原文刊載於【中國科學院院刊】2024年第2期「科技與社會」，本文為精簡改編版
高建超 1 彭耀進2,3,4 韋薇1 魯爽1 高晨燕1*
1 國家藥品監督管理局藥品審評中心
2 中國科學院動物研究所
3 中國科學院大學
4 北京幹細胞與再生醫學研究院
自20世紀60年代人類首次利用流產胎兒組織建立人二倍體細胞系（HDCs）以來，人胚胎來源的細胞就被廣泛套用於生物醫學研究領域，為提高人類健康水平做出了重大貢獻。近年來，包括人胚幹細胞在內的人多能幹細胞在再生醫學領域展現出巨大的治療潛力，並受到各國政府和社會公眾的高度關註。同時，由於歷史文化、宗教信仰、倫理道德等多方面的因素，人胚胎來源細胞的研究和套用一直存在較大爭議。文章透過介紹人胚胎來源細胞在生物醫藥領域研究套用的歷史和進展，探究不同國家監管制度的演進，以期為完善中國對該領域的監管框架和技術要求提供有意參考。
生物醫藥產品在預防和治療疾病中扮演著重要角色，在醫藥工業中的占比日漸提升。這些產品的研發和生產需要使用各種類別的工程化細胞，包括人體組織來源細胞。這些細胞具有安全無致癌性、無外源因子、核型穩定和與人體細胞一致的蛋白質轉譯後修飾等特點，在多種疫苗和重組織蛋白的生產中起著至關重要的作用。隨著生命科學研究的進步，除了作為生產用細胞基質，人體來源細胞在再生醫學等領域的套用潛力也逐漸受到國內外高度關註。本文探究人體胚胎來源細胞在醫藥領域的套用歷史和在再生醫學領域的研究進展，並剖析國內外在該領域的倫理態度和監管政策演進，以期為完善中國對該領域的監管框架和技術要求提供有意參考。
1 人體胚胎來源細胞在生物醫藥領域的研究及套用歷史
HDCs在疫苗領域的研究和套用
HDCs來源於人體流產胎兒組織，具有正常人體核型，安全無致癌性，無潛伏外源病毒，對很多人類病毒易感等特性，是良好的疫苗生產用細胞基質。自20世紀60年代人類首次在疫苗生產中使用HDCs以來，HDCs已經在全球範圍內用於多種病毒性疫苗的生產，疫苗生產中常用的HDCs包括WI-38、MRC-5，KMB17、2BS、Walvax-2細胞系等。
20世紀50—60年代，美國威斯塔研究所 （Wistar Institute） 的海弗歷克（Hayflick） 從流產胎兒組織中分離並建立了多個HDCs用於發育生物學研究。其中，WI-38是海弗歷克在1962年從3月齡的女性流產胎兒肺組織中分離構建的HDCs。WI-38來源於單一供者，無外源病毒汙染，可長時間凍存並經過充分的安全性和有效性鑒定，很快取代原代猴腎細胞，成為世界上第一支用於人類病毒疫苗生產的人體細胞系。WI-38此後廣泛用於脊髓灰質炎、麻疹、腮腺炎、風疹、水痘和帶狀皰疹、狂犬病和甲肝疫苗生產，預計所產疫苗全球使用超過45億人次、挽救了超過1000萬人的生命。
1966年，英國國家醫學研究所 （NIMR） 的雅各布斯從1例14周齡的正常男性流產胎兒肺組織中分離建立了MRC-5細胞系。MRC-5與WI-38的病毒易感性、生長特性和增殖周期等比較接近，廣泛用於水痘、甲肝、脊髓灰質炎、天花和狂犬病等疫苗的生產。
1971年，中國開始提出使用HDCs替代猴腎細胞生產脊髓灰質炎疫苗，並於1973年建立了KMB17和2BS兩株HDCs。KMB17細胞系是由中國醫學科學院生物學研究所從1例4個月大女性流產胎兒的肺部組織中分離獲得的，已成功套用於脊髓灰質炎、甲型肝炎、腸道病毒等疫苗的制備和研究。2BS細胞系是由北京生物制品研究所從1例3個月大女性流產胎兒的肺部組織中分離獲得的，目前主要套用於脊髓灰質炎、水痘、甲型肝炎、風疹等疫苗的生產。
人流產胎兒來源細胞在重組織蛋白和基因治療領域的研究和套用
