干细胞治疗现状、策略与前景展望

当代医学已从分子治疗向细胞治疗过渡。传统意义上的中药、西药治疗，实际起作用的是一些生物、化学分子族群，属于分子水平治疗。然而人类的一些重大疑难疾病(如中风、心肌梗死、帕金森、老年痴呆、肿瘤、糖尿病等)是由于机体内某些组织细胞的正常生理功能发生缺失或出现障碍，药物分子虽然可以通过直接或间接的作用影响这些组织细胞的功能行为，但是极难使受损或功能障碍的细胞群体恢复到正常功能状态。因为一个细胞里包含的各种分子数量是一个天文数字，要想使发生了紊乱的庞大的分子族群像在正常细胞环境里那样有秩序地工作，是难以想象的困难。况且，外来的药物分子对组成细胞的分子族群的正常功能常常发生干扰，具体表现为药物的不良反应。药物治疗往往很难治愈疾病，属于治标不治本，而细胞治疗，以生理功能正常的细胞替换功能障碍或缺陷的细胞，更容易治愈疾病。在已应用于临床实践的细胞治疗类型(干细胞；免疫细胞；成熟体细胞，如肝细胞、胰岛细胞、软骨细胞等)中[1-3]，干细胞因其多向分化的潜能、无免疫源性、可分泌大量细胞因子，目前在临床研究中应用比较广泛、取得的效果比较明显。

1 干细胞治疗现状

1.1 干细胞对许多疾病有效且安全 干细胞来源广泛，种类繁多。根据发育阶段，分为胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)和成体干细胞(adult stem cells,ASCs)。其中ESCs由于伦理争议，其临床研究和应用受到一定限制。尽管作为全能干细胞的ESCs也有临床研究报道；但至少目前看来，多种ASCs具有较好的临床治疗价值，造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)和少数种类的间充质干细胞(mesenchyma stem cells,MSCs)已被批准应用于临床。目前HSCs移植是治疗白血病、恶性贫血、再生障碍性贫血等血液系统疾病唯一有效的方法。

大量临床研究表明[4-11]，一些种类的干细胞对许多难治性疾病具有明显疗效。这些疾病包括自身免疫性疾病、退行性疾病、代谢性疾病、组织缺损性疾病、创伤性疾病、炎症性疾病、放射性疾病、中毒性疾病、缺血性疾病以及肿瘤、失眠、亚健康状态、抗衰老、美容等，涉及人体的神经、循环、呼吸、消化、内分泌、泌尿、生殖、运动等各大系统。临床上研究较多的用干细胞治疗的疾病主要有白血病、恶性贫血、再生障碍性贫血、肝硬化、克罗恩病、小儿自闭症、脑瘫、帕金森症、阿尔兹海默症、糖尿病、糖尿病足、系统性红斑狼疮、关节炎、风湿性关节炎、类风湿性关节炎、移植物抗宿主病、急性心肌梗死、肿瘤等。这种疾病治疗的多样性，是由干细胞治疗机制的复杂性决定的。研究表明[12-15]，干细胞治疗的机制包括：通过归巢与多向分化潜能直接修复或再生损伤的组织器官；通过内分泌、远程分泌和旁分泌功能参与组织器官修复替代；通过免疫反应和炎症反应调节功能参与组织器官修复；通过介导自噬作用、趋化作用、抗氧化应激功能参与疾病治疗；通过血管、神经再生作用参与疾病治疗等。迄今，各种干细胞治疗的机制并没有完全弄清，还需要深入研究。

迄今，各种动物实验和临床研究表明[5,16-18]，ASCs治疗是安全的。尽管极少数患者会有不良反应发生，如轻微发热、头痛、腰疼等，但不会有严重副作用。

1.2 干细胞治疗管理模式的转变 2009年5月1日，国家卫生部办公厅发布《首批允许临床应用的第三类医疗技术目录》(卫办医政发〔2009〕84号)，其中包含HSCs。一些干细胞治疗，在生物技术公司投资推动下，在国内三甲医院普遍开展。凡是用常规治疗手段无效或疗效甚微的疑难疾病，都用干细胞进行治疗，而且费用不菲。干细胞被称为“万用细胞”。然而，干细胞治疗的火热场面，很快就被主管部门冷却下来。

