动物研究所 (IOZ-CAS) 于2007年成立。

2019年6月,BSCB重新指定为国家干细胞资源中心 (NSCRC)。NSCRC已与广州和上海的合作组织合作,在中国科技部的干细胞登记处注册了hPSC系,并且NSCRC还一直在与欧盟委员会资助的数据库hPSCreg(www.hpscreg.eu)开展合作。

NSCRC现已开始使用其人类胚胎干细胞 (hESC) 系来生产八种适合临床使用的细胞类型,这些细胞类型正在用于9项针对不同适应症的临床研究。IOZ-CAS也是国际干细胞银行计划 (www.iscbi.org) 的创始合作伙伴,该计划将主要干细胞银行聚集在一起,商定提供用于研究和临床用途的多能干细胞的标准。

  • 本文介绍了中国在建立经认证可用于细胞治疗生产的hPSC方面的最新进展,以促进中国基于hPSC的产品按照国家和国际标准转化为临床应用。
  • 我们还首次介绍了中国科学院国家干细胞资源中心、新成立的干细胞与再生研究所 (ISCR) 和IOZ-CAS之间的最新合作,这些合作正在推动建立新的干细胞使用国家和国际标准。
  • 我们还介绍了这些组织如何促进主要国家和国际干细胞机构之间的协调,以及国家干细胞资源中心为确定其细胞系是否适用于临床研究而采取的方法。

2、中国建立并验证的人类干细胞系

在中国,有一个正式的干细胞系评估程序,由中国科技部监督,迄今为止已批准了600多个hPSC。这些hPSC大部分来自北京、上海和广州的三个中心,每个中心都有hESC和人类诱导多能干细胞 (hiPSC)。

此外,其中47个细胞系还已在国际数据库hPSCreg(www.hpscreg.eu)上注册,该数据库评估道德出处,例如知情同意和科学数据的验证,以验证该细胞系是否为hPSC。这些细胞系一旦通过hPSCreg认证,就会被欧盟委员会 (EC) 视为适合用于欧盟资助的研究项目。

3、NSCRC细胞库的质量和组成

自2007年以来,NSCRC已建立洁净室设施和研究实验室,生产hESC系和经批准的hESC衍生产品类型,这些产品均根据中国食品药品监督管理局 (CFDA) 的良好生产规范 (GMP) 许可生产。

NSCRC是IOZ-CAS的一个部门,已发表了大量关于其在临床使用的hESC系的储存和分化方面的工作的高质量科学论文,并在干细胞领域的标准制定中发挥着重要的国家和国际作用。

国家干细胞资源中心是中国第一家根据ISO9001:2015认证获得临床使用细胞系供应资格的多能干细胞库,并定期接受CFDA的GMP检查。它也是中国第一家成功通过中国国家认可委员会 (CNAS) 检查的生物库,符合国际标准组织 (ISO) 于2019年发布的通用生物库ISO20387标准。

如今,国家干细胞资源中心已制备了350多个hESC主细胞库,其中进入临床试验的细胞均经过独立测试,并由国家食品药品检定研究院 (NIFDC) 认证可用于临床。整个库提供了具有多种人类白细胞抗原 (HLA) 的细胞,可能有助于针对中国人口中70%的HLA-A、HLA-B进行细胞药物的组织类型匹配。

国家食品药品监督管理局细胞系在其制备的15个不同方面接受记录可追溯性的检查,涵盖细胞系开发的所有阶段,从捐赠者同意、胚胎移植到NSCRC,到在进行临床试验或研究工作之前进行储存和测试。

所有文件都整理到一份单独的档案中,称为“Q-Book”,用于每个单独的细胞系,以提供中央参考作为其适合临床使用的证据。所有用于临床的细胞系的详细测试方案于2017年首次发布,作为NSCRC生物库流程的一部分进行的测试总结在下面的要点列表中。

  1. 细胞身份(DNA短串联重复和同工酶分析)。
  2. 细菌、真菌和支原体检测,包括内毒素检测。
  3. 检测特定病毒(人类免疫缺陷病毒(I和II)、人类肝炎病毒(B和C)、Epstein-Barr病毒、人类巨细胞病毒和梅毒螺旋体。
  4. 一旦选定细胞系用于临床研究,就会进行一般病毒污染测试,包括逆转录酶活性、鸡胚尿囊液血凝试验、接种动物存活率以及牛和猪病毒的其他测试。
  5. 细胞特征:
  6. 细胞培养中典型的hESC系形态,
  7. 使用免疫荧光法和RT-PCR检测干细胞相关标志物,
  8. 胚状体分化产生的多能性潜力,
  9. 核型(中期扩散的Geimsa显带)。

这里报告的所有细胞特性分析均由国家干细胞资源中心工作人员根据国家干细胞资源中心质量管理体系下制定的SOP执行。NIFDC是干细胞产品独立质量控制的国家中心,对选定用于临床研究的细胞系主库存样品进行了广泛的安全测试。

IOZ-CAS生物医学伦理委员会审查并批准了NSCRC细胞系在研究和临床应用中的使用,捐赠IVF中心也审查并批准了NSCRC细胞系在临床应用中的使用。后者的批准程序是为了确保所有参与细胞系采购和开发的人员都能接受捐赠胚胎细胞的未来预期用途。NSCRC衍生的所有细胞系都被视为将用于开发基于细胞的药物。