在抗體或其他重組織蛋白藥物的制備中，轉譯後修飾如N-聚糖的結構、數量及位點會影響最終產物的生物活性、體內穩定性、清除率及免疫原性等，人體細胞系與非人類細胞系相比，表達產物的轉譯後修飾特征更加接近正常人體特性，因此很多治療用重組織蛋白使用人體細胞系作為生產用細胞基質。除了重組織蛋白藥物，很多基因治療產品或基因治療用病毒載體的研發制備也常常使用人體細胞系作為細胞基質。在這些細胞基質中，較為常見的細胞系包括流產胎兒組織來源的HEK293和PER.C6等。
HEK293細胞系是1972年荷蘭生物學家艾力斯·範德貝 （Alex van der Eb） 和弗朗克·格雷厄姆（Frank Graham） 利用經過剪下的腺病毒5基因轉染人流產胎兒腎細胞，使其永生化後培養建立的。由於HEK293可以在無血清培養基中懸浮培養，擴增較快而且很容易轉染，是一種理想的蛋白或病毒表達載體，廣泛套用於生物醫學研究和生產。利用HEK293細胞系生產的重組織蛋白藥物有重組人凝血因子Ⅷ-Fc融合蛋白（rFⅧFc） 、重組人凝血因子Ⅸ-Fc融合蛋白（rFⅨFc） 、度拉糖肽等。
除了用於重組織蛋白藥物生產，由於HEK293細胞基因組中整合了腺病毒E1 A/B基因，還經常用於復制缺陷型腺病毒 （AdV） 或腺相關病毒（AAV） 載體疫苗和基因治療藥物，以及嵌合抗原受體T細胞（CAR-T） 所需病毒載體的生產。除了用作病毒載體疫苗和基因治療藥物的生產用細胞基質，HEK293細胞還用於mRNA等新技術疫苗的研發和測試。
1985年艾力斯·範德貝利用同樣的方法轉染從1例18周齡的流產胎兒中分離的視網膜細胞，建立了PER.C6細胞系，此後用於基於腺病毒載體的基因治療產品，以及埃博拉病毒、流感病毒、流行性乙型腦炎病毒和HIV等病毒載體疫苗的研發。在重組織蛋白藥物方面，利用PER.C6細胞系生產的狂犬病毒中和抗體CL184、針對顆粒球-巨噬細胞集落刺激因子 （GM-CSF） 的全人源單複制抗體MOR103正在研發過程中。
人胚胎或流產胎兒來源細胞在再生醫學領域的研究及套用
隨著生命科學研究的發展，人多能幹細胞具有近乎無限的自我復制能力和向3個胚層的多向分化能力，可能有助於恢復人體受損組織器官功能，因此在再生醫學領域展現出廣闊的套用前景。根據來源的不同，人多能幹細胞主要分為2類：人胚幹細胞 （ESCs） 和誘導多能幹細胞（iPSCs） 。1998年，美國威斯康辛大學占士·湯姆遜（James Thomson） 教授在世界上首次利用體外受精的囊胚建立了ES細胞系H9，該細胞系具有正常核型，具有向3個胚層分化的全能性，此後世界各地的科學家利用該細胞系培養建立了數10種前體或成熟細胞系，成為世界上研究最廣泛的ES細胞系之一。2000年，以色列科學家約瑟夫·伊茨科維茨-艾爾多（Joseph Itskovitz-Eldor） 教授在湯姆遜教授工作的基礎上，利用供者捐獻的囊胚建立了ES細胞系I6。日本京都大學利用供者捐獻的囊胚建立了12株人胚幹細胞系（KhES 1-5，SEES 1-7） ，並在無飼養細胞及動物源成分的最佳化培養條件下，在2018年建立了日本第一株臨床級ES細胞系KthES11用於再生醫學產品的開發。為滿足生命科學和再生醫學研究的需要，目前全世界已建立數百株ES細胞系，美國國家衛生研究院（NIH） 中登記的人胚幹細胞系已近500株，中國國家幹細胞資源庫（NSCRC，原北京幹細胞庫） 中也保存了超過350株人胚幹細胞系，並建立了中國首個臨床級人胚幹細胞系。
