作者:百檢網 時間:2021-10-19 來源:互聯網
人間充質干細胞( human mesenchymal stem cells,hMSCs) 是一類存在于不同組織間質或血管周圍、形態類似于成纖維細胞的成體干細胞。hMSCs 具有獨特的、與治療疾病密切相關的生物學有效性( biological effectiveness) ,因此已成為臨床研究中發展*為迅速的一類干細胞。其生物學有效性可歸為三大類: 多向分化潛能、免疫調控功能和組織再生功能,而每一類別中又含有細化的內容( 或質量屬性) 。生物學有效性是臨床前研究階段 hMSCs 產品綜合質量評價的重要內容,而相關質量評價的目的是用于預測或確保相關產品臨床治療有效性的重要依據。由于如何有效預測干細胞臨床治療的有效性是影響其產品研發的重要瓶頸因素,因此對 hMSCs“生物學有效性”的評價在其產品研發中變得非常重要。本文**總結了目前國際上有關 hMSCs 生物學有效性相關質量屬性的共識,進而提出了一些有效評價 hMSCs 生物學有效性不同方面的評價技術和評價策略,以幫助建立綜合性 hMSCs 生物學有效性質量評價技術體系。
人間充質干細胞( human mesenchymal stem cells,hMSCs) 具有一定程度的自我復制更新能力、誘導分化潛能、獨特的免疫調控功能和組織再生功能,具有廣泛的臨床應用價值,是目前處于臨床研究階段干細胞類型中發展*為迅速的干細胞類型。
目前 在 美 國 ClinicalTrials. gov 網 站 上 登 記 的hMSCs 臨床研究已超過 700 例,所登記的 hMSCs 臨床研究主要是利用不同組織來源的 hMSCs 治療心腦血管疾病、骨關節疾病、糖尿病、神經系統退行性病變、移植物抗宿主性疾病( GvHD) 以及不同組織、器官的功能損傷或衰竭等疾病。
臨床應用的 hMSCs 應具有 4 類質量屬性,即基本生物學屬性、微生物學安全性、生物學安全性和生物學有效性。其中,hMSCs 的生物學有效性( biological effectiveness) 是指臨床前研究階段,與 hMSCs 臨床治療效應相對應或可用于預測臨床治療效應相關的生物學功能,它是現階段乃至未來決定 hMSCs 臨床轉化是否能夠成功的重要質量屬性。
hMSCs 的生物學有效性,可歸納為三大類,即多向分化潛能、免疫調控功能和組織再生功能。其中,多向分化潛能是指 hMSCs 在特定體外誘導分化培養條件下,具有向內、中、外胚層不同細胞系列( lineages) 分化的潛能; 免疫調控功能是指 hMSCs 可與機體內幾乎所有的免疫細胞相互作用并調節其功能,用于改善局部病損組織的微環境、抑制過激的炎癥反應或調控異常免疫反應; 而組織再生功能是指相對獨立于誘導分化功能和免疫調控功能,直接促進病損組織細胞修復和/或再生的一系列生物學功能的總和。這三大細胞生物學功能是 hMSCs臨床研究中各類適應證治療的重要生物學基礎,其表達水平( 或質量水平) 可在一定程度上預測臨床治療的有效性。
不同組織來源的 hMSCs 均具有不同程度的生物學有效性,而不同制備工藝、培養條件和技術、特殊細胞處理方法、細胞培養過程中的隱性微生物或微生物代謝產物污染、細胞體外過度擴增所伴隨的細胞老化等因素,都會對 hMSCs 的生物學有效性產生不同程度的影響,進而影響其臨床治療效果。對制備過程中不同階段的中間細胞,或終末細胞制劑進行生物學有效性檢測,可在確保相關細胞產品質量的同時,有效保障其臨床應用安全性及有效性。
在長期大量研發工作的基礎上,本文對 hMSCs三大類生物學有效性中各關鍵質量屬性及相關的質量評價技術進行了總結,進一步強化了對 hMSCs 綜合性生物學有效性質量評價技術體系的認識,明確了其對 hMSCs 相關產品開發實踐的指導意義。
本文中所提出的 hMSCs 生物學有效性評價內容和評價技術,是基于現階段國際上對 hMSCs 相關知識和技術的共識所提出的,充分體現了相關領域在 hMSCs 生物學有效性認識上的不斷演進,以及將新的共識納入到 hMSCs“關鍵質量屬性”內容和不斷補充完善生物學有效性質量評價體系建設的基本思路。
