簡述間充質幹細胞藥物開發策略,這篇值得一讀!

撰文：張磊

來源：幹細胞者說

幹細胞藥物開發的目的是，從「一對一」的個體化幹細胞臨床應用轉向「一對多」的臨床治療方案，為臨床提供標準化的幹細胞製品。

藥物的開發需要遵循常規藥物開發的流程，包括：藥學研究、非臨床研究、臨床試驗申請、早期臨床試驗、確證性臨床試驗、新藥申請和批准上市等過程。

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幹細胞製劑開發要點概述

幹細胞製劑藥學研究，主要包括工藝開發與質量評價：

供者篩查、組織採集，細胞分離、純化、培養、保藏、鑑別、效力檢測，以及生物學特性、遺傳學穩定性研究，幹細胞庫技術標準及工作標準建立；

大規模細胞擴增、細胞製備工藝、劑型選擇、包裝選擇、處方篩選、製劑凍存/復甦工藝，體外操作對幹細胞生物學特性的影響，過程質量控制，幹細胞藥物放行標準建立；

產品凍存與復甦、冷鏈運輸技術、臨床快速檢驗、穩定性研究等，穩定性研究包括凍存條件下製劑影響因素試驗、長期試驗，模擬臨床應用條件的試驗等，通過這些實驗獲得的藥品穩定性信息來確定藥物的儲存運輸條件、包裝以及有效期。

幹細胞製劑開發過程服從GMP原則，但應充分考慮活的藥物與傳統藥物區別：

1. 供者細胞的合理性及篩查；

2. 生產材料應考慮，供者細胞、生產過程細胞分類分級管理，生產用原材料的風險評估，外源因子去除，限制動物及人來源材料，基因修飾/改造按高風險管控，輔料使用考慮必要性、安全性和合理性；

3. 製備工藝與過程控制應證明可行性與穩健性，生產工藝的設計（QbD）應避免細胞發生非預期的或異常的變化，全過程監控、持續改進，用連續自動化、全封閉手段減少汙染；

4. 強調過程控制與製品放行互補，高風險操作評估，細胞製劑與回輸製劑轉換驗證；

5. 質量研究取代表批次及生產階段細胞的特性、功能性、純度和安全性等分析；

6. 質量控制基於過程理解，兼顧認知，逐步完善，確證性與商業化保持一致；

7. 臨床質量核准，方法驗證與藥典適用性驗證，快速微量方法相互驗證；

8. 穩定性研究應採取連續工藝，適用包裝密封性研究、冷凍儲存適應性研究等，運輸條件，模擬使用；

9. 應對直接容器和過程容器進行安全性評估和相容性研究，次級包裝應考察遮光性、密封性和抗擊機械壓力；

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臨床前研究環節

非臨床研究，包括臨床前藥效學、藥物的作用機制、一般藥理、毒理、藥物相互作用、藥代動力學等。  

非臨床研究是在動物身上進行的研究，目的是捕捉藥物的安全性和有效性的信號, 了解藥物在動物體內的吸收分布代謝排洩（ADME）及藥物藥代動力學（PK）/藥效學（PD）。相關動物種群中，對局部和全身毒性反應進行識別、鑑定、量化，識別其毒性的靶器官和部位，可逆性 (急性或慢性毒性)，量效關係。  

如果在人體應用時，安全劑量及劑量遞增方案的建議，毒性/活性的潛在靶器官的鑑定，識別臨床監測參數，病人的入組資格鑑定標準，終止潛在的不成功的開發計劃；優化給藥方案/種類合理性。  

幹細胞製劑藥理毒理學研究基本內容包括：

同種/異種幹細胞在動物體內的分布、定植、分化和轉歸等；  

異種/同種幹細胞在動物（鼠及大動物等）疾病模型體內有效性評價；  

一般毒性、特殊毒性（致瘤、促瘤、免疫毒性、生殖毒性等）、長期毒性評價試驗；  

由新藥開發機構進行的實驗室和動物研究，以觀察幹細胞針對目標疾病的量效關係，同時對幹細胞進行安全性評估，安全性評估必須在GLP實驗完成。

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幹細胞臨床試驗注意事項

新藥臨床試驗（Investigational New Drug，簡稱IND）申請：在臨床前試驗完成後，新藥註冊受理前召開藥品審評中心與註冊申請人溝通會議，然後向CDE提請一份IND。

