【科普】从人体组织到临床级制剂，间充质干细胞是如何制备出来的？

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撰文： 福建医科大学 YANG

本文审核专家：江苏大学附属医院 李晶教授

引言

间充质干细胞存在于人体组织中，那么如何从人体组织中提取出符合临床要求的间充质干细胞制剂？制备一份间充质干细胞需要什么样的条件？为什么间充质干细胞制剂需要严格的质量控制？本文我们通过简单的科普，帮助大家直观了解间充质干细胞的制备。

在再生医学领域，间充质干细胞（MSCs）已成为最具前景的“种子细胞”之一。它们具有修复受损组织、调节免疫系统和减少炎症反应等的独特能力，为多种健康问题的改善带来希望。

然而在使用时面临一个巨大挑战：如何将来来自人体组织（包括脐带、胎盘、脂肪等等）的原材料高效、安全地转化为临床可用的高质量干细胞制剂？

根据我国《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则（试行）》，每个具体干细胞制剂的制备和使用过程，必须有严格的标准操作程序并按其执行，以确保干细胞制剂的质量可控性以及治疗的安全性和有效性。

今天我们通过围绕间充质干细胞生产的环境要求、人员要求、制备工艺及以质量控制等要求，以及通过脐带/胎盘间充质干细胞制备例子，为大家科普如何制备出一份合格的临床级的间充质干细胞制剂。

间充质干细胞制剂的生产车间：GMP实验室

首先，从生产环境来看，间充质干细胞制剂必须在符合GMP的实验室中生产。

GMP是一个质量保证体系，用于确保MSCs产品的持续生产和控制在适合临床使用的最先进的质量标准。

（1） 环境的要求：干细胞制备对环境洁净度要求极为严苛，必须在完全无菌的条件下进行。按照国家规定，细胞治疗产品的生产环境需达到 B+A 级洁净度标准，这一要求为细胞制备提供了基础保障，能最大限度降低污染风险，避免细菌、病毒等有害物质对细胞制剂造成污染。

来源：《药品生产质量管理规范-细胞治疗产品附录（征求意见稿）》

（2） 人员的要求：《药品生产质量管理规范（GMP）》的附录《细胞治疗产品（征求意见稿）》对包括产品生产负责人、质量负责人和质量受权人在内的关键员工提出了更高、更详细的资格要求。 例如，针对关键人员资质，生产管理负责人、质量管理负责人和质量受权人应当具有相应的专业知识（微生物学、生物学、免疫学、生物化学、生物制品学等），并能够在生产、质量管理中履行职责。

下表为天津市市场监督管理委员会印发的《细胞制备中心管理规范》中关于关键人员能力的要求。

来源：天津市市场监督管理委员会《细胞制备中心管理规范》

为什么要对间充质干细胞制剂进行质量控制？

根据《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则（试行）》，间充质干细胞制剂的质量控制，包含对干细胞供者的要求、对干细胞采集、分离等阶段的质量控制、以及对干细胞制剂制备过程等的质量控制。

首先，细胞来源可溯源是质量控制的基础。

例如，《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则（试行）》要求，对于每一干细胞制剂都须具有包括供者信息在内的、明确的细胞制备及生物学性状信息。作为细胞制备信息中的重要内容之一，需提供干细胞的获取方式和途径以及相关的临床资料，包括供者的一般信息、既往病史、家族史等。

来源可溯源是确保干细胞“出身清白”与“身份真实”的基石，直接关联输入性风险和细胞本质。 明确供体身份、病史和筛查信息（传染病、遗传病等）是防止病原体传播（如HIV、HBV、支原体）和规避携带潜在疾病细胞输入患者体内的首要防线。不可溯源意味着巨大的安全隐患。

其次，制备工艺及制备过程应建立完善的控制体系，这是确保质量均一性的关键。

干细胞作为生物制剂，其制备涉及复杂的操作流程，制定严格的制备工艺操作规范和建立完善的过程控制体系，保证每一批次细胞制剂的质量稳定性和一致性，从而为临床应用提供安全、有效的治疗产品，最大程度降低患者风险。

细胞制剂产品制备工艺是指从供者体内获得生产用细胞到细胞制剂产品输入到使用者体内的一系列体外操作的过程，包括细胞的采集、分离、纯化、培养、诱导、基因转导操作、制剂处方配置、分装、冻存、复苏、标记、储藏、运输和回输等。

制备过程中各个生产工艺步骤、生产工艺参数和过程控制指标的设置均应经过研究与验证，并在多个批次的生产验证中证明工艺的稳定性和可行性。

△博雅细胞库年度质量测试报告部分页面截图

再者，应该将可溯源贯穿整个细胞制备的各个环节。只有构建起完整的可溯源体系，方能确保细胞制剂的安全性和有效性。

例如，根据天津市市场监督管理委员会印发的《细胞制备中心管理规范》，应建立并实施采集、运输、制备、储存、应用全过程追溯系统，防止混淆。应建立并实施细胞及其产品标识、标签管理制度，规范标识和标签管理，宜使用电子溯源标识管理系统；标识和标签应清晰易读并确保唯一性和可追溯性。