2009年，美國食品藥品管理局 （FDA） 在世界上首次批準利用ES細胞培養制備的細胞產品開展臨床試驗，該試驗利用ES細胞分化成的少突膠質前體細胞治療脊髓損傷（NCT01217008） ，後續陸續批準ES細胞分化的視網膜色素上皮細胞治療黃斑變性、胰腺β細胞治療糖尿病等臨床試驗，並顯示出初步的治療潛力。中國藥品監督管理部門也批準了利用ES細胞分化的間充質樣細胞治療半月板損傷、急性呼吸窘迫症候群等臨床試驗。同時，利用ES細胞培養制備的前體或成熟細胞在世界各國也陸續開展臨床試驗。
截至2019年，在美國臨床試驗登記平台和世界衛生組織國際臨床試驗登記平台 （ICTRP） 上，有30多項利用人多能幹細胞來源的細胞治療各類疾病的臨床試驗，其中約73%的治療用細胞源自人胚幹細胞（ESCs） ，主要分布在中國、美國、以色列、英國和南韓等；27%的細胞源自誘導分化的多能幹細胞（iPSCs） 。利用ESCs誘導分化產生的細胞包括視網膜色素上皮細胞（RPE） 、心肌細胞（CM） 、星形膠質細胞、神經前體細胞、間充質樣細胞、角膜上皮樣細胞等，探索治療的疾病包括老年性黃斑變性、心力衰竭、肌萎縮性脊髓側索硬化癥、帕金森病、半月板損傷和嚴重角膜上皮損傷等。
人胚胎來源細胞在生物醫藥領域研究套用的爭議
由於歷史文化、宗教信仰、倫理道德等多方面的因素，人胚胎來源細胞在各國的研究和套用一直存在爭議，爭議的主要焦點在於初始細胞的來源和獲取過程。20世紀末以來，人胚胎來源細胞的來源和套用範圍進一步拓展，來源從最初主要是流產胎兒來源的組織，到利用體外受精時多余的配子或囊胚建立的胚胎幹細胞系；研究和套用領域從最初的生產用細胞基質，逐步拓展到利用初始細胞系制備成細胞治療產品，用於疾病治療或功能修復。隨著以細胞治療為代表的再生醫學逐步進入大眾視野，除了對細胞產品直接用於人體的安全性風險的擔憂，人們也再度審視關於細胞來源和獲取過程的爭議。數10年來，隨著生命科學研究的進步和套用領域的拓展，各國監管機構、國際組織和國內外學術界等不斷完善對於人胚胎來源細胞研究和套用的倫理認識和監管政策。
2 國際學術界共識和各國監管政策演進
經過半個多世紀的研究和套用，人類對建立人體胚胎或流產胎兒來源細胞系的科學和倫理認識逐步深入，遺傳鑒定、培養技術和質素控制等也明顯提高。1964年世界醫學協會首次透過【赫爾辛基宣言】，確定了人類醫學研究的倫理原則，此後各國陸續建立了人類相關研究的倫理規則。各國政府也根據自身情況制定或完善了對人體胚胎來源細胞研究套用的監管要求。
如同人們對人胚胎來源細胞爭論的主要焦點，如何看待初始細胞的來源和獲取，也是觀察各國監管態度的重要標誌。 監管態度較為開放的國家包括英國、日本、以色列等，英國1990年透過【人類受精與胚胎學法案】允許建立人胚幹細胞系用於必要的研究。日本政府為加快再生醫學療法的研究套用，2014年實施了【再生醫學安全法】和【藥品和醫療器械法】，為支持人胚幹細胞在內的各種類別幹細胞的研究和套用奠定了法律基礎。以色列很早對人胚幹細胞的研究持開放態度，1999年立法機構透過了【禁止基因幹預法】，禁止生殖細胞基因組修飾及人類生殖性複制研究，同時明確允許使用人類胚胎進行幹細胞研究及治療性複制以構建人體組織或器官。歐盟允許各成員國對人胚幹細胞研究保留監管的自主性，法國、德國監管態度相對保守，但近年來呈現開放趨勢。法國禁止人胚幹細胞研究近20年後，2013年透過修訂【公共衛生法】，同意開展人體胚胎及人胚幹細胞研究，但只限於利用體外輔助生殖剩余的胚胎。德國禁止建立人胚幹細胞系，但允許使用進口的人胚幹細胞用於必須的研究。美國是對胚胎幹細胞研究爭論最激烈的國家，對胚胎幹細胞研究進行監管的政策和法律是美國公共政策制定中最為棘手的問題之一，並未統一聯邦政府和社會層面的監管態度。美國聯邦政府對人胚幹細胞研究的監管主要適用1995年生效的【迪基-韋克修正案】。該修正案禁止聯邦資金資助破壞人類胚胎的研究，但並不禁止州的經費或私人資金用於人胚幹細胞系的建立和使用。
