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2109全球范圍內干細胞治療技術和產業化快速發展--干細胞治療研究進展


2019-04-05 16:17:52      來源:

干細胞治療

      干細胞治療是目前臨床治療中最復雜、最先進的療法之一,在很多傳統手段無法攻克的疾病面前,干細胞療法讓人們看到了希望。近年來,全球范圍內干細胞治療技術和產業化快速發展,各國家密集發布支持性政策,多種成熟產品陸續走向市場,干細胞產業即將翻開新的篇章。


一、干細胞基礎研究

      干細胞是一類尚未完全分化、具有自我更新、高度增殖和分化潛能的細胞。根據分化潛能的大小,干細胞可分為全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞三類;根據所處的發育階段,干細胞可分為胚胎干細胞和成體干細胞兩類。

      干細胞治療是指應用人自體或異體來源的干細胞經體外操作后輸入(植入)人體,并作用于疾病治療的過程。干細胞在疾病治療、組織修復和抗衰美容等領域具有極大的發展潛力和臨床應用價值,近年來已成為生命科學領域的重要方向之一,受到全球范圍的廣泛關注。

      在基礎研究領域,干細胞治療主要目的是揭示疾病機理,對特定疾病類型進行分析和鑒定,對藥劑進行驗證及應用,最終實現對疾病和特定患者進行治療的目的,提高疾病預防和診治的效益。

1. 發病機制。干細胞研究可以揭示疾病的發生機制和發展過程。研究發育過程的細胞分化是病理研究的基礎。通過了解正常細胞的分化發育過程,了解調控干細胞分化的基因,將有助于洞悉疾病的形成原因,并研發治療策略。

2.發現新型藥物,構建疾病模型。干細胞提供了新藥物的藥理藥效、毒理和藥物代謝等研究的細胞水平的研究手段,可大幅減少藥物實驗所需實驗動物的數量,ES細胞、iPS細胞和其他成體干細胞還可用于研究動物或人類疾病的發生機制及發展過程,以便找到有效和持久的治療方法,有望成為一種新的藥物篩選模式。

3.用于組織或器官的修復、移植。干細胞是組織工程理想的種子細胞,干細胞培養可以實現組織、器官的修復和再生,并可克服免疫排斥反應。有研究成果顯示,已能在體外以干細胞為種子成功培育一些組織器官,來替代病變或衰老的組織器官。

二、干細胞臨床研究

      通過對美國國立衛生研究院和歐洲臨床試驗數據庫、期刊數據庫以及相關公司公布的干細胞臨床試驗材料進行收集整理。目前,干細胞臨床研究主要集中在角膜緣干細胞、神經干細胞、多能干細胞和間充質干細胞。

1.角膜緣干細胞研究已經進入較為成熟階段,利用患者自體細胞或羊膜細胞,角膜緣干細胞移植技術能夠成功修復功能性角膜上皮。自體角膜緣干細胞擴增培養細胞治療已經在歐盟獲得批準使用。

2.神經干細胞在臨床試驗中主要用于修復受損的中樞神經系統。City of Hope、Neuralstem、Stem Cells和TRANSEURO公司,以及Wroclaw醫科大學在美國、歐洲等地進行了神經干細胞臨床試驗,適應癥范圍包括神經膠質瘤、ALS、慢性脊髓損傷和中風等中樞神經系統損傷及疾病。

3.多能干細胞在臨床應用的潛能最為廣泛。Chabiotech、Ocata Therapeutics、Pfizer、Cell Cure Neurosciences、 ViaCyte、International Stem Cell和 Asterias Biotherapeutics公司開展了廣泛的多能干細胞臨床試驗,適應癥范圍包括眼科疾病、Ⅰ型糖尿病、心衰、帕金森氏病和脊髓損傷。

      另外,各國研究人員也在嘗試利用誘導性多能干細胞技術制備角膜緣細胞、口腔黏膜上皮細胞體外培養和遺體捐獻的角膜組織進行角膜上皮修復。

      對于胎盤干細胞,美國 Celgene公司、瑞典 Karolinska研究院、澳大利業Prince Charles Hospital/Mater Medical Research Institute和美國紐約醫科大學進行了相關臨床試驗,適應癥范圍包括中風、多發性硬化、類風濕關節炎和CVHD等。

4.間充質干細胞研究項目最多。通過利用間充質干細胞的免疫抑制作用,MSC被廣泛用于緩解異體移植的免疫排斥的研究。目前,利用MSC進行心臟修復研究取得了較大進展。臨床試驗結果表明,自體骨髓干細胞移植效果不佳、異體MSC移植對缺血性心臟病效果各異。在肺病、肝病、糖尿病、缺血性中風和ALS等疾病領域,間充質干細胞技術也有重要應用。

5.臨床研究面臨挑戰

      目前,多數干細胞臨床研究還處于臨床Ⅰ、Ⅱ期階段,有很多臨床研究失敗或終止,有些研究缺乏足夠的臨床前數據,也有使用未分化的胚胎干細胞,但其有致瘤的風險。

      雖然干細胞具有廣闊的臨床應用前景,但干細胞的臨床應用也面臨著一些挑戰。一是如何保證穩定的細胞來源和足夠的移植細胞量,二是如何獲得維持細胞活性的細胞保存技術,三是如何保證干細胞移植治療的安全性,四是如何有效提高干細胞治療的治療效果。目前,干細胞治療還未獲得普遍應用,但多項研究結果表明,干細胞在細胞移植、組織工程和再生醫學等領域具有極高的應用價值。

