诱导多能干细胞（iPSC）的市场图景与增长潜力
诱导多能干细胞（iPSC）的市场图景与增⻓潜力|易凯行研经过多年的发展，创新药行业已从技术为王走向产品为王，人工诱导多能干细胞（iPSC）作为细胞疗法的新兴技术，近期受到市场广泛关注，并且在神经系统领域如帕金森、渐冻症等适应症上取得了阶段性研发进展，有望出现划时代意义的产品。本篇易凯行研我们就从iPSC的技术发展路径出发，探讨iPSC药物治疗若干重大疾病的潜力，期待新型技术能够填补临床空白，满足未被满足的临床需求，推动产业的高速发展。 诱导性多能干细胞（iPSC），又称人工诱导多能干细胞，是一种由哺乳动物成体细胞经转入转录因子等手段脱分化形成的多能干细胞。iPSC与胚胎干细胞拥有相似的再生能力，理论上可以分化为成体的所有器官、组织。而相比胚胎干细胞，iPSC面临的伦理道德争议较小，且应用该技术可以产生基因型与移植受体完全相同的干细胞，规避了排异反应的⻛险。iPSC具有多向分化和强大自我复制潜能，在一定条件下可以分化成多种功能细胞，如心肌细胞、神经细胞、胰岛细胞、免疫细胞等，在多个领域和广泛的适应症上具有相当的应用前景。iPSC体外进行的细胞疗法具有细胞容易制备、可微创大量获取、规避伦理⻛险等优点，目前已经有大量探索iPSC在神经系统疾病、视⻩斑病变、心力衰竭、肿瘤免疫疗法等方面应用前景的研究。iPSC作为细胞移植治疗的重要细分赛道市场广阔，根据GrandViewResearch目前全球细胞移植治疗市场规模在2022年达到429亿美元，年复合增⻓率（CAGR）为15.7%，预计2030年达到1409亿美元。全球iPSC治疗市场规模2022年15亿美元，CAGR为10.61%，2030年预计达到3 1亿美元，干细胞中国的市场年复合增⻓率预计为19.1%。 NO.1体细胞重编程体细胞重编程迫使体细胞表达与多能性相关的转录因子，如Oct4、Klf4、S ox2、cMyc、Na nog、Lin28等，这些转录因子对未分化细胞的自我更新和干性维持至关重要，山中伸弥最初使用的是Oct4、Klf4、Sox2、cMyc这四种转录因子，可以诱导产生iPSC。目前已通过多种转录因子组合的方法，成功诱导重编程iPSC细胞的产生，通常认为Oct4是在诱导iPSC时必不可失的一种转录因子。常用体细胞重编程方法有化学小分子诱导方法、慢病毒和逆转录病毒感染、重组蛋白、mRNA递送等多种方法。 NO.2培养、维持iPSC需要严格的培养基和传代方法，才可以保持健康和未分化状态。常用两种 PSC培养系统分别是饲养层依赖型培养系统和无饲养层培养系统。饲养层依赖型培养系统使用一层饲养层细胞，该层细胞可为PSC提供维持其健康和扩增所需的生⻓因子和细胞外基质蛋白。无饲养层培养系统使用替代培养基，该培养基可提供PSC所需的生⻓因子，也可以使用生化药物来帮助维持无饲养培养系统中的多能性，如SC-1、双激酶和gtp酶抑制剂。可以通过westernblot或ICC等方法中使用未分化的细胞标志物（如Oct4和Sox2）来检测细胞全能性状态。NO.3iPSC分化细胞重编程成功后，可以开始将iPSC分化为体细胞类型。由于iPSC的多能性，它们有可能分化成神经细胞、心肌细胞等任何细胞类型。分化过程可以通过使用不同的试剂和生⻓因子混合（“cocktail”） 来完成。以神经细胞为例，Noggin和SB431542搭配使用可将iPSC分化为神经细胞，生⻓因子FGF-2和EGF搭配使用可从iPSC中制备神经前体细胞。NO.4细胞分化质控iPSC分化为目标细胞类型（例如神经、心脏、肺等）后，应该检查细胞是否不再表达上述未分化的细胞标志物（Oct4、KLF-4、c-Myc、Sox2等）。接下来，还应该检查生成的细胞类型是否是目标细胞类型，如多巴胺神经元表达TH。