除了基於法律框架的頂層設計，為了提高幹細胞系建立的規範性、傳代擴增過程中的質素穩定性，以及後續研究或套用的生物安全，各國監管機構也逐步完善相關技術指南，以確保研究或產品開發的有序進行。 美國國立衛生院（NIH） 透過釋出【使用人類多能幹細胞研究指南】【人胚幹細胞研究指南】等指南性檔，明確了對人胚幹細胞系在NIH登記的倫理要求，包括供者的知情同意、放棄妊娠的原因必須與後續研究無關等。美國食品藥品監督局（FDA） 對源於人胚幹細胞的細胞治療產品進行技術評價時，主要關註與幹細胞全能性和多向分化相關的安全性風險，並制定了供者篩查和供體細胞檢測要求，以確保細胞來源的生物安全，避免傳播疾病或對使用者產生安全風險。歐洲藥品管理局（EMA） 在2009年釋出了針對基於幹細胞的醫藥產品的立場檔，對該類產品藥學、非臨床和臨床研究中需註意的技術問題進行了闡述。英國要求人胚幹細胞的研究和使用應符合英國幹細胞銀行指導委員會釋出的相關指南，並由英國人類受精和胚胎學管理局（HFEA） 、人體組織管理局（HTA） 、藥品和健康產品管理局（MHRA） 、基因治療咨詢委員會（GTAC） 等機構進行監管。日本要求胚胎來源幹細胞的獲取、分配和使用等程式需按照MHLW和文部科學省（MEXT） 等內閣部省釋出實施的【人類人胚幹細胞來源指南】和【人類人胚幹細胞的分配和使用指南】進行，源自人胚幹細胞的藥品和醫療器械還應符合【確保人類人胚幹細胞來源的藥品和醫療器械的質素和安全性的指南】，以確保產品的質素和安全性。
2003年，中國科學技術部和衛生部聯合印發了【人類胚胎幹細胞研究倫理指導原則】，明確了人胚幹細胞的來源、獲得方式、研究行為規範等，禁止買賣人類配子、受精卵、胚胎或胎兒組織等。2015年，由國家衛生計生委和國家食品藥品監管總局釋出的【幹細胞臨床研究管理辦法 （試行） 】中也對幹細胞的來源和獲取以及臨床研究中的倫理審查等明確了相關要求。
3 結語
自20世紀60年代人類首次利用流產胎兒組織建立人二倍體細胞系以來，利用流產胎兒組織建立的胎兒前體細胞系 （FPCs） 或從早期囊胚構建的人胚幹細胞系（ESCs） ，均被廣泛套用於生命科學和醫學研究領域，為提高人類健康水平作出了重大貢獻。隨著再生醫學研究的快速發展，以ESC和iPSC為代表的人多潛能幹細胞在老年退行性疾病、遺傳病等多種人類疾病中展現出治療潛力，成為未來生物醫學發展的重點方向之一，受到各國政府和社會公眾的高度關註。但同時， 人體胚胎來源細胞系的研究或套用涉及復雜的歷史文化、宗教信仰和社會倫理等因素，對其來源和使用的爭議也在世界各國廣泛存在。回顧人體胚胎來源細胞的科學史和在生物醫藥領域研究套用的發展歷史，並在生命科學研究和技術快速發展的時代背景下，了解國際學術界的研究共識及不同國家監管態度的演進，可以為規範中國人體胚胎來源細胞在生物醫學領域的研究套用提供借鑒，有助於完善中國對該領域的監管框架和技術要求，推動科技發展提高人民健康水平。
高建超 國家藥監局藥品審評中心生物制品臨床部主審審評員。主要研究領域：生物制品臨床審評。
高晨燕 主任藥師，國家藥監局藥品審評中心生物制品臨床部部長。主要研究領域：生物制品臨床審評。
文章源自： 高建超, 彭耀進, 韋薇, 等 . 人胚胎來源細胞在生物醫藥領域的套用歷史及研究和監管進展 . 中國科學院院刊, 2024, 39(2): 388-396. DOI: 10.16418/j.issn.1000-3045.20230307001
