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干細胞檢測（二）｜干細胞臨床應用的生物學安全性

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年05月14日 08:05

原創(chuàng) 干細胞基地干就有未來

撰文│馬曉雪

編輯│畢紫娟

審校│湯紅明

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組稿策劃人

白志慧

上海市東方醫(yī)院（同濟大學附屬東方醫(yī)院）干細胞基地GMP實驗室副主任兼質(zhì)檢部主任

擔任上海市東方醫(yī)院人體細胞臨床研究倫理委員會委員、中國整形美容協(xié)會干細胞研究與應用分會第二屆理事會理事，以及全國生化檢測標準化技術委員會細胞檢測工作組的成員，長期從事干細胞質(zhì)量檢測與管理工作，組織通過CNAS ISO/IEC 17025認可，為8項國家備案的干細胞臨床研究項目提供質(zhì)檢和放行檢驗服務，推進3項干細胞藥品申報，獲2項IND批件。申請3項發(fā)明專利，授權1項，發(fā)表7篇論文（含2篇SCI），參與制定1項行業(yè)標準和4項國家標準。

干細胞技術在再生醫(yī)學和細胞治療領域展現(xiàn)了巨大的應用潛力。為了確保干細胞產(chǎn)品的安全性、有效性和質(zhì)量穩(wěn)定，必須經(jīng)過一系列嚴謹?shù)臋z測和控制。干細胞關鍵檢測內(nèi)容包括基本生物學屬性、生物學安全性、微生物學安全性、生物學有效性、理化檢測和殘留檢測。

基本生物學屬性檢測：基本生物學屬性檢測是干細胞產(chǎn)品質(zhì)量評估的基礎，涵蓋細胞活率、群體倍增時間、細胞周期等。通過這些檢測，研究人員可以確保干細胞在治療應用中的活性和功能不受影響，保證其在臨床治療中的有效性。

生物學安全性檢測：干細胞產(chǎn)品在臨床應用中的生物安全性至關重要。生物學安全性檢測包括基因突變、腫瘤形成風險和免疫反應評估。通過成瘤性和遺傳穩(wěn)定性檢測，可以確保干細胞在體內(nèi)不會引發(fā)惡性變化或其他安全隱患。

微生物學安全性檢測：為了防止干細胞產(chǎn)品在生產(chǎn)和儲存過程中受到微生物的污染，必須進行嚴格的微生物學安全性檢測。無菌檢測、支原體檢測、病毒檢測有助于確保干細胞制劑不含病原微生物，確保其在臨床應用中的安全性。

生物學有效性檢測：干細胞產(chǎn)品的生物學效力試驗是確保其在臨床應用中發(fā)揮預期療效的重要檢測手段。通過分化能力、免疫調(diào)節(jié)功能等的評估，研究人員能夠驗證干細胞的治療潛力，并為其在疾病治療中的應用提供科學支持。

理化檢測：理化檢測主要針對干細胞產(chǎn)品的外觀、pH值、滲透壓等物理化學特性進行評估。這些指標對于產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和安全性至關重要。例如，干細胞制劑的滲透壓必須符合人體的生理條件，以避免臨床使用過程中引發(fā)不良反應。此外，可見異物的檢測有助于排除產(chǎn)品中潛在的物理污染物，確保產(chǎn)品在使用過程中的安全性。

殘留檢測：干細胞產(chǎn)品的殘留檢測旨在確保制劑中的外來物質(zhì)，如培養(yǎng)過程中使用的消化酶、凍存液等，未對產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性造成影響。常見檢測項目包括DMSO（冷凍保護劑）殘留檢測、病毒殘留檢測等。這類檢測能夠避免潛在的毒性反應或免疫反應，確保制劑的純度和安全。

【編者按】本公眾號邀請了GMP實驗室東方醫(yī)院干細胞基地的白志慧副主任組稿了干細胞檢測的系列文章，將分6期推出并詳細為大家介紹。第一期推出了《》，本期推送干細胞檢測系列文章的第二篇：干細胞檢測（二）｜干細胞臨床應用的生物學安全性。干細胞技術在醫(yī)學領域展現(xiàn)了巨大的潛力，尤其是再生醫(yī)學和復雜疾病治療方面。然而，隨著干細胞治療逐漸走向臨床，生物學安全性成為一個重要的關注點。本期文章探討了干細胞臨床應用中的生物學安全性問題，以及如何提高干細胞治療的生物學安全性，并介紹了干細胞生物學安全性檢測的相關內(nèi)容，包括HLA配型檢測、遺傳穩(wěn)定性檢測、成瘤/致瘤性檢測及異常毒性檢測等方法，旨在為干細胞臨床應用提供參考，推動干細胞產(chǎn)品的研發(fā)與臨床轉化應用。