三、干細胞治療產業

1.產業分類

(1)依據治療領域分類。 通過對全球主要干細胞研究型企業所研究領域進行分析,并根據其涉及的治療領域可劃分為神經病學和中樞神經系統疾病(18%),心血管疾病(15%),糖尿病(11%),血液病(9%)和癌癥(8%)等。見圖1。


圖1  干細胞治療領域分布情況

數據來源:clinicaltrials.gov,PubMed

(2)依據干細胞來源分類。 根據不同的細胞來源可劃分為臍帶血干細胞(36%),成體干細胞(15%),胚胎干細胞(14%),成人骨髓干細胞(11%)和成人腦干細胞(7%)等。隨著細胞制備技術的進步,越來越多的細胞類型在研究中得到應用,干細胞的來源類型也將進一步擴充。見圖2。


圖2  干細胞各來源的構成情況

數據來源:clinicaltrials.gov,PubMed

(3)依據產業鏈分類 。干細胞產業涵蓋了多個領域,涉及醫院、院校、研究機構和企業等多個環節。從產業鏈角度,干細胞產業可以劃分為上游產業、中游產業、下游產業及相關配套產業。其中,上游產業主要是干細胞的采集及存儲,目前比較成熟。中游產業主要涵蓋干細胞制備與擴增、干細胞藥品研制及干細胞治療技術研發等業務,是目前競爭比較激烈的領域。下游產業以干細胞移植及治療為主,集成了干細胞治療最新技術成果,是干細胞產業最為重要的細分產業。

2.干細胞治療市場格局

(1)全球干細胞治療產業發展現狀

全球干細胞治療市場規模保持高速增長。干細胞技術能治療神經系統、循環系統、骨骼疾病和心腦血管等疾病,且較傳統治療方法具有無可比擬的優點。根據全球市場情報機構Infiniti Research發布的數據,2017—2022年間,全球干細胞治療市場將以36.52%的復合年增長率增長。央廣網北京消息數據顯示,全球干細胞產業正進入高速發展期,預計到2020年,干細胞市場將達到4 000億美元。

歐美等地是干細胞治療市場主要市場。歐美等國家政策體系完善,干細胞產業發展迅速,跨國公司紛紛統籌布局,全球干細胞治療市場集中在歐美等地,主要在中北美和西歐,分別占市場份額的44%和38%;其次在亞太地區,占市場份額的17%。

(2)中國干細胞治療產業發展現狀

干細胞治療產業前景廣闊,在中國市場潛力巨大,未來可應用于多種疾病的治療。如今中國約有心血管病患者2.4億、糖尿病患者4 160萬,阿爾茨海默病患者9 400萬,以及血液腫瘤病患者1 460萬,他們正等待著接受更有效的治療。2017年產業規模已達525億元,2019將達到900億元。
      不斷完善干細胞政策體系。近年來,我國對干細胞及轉化研究也給予了大力支持,2017年國家級主管部門及地方陸續頒布多項政策,干細胞相關政策文件10余份,推動我國干細胞的發展。2018年國家和地區共發布干細胞相關政策文件20余份。

四、國內外干細胞產業相關政策

     目前,歐美日韓等發達國家高度重視干細胞產業的發展,并認為干細胞產業將是本國繼續引領未來生物科技領域的重要支撐,都出臺了比較完整的干細胞產業政策體系。我國參照發達國家的發展經驗,結合我國干細胞產業的發展實際,也出臺了一系列政策法規,為干細胞產業的發展提供了有利的政策支持。

表1  美國有關干細胞治療產品主要監管法律法規和指南規范


表2  歐盟有關干細胞治療產品主要監管法律法規和指南規范


表3  日本、韓國和中國有關干細胞治療產品的主要監管法律法規和指南規范


五、干細胞獲批產品

      目前,干細胞治療行業蓬勃發展,全球已經有15款干細胞產品獲批上市,分布于美國、歐盟、韓國、加拿大、澳大利亞和日本等地。其中,美國、歐盟、韓國批準數量最多,分別有4種產品獲批上市,加拿大、澳大利亞和日本各有1種產品獲批上市。根據clinicaltrials.gov數據顯示,全球登記的干細胞臨床研究項目已接近7 000余項,其中有接近3 000項已經完成臨床試驗研究,未來幾年內全球范圍將有更多干細胞藥物獲批上市。

表4  全球批準上市的的干細胞藥物名單


六、干細胞產業前景


      各國政策的逐步放開,干細胞治療相關的監管指導意見相繼出臺,生物技術公司的前期基礎科研結果和臨床試驗數據的積累等都為干細胞治療行業的發展打下良好的基礎。2017年《全球細胞治療市場2017—2021》(Global Cell Therapy Market 2017-2021)指出,2017—2021年全球細胞治療市場預計以23.27%的復合年增長率增長。我國干細胞產業收入持續快速增長,干細胞產業規模已逼近1 000億元。

      歐美發達國家生物技術和干細胞治療研究起步較早,其技術相對領先,在該行業已有相對優勢,位于行業頂端。我國醫藥產業持續穩定增長,腫瘤細胞治療行業市場潛力巨大。自國內開展干細胞治療項目以來,國家陸續制定相關政策扶植、醫療機構和腫瘤生物治療企業,加大技術投入,逐步推動國內干細胞治療市場的發展。
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