NO.5优势iPSC优势大致有以下几点：强大的体外复制能力，细胞株一致性较高；强大的分化潜力和自我更新能力，理论上iPSC携带全套人类基因，拥有分化为各种类型细胞的潜能；低伦理⻛险，iPSC可以使用患者/健康供者细胞，来源便捷，避开了伦理道德制约；免疫排斥小，目前iPSC临床研究均表现出较低的免疫排斥⻛险。我国对于细胞治疗行业的政策监管经历了三个阶段：NO.1宽松阶段：2015年之前，细胞治疗的监管主要是分为医疗技术备案和药品注册审批两个路径。NO.2严格调整阶段：2015年，我国开始加强对于细胞治疗的安全性研究与临床规范管理，出台了一系列从研发端到临床端的监管政策，包括《人源性干细胞及其衍生细胞治疗产品临床试验技术指导原则（征求意⻅稿）》、《干细胞临床试验研究基地管理办法（试行）》、《干细胞临床研究管理办法（试行）》等。细胞治疗行业乱象反映监管漏洞，国家卫计委和CFDA在2015年颁布《干细胞临床研究管理办法（试 行）》，对监管尺度进行严格调整。《2016卫生计生工作要点》提出开展干细胞临床应用专项监督检查。国家卫计委暂停所有未经批准的第三类医疗技术临床应用，明确要求所有免疫治疗技术仅可用于临床研究。NO.3规范化阶段：2020年以后，国家药品监督管理局对于细胞治疗类产品的技术审核、监管重点正日趋明晰。2023年7月，CDE发布《细胞和基因治疗产品临床相关沟通交流技术指导原则（征求意⻅稿）》，监管体系得到完善和规范。《人源性干细胞产品药学研究与评价技术指导原则（征求意⻅稿）》明确了人源性干细胞及衍生细胞按照CDE监管进行药物申报。在十四五计划中“干细胞研究与器官修复”进入了重点专项，细胞治疗产业得到良好发展。目前iPSC已经应用在多个领域，并已经进入到临床试验阶段，包括帕金森疾病、心力衰竭、⻩斑病变、糖尿病、外伤等多个领域。 NO.1神经系统再生疾病基于帕金森病（PD）的主要病理特征为脑内黑质区多巴胺（DA）神经元进行性变性、死亡。因此，细胞再生治疗有望成为PD继药物和手术治疗后的第三代疗法。利用iPSC技术体外分化获得足够数量且健康的DA神经元，将其定向移植到大脑纹状体替代缺失的DA神经元，重建生理性DA系统，从而治愈PD。NO.2肿瘤免疫疗法可以利用iPSC技术批量生产质量均一可控的iNK/iT细胞，解决原代免疫细胞产品数量和剂量的问题。自体CAR-NK细胞疗法存在细胞不易获取、细胞状态存在差异可能不适用于表达嵌合抗原受体。iPSC在体外可以很容易地进行工程化修饰，从而可以增强iCAR-NK/iCAR-T细胞的适用性、效力和持久性。而 且，经过全面评估工程化修饰的克隆iPSC主细胞系，可以作为各类免疫细胞产品种子来源，有助于开发针对更多患者和恶性肿瘤类型的“现货型”（OfftheShelf）细胞疗法。NO.3视⻩斑病变⻩斑病变是全球导致不可逆视力障碍和失明的主要原因之一。老年性⻩斑变性是一种以视网膜光感受器细胞、视网膜色素上皮(RPE)细胞和脉络膜毛细血管退化为特征的眼底疾病，其发病机制不明、无有效治疗方法。基于iPSC的移植技术已被广泛研究用于⻩斑病变治疗的有效性，使用iPSC通过替代和/或拯救退化的视网膜细胞对视力恢复产生影响。根据2017年发布于NEJM的一项研究，直接将iPSC体外分化的RPE细胞注射进新生血管性年龄相关性⻩斑变性患者（AMD）治疗的可行性。NO.4心肌病和心力衰竭由于冠状动脉病变引发的心肌梗死等缺血性心脏病和心梗致死的心肌细胞被纤维疤痕代替发生的心力衰竭是心血管疾病的主要致死病因。缺血性心脏病和心力衰竭的药物和介入治疗可增强心脏本身供血机能和收缩功能，但由于无法修复坏死的心肌细胞和逆转纤维疤痕，只能延缓而不能阻止心衰的发生。心脏移植可根治末期心衰病人，然而受限于心脏供体缺乏，未能广泛应用于治疗。干细胞生物学为心肌再生医学开辟了广阔天地，也为解决心衰治疗这一难题展示了希望。从 iPSCs产生特定的细胞亚群对心肌病（例如肥厚性心肌病、扩张型心肌病、致心律失常性右心室心肌病、房性心律失常）和心力衰竭具备一定的治疗潜力。