一、干細胞的特性

自我復制與更新

自我復制與更新指細胞分裂增殖的過程，一個細胞能復制成兩個完全一樣的細胞，生的子代細胞仍維持親代細胞的原始特性。

多向分化潛能

多向分化潛能指干細胞能向不同組織分化的能力。例如造血干細胞移植，即利用了造血干細胞的分化功能。

二、臨床應用中的生物學安全性問題

免疫反應

在干細胞治療中，免疫反應是一個重要的生物學安全性問題。干細胞移植可能會引發(fā)受體免疫系統(tǒng)對移植細胞產(chǎn)生排斥反應。尤其是異體干細胞可能會被識別為外來物質(zhì)，從而引發(fā)免疫攻擊。

基因突變和不穩(wěn)定性

在體外培養(yǎng)過程中，干細胞可能發(fā)生基因突變或染色體不穩(wěn)定，這可能影響其臨床使用的安全性。因此，必須對干細胞進行嚴格的基因檢測和監(jiān)控，以確保其穩(wěn)定性和安全性。

腫瘤形成風險

干細胞具有高度的增殖能力，這一特性使得它們在再生受損組織的同時，也存在體內(nèi)形成腫瘤的風險。多能干細胞產(chǎn)品中可能存在殘留未分化細胞、非預期分化細胞、惡性轉化細胞及突變等問題，這些都會增加產(chǎn)品的安全隱患。此外干細胞復雜的制備工藝，包括長時間的細胞傳代、分化和其他離體操作，都可能增加細胞發(fā)生遺傳和表觀遺傳變異/不穩(wěn)定性的風險。誘導多能干細胞在基因編輯過程中可能導致的基因突變和染色體變異等問題，也是值得關注的風險點。

長期效果和安全性

目前，大多數(shù)干細胞治療的研究和應用主要集中在短期效果上，但長期效果的研究仍然不足。干細胞治療的長期安全性包括對治療部位的持續(xù)影響及全身可能出現(xiàn)的變化。持續(xù)的監(jiān)測和評估對確保干細胞治療的長期安全性至關重要。

三、如何提高干細胞治療的生物學安全性

確保來源安全

選擇合適的干細胞來源（如胚胎干細胞、成體干細胞、誘導多能干細胞等）并確保這些細胞來源無遺傳缺陷或潛在病原體。細胞來源需符合倫理要求，并進行嚴格的基因篩查，排除遺傳缺陷。

嚴格的篩選和監(jiān)測

在臨床應用前，必須對干細胞進行嚴格的篩選和質(zhì)量控制。包括細胞來源、培養(yǎng)條件、分化狀態(tài)等都需要經(jīng)過詳細的驗證和監(jiān)測。進行嚴格的表型和功能驗證，通過流式細胞術、免疫組化等方法確認干細胞的標志物和分化潛能。通過體內(nèi)、外和功能測試，評估細胞在體外培養(yǎng)中的增殖和分化能力，及其在動物模型中的實際效果。同時，需對患者的長期健康狀況進行跟蹤研究，以確保治療的安全性。

個體化治療

每個人的年齡、疾病狀態(tài)和免疫系統(tǒng)功能會影響MSC治療的效果和安全性。由于不同個體和疾病對MSC的需求量不同，劑量過大會引發(fā)免疫反應，而過小則效果不足。因此，需要根據(jù)患者的具體情況選擇合適的干細胞來源和給藥劑量。例如，年長或免疫功能較弱的患者可能需要小劑量多次輸注，而某些特殊疾病可能需要更高劑量或特定來源的MSC。個體化治療方案是提升MSC療效和安全性的關鍵，能夠提高療效并降低不良反應風險。

確保無菌操作

在符合GMP（良好生產(chǎn)規(guī)范）標準的設施中進行干細胞的制備和處理，防止污染。確保操作人員接受嚴格的無菌技術培訓，減少人為因素造成的污染風險。

改進技術和方法

研究人員正在不斷改進干細胞技術，以提高其安全性。例如，開發(fā)新型的細胞標記和追蹤技術，幫助實時監(jiān)測細胞在體內(nèi)的行為和變化。此外，改進的分化技術可以減少未分化細胞的比例，從而降低腫瘤風險。

四、干細胞的生物學安全性檢測內(nèi)容

干細胞生物學安全性是指由遺傳學或表觀遺傳學變異，或由制備過程所導致的細胞生物學特性改變相關聯(lián)的安全性，其中包括細胞進入體內(nèi)可能存在的成瘤性、致瘤性問題，以及異常免疫反應、異常分化、異位遷移或停留等安全性問題。