早期研究認為,MSCs 所具有的“干性”或“分化潛能”是 hMSCs 各種臨床療效的關鍵細胞生物學機制。因此,國際細胞治療協會( International Societyfor Celluar Therapy,ISCT) 于 2006 年提出將成骨、成脂和成軟骨細胞的分化能力作為不同組織來源 hMSCs 的基本的質量標準之一。然而,新的研究成果提示,hMSCs 獨特的免疫調控功能是其治療各種疾病的重要細胞生物學基礎,并且 ISCT 的 hMSCs研究小組又于 2013 年提出了應在不同組織來源的hMSCs 生物學效應評價中納入對其免疫調控功能的評價。
hMSCs 促進組織再生的功能是基于其分泌各類生長因子或活性分子的“旁分泌”( paracrine) 機制。隨著對各類細胞“外泌體”( exosomes) 的結構及功能研究不斷擴展,人們對 hMSCs“旁分泌”機制的認識又有了新的變化,即從獨立因子分泌的形式向集群式或亞細胞結構形式的演變。未來應依據對 hMSCs“外泌體”的研究進展,將“外泌體”的結構與功能的分析納入到 hMSCs 產品或其衍生產品( “外泌體”產品) 組織再生功能質量評價中。
從監管方面,本文所提出的內容也符合現階段我國和國際上對治療性細胞產品質量控制的要求,其具體內容和原則也與相關細胞產品技術性指導原則相一致。我國 2015 年推出的《指導原則》明確提出了“質量檢驗”和“放行檢驗”的檢驗規范和目的,這 2 種規范都不同程度地包含了生物學有效性的內容。原則上,本文相關內容與國際上細胞產品臨床研究申報( IND) 所需藥學部分( chemistry,manufacturing and control,CMC) 信息原則上也是一致的。IND 所需“CMC”內容,包含對產品工藝驗證的信息,類似于《指導原則》中的“質量檢驗”,和對不同批次產品“放行標準”,類似于《指導原則》中的“放行檢驗”內容。
依據 FDA 細胞產品“CMC”指導原則,用于生物學有效性的評價技術要有合適的對照、標準物質和可接受的標準。然而,由于獲得適用于細胞產品質量分析的標準物質( 如標準細胞株) 非常困難,以及其他變異因素( 如細胞個體的差異、制備技術的差異、評價方法的差異) ,現階段提出具有普遍意義的標準物質,并在相關標準物質基礎上建立各關鍵質量屬性可接受的質量標準仍存在巨大挑戰,未來這些問題的解決需完全依賴嚴格的 hMSCs 質量標準研究。
另外,本文所提出的技術評價體系適用于“通用型 hMSCs”質量評價,其基本原則也應適用于各種特殊處理和“臨床適應證”相關的 hMSCs。在設計和開展針對后者的質量評價時,需充分考慮相關產品和臨床適應證的特殊性,從已有的評價體系中衍生或建立新的評價內容和評價技術。
總之,隨著 hMSCs 的臨床研究不斷發展,提高干細胞產品臨床前研究階段生物學有效性質量評價能力,已成為影響產品研發和產業發展至關重要的環節。在產品研發的整個周期中,相關細胞產品從產品早期研發、臨床前研究、臨床研究申報( 注冊或備案) 、臨床研究結果評價、上市前審批、上市后再評估的過程中,均有不同程度的生物學有效性評價的內容要求,并且隨著臨床研究從早期向后期不斷發展的過程中,對生物學有效性的要求會越來越高。而對于研發者,作為質量評價重要組成部分的生物學有效性內容應該是研發者核心競爭力的重要體現。未來需通過嚴格的生物學有效性質量標準研究,提高干細胞產品的研發能力和監管水平,進而保障產品質量的有效支撐,推動 hMSCs 產品研發和產業發展。
本文來源:韓曉燕,納濤,張可華,袁寶珠.人間充質干細胞生物學有效性的質量評價[J].中國新藥雜志,2018,27(21):2511-2518.
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