提出的IND需包括以下內容：先期的體外試驗結果，體內的作用機制，藥理、藥效研究結果，安全性研究結果，後續研究的適應症和臨床方案等，臨床評價包括安全性、有效性評價，臨床研究風險及應急控制預案。

同時根據需要，所用幹細胞種子庫、半成品及成品在相關檢定機構進行覆核檢驗。IND需得到審核部門的審核和批准，審評機構自受理之日起60個工作日後，沒有給出否定或質疑的審查意見即視為同意，申請人可按照遞交的方案開展臨床試驗。

新藥臨床試驗需要遵循赫爾辛基宣言倫理原則、《新藥審批辦法》、《新藥審批辦法》、《藥品註冊管理辦法》中國/WHO/ICH GCP 指導原則、CDE註冊要求/新藥臨床研究指導原則。

臨床試驗是針對人類進行的、在健康志願者和患病患者身上進行的試驗，目的是在人類中建立藥物實體的安全性和有效性。細胞製品的臨床分為早期臨床試驗和確證性臨床試驗，取代傳統藥物的 I-III 期臨床試驗。

早期臨床試驗主要目的安全性，次要目的有效性，藥代動力學研究單次與多次給藥細胞活力、增殖、分化、分布、遷移，預期存活時間及生物學功能，是否長期存在或持久作用等；概念驗證試驗（Proof-of-concept, POC）應考慮短期效應與長期結局，劑量探索（dose finding）試驗包括起始劑量、有效劑量、最大耐受劑量等；

確證性臨床試驗，由於研究目的和研究問題的不同，而可能包含多個試驗項目，考慮細胞活性持續時間，遲發安全性要開展長期隨訪，持續監測安全性與藥理活性，長期有效性及充分暴露安全性，長期安全性監測失效、感染、免疫原性、免疫抑制、惡性轉化等風險。

通過兩個階段的臨床試驗，新藥開發機構將分析所有的試驗數據，如果數據能夠成功證明藥物的安全性和有效性，機構將向藥品監督機構提出新藥申請。一旦藥品監督機構批准了幹細胞新藥申請，此款幹細胞新藥就可以被醫師用於處方。

新藥上市與上市後再評價：GMP設施建設，產品生產驗證，新藥臨床應用安全性數據追蹤與分析。

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幹細胞製品開發流程

幹細胞藥物包括分離後不需擴增和需要擴增兩種形式的製品。

分離後不需擴增的製品（如臍帶血造血幹細胞），在細胞分離後就可直接獲得終產品，此類產品目前國家按第三類醫療技術管理。而此類產品在國外已經有按藥物申報的先例，並獲得FDA的NDA批准。

需要擴增的幹細胞藥物，由於需要較多的體外操作，對其安全性評價將是重點。國內尚無被批准的幹細胞藥物。以下為需要擴增的間充質幹細胞藥物開發流程（圖1）：

圖1.幹細胞藥物開發流程

參照國際幹細胞指南和國家相關標準規範，對供者篩查、樣本採集、分離、純化、誘導、入庫篩選以及所涉及的人員、設備設施、原輔材料、環境、操作程序進行規範，建立幹細胞庫技術標準，為幹細胞供試品製備提供臨床級種子來源。

參考質控指標包括：細胞鑑別、個體DNA指紋圖譜、細胞HLA分型、多向分化潛能、細胞純度、染色體核型分析、端粒酶活性和致瘤性。其中，生物活性檢測包括總細胞數和活細胞數，細胞活力和效力檢測。外來因子檢測細菌、真菌、支原體、病毒（HIV-1、B型肝炎、C型肝炎、巨細胞病毒、EB病毒等），以及相關的逆轉錄病毒，若使用抗生素殘留也應進行測試，

建立幹細胞的大規模培養、誘導分化、細胞製品製備、冷凍貯存、冷鏈傳輸、臨床配製等工藝。

依照GMP要求，質量保證將貫穿細胞製備的整個流程，制定標準操作程序（SOPs）對所涉及的人員、設備設施、原輔材料、環境、操作程序進行規範。工藝穩定後開展工藝驗證，製備連續10批以上符合標準的供試品。供試品製備能力為每批數十個臨床劑量，為細胞製品質量評價提供均一、穩定的供試品。

