人诱导多能干细胞：心血管疾病治疗新希望

兰州大学第二医院、兰州大学口腔医院的团队在行业期刊《心血管病学进展》（2024年11月第45卷第11期）上发表了题为《人诱导多能干细胞用于心血管疾病治疗的研究进展》的综述报告。

该报告指出，心血管疾病是全球范围内导致活动能力丧失最常见的病因之一，目前中国约3.3亿人患病，现有治疗方式仅延缓疾病进展，难以逆转已存在的心血管损伤，最终则进展为器官衰竭。

图.iPSCs用于心血管疾病治疗。注：hiPSC-ECs,人诱导多能干细胞衍生血管内皮细胞；hiPSC-CMs,人诱导多能干细胞衍生心肌细胞；miRNA，微RNA。

因此如何逆转心血管损伤，成为临床治疗领域的关键。干细胞凭借其干性优势成为焦点，其中人诱导多能干细胞（iPSCs)可诱导分化成心血管细胞，不仅能通过直接替代和旁分泌的方式治疗疾病，还能通过体外培养构建各类心血管疾病模型，为治疗提供理论依据。

iPSCs及其分化细胞可通过在体替代修复受损细胞，同时还能通过离体培养建立模型，在心血管疾病治疗领域应用前景广阔。因此作为高效且长期的研究平台，iPSCs在心血管疾病的研究和治疗领域具有极大的应用潜力。

iPSCs 的使用已导致细胞免疫疗法的范式转变

诱导性多能干细胞 (iPSC) 的使用已导致细胞免疫疗法的范式转变。通过将体细胞重新编程为多能状态，iPSC 代表了多种细胞谱系的可再生来源，包括 T 细胞、自然杀伤 (NK) 细胞和巨噬细胞。

这种能力在医学领域具有重要意义，它绕过了自体患者衍生产品的局限性，并提供了开发源自健康供体来源的同种异体“现成”细胞疗法的潜力。

1.iPSC 衍生的 T 细胞和 CAR-T 细胞疗法

传统自体嵌合抗原受体 (CAR) T 细胞疗法推动了免疫疗法的重大进展，但受到 T 细胞适应性不佳、患者起始材料有限以及制造过程复杂且昂贵的等因素的限制。

iPSC 技术提供了一种克服这些生产瓶颈的方法，即从健康供体来源获取治疗性 T 细胞。该过程涉及体细胞重编程，然后定向分化为造血祖细胞 (HPC)。

衍生的造血祖细胞(HPC)必须在精确的条件下培养，包括暴露于 Notch 配体（如 DLL4）和细胞因子混合物（如 IL-2、IL-7 和 IL15），这些旨在模拟 T 细胞成熟所必需的胸腺环境。

一旦细胞分化，iPSC 衍生的 T 细胞就会经过 CAR 工程，以针对肿瘤相关抗原 (TAA) 的特异性。

除了在制造方面具有明显优势外，同种异体 iPSC 衍生的 CAR-T 产品还比自体产品具有一系列治疗优势。

例如，主 iPS细胞资源库可在良好生产规范 (GMP) 条件下实现一致、可扩展的生产。使用健康供体作为原始细胞也可能提高细胞适应性、持久性和抗肿瘤效力（相对于患者 T 细胞）。

多抗原 CAR 靶向提高了肿瘤表位覆盖率，而基因组去除内源性 T 细胞受体 (TCR) 和人类白细胞抗原 (HLA) 分子是减轻移植物抗宿主病 (GvHD) 相关风险的关键。

图 1.  iPSC分化为NK细胞的 2D 和 3D 方案示意图。图片来源：ACROBiosystems

2.iPSC衍生的NK细胞：利用先天免疫力

iPSC 衍生的 NK 细胞疗法代表了另一种治疗途径，它利用了 NK 细胞的先天能力和 iPSC 的无限扩增潜力。iPSC-NK 细胞源自健康供体（与自体 CAR-T 不同），这意味着这些细胞可以通过定向分化为淋巴谱系来持续制造。