制备工艺不同，干细胞的质量会有很大的差异

根据文献[4]，全球有一些间充质干细胞临床试验已经完成，还有许多正在进行中，临床试验证实了这种方法的可行性和安全性。然而，这些试验中间充质干细胞的分离和扩增方案差异很大，这可能会影响治疗的效果。

图片来自文献[1]

在细胞提取阶段，组织处理时间、酶消化条件和初始接种密度最为关键；在扩增阶段，培养基成分、代谢废物清除和细胞传代时机则至关重要。

例如培养干细胞的烧瓶、培养基、扩增剂，干细胞的接种密度、传代以及储存条件等等方面都是不尽相同的。以接种密度为例，细胞接种密度是影响MSC 产量效率的一大重要因素，因为这会影响 MSC 的粘附、其他细胞类型的污染以及贴壁MSC的后续生长速度。这些因素也影响到最终间充干细胞制剂的质量，并影响到最终的使用效果。

图片来自文献4

冻存工艺同样影响细胞质量。传统慢冷速冻法对细胞损伤较大，而非晶态物理学玻璃化方法能更好地保存细胞完整形态和功能[1-2]。

以胎盘/脐带干细胞的制备为例

胎盘与脐带这类新生儿附属物，曾经被视作医疗废弃物的组织，如今成为再生医学的宝贵资源，是间充质干细胞的理想来源。它们来源丰富、采集方便，无需额外手术创伤，且不涉及伦理争议。

脐带/胎盘干细胞的制备

1、 把胎盘/脐带样本安全、稳定、低温运送至实验室，确保样本不“变质”，保障样本中的细胞活力与活性；

2、在实验室中实现洁净环境、GMP环境下的样本组织处理，并以稳定、均一的技术，从胎盘/脐带样本中分离出干细胞；

3、对母血、组织、干细胞等不同样本进行检测，确保样本的安全性；

4、将提取出来的干细胞，在温和的曲线下逐步降温至-196℃，避免骤冷骤热给细胞带来的毁灭性损伤，确保细胞样本从一至终的活性与活率；

5、根据用户要求对干细胞进行扩增、冻存、复苏等不同的工艺处理，在保障干细胞的活性、活率的同时，保障细胞纯净不受污染。

合格的干细胞制备对原材料有严格要求。其必须是健康产妇的足月胎盘或脐带，病毒检测结果阴性，且在分娩后8小时内置于4℃环境中运回GMP实验室。

进入实验室后，技术人员执行精细的预处理步骤。

首先，清洗环节尤为关键。组织块需用含肝素钠的生理盐水反复清洗，去除残留血液。这一步骤直接影响后续细胞培养的纯度。

细胞分离的核心是酶消化技术。将组织块置于混合酶溶液中，在37℃恒温水浴摇床中消化1-1.5小时。此过程需精准控制时间和温度，以最大限度释放细胞同时保持其活性[1-2]。

在分离获取间充质干细胞后，接下来便是在培养基中进行干细胞的繁衍增殖。根据用户要求对干细胞进行扩增、冻存、复苏等不同的工艺处理，在保障干细胞的活性、活率的同时，保障细胞纯净不受污染。

小结

间充质干细胞作为极具潜力的种子细胞，其制备过程绝非简单的实验室操作，它是一个系统性工程，需构建符合GMP标准的完整的质量体系，涵盖从细胞供体筛选、生产用原材料的质控，到制备工艺设计、设备验证等各个环节，确保每一步都有章可循、有据可查。同时，要执行严格且完善的质量控制程序，对细胞的活性、纯度、无菌性等关键指标进行精准检测与监控。唯有质量全面达标的间充质干细胞制剂，才能以可靠的品质投入应用，为安全构筑起坚实防线，推动干细胞行业健康有序发展。

参考文献：

[1]Fernández-Santos ME, Garcia-Arranz M, Andreu EJ, et al. Optimization of Mesenchymal Stromal Cell (MSC) Manufacturing Processes for a Better Therapeutic Outcome. Front Immunol. 2022;13:918565. Published 2022 Jun 9. doi:10.3389/fimmu.2022.918565

[2] Mebarki M, Abadie C, Larghero J, Cras A. Human umbilical cord-derived mesenchymal stem/stromal cells: a promising candidate for the development of advanced therapy medicinal products. Stem Cell Res Ther. 2021;12(1):152. Published 2021 Feb 26. doi:10.1186/s13287-021-02222-y

[3]Ahani-Nahayati M, Niazi V, Moradi A, et al. Umbilical Cord Mesenchymal Stem/Stromal Cells Potential to Treat Organ Disorders; An Emerging Strategy. Curr Stem Cell Res Ther. 2022;17(2):126-146. doi:10.2174/1574888X16666210907164046

[4] Ikebe C, Suzuki K. Mesenchymal Stem Cells for Regenerative Therapy: Optimization of Cell Preparation Protocols[J]. BioMed Research International, 2014, 2014(1): 951512.

链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1155/2014/951512

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