HLA配型檢測

HLA配型檢測主要用于確定個體的HLA基因型，包括HLA-A、HLA-B、HLA-DR等位基因。干細胞治療中的HLA配型檢測用于確保供、受體間的免疫相容性，降低排斥反應風險。在骨髓移植和外周血干細胞移植中，HLA配型檢測有助于找到最合適的干細胞來源。HLA配型常用的檢測方法包括PCR（聚合酶鏈反應）、SSP（特異性引物法）、SBT（序列基礎分型）、微陣列技術。

遺傳穩(wěn)定性檢測

干細胞在長期培養(yǎng)及應用中需確保其遺傳穩(wěn)定性，常用的檢測方法包括染色體核型分析、熒光原位雜交、基因組測序、微陣列技術、SNP分型等。其中染色體核型分析是較為簡便的方式，通過核型分析評估細胞的染色體數(shù)目和結構，確認是否存在遺傳突變或不期望的基因改變，以確保無染色體異?；蛲蛔儯ＷC細胞的遺傳穩(wěn)定性。這一檢測可以防止遺傳問題對治療結果的影響，對干細胞應用極其重要。

成瘤性檢測

成瘤性指將細胞接種動物后，接種細胞在動物體內(nèi)形成（腫）瘤的過程，成瘤性檢查的目的是確定細胞基質(zhì)接種動物后形成腫瘤的能力。為確保干細胞在臨床應用中不會形成腫瘤，需對干細胞進行成瘤性檢測。檢測方法為通過動物模型或體外實驗檢測干細胞是否有潛在的腫瘤形成能力，具體可通過免疫缺陷小鼠皮下注射，觀察小鼠是否有腫瘤形成來判斷；或通過軟瓊脂克隆形成實驗，若無克隆形成則判定無成瘤風險；還可以通過檢測干細胞端粒酶活性，如TRAP法，評估增殖能力是否正常，避免因過度增殖或異常分化引發(fā)腫瘤。

致瘤性檢測

致瘤性指的是某些細胞或物質(zhì)誘導動物本身細胞形成腫瘤的特性。在干細胞研究和治療中，評估和控制干細胞的致瘤性是確保治療安全性的關鍵。一般通過將待檢細胞裂解物和細胞DNA分別接種新生動物進行致瘤性檢測。

異常毒性檢測

異常毒性是指由生產(chǎn)過程中引入或其他原因所致的毒性。通過給予動物一定劑量的供試品溶液，在規(guī)定時間內(nèi)觀察動物的異常反應或死亡情況，確保干細胞在臨床應用中的安全性，減少不良反應，保護患者健康。異常毒性試驗包括小鼠和豚鼠試驗，在觀察期內(nèi)需確保動物全部存活且無異常反應，體重應增加，判定為無異常毒性。此項檢測對于確保干細胞臨床應用具有十分重要的意義。

五、總語

干細胞技術在醫(yī)學領域的應用前景廣闊，但其生物安全性問題也不可忽視。通過以上多種安全性檢測方法有助于確保干細胞治療的生物學安全性，減少潛在風險。通過不斷研究和改進技術，可以在保障患者安全的前提上，充分發(fā)揮干細胞的治療作用。了解這些生物學安全性問題有助于更好地應用干細胞技術，推動其在臨床上的安全應用與發(fā)展。

撰稿作者簡介

馬曉雪

現(xiàn)任國家干細胞轉化資源庫、上海市東方醫(yī)院（同濟大學附屬東方醫(yī)院）干細胞基地GMP實驗室質(zhì)檢主管，主要負責間充質(zhì)類干細胞和誘導多能干細胞的生物學安全性檢測、理化特性檢測、微生物安全性檢測、殘留物檢測等質(zhì)量研究，主要研究方向為干細胞在心衰中免疫調(diào)控相關研究的質(zhì)量控制，已發(fā)表SCI論文5篇。

現(xiàn)任

審稿人徐國東

現(xiàn)任武漢珈創(chuàng)生物技術股份有限公司研發(fā)總監(jiān)，微生物學博士，高級工程師。多年來專注于生物制品質(zhì)量研究，在細胞質(zhì)量控制領域積累了豐富的經(jīng)驗。發(fā)表SCI論文5篇，授權發(fā)明專利17項。主持多項省市科研項目，先后獲得湖北省科技進步二等獎、湖北省科技成果推廣三等獎、光谷3551創(chuàng)新人才。

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