通过模拟体内NK 细胞发育，可以使用反映自然 NK 细胞发育的细胞因子和生长因子将 iPSC 分化为 NK 细胞。

当前的进展已导致无饲养层分化协议的开发，简化了流程并同时提高了可扩展性。

这些方法利用逐步暴露于一系列生长因子，包括 VEGF、SCF、BMP4、Flt3-L、IL-3、IL-7 和 IL15。这些生长因子与基质支持一起使用，引导 iPSC 经历 HPC 阶段，成为功能性细胞毒性 CD56+CD3- NK 细胞。

同种异体 NK 细胞具有直接细胞介导的肿瘤细胞毒性和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性 (ADCC) 优势。它们还可以通过 CAR 进行改造，以实现 HLA 独立的肿瘤靶向治疗。

值得注意的是，与 T 细胞相比，NK 细胞谱系具有更有利的安全性，发生 GvHD、细胞因子释放综合征 (CRS) 和神经毒性的倾向较低。

同种异体 NK 细胞治疗的前景光明，对 NK 细胞在血液学和实体肿瘤适应症中的安全性、有效性和适用性的研究仍在持续进行。

目前正在开展工作以增强 iPSC 衍生的 NK 细胞的归巢、持久性和肿瘤浸润能力，并最大限度地降低同种异体环境中的排斥风险。CAR-NK 细胞的开发（将 CAR 技术与 NK 细胞特有的细胞毒性相结合）代表了下一代免疫疗法的重要发展。

工程 NK 细胞有可能提供比CAR-T 细胞疗法更安全、更有效的替代方案，特别是在治疗免疫抑制性实体肿瘤时。

图2.  iPSC 衍生的 NK 细胞治疗示意图。Immune Netw. (Shin) 2020;20(2):e14。图片来源：ACROBiosystems

3.iPSC 衍生的巨噬细胞：一个新兴的前沿领域

iPSC 建立在 T 和 NK 细胞工程平台的成功基础之上，提供了以 CAR-巨噬细胞 (CAR-Ms) 形式创建一类新型细胞免疫疗法的潜力。

CAR-M 疗法利用巨噬细胞的固有能力。巨噬细胞是一种多功能免疫细胞，具有吞噬作用、组织重塑和发挥抗炎作用。

这些经过改造的巨噬细胞随后可以被重定向以专门瞄准和消灭癌细胞，从而为治疗包括血液肿瘤和实体肿瘤在内的一系列恶性肿瘤提供一种有希望的新方法。

通过利用其沿髓系定向分化的能力，可再生 iPSC 能够通过使用 M-CSF、GM-CSF、IL-3 和 IL-4 等生长因子培养 HPC 来产生成熟的 CD14+CD16+ 巨噬细胞。

这些吞噬巨噬细胞可以通过基因改造来表达 CAR，从而有效地将其抗原呈递、细胞毒性和免疫调节功能重定向至特定的 TAA。

CAR-M治疗领域仍处于早期阶段，仍存在一些限制和挑战需要解决。

一个主要担忧是免疫抑制肿瘤微环境 (TME) 可能会破坏 CAR-M 的抗肿瘤功能，尽管临床前模型表明 CAR-M 可能具有重新编程 TME 的能力。

CAR-M 作为单一疗法的疗效仍存在不确定性，而可能需要与其他形式的癌症免疫疗法（例如检查点抑制剂或 CAR-T）联合治疗，以解决 TME 的复杂性并确保改善治疗效果。

CAR-M 的制造工艺、冷冻保存技术和重复给药方案也需要持续优化，以保持持续、强大的抗肿瘤监测。

图 3.  CAR-M 通过增加炎症因子的表达、吞噬作用和向 T 细胞呈递抗原的能力来增强抗肿瘤细胞。分化（Hang）。2023；130:51-57。图片来源：ACROBiosystems

PSC 技术彻底改变了细胞免疫疗法。该领域的发展使得人们能够从健康的供体来源获取各种免疫效应细胞，从而获得可持续的来源。

这些多功能同种异体细胞治疗平台在临床试验中不断取得进展，预计它们将在改善血液癌和实体癌的治疗前景方面发挥变革作用。

人们还期望这些平台将为广泛适应症开发更有效、耐受性更好的免疫疗法。