2011年12月26日，国家卫生部办公厅又发布了《关于开展干细胞临床研究与应用自查自纠工作的通知》(卫办科教函〔2011〕1177号)，紧急叫停了未经卫生部和国家食品药品监督管理局批准的干细胞临床研究和应用活动，并到2012年7月1日前，暂停受理任何项目申报。2012年12月29日，国务院发布《生物产业发展规划》，明确将细胞治疗列为重要发展和重点支持的产业之一。2015年7月20日，国家卫生计生委、国家食品药品监督管理总局共同组织制定了《干细胞临床研究管理办法(试行)》，同年7月31日，国家卫计委、国家食品药品监督管理总局发布《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则(试行)》。这些政策的发布，标志着我国干细胞治疗研究应用的管理模式发生了根本变化，开始由“第三类医疗技术”管理向“药物”管理模式转变。

按“药物”管理是借鉴国外先进经验，防止国内干细胞治疗被滥用。美国、欧盟、韩国、日本、澳大利亚等国家都是按照“药物”进行管理，可以防止未经临床试验研究直接应用于患者导致的风险。

2016年，成立国家干细胞临床研究管理工作领导小组和干细胞临床研究专家委员会，评选并批准了30家首批干细胞临床研究机构。同年，国家卫计委明确取消第三类医疗技术审批。个别行业协会也出台了一些干细胞相关规范。2016年，中国医药生物技术协会发布《干细胞制剂制备质量管理自律规范》。2017年，中国细胞生物学学会干细胞生物学分会发布《干细胞通用要求》。这一系列政策和规范的出台，有力地促进了干细胞研究应用的健康发展。

2 干细胞治疗存在的问题及解决策略

干细胞治疗是近十几年来发展起来的，由于历史较短，在许多方面还存在一些问题。

2.1 干细胞制剂的质量和数量 人的干细胞种类繁多，不同种类干细胞的质量与干细胞的增殖分化能力、纯度、活细胞数、体外培养扩增代数、衰老程度等因素有关。干细胞的质量直接影响到干细胞临床治疗的效果和安全性。干细胞质量的控制涉及干细胞分离、培养扩增、传代、储存、运输等各个环节。干细胞制剂需要按照药品“GMP”标准进行制备生产；与普通药品不同的是，干细胞具有增殖分化能力，且这种增殖分化能力与治疗效果有关。干细胞临床治疗的效果还与移植的干细胞数量有关[19]。通常，对于某些成人干细胞移植治疗，一次移植的干细胞数量需要达到一千万以上。制备足够数量和质量符合要求的干细胞是干细胞临床应用的前提。但是，不同来源的干细胞增殖分化能力差异很大，即干细胞具有很强的异质性。这种异质性导致不同批次的干细胞制剂质量不稳定，影响临床治疗效果。目前干细胞制剂还没有统一的质量标准，因为干细胞表面的标志物有时不稳定，这造成了干细胞鉴定和分类的困难。在数量上，用于临床治疗的干细胞也不能无限扩增，因为随着扩增次数的增加，基因突变会逐渐积累，这增加了遗传风险。

有鉴于此，临床应用的干细胞制剂需要建立统一的质量标准，进行严格的质量管理。除遵循《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则(试行)》、《干细胞制剂制备质量管理自律规范》、《干细胞通用要求》外，还需要建立各种具有临床应用价值的干细胞的分类和鉴定标准，确保干细胞制剂的稳定性。对于符合要求的干细胞数量不足的问题，需要研究安全稳定的干细胞增殖扩增方法[20-21]，经过多次传代甚至无限次传代扩增后，仍能保证干细胞制剂的质量。

