全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第21卷 第5期
2009年10月
Vol. 21, No. 5
Oct., 2009
文章编号 ：1004-0374(2009)05-0740-07
收稿日期：2009-10-13
干细胞治疗：从研发到应用
陈大明，熊　燕
（中国科学院上海生命科学信息中心，上海2 0 0 0 3 1）
摘要：干细胞治疗的应用既离不开基础研究的发展和技术的不断进步，也离不开科技政策的支持、生
产工艺的进步、临床研究的发展，以及企业对干细胞相关产品的开发。本文从管理政策、生产技术、
临床研究 、产品开发等多个角度，就与干细胞治疗相关的研究现状和前景进行评述。
关键词：干细胞；疾病治疗；管理政策；临床研究；产品开发
中图分类号：Q 8 1 3　　文献标识码：A
Stem cell therapy: from research and development to application
CHEN Da-ming, XIONG Yan
(Shanghai Infermation Center for Life Sciences, Chinese Academy of Sciences Shanghai 200031, China)
Abstract: Basic research and technology progress are the key to stem cell therapy, however, policy support,
clinical trial development, as well as process management are also essential. This paper reviews the status and
prospect of stem cell therapy, from the views of policy, process technology, production processes, clinical
trials and products development.
Key words: stem cells; disease treatment; management policy; clinical research; product development
近几十年来，医疗技术快速发展，对人类健
康做出了巨大贡献，但人类至今仍缺乏应对癌症、
艾滋病和糖尿病等重大疾病的有效手段。20世纪末
以来，生物医药的研发出现了两个新的特征：一方
面，新药开发日趋困难。美国食品药品管理局
(FDA)批准的新药数量由20世纪90年代中期的每年
50 余个降至近年来的每年约20 个，新化学结构的
药物研究难度越来越大，而上市的生物药数量也未
见明显的增长。另一方面，干细胞成为生物医学领
域研究的热点。1999 年，有关干细胞的研究被美
国Science 杂志评为年度十大科学进展之首；2000
年，干细胞研究再次被评为年度十大科学进展之
一。此后，干细胞研究快速发展。近几年来，由
于诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPS
细胞)的重大进展进一步将干细胞研究推向了生物医
药领域的前沿。由于干细胞可以分化成所有不同种
类的体细胞，以培养人体组织和器官，从而有望从
根本上治疗包括帕金森、阿尔茨海默症、癌症、糖
尿病等重大疾病，因此干细胞治疗研究被认为具有
重大的科学意义、社会意义和广阔的产业前景。
本文从政策、生产技术、临床研究、产品开发
等方面，就干细胞治疗相关的现状和前景进行评述。
1　干细胞研究的概况
以美国科技信息所(Institute for Scientific
Information，ISI)Web of Science收录的干细胞研
究论文为数据源，对干细胞(包括胚胎干细胞、间
充质干细胞、iPS细胞)研究文献计量分析(数据库更
新日期为2009年 9月 13日，2009年的数据未完全
收录，仅供参考)表明，1999－ 2009年共收录干细
胞文献103 540 篇，胚胎干细胞、间充质干细胞的
研究论文呈逐年增长的趋势。iPS 细胞的研究论文
最早发表于2006年，近三年来该领域的研究论文数
量增长明显(图1)。
· 情报研究 ·
741第5期 陈大明，等：干细胞治疗：从研发到应用
2　从研发到产品
干细胞治疗的应用既离不开基础研究的发展和
技术的不断进步，也离不开社会环境各要素[1]的支
持，包括：(1)政策的支持；(2)人才培养以及一定
时期内的人才引进；(3)既支持干细胞治疗技术的合
理应用，又通过伦理、社会、法律和道德等方面
限制其负面影响的文化条件；(4)投资机制的发展和
企业培育。因此，对干细胞的研发和应用前景的判
断需从政策、技术、临床试验、生产等多个方面
进行分析。
2.1　政策导向分析
从过去十多年的发展历程看，干细胞的发展与
良好的政策、规划可以形成有机的互动关系。一方
面，干细胞研究的重大突破可以成为政策、规划发
展的重大驱动力；另一方面，这些政策与规划的支
持又推动了研究的进一步发展。
目前，由于成体干细胞和iPS细胞所涉及的伦
理问题相对较少，各国对这两类干细胞的研究限制
比较少。但在对人胚胎干细胞(human embryonic
stem cells, hESCs)的管理方面，各国的政策各不相
同[2](图 2)。其中，部分国家对人胚胎干细胞的研
究采取严格的管理政策，欧洲一些国家禁止胚胎干
细胞的研究(如德国、丹麦、意大利、波兰等国)；
一些国家对人胚胎干细胞研究进行一定的限制(如美
国、加拿大、中国、印度等国)；另有一些国家
则积极制定相关法律和伦理准则推进人胚胎干细胞
的研究( 如英国、日本、韩国、新加坡等国) 。
在这些国家中，美国的干细胞研究居于世界前
列，其政策导向具有一定代表性。在经历了布什政
府对人胚胎干细胞研究的限制之后，2009 年 3 月 9
日，美国总统奥巴马签署行政命令，宣布解除对用
联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制。之后，
美国国立卫生研究院(NIH)最终版本的干细胞研究规
范于2009 年 7 月公布并实施。干细胞研究规范规
定，可享