干细胞和免疫细胞的临床应用（临床中的细胞治疗）

细胞药物开发的复杂水平

撰文：步步先生

首发：干细胞者说

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细胞治疗正如雨后春笋般兴起，为诸多难治性疾病提供了一条有效治疗途径。全球正在活跃的细胞治疗临床试验共有1705项（其中，T细胞767项；干细胞620项、DC细胞136项、NK细胞占116项、菌群48项、红细胞39项、单个核细胞27项和血小板7项）。

这里的“临床试验”限定在美国临床试验数据库（ClinicalTrials.gov）注册，状态为尚未招募、招募的临床试验，是指活跃的临床试验。（本文数据截止2020年8月）

1 T细胞临床试验

在过去十年中，T细胞临床试验增加变得突飞猛进，这归功于CAR-T疗法的巨大成功。目前，T细胞是所有细胞治疗临床试验中研究最多的细胞类型，占总临床试验的45%。

临床试验中T细胞疗法的现状。

767个T细胞临床试验：基因修饰（GM）或非基因修饰（NGM）T细胞。GM类临床试验分为：CAR-T细胞；TCR-T细胞或其他。同样，NGM类临床试验分为：病毒特异性T细胞；TAA特异性T细胞或其他。

1 GM类T细胞临床试验

T细胞临床试验大约77%属于GM细胞。GM类T细胞临床试验分为：CAR-T细胞、TCR-T细胞或其他。

第一类，当然是CAR-T疗法。

T细胞临床试验63%都是CAR-T细胞。目前获批CAR-T疗法靶点主要是CD19，但CD19仅占37%，其他靶点包括BCMA、CD22和CD20。所有这些靶点加上CD19，占CAR-T试验的58%，这说明B细胞癌的适应症继续占主流。双靶点CAR-T疗法，治疗血液瘤的一种思路。两种不同靶点出现在同一细胞上，或两种不同的CAR-T产品共同输注。这种策略可能降低复发率（通过靶向和消除对CD19靶向治疗耐药的癌细胞）。

实体瘤靶点不明确、T细胞浸润不足和肿瘤微环境的存在，这导致CAR-T治疗实体瘤基本无效。CAR-T临床试验中，约24%属于实体瘤。最常见的靶点是GD2（神经母细胞瘤和黑色素瘤）、间皮素（间皮瘤和卵巢癌、胰腺癌、结肠癌等）、HER2（转移性乳腺癌）和GPC3（肝癌）。静脉给药，CAR-T治疗实体瘤最常见的给药途径（75%）。当然，也有其他给药途径，如腹腔内、脑室内/腔内、瘤内、肝内动脉、胰腺内（经脾静脉或动脉），还有胸腔内给药。预防T细胞衰竭、提高靶向特异性和促进组织浸润的设计，是CAR-T治疗实体瘤成功的关键。

第二类，就是TCR-T细胞。

T细胞临床试验12%属于TCR-T细胞。TCR-T临床试验大约81%的靶点是实体瘤独有的。常见适应症，包括肝细胞癌、黑色素瘤和头颈部鳞状细胞癌。TCR-T细胞大多为自体（88%）

第三类，经基因修饰的T细胞。这类T细胞通常进行过基因修饰，可诱导自杀基因、受体表达或细胞因子等治疗有效载荷的分泌。主要使用异体细胞。这类T细胞亚群包括Treg、TIL和Th。

2 NGM类T细胞临床试验

T细胞临床试验大约24%属于NGM类T细胞。NGM类T细胞临床试验分为：病毒特异性T细胞（VST）、TAA特异性T细胞（TAA-T）或其他。

第一类是病毒特异性T细胞（VST）

VST通常是异体（70%），细胞通常从配型好的移植供体中分离，或从病毒感染康复后的供体中分离。VST用于治疗癌症、移植相关病和感染病。VST可用于消除病毒诱导的癌症。VST还可用于治疗造血干细胞移植后发生的病毒感染。最常见的靶点是巨细胞病毒和EB病毒。VST也可用于治疗与癌症和移植无关的病毒感染（如HIV和SARS-CoV-2）。

