直播回顾 丨 iPSC 在细胞治疗中的商业化应用

2006 年，日本京都大学的山中伸弥（Shinya Yamanaka）团队在 Cell 上率先报道了关于诱导多能干细胞（iPSC）的研究，自此开启了干细胞治 疗的一个崭新的分支。

首先，iPSC 由于可以直接来自成人的成熟分化细胞（常见皮肤细胞等），相对于 ESC 更具可预见性，不必担心其分化后成体健康状态问题。其次，iPSC 的制备仅需少量供体细胞，可保证遗传多样性。另一方面，iPSC 可以通过诱导分化无限培养，细胞株数量不受限制，可降低成本并保证细胞一致性。此外，iPSC 无需从胚胎提取，来源更便捷，同时避开了伦理问题。最后，细胞由自体提供，免疫排斥小。

iPSC 的全称 induced Pluripotent Stem Cells，是由体细胞诱导产生的多能干细胞，具有和胚胎干细胞类似的发育多潜能性。传统的诱导方式，是用四个转录因子（Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4）的组合去诱导皮肤纤维母细胞产生。2022 年，北大邓宏魁教授团队发现了化学诱导的方法。目前 iPSC 的商业化用途主要在细胞治 疗、药物发现、毒理学测试、疾病建模、个性化医学服务等方面。

2022 年 6 月 25 日，医麦课堂在线上举办，由安捷伦区域应用经理周鑫带来的主题为“干细胞产品研发策略——从光信号到图像分析”的线上直播课程，助力中国医药产业人才成长。

直播内容精彩回顾

安捷伦区域应用经理周鑫的分享内容主要包括：

➤ iPSC 产品用途

➤ BioTek 在 iPSC 研发中的应用

干细胞基本治 疗原理，主要分为三种。第 一种是体内分化，体内治 疗。在体外进行简单分离后，干细胞可以直接移植入体内修复损伤部位；第二种是体外分化，替代治 疗。通过体外大量扩增并诱导分化，干细胞可以变成特定的功能细胞，再移植入体内，对损伤部位修复；第三种是分泌效应，信号引导。大部分干细胞进入体内并不会分化成损伤部位的细胞，而是通过分泌活性因子，调节免疫或促进组织修复。

iPSC 作为一类多能干细胞，具有易于获取、易于放大、可多向分化、免疫原性低、不存在社会伦理问题的特点。这些特点决定了iPSC是一种非常有效非常强大的治 疗工具。

细胞治 疗中的 iPSC 功能学鉴定

《人源性干细胞产品药学研究与评价技术指导原则》中指出，对中间体进行检定或质量检测，如对基因修饰的细胞或细胞因子诱导分化的细胞进行外源基因的转导效率或细胞分化情况、细胞表型以及基因型的检定等。

对于细胞表型情况的表征手段，主要通过转染效率、增殖率、细胞倍增时间、细胞形态等方面进行检测；对于细胞分化情况，可以通过染色成像、染色酶标的方式诱导并检测；转染效率可以通过 GFP 报告基因和双报告基因检测（酶标）相互验证进行评估。

iPSC 存在的问题

iPSC 在现在的研究以及发展中，还存在一些问题，最大的问题就是三个挑战，致瘤性、免疫原性和异质性。

➤ 致瘤性

畸胎瘤的形成是多能干细胞治 疗中最严重的问题。想要减少畸胎瘤的形成，首先要建立有效的体外定向分化体系，其次要去除未分化的细胞。目前在致瘤性上尚无公认、有效的方法消除，但可以通过集落形成实验检测致瘤性。

➤ 免疫原性

免疫排斥是细胞治 疗中最严重的问题，有研究表明，自体移植 iPSC 存在一定的这个免疫排斥，而出于时间和金钱的考虑，异体移植比自体移植更受青睐，尤其是在一些急性疾病中。有研究发现，本来就是免疫豁免的组织或者细胞在缺氧的环境下又会恢复免疫原性。但是在缺氧的环境下，如果给这株细胞过表达 HSP90α，就可以回到免疫豁免的状态。

➤ 异质性

异质性是任何多能干细胞中都存在的一个问题，在形态、生长曲线、基因表达和分化的倾向上，每一个细胞（即使是同一个供体来源）可能都是不同的。目前没有办法完全消除异质性带来的影响，但可以通过评估分化潜能来了解每一株细胞未来分化的趋势。

iPSC 的其他应用场景

iPSC 在肝毒性检测中也有应用。可通过 iPSC 诱导分化为肝细胞，构建 3D 肝细胞模型，，用 3D 肝细胞球对不同药物的肝毒性进行检测。另一方面，可以利用 iPSC 分化出来一些用于做药筛、药敏实验的细胞根据它的分化出来的细胞的面积表示药效。在体外疾病建模方面，有研究可在患者来源的成纤维细胞中建立 iPSC，将其分化为肌管，在肌管中发现了 RNA 病灶，于是用这个模型测试了“反义寡核酸质量”，有效地消除了 RNA 病灶，纠正了 iPSC 细胞来源的肌管中的错误剪接。

在以上的应用场景中，只要涉及到全自动转染分析、长时程细胞增殖分析、功能学鉴定、全自动培养和分化检测等领域，都可以选择安捷伦的 CBM 系统，而涉及到药敏试验、高通量筛选、高内涵筛选、药效学检测、毒理分析等，可以选择安捷伦的 Synergy 系列酶标仪或 Cytation 系列自动化成像系统，若有液体处理需求则可选择安捷伦的 EL406 洗板分液机。

BioTek CBM 智能活细胞成像分析系统

BioTek Cytation 7 细胞成像多功能微孔板检测系统

小结

目前，包括日本，美国，欧洲等国家正在积极推动 iPSC 衍生细胞产品的临床研究。而我国也在 iPSC 领域如火如荼地进行相关研究，但是大部分处在临床前研究阶段。虽然其中仍有不少挑战仍然需要进一步完善和验证，但是 iPSC 产品因为具备可进行批量制备和质量控制，也可以进行多次的基因编辑，解决原代细胞治 疗产品无法规模化生产和质控的问题，极大地降低了成本，因此在医疗应用方面有巨大的价值。

在 iPSC 领域，国内和国际的差别不算大，无论是基础研究还是应用方面，中国有望实现超车。