針對間充質幹細胞治療目標疾病，開展分子水平、細胞水平、動物水平研究，設置從供者篩查到臨床回輸放行全過程的質量控制點、安全性評價指標、功能性檢測指標等，建立實現對細胞形態、生物標誌物、細胞純度、細胞活率、倍增時限、細胞世代、傳代穩定性、遷移能力、分化能力、異常免疫反應、成瘤能力、生物學效力開展評估，建立分析測試方法並進行驗證。

評估體外過程對於生物學功能、免疫原性、基因組穩定性等方面的影響，確定限定傳代代次。

參照《中國藥典》（第三部）形式制定《供臨床用間充質幹細胞製造與檢定規程（草案）》，實現幹細胞供者篩查、入庫篩查、過程質量控制、中間品檢測、半成品檢測、細胞製品檢測及原輔材料檢測功能。

根據幹細胞製劑類型、適應症和給藥途徑建立動物評價模型，結合體外細胞學研究數據開展低/高代次和限定代次的幹細胞製劑的組織分布、遷移、歸巢、定植和分化、轉歸，致/促/抑瘤試驗、免疫原性和免疫毒性試驗，溶血實驗、過敏試驗、毒性試驗，特殊安全性試驗，有效性試驗等，對安全性指標、生物學效力參數進行驗證和評估。

相關動物種群中，對局部和全身毒性反應進行識別、鑑定、量化其毒性/活性的靶器官和部位，確認急/慢性毒性的可逆性及量效關係，研究DNA相互作用、組織兼容性、分泌物質、病毒複製能力、插入突變、致癌基因等。

人體應用時，安全劑量及劑量遞增方案的建議，識別臨床監測參數，建議病人的入組標準，建議主要與次要臨床終點。

早期臨床試驗，是首次在人體進行的的臨床試驗。其研究目的是了解藥物的安全性，確定有效的劑量範圍/最小有效劑量（MED），確定藥物的適應症/最佳劑量，對藥物的療效進行初步評價，並建立與安慰劑或者對照相比的有效性和安全性，觀察人體對新藥的耐受程度以及研究藥物代謝動力學，為制定給藥方案提供依據。

早期臨床試驗最低病例數是20-30例，總體一般不超過100例。通常採用藥物遞增研究，估計在達到病人不能接受的毒性前的最大劑量（MTD）。

確證性臨床試驗，通常是隨機、雙盲、對照（安慰劑/陽性對照）的多中心、大規模的驗證性研究。其研究目的是確認新藥對目標適應症患者的療效和安全性，藥品試驗總體須在300例以上，必須提供有統計學意義的療效的證據。產品上市後，仍需要在「真實世界」環境下繼續評價幹細胞新藥的風險和安全性以及其風險效益。

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文末小結

 新藥從實驗室進入到臨床試驗階段，通常被稱為新藥的「死亡之谷」。新藥開發是一個長期複雜的過程，資金密集、人才密集，成功率低，風險巨大。我國目前還未有幹細胞藥物被批准上市銷售，但已經有一些機構已經申報幹細胞藥物，並獲準進入臨床試驗。

隨著《臨床幹細胞臨床研究管理辦法（試行）》與《幹細胞製劑質量控制及臨床前研究指導原則（試行）》等文件出臺，國家幹細胞臨床研究專家委員會成立，幹細胞臨床研究機構及研究項目啟動備案工作。規範幹細胞臨床研究有助於為幹細胞藥物適應症選擇提供概念性驗證（PoC），減小藥物開發風險。

註：本文已刊登於《間充質幹細胞基礎與臨床（第二版）》一書。

1. 國家食品藥品監督管理總局,《細胞製品研究與評價技術指導原則（徵求意見稿）》,2016年12月16日  

2. 國家食品藥品監督管理總局,《細胞治療產品研究與評價技術指導原則》（試行）》2017年12月22日  

3. 國家藥典委員會《中華人民共和國藥典》,中國醫藥科技出版社,2015年6月5日