因此,所有细胞系(包括最近分配给研究用途的细胞系)都以与用于基于细胞的药物开发的细胞系完全相同的方式和在相同的设施中记录和开发。希望在自己的研究中使用NSCRC细胞系的研究人员可以联系NSCRC的作者。

4、多能干细胞的临床应用

国家干细胞资源中心开展了一系列本文未讨论的转化研究,并已建立了九种不同的分化hESC产品方案用于细胞治疗(图1),每种方案均由NIFDC独立验证。

图1:国家干细胞资源中心胚胎干细胞衍生功能细胞系的图像。 
图1:国家干细胞资源中心胚胎干细胞衍生功能细胞系的图像。 

2019年12月,国家卫生健康委员会 (NHC) 和CFDA批准了69项注册的干细胞临床研究/试验。其中,大多数基于hPSC的临床试验(9项中的7项)由NSCRC进行。其中包括三项使用中胚层衍生细胞类型(“M细胞”)针对三种适应症(卵巢早衰、子宫粘连和关节半月板软骨衰竭)的临床研究,三项使用视网膜色素上皮细胞样产品针对“干性”年龄相关性黄斑变性(AMD)或视网膜色素变性(NCT03944239)的临床研究,以及一项针对帕金森病的研究(NCT03119636)。

所有这些研究均已获得CFDA批准,然后才在clinicaltrials.gov和WHO临床试验数据库中注册。M细胞产品还被用于治疗子宫粘连(NCT04232592),最近还在一些临床试验中用于恢复COVID-19引起的严重肺部疾病病例的肺功能(NCT04331613)。转化工作也在不断取得进展,以开发hESC衍生的肝细胞样细胞,用于肝脂肪变性的临床治疗。

5、参与多能干细胞标准化政策制定

国家干细胞资源中心在再生医学和生物库界的生物库和其他生物加工标准的制定中发挥着非常积极的领导作用。在中国,国家干细胞资源中心积极参与干细胞标准工作组,该工作组在过去五年中在中国干细胞生物学会的主持下制定了三项中国国家标准。

其中第一项标准针对干细胞的采购和一般使用,第二项标准针对hESC的技术要求、测试方法、测试规定、使用说明、标签、包装、储存和运输。

第三项标准针是对多能干细胞标准制定。2023年9月23日,第四届中国干细胞与再生医学协同创新平台大会暨首届金凤干细胞论坛在重庆举行,大会正式发布了我国首个人源干细胞国家标准《生物样本库多能干细胞管理技术规范》(GB/T42466-2023)。

第四届中国干细胞与再生医学协同创新平台大会暨首届金凤干细胞论坛23日在重庆举行,大会正式发布了我国首个人源干细胞国家标准《生物样本库多能干细胞管理技术规范》(GB/T42466-2023)

这一国家标准的发布,标志着我国在干细胞样本库管理上有了标准技术支撑,对于推动我国干细胞研究和应用的规范化、标准化发展具有重要意义,也为干细胞领域后续相关标准的制定提供了先行示范。

国家干细胞研究中心前主任周琪教授大力推动干细胞领域的国际标准化,并推动制定了两项ISO标准,即多能干细胞生物库标准(ISO/WD 24603: 2020 (E))、小鼠和人类多能干细胞的建立、维护、特性描述和分配要求以及细胞培养中的微生物检测标准(ISO TC76 WG3标准正在制定中,即选择检测哺乳动物细胞培养中微生物污染的方法的通用指南)。

他也是国际干细胞论坛 (ISCF) 的创始成员之一和现任主席,该论坛于2003年在英国医学研究理事会的George Radda教授领导下成立,旨在资助只能通过国际协调才能进行的合作。周教授还是ISCF支持的项目之一国际干细胞银行计划 (www.iscbi.org) 的指导小组成员。这项活动协调了多能干细胞库专家就提供高质量细胞用于研究和临床应用的关键问题达成的共识。

6、科学合作与培训

NSCRC与众多中国和国际研究团体合作,NSCRC工作人员还参与了许多国际项目,包括与国际帕金森病项目G-Force合作(http://www.gforce-pd.com/)、为开发用于疾病建模的欧洲iPSC生物库 (EBiSC) 提供咨询(www.ebisc.org)并作为hPSCreg数据库的合作伙伴参与hPSC的开发(www.hpscreg.eu)。

7、未来

2019年9月,NSCRC主任周琪教授组织成立了国家干细胞资源中心创新联盟,该联盟汇集了中国九个最重要的细胞和干细胞生物库中心,旨在建立一个共享标准的科学卓越网络,并为中国建立中央银行资源。自动化干细胞培养方面的国家合作也在开展中。

未来,除了与hPSCreg(www.hpscreg.eu)合作外,NSCRC还计划为中国建立一个多能干细胞注册中心,以便与hPScreg等其他注册中心协调,促进统一程序并促进干细胞数据的国际交流。

中国一直积极主动地投资干细胞研究和转化研究,以促进公共卫生的重大利益,作为该计划的一部分,NSCRC和IOZ-CAS期待继续并进一步为干细胞研究做出重大贡献。

主要参考资料:Stacey GN, Hao J. Biobanking of human pluripotent stem cells in China. Cell Prolif. 2022; 55:e13180. doi:10.1111/cpr.13180

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