本篇以iPSC治疗帕金森疾病为例，介绍iPSC治疗方法的发展历程与临床进展。NO.1疾病发展简介帕金森病是一种缓慢进展的以大脑黑质中多巴胺能神经元丧失和突触核蛋白沉积为主要特征的神经系统退行性疾病，多发于老年群体，并会随着年龄增⻓而逐渐加重，严重影响患者生存质量。GBD数据显示，2019年全球有851万人患有帕金森病，中国有285万患者，新发人数全球为108万，中国为30万。帕金森病起病隐匿，首发症状为静止性震颤，并可出现肌强直、运动徐缓等症状，进展后可出现步态、姿势不稳、睡眠障碍等症状，晚期病人可出现痴呆症状。常染色体突变是帕金森病的一大病因，10%的患者存在帕金森病家族史。帕金森病作为全世界最常⻅的神经退行性疾病之一，影响中枢神经系统的慢性神经退化疾病，主要影响运动神经系统。它的症状通常随时间缓慢出现，早期最明显的症状为颤抖、肢体僵硬、运动功能减 退和步态异常，也可能有认知和行为问题。痴呆症在病情严重的患者中相当常⻅，超过三分之一的病例也会发生重性抑郁障碍和焦虑症。其它可能伴随的症状包括知觉、睡眠、情绪问题。帕金森病的特点是黑质中多巴胺能神经元的丧失，另一个异常出现在中脑特定区域黑质致密部神经细胞的细胞核周围路易小体、神经元突起中的Lewyneurites等，已经确定为帕金森病的主要病理学特征之一。目前主要的药物治疗包括通过多巴胺补充剂（L-DOPA）或激动剂或通过抑制多巴胺降解来提高大脑中的多巴胺水平以及深部脑刺激的方法产生多巴胺，治疗效果通常难以持久，而且没有神经保护作用。NO.2iPSC治疗PD的研究历程与临床表现总体来看，从胎儿多巴胺能神经元直接移植/iPSC诱导多巴胺能神经元在临床上对帕金森疾病有一定的治疗效果，主要体现在运动能力的恢复，影像学上表现为FDOPA摄入增加，DA分泌增加。同时移植的细胞可以⻓期存在，通过多巴胺能神经元分泌功能发挥作用，所以，多巴胺能神经元移植对于L-DOPA缺陷引起的帕金森病人效果较好。在不同的临床中对于免疫排斥的考虑不同，早先的临床研究大多没有考虑免疫排斥，主要可能是由于胎儿多巴胺能神经元发育状态存在GvHD可能性较小，或者使用了病人来源的iPSC，不会出现免疫排斥。1、胎儿多巴胺能神经元移植的细胞治疗帕金森主要由多巴胺能神经元的死亡引起，通过直接补充多巴胺能神经元是最简单直接的方法。自1988年以来，人们就尝试用胚胎间脑多巴胺神经元进行神经移植，以治疗晚期帕金森病患者。移植人类胎儿腹侧间脑组织后的结果各不相同，有些患者多年来一直在接受抗PD治疗，Freed在2 001年进行的胎儿多巴胺能神经元移植对于帕金森的临床发现与安慰剂对照组相比，移植患者的UPDRS运动评分（运动迟缓和僵硬）可以明显改善。双侧移植神经元到壳核，来自胚胎发育早期，即受孕后7至8周的中脑组织可以存活，并提供持续的改善，也不需要免疫抑制剂，改善了壳核PE T影像。术前L-DOPA的反应决定了移植后改善的可能性。移植前L-DOPA引起的运动障碍的病人，而移植后取代了对L-DOPA的需求。多巴胺细胞神经移植的最佳特点是产生稳定状态的多巴胺到壳核。 如上图所示可以看到移植多巴胺能神经元后，帕金森患者有明显收益，主要体现在运动能力的提升。从过往的临床研究来看，直接移植胎儿多巴胺能神经元还有几个重要特点：//不需要免疫抑制在临床实验中，免疫抑制组和未抑制组没有明显差异，也没有观测到明显的免疫反应。//可以⻓期存活一旦多巴胺神经元在移植后的最初几天里存活下来，它们可以⻓期的存续。移植的人类多巴胺细胞，在移植后十多年的尸检中，显示出壳核的广泛神经突触连接。//临床反应与术前L-DOPA反应有关对L-DOPA反应比较好的病人才有可能从移植中获益。在受试者术前，L-DOPA产生的平均改善率为57%，在这组对移植反应迅速的年轻受试者中，术前对L-DOPA的平均反应是改善79%。 2、自体iPSC