2.2 干细胞移植的途径和方法 干细胞移植的途径主要有静脉内注射、动脉内注射、微创介入、局部注射、腰椎穿刺蛛网膜下腔注射、脑室穿刺注射、枕大池穿刺注射、气管内滴注、皮肤部位直接注射等[22-25]，不同的移植途径各有优缺点。就传统中药、西药而言，药物在体内发挥作用后，往往被机体代谢并排出体外；理想的干细胞治疗是，细胞被植入体内后，通过增殖分化替代或修复功能障碍的组织细胞，融合为正常组织器官的一部分，从而达到治疗疾病的目的。然而目前常规移植治疗方法对实体组织器官的治疗具有明显缺陷，即移植的干细胞大部分没有到达患病的靶组织器官，而是随着体液流动到达了不需要治疗的正常组织器官，到达靶组织器官的干细胞数量不仅少而且大部分几天后消失，只有少量干细胞长期停留在损伤部位，导致治疗效果难以持久。这些外源的干细胞有可能成为安全隐患，譬如在正常组织器官内增殖失控，诱发肿瘤，或者因过度增殖而堵塞血管。这种情况目前虽没有临床报道，但由于干细胞临床治疗历史短、基础研究少，理论上还是存在的。

外源干细胞植入患者体内后的命运，多数情况是发生凋亡、死亡或者被机体免疫系统排斥，最终被机体代谢分解排出体外，丧失治疗价值，所以某些干细胞治疗方法需要多次移植。

仅仅在细胞水平上进行临床治疗，还不能彻底解决问题，因为人体生理功能是通过组织器官实现的。组织是由一群形态相似功能相同的细胞及其细胞间质组成的，不同的组织又构成器官，所以，组织具有承上启下的作用。从组织水平进行临床治疗，对患者疾病恢复至关重要。这就是为什么有的干细胞治疗效果不好，疗效只有短短的数月。排除干细胞治疗方案本身可能存在的缺陷，关键在于没有在组织水平上进行结构和功能的恢复。要想克服干细胞治疗的致命短板，需要利用一定数量的活干细胞从结构上修复或重建受损的组织器官，恢复受损组织器官的正常生理功能，这就是组织水平上的临床治疗，称为组织治疗或组织工程治疗。

根据临床需要，组织治疗替代传统的干细胞治疗，在组织器官的病变部位，定向移植干细胞，由干细胞在患病组织局部微环境和多种细胞因子诱导下定向增殖分化，修复或再生具有正常生理功能的组织器官，达到治疗疾病的目的。这种疾病治疗方法称为原位治疗，或称为原位组织工程治疗。利用干细胞进行原位治疗，可以精确地修复或再生功能障碍的组织器官，达到理想的治疗效果。

2.3 干细胞治疗的适应证 尽管各种干细胞治疗临床研究和应用广泛开展[5-9]，但是不同种类的干细胞药物都有其适应证。不能把干细胞药物当作包治百病的灵丹妙药(万用细胞)，禁止未经临床试验研究直接进行干细胞移植治疗。进行干细胞药物临床应用，应严格按照该种药物被批准的适应证进行，不能随意扩大治疗范围。美国、韩国、加拿大、日本、意大利等国已有干细胞药物被批准上市。国内由于干细胞治疗模式转变时间较短，暂时还没有干细胞新药上市，但是许多干细胞药物正在进行临床研究，在这个阶段，不允许向患者收费。

2.4 干细胞治疗的禁忌证 通常干细胞治疗的禁忌证包括：休克或全身衰竭生命体征；晚期恶性肿瘤尤其是脑肿瘤患者；全身感染或局部严重感染抗感染康复前;合并心、肺、肝、肾等重要脏器功能障碍者;凝血功能障碍；血清学检查(如艾滋病、乙型肝炎、梅毒等)阳性;非神经系统疾患或尚未明确诊断者;高度过敏体质或有严重过敏史者；不正常及不配合检查者;以及其他一些不适合干细胞治疗的患者。所以进行干细胞移植治疗研究和应用时，需要对患者进行筛选。

2.5 长期随访 治疗用干细胞来源于人体组织，具有很好的生物相容性，需要进行长期观察是否有副作用。干细胞治疗研究和应用，应有完整的治疗方案，并进行长期随访，取得完整的临床资料，进行综合评估。所以，在进行干细胞治疗试验研究时，应对患者进行筛选，以利于后续治疗和长期随访。