第二类是TAA特异性T细胞（TAA-T）

TAA-T主要是自体（74%）。NY-ESO-1、PRAME和尿生物素是最常见的靶点。TAA-T可进行个性化治疗，产品由多个治疗TAAs的细胞混合物组成，可直接从患者中分离出来。TAA-T临床试验大约有2/3用于治疗实体瘤。

非靶向占NGM类T细胞临床试验的40%，包括各种没特定靶点的T细胞。通常来源外周血，包含TIL和Treg等。TIL主要用于实体瘤治疗。Treg主要用于治疗GVHD和自身免疫病。

2 干细胞临床试验

干细胞一直处于细胞治疗临床领域的前沿。目前，干细胞占目前所有细胞临床试验的36%，范围涵盖10个主要适应症。干细胞临床试验的细胞来源包括HSC（44%）、MSCs（46%）、神经干细胞（2%）、骨髓干细胞（3%）和其他。

临床试验中干细胞疗法的现状。

620个干细胞临床试验，分类：a)造血干细胞；b)间充质干细胞；c)神经干细胞；d)骨髓干细胞；e)其他（心脏干细胞、角膜缘干细胞和内皮祖细胞）

1 造血干细胞临床试验

造血干细胞占干细胞试验的44%，主要用于造血干细胞移植。大多数造血干细胞临床试验（69%）适用于红细胞相关病，其余适应症包括实体瘤、与白细胞相关的非恶性血液病、免疫缺陷、自身免疫和移植相关疾病。大多数造血干细胞试验（61%）使用异体细胞，因为需用健康供体造血干细胞替代患者的恶性免疫细胞。细胞通常来源于配型好的供体骨髓血或脐带血。自体细胞移植的优势是排异风险低，患者耐受性好。

1）适应症：肿瘤

主要适应症是血液瘤（51%），大多数使用异体细胞（71%）。目前，基因修饰的造血干细胞（GM-HSC）疗法尚未获得FDA批准，正在临床进行安全性和有效性研究。另一种适应症是实体瘤（大约占9%）。大约58%的临床试验利用自体细胞。因为在实体瘤中，目标是增强现有的免疫系统。值得注意的是，所有实体瘤的3期临床试验（26%）均用于治疗脑转移或神经外胚层癌。

2）适应症：红细胞相关病

适应症是与红细胞相关疾病（大约占18%），适应症包括镰状细胞病、贫血和地中海贫血等。NGM-HSC疗法主要使用异体细胞（64%），而GM-HSC疗法仅使用自体细胞（36%）。这是因为自体GM-HSC可以在体外进行修饰，以表达正确的靶基因序列，从而生成含有功能蛋白的细胞。欧盟EMA 批准 2 种基于GM-HSC的细胞和基因疗法，Strimvelis 用于腺苷脱氨酶缺乏症 (ADA-SCID)，Zynteglo 用于治疗输血依赖性地中海贫血症。

3）适应症：免疫相关的病

适应症是用于与白细胞和免疫缺陷相关的非恶性血液疾病。在一小部分试验（4%）中，造血干细胞用来探索治疗自身免疫病。适应症包括多发性硬化症（MS），系统性硬皮病和克罗恩病。数量较少，但晚期试验的相对比例较高。

2 间充质干细胞临床试验

间充质干细胞（MSCs）占干细胞临床试验46%。MSCs来源包括骨髓、脂肪、脐带华尔通氏胶和胎盘等。大多数MSCs疗法都采用异体细胞（65%），MSCs“现货型”产品已成为未来发展趋势。根据关键作用机制。MSCs临床试验大致分为两类：组织修复和免疫调节。

1）组织修复

MSCs临床试验大约32%集中在组织修复应用。退行性病变是一个重要应用方向。使用MSCs治疗骨关节炎有30项试验。一种用于治疗骨关节炎的自体脂肪MSCs产品JointStem，已经证明了安全性和初步有效性。神经退行性疾病也是MSCs治疗的一个方向。其中有7项用于阿尔茨海默病，2项用于帕金森病，3项用于亨廷顿病。此外，退行性病变方面的适应症还包括椎间盘退行性变、衰老性虚弱等。创伤修复也是MSCs治疗的另一个重要方向，有23项试验（8%）。目前正在研究创伤性脑损伤、脊髓损伤、急性肾损伤、缺血再灌注损伤等。

