撰文│马晓雪
编辑│毕紫娟
审校│汤红明
全文约4000字，预计阅读18分钟
【编者按】本公众号邀请了GMP实验室东方医院干细胞基地的白志慧副主任组稿了干细胞检测的系列文章，将分6期推出并详细为大家介绍。第一期推出了《干细胞检测（一）｜了解干细胞产品质量的秘密：基本生物学属性检测》，本期推送干细胞检测系列文章的第二篇：干细胞检测（二）｜干细胞临床应用的生物学安全性。干细胞技术在医学领域展现了巨大的潜力，尤其是再生医学和复杂疾病治疗方面。然而，随着干细胞治疗逐渐走向临床，生物学安全性成为一个重要的关注点。本期文章探讨了干细胞临床应用中的生物学安全性问题，以及如何提高干细胞治疗的生物学安全性，并介绍了干细胞生物学安全性检测的相关内容，包括HLA配型检测、遗传稳定性检测、成瘤/致瘤性检测及异常毒性检测等方法，旨在为干细胞临床应用提供参考，推动干细胞产品的研发与临床转化应用。
一、干细胞的特性
自我复制与更新
多向分化潜能
多向分化潜能指干细胞能向不同组织分化的能力。例如造血干细胞移植，即利用了造血干细胞的分化功能。
二、临床应用中的生物学安全性问题
免疫反应
在干细胞治疗中，免疫反应是一个重要的生物学安全性问题。干细胞移植可能会引发受体免疫系统对移植细胞产生排斥反应。尤其是异体干细胞可能会被识别为外来物质，从而引发免疫攻击。
基因突变和不稳定性
在体外培养过程中，干细胞可能发生基因突变或染色体不稳定，这可能影响其临床使用的安全性。因此，必须对干细胞进行严格的基因检测和监控，以确保其稳定性和安全性。
肿瘤形成风险
干细胞具有高度的增殖能力，这一特性使得它们在再生受损组织的同时，也存在体内形成肿瘤的风险。多能干细胞产品中可能存在残留未分化细胞、非预期分化细胞、恶性转化细胞及突变等问题，这些都会增加产品的安全隐患。此外干细胞复杂的制备工艺，包括长时间的细胞传代、分化和其他离体操作，都可能增加细胞发生遗传和表观遗传变异/不稳定性的风险。诱导多能干细胞在基因编辑过程中可能导致的基因突变和染色体变异等问题，也是值得关注的风险点。
长期效果和安全性
目前，大多数干细胞治疗的研究和应用主要集中在短期效果上，但长期效果的研究仍然不足。干细胞治疗的长期安全性包括对治疗部位的持续影响及全身可能出现的变化。持续的监测和评估对确保干细胞治疗的长期安全性至关重要。
三、如何提高干细胞治疗的生物学安全性
确保来源安全
选择合适的干细胞来源（如胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞等）并确保这些细胞来源无遗传缺陷或潜在病原体。细胞来源需符合伦理要求，并进行严格的基因筛查，排除遗传缺陷。
严格的筛选和监测
在临床应用前，必须对干细胞进行严格的筛选和质量控制。包括细胞来源、培养条件、分化状态等都需要经过详细的验证和监测。进行严格的表型和功能验证，通过流式细胞术、免疫组化等方法确认干细胞的标志物和分化潜能。通过体内、外和功能测试，评估细胞在体外培养中的增殖和分化能力，及其在动物模型中的实际效果。同时，需对患者的长期健康状况进行跟踪研究，以确保治疗的安全性。
个体化治疗
每个人的年龄、疾病状态和免疫系统功能会影响MSC治疗的效果和安全性。由于不同个体和疾病对MSC的需求量不同，剂量过大会引发免疫反应，而过小则效果不足。因此，需要根据患者的具体情况选择合适的干细胞来源和给药剂量。例如，年长或免疫功能较弱的患者可能需要小剂量多次输注，而某些特殊疾病可能需要更高剂量或特定来源的MSC。个体化治疗方案是提升MSC疗效和安全性的关键，能够提高疗效并降低不良反应风险。
