本文是一篇综述文章,作者Pedram asadi-sarabi与Elham rismani(共同第一作者)来自伊朗Royan研究所细胞科学研究中心再生医学部与巴斯德研究所生物技术研究中心分子医学部,通讯作者为Ali Zarrabi(土耳其Istinye大学)与Massoud Vosough(伊朗Royan研究所及科学与文化大学)。该文于2025年发表于 International Immunopharmacology 第162卷,文章编号115134。
本文系统阐述了低免疫原性多能干细胞(hypoimmunogenic pluripotent stem cells,hPSCs)在细胞再生医学中的分子工程策略、临床前与早期临床进展、安全性挑战以及伦理与监管框架。作者首先指出,多能干细胞(pluripotent stem cells,PSCs)因具备自我更新与三胚层分化能力,是再生医学的核心细胞来源;但其同种异体移植面临宿主免疫排斥的瓶颈。为克服这一难题,研究者通过基因编辑技术,尤其是CRISPR/Cas9,构建了能够逃避免疫识别并具有“通用供体”潜力的hPSCs。
文章在论述hPSCs的构建策略时,重点阐明了两类核心操作:一是通过敲除β2-微球蛋白(β2-microglobulin,B2M)和II类反式激活因子(class II transactivator,CIITA)分别消除HLA I类和II类分子的表面表达,从而抑制CD8+和CD4+ T细胞介导的适应性免疫应答;二是通过敲入HLA-G、PD-L1和CD47等免疫调节分子,抑制自然杀伤细胞(natural killer cells,NK cells)的“缺失自我”识别、T细胞活化以及巨噬细胞吞噬作用,从而弥补HLA缺失后所引发的先天免疫攻击。文中还提及HLA-E通过与NK细胞表面CD94/NKG2A抑制性受体结合,进一步降低NK细胞介导的细胞裂解。作者以Han等2019年发表于 PNAS 的研究为例,指出同时敲入HLA-G、PD-L1与CD47的hPSCs可在完全免疫健全的异基因受体内长期存活;Shi等在 Stem Cells 中报道膜结合型与可溶性B2M-HLA-G融合蛋白亦可降低T细胞浸润。这些证据共同支持“多重免疫编辑”优于“单一HLA敲除”的观点。
在基因编辑工具方面,文章不仅讨论了CRISPR/Cas9的高效性,也客观分析了其脱靶风险。作者强调,脱靶突变可能导致基因组不稳定和恶性转化风险上升,因此需要结合高保真Cas9变体(如SpCas9-HF1、eSpCas9)、双切口酶系统以及碱基编辑器(base editors)和先导编辑器(prime editors)等新一代工具以降低非目标切割。文中还提出,在临床级hPSCs进入人体试验前,应进行全基因组测序、GUIDE-seq、CIRCLE-seq等脱靶筛查以及核型分析,以保证基因组完整性。
在功能评价方面,文章列举多项证据表明基因编辑后的hPSCs仍保留多向分化能力。例如Li等2023年的研究显示,B2M敲除并表达HLA-G的hPSCs可分化为神经元、心肌细胞和肝细胞;Hu等在 Nature Biotechnology 中的工作则证明,免疫工程化hPSCs在完全免疫健全的恒河猴体内存活至少16周并分化为多种谱系。此外,作者还引用Kobayashi等关于人iPSC来源心肌球体在非人灵长类心肌梗死模型中改善收缩功能的研究,以及Ramzy等和Wang等分别利用PSC来源胰腺内胚层细胞和化学诱导多能干细胞来源胰岛细胞治疗1型糖尿病的临床试验,说明hPSCs在心脏修复和糖尿病治疗中的转化前景。
针对hPSCs临床应用的最大安全隐患——致瘤性,文章专门讨论了自杀基因系统与高灵敏监测方法。作者比较了单纯疱疹病毒胸苷激酶(herpes simplex virus thymidine kinase,HSV-TK)与诱导型caspase-9(inducible caspase-9,iCasp9)两种系统,指出iCasp9可在30分钟内启动凋亡、24小时内实现完全清除,且非免疫原性,优于细胞周期依赖性且存在耐药风险的HSV-TK。文中还介绍了RapaCasp9系统,该系统利用临床上已批准的雷帕霉素作为激活剂,在动物模型中可使来源于RapaCasp9修饰hPSCs的畸胎瘤消退。此外,干细胞定量细胞术(stem cell quantitative cytometry,SCQC)可检测低至0.0005%的残留未分化PSCs,而数字软琼脂集落形成试验的检测下限可达0.00001%,为细胞产品的质量控制提供了超高灵敏手段。
在伦理与监管部分,作者从干细胞来源、知情同意、公平可及性、长期监测和基因改造程度五个方面展开。胚胎干细胞因涉及胚胎破坏而受到较严格的伦理限制,诱导多能干细胞虽绕开了胚胎道德地位问题,但仍存在遗传不稳定和致瘤风险。hPSCs虽旨在实现“通用供体”并减少免疫抑制需求,但其HLA缺失可能削弱机体对病毒感染或恶性转化的免疫监视,甚至引发NK细胞异常活化相关的高炎症状态。作者还指出,不同国家和地区的监管标准存在显著差异:欧盟将hPSCs产品归为先进治疗药物产品(advanced therapy medicinal products,ATMPs),美国FDA则将其作为生物制品管理并设有加速审批通道,日本和中国在胚胎保护与创新推动之间采取不同平衡策略。为弥合这些差异,作者呼吁建立标准化生产方案、强化伦理框架并推动研究者、临床医生、监管机构与患者组织的多方参与。
本文的学术价值在于系统整合了hPSCs领域在免疫编辑、安全性工程和临床转化三方面的最新证据,并明确指出了当前研究的不足与未来方向。其应用价值在于为再生医学中“现货型”通用细胞产品的开发提供了理论框架和技术路线图,同时也提醒研究者在追求免疫逃逸的同时必须防范肿瘤免疫监视受损的潜在后果。文章最终强调,只有在严格的基因组验证、GMP级生产、长期随访和公平可及的政策保障下,hPSCs才有可能从实验创新走向常规临床实践。