2.6 其他 近年来，干细胞研究和应用还发现其他一些问题，如依赖现象、违规治疗现象等。通过随访一些长期进行干细胞治疗的患者，发现(间充质)干细胞制剂有一定依从性，即：患者注射后，一定时期内具有治疗效果，精神状态比较亢奋，但随着时间延长，治疗效果慢慢减弱或消失，需要再次注射才会出现治疗效果，而且注射间隔会逐渐缩短，剂量会逐渐增加。如果出现这种现象，应立即停止干细胞治疗，或改变干细胞移植的途径和方法。

受巨大利益驱使，国内外都存在违规治疗现象。由于干细胞药物临床研究周期长、费用昂贵，国外有些诊所会绕开临床试验研究环节，直接给患者进行应用；国内一些干细胞公司，也在私下进行干细胞移植治疗，进行违规收费。对于这一问题，行政管理部门应加强监管，让干细胞公司知晓违规治疗存在的风险，同时也应加快干细胞药物的临床审批速度，为治疗某些重大疾病的干细胞药物审批开辟绿色通道。

3 干细胞治疗前景展望

与传统西药、中药治疗不同，干细胞治疗用的是活细胞，这些活细胞从体外被转移到患者体内后，有些以游离状态存在和生长，有些则会与其他组织细胞粘附在一起生长、增殖、分化，但都是被植入人体的活的相对独立的结构功能单位，所以称为干细胞移植或干细胞移植治疗。与传统药物治疗相比，由于植入的是活细胞，干细胞移植治疗较传统的西药、中药治疗有许多优势：几乎无副作用或副作用很小，如利用自体细胞、同种异基因的MSCs进行的移植治疗；对于某些传统治疗手段无效或治疗效果不佳的疑难疾病，具有较好的治疗效果；新植入的具有生物活性的细胞能够不断地分泌细胞因子或其他生物活性物质，具有较好的治疗效果，相反，一些中药、西药成分在体内很快被代谢分解并排出体外，丧失药效。

从传统药物治疗到干细胞药物治疗，是一个医学领域巨大变革，是临床医学发展的里程碑。然而传统意义上的干细胞治疗仅是一个过渡。组织是由形态相似功能相同的细胞群体组成的，而器官则是由不同组织构成的行使一定功能的结构单位，所以组织具有承上启下的作用，组织治疗在临床医学中居于关键地位。但是目前的干细胞治疗方法以功能重建为主，结构重建的极少。功能重建是移植入患者体内的干细胞以内分泌、外分泌等形式释放各种生物活性因子发挥治疗作用，见效快，但需要重复用药，次数越来越多，间隔越来越短，属于治标不治本。组织治疗则不同，属于结构重建。在结构重建的同时，进行功能重建，见效相对慢，但可以达到更好的治疗效果。传统意义上的组织工程治疗[26-27]，是在体外模拟人体内细胞的生理环境进行组织器官再生，之后进行体内移植。这种人造的组织器官往往有2个致命缺陷：一是不能正确地再生人体天然组织器官的结构；二是由于缺乏体内的生物力学环境，再生的组织器官移植后往往无正常的生理功能。这种无正常生理功能的物理学意义上的组织器官，在临床上没有治疗效果，或治疗效果不佳。原位治疗可以在功能障碍的组织器官处利用干细胞原位修复或重建有功能的组织器官，这才是未来干细胞治疗的发展方向。

未来的临床医学将是干细胞技术与组织工程技术相融合发展的原位治疗时代。目前国内已经出现了以干细胞治疗为特色的专科医院——干细胞医院，一些组织工程产品开始临床应用。将来在一些大型医院，可能同时出现西药房、中药房、干细胞药房。普通的干细胞治疗将以药物治疗的形式存在和发展，调节患病组织或器官的功能，用于短期快速地治疗某些重大疑难疾病。也可以不用活细胞而仅仅用活细胞成分进行，如利用MSCs的亚细胞结构——囊泡，或称外泌体[28-30]，进行疾病的临床治疗，好处是比活细胞更容易操作，冻存、复苏、运输都相对要求不高。所以，干细胞与组织工程临床应用的潜力是巨大的，前景是广阔的。