2）免疫调节

MSCs临床试验大约49%集中在免疫疾病的治疗。MSCs疗法的第二大疾病是自身免疫病（18%），包括类风湿性关节炎（RA）、1型糖尿病（T1DM）、多发性硬化（MS）、系统性红斑狼疮（SLE）等。MSCs在非自身免疫病中也拥有前景广阔（14%）。正在进行的适应症包括支气管肺发育不良、肝硬化、急性和慢性胰腺炎、慢性阻塞性肺疾病（COPD）和肾小球肾炎的治疗。

MSCs临床试验大约13%用于感染病。随着COVID-19大流行，MSCs已经进入治疗SARS-CoV-2感染的临床，已有两项试验进入了2/3期。Remestemcel-L就是一种代表，最初用于儿童aGvHD，现在正在进行用于治疗COVID-19 引起的ARDS的3期临床试验。

MSCs临床试验大约4%用于治疗移植相关疾病。比如用于治疗aGvHD和器官移植排斥反应，尤其是肝、肾和肺。

3 其他干细胞

其他干细胞（包括神经干细胞、骨髓干细胞、心脏干细胞、内皮祖细胞、角膜缘干细胞和多能成体祖细胞等），仅占10%。应用范围相对狭窄。神经干细胞的适应症包括星形细胞瘤、胶质瘤、帕金森病、视网膜色素变性和脊髓损伤。肺干细胞的适应症包括特发性肺纤维化和间质性肺疾病，用于视网膜色素变性的视网膜祖细胞，以及用于免疫调节的多能成体祖细胞。

3 DC和NK细胞临床试验

DC细胞和NK细胞临床试验的现状。

a)136项DC细胞临床试验；b)116项NK细胞临床试验。

DC临床试验

DC疫苗是临床试验的热门领域，大约93%的临床试验用于癌症治疗，其余适应症包括自身免疫病、感染病和移植相关病。

大多数DC试验（89%）使用自体细胞。异体细胞适应症主要在白血病和肝移植。DC疫苗试验包括给药途径、免疫刺激分子的添加和其他联合药物方案。DC疫苗最常见的给药途径是皮内注射（45%），而静脉注射（22%）、皮下注射（11%）和血管内注射（11%）也可使用注射。

DC可以联合施用刺激分子，包括生长因子（GM-CSF）、细胞因子（IL-2）和单抗（抗PD-1/PD-L1）使用，可促进DC向淋巴结的扩张和运输，激活T细胞和NK细胞，或使癌细胞对细胞毒性T细胞敏感。常见的伴随疗法包括化学疗法、其他细胞类型（干细胞、T细胞）、免疫调节剂和放射疗法。

NK细胞临床试验

在过去几年中，NK细胞越来越火爆。这归因于NK细胞的天然细胞毒性、非MHC限制性和“现货型”的使用能力。目前，NK细胞试验占细胞治疗试验总数的7%。NK细胞来源包括异体外周血（53%）、自体外周血（27%）、NK细胞系（15%）和干细胞（5%）。

尽管，外周血NK细胞仍然是主要来源（80%），但是原代分离数量少（即NK细胞仅占外周血白细胞的5%-10%）和体外扩增困难。干细胞衍生细胞产品和细胞系是一个思路，解决了细胞来源和规模化扩增问题。通常，CAR-NK细胞被认为比CAR-T细胞更安全，因为NK细胞在体内存活期更短，也不太可能诱发严重的副作用。CAR-NK细胞通常产生IFN-γ和GM-CSF，而CAR-T细胞产生一组细胞因子（IL-1a、IL-2、IL-6、TNF-α、MCP-1、IL-8、IL-10、IL-15和其他），引起细胞因子释放综合征和严重神经毒性。

1）细胞种类

NK细胞试验包括NK细胞、CAR-NK细胞、CIK、NK细胞系（NK-92）和iPSC/HSC-NK细胞。

NK细胞试验大多数（66%）使用未经基因修饰的NK细胞，主要是利用其固有的细胞毒性。CAR-NK疗法（12%）由于CAR-T产品上市后，取得了令人鼓舞的成果。CAR-NK细胞疗法用于血液瘤（CD19、BCMA和CD22）；实体瘤（ROBO-1、PSMA和间皮素）；COVID-19（ACE-2）。另一个主要细胞类是CIK（11%），具有NK-T杂交细胞表型，以非HC限制性方式运行。CIK也被称为II型NKT细胞。在这里，理解为NKT细胞即可。与天然NK细胞相比，NK-92细胞系（7%）易于扩增和转染。最后，iPSC/HSC-NK细胞（4%）可以克服PBMC来源NK细胞细胞数量的限制。

2）适应症

适应症主要是癌症（95%），其次是感染病（4%）。NK临床试验占血液瘤的比例较大，急性/慢性髓性白血病（AML/CML）21%，淋巴瘤11%。值得注意的是，NK细胞治疗实体瘤的临床试验要比血液瘤要多。通常使用CAR和联合治疗方法来提高靶向性，克服恶性肿瘤（如胶质母细胞瘤）。一部分NK细胞试验（35%）采用通过联合给药或给药后辅助治疗的策略。抗体和细胞因子是最常用的辅助治疗（两者均为29%），其次是化疗药物，以及这些药物的组合。

4 其他细胞临床试验

单个核细胞临床试验

单个核细胞的临床试验较少（占2%）。这里的单个核细胞包含以下细胞群之一：单核细胞（占单个核细胞试验的11%）、巨噬细胞（占单个核细胞试验的0%）、BMMC（占单个核试验的52%）和PBMCs（占单个核试验的37%）。

最常见的适应症是心血管疾病（39%）和癌症（29%），有些应用于创伤（14%）。大多数（89%）这些试验中的大多数使用自体细胞。许多临床前研究使用单核细胞和巨噬细胞作为治疗方法，通常用于治疗癌症、自身免疫病和炎性疾病。

值得注意的是，单核细胞通过白细胞分离，然后分化为DC进行再注射。由于其高度可塑性，单核细胞非常适合于体外调节，用于在再注射前诱导表型变化。BMMC和PBMC也被纳入临床试验。因为它们包含了不同的细胞群，可以分泌各种因子来促进伤口愈合和再生。与单核细胞/巨噬细胞类似，这些细胞体外可以诱导表型变化。也可以富集或去除单个核细胞里某些细胞群（如幼稚T细胞或B细胞）。

红细胞和血小板

临床试验也在进行静脉输注供血产品（如红细胞、全血和血小板）。红细胞占总试验的2%，血小板占总试验的0.4%

红细胞临床试验中，最常见的适应症是血液疾病，如贫血（26%）和镰状细胞病（18%）。红细胞适应症还有肺癌、乳腺癌和疟疾感染。值得注意的是，在7项试验中，红细胞（2个自体和5个异体）被用作药物载体，携带和传递膜结合或封装药物运输到靶点。通常采用静脉回输给药方式。血小板输注被用于血小板减少症和创伤后凝血的诱导。通常，血小板均采用静脉注射的。

微生物临床试验

微生物的临床试验现在有48项（占总试验的3%）。基本流程包括：从健康患者粪便中收集微生物，去除有害成分（如病毒、病原体），以分离某些或全部的特定微生物。通常通过口服胶囊给药。粪便菌群移植（FMT）虽然可用于临床治疗，但并没有作为药品开发的，因此FMT临床试验没有统计。

5 文末小结

细胞疗法是当今医学研究最前沿也是最热门的方向之一，取得了令人兴奋的成果。每一项成功的临床试验，背后都有扎实的基础研究作为铺垫，其中涉及细胞本身的生物学特性、适应症的选择，给药方式的选择，细胞的选择和给药的剂量，这些都是成功的非常关键因素。

我们如果能够从成功案例中总结制定一套完善的评价标准，便可将其推广到其他细胞和基因治疗中，推动其发展。任何事物的发展都将遇到挑战和阻碍，我们仍然相信细胞治疗将克服困难，成为可靠的治疗方式。

参考文献

Wang LL, Anselmo AC, Mitragotri S, etc. Cell therapies in the clinic. Bioeng Transl Med. 2021

谁持彩练当空舞 ：干细胞基础与临床研究进展

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