确保无菌操作
在符合GMP（良好生产规范）标准的设施中进行干细胞的制备和处理，防止污染。确保操作人员接受严格的无菌技术培训，减少人为因素造成的污染风险。
改进技术和方法
研究人员正在不断改进干细胞技术，以提高其安全性。例如，开发新型的细胞标记和追踪技术，帮助实时监测细胞在体内的行为和变化。此外，改进的分化技术可以减少未分化细胞的比例，从而降低肿瘤风险。
四、干细胞的生物学安全性检测内容
HLA配型检测
HLA配型检测主要用于确定个体的HLA基因型，包括HLA-A、HLA-B、HLA-DR等位基因。干细胞治疗中的HLA配型检测用于确保供、受体间的免疫相容性，降低排斥反应风险。在骨髓移植和外周血干细胞移植中，HLA配型检测有助于找到最合适的干细胞来源。HLA配型常用的检测方法包括PCR（聚合酶链反应）、SSP（特异性引物法）、SBT（序列基础分型）、微阵列技术。
遗传稳定性检测
干细胞在长期培养及应用中需确保其遗传稳定性，常用的检测方法包括染色体核型分析、荧光原位杂交、基因组测序、微阵列技术、SNP分型等。其中染色体核型分析是较为简便的方式，通过核型分析评估细胞的染色体数目和结构，确认是否存在遗传突变或不期望的基因改变，以确保无染色体异常或突变，保证细胞的遗传稳定性。这一检测可以防止遗传问题对治疗结果的影响，对干细胞应用极其重要。
成瘤性检测
成瘤性指将细胞接种动物后，接种细胞在动物体内形成（肿）瘤的过程，成瘤性检查的目的是确定细胞基质接种动物后形成肿瘤的能力。为确保干细胞在临床应用中不会形成肿瘤，需对干细胞进行成瘤性检测。检测方法为通过动物模型或体外实验检测干细胞是否有潜在的肿瘤形成能力，具体可通过免疫缺陷小鼠皮下注射，观察小鼠是否有肿瘤形成来判断；或通过软琼脂克隆形成实验，若无克隆形成则判定无成瘤风险；还可以通过检测干细胞端粒酶活性，如TRAP法，评估增殖能力是否正常，避免因过度增殖或异常分化引发肿瘤。
致瘤性检测
致瘤性指的是某些细胞或物质诱导动物本身细胞形成肿瘤的特性。在干细胞研究和治疗中，评估和控制干细胞的致瘤性是确保治疗安全性的关键。一般通过将待检细胞裂解物和细胞DNA分别接种新生动物进行致瘤性检测。
异常毒性检测
异常毒性是指由生产过程中引入或其他原因所致的毒性。通过给予动物一定剂量的供试品溶液，在规定时间内观察动物的异常反应或死亡情况，确保干细胞在临床应用中的安全性，减少不良反应，保护患者健康。异常毒性试验包括小鼠和豚鼠试验，在观察期内需确保动物全部存活且无异常反应，体重应增加，判定为无异常毒性。此项检测对于确保干细胞临床应用具有十分重要的意义。
五、总语
干细胞技术在医学领域的应用前景广阔，但其生物安全性问题也不可忽视。通过以上多种安全性检测方法有助于确保干细胞治疗的生物学安全性，减少潜在风险。通过不断研究和改进技术，可以在保障患者安全的前提上，充分发挥干细胞的治疗作用。了解这些生物学安全性问题有助于更好地应用干细胞技术，推动其在临床上的安全应用与发展。
撰稿作者简介
马晓雪
审稿人 徐国东
现任武汉珈创生物技术股份有限公司研发总监，微生物学博士，高级工程师。多年来专注于生物制品质量研究，在细胞质量控制领域积累了丰富的经验。发表SCI论文5篇，授权发明专利17项。主持多项省市科研项目，先后获得湖北省科技进步二等奖、湖北省科技成果推广三等奖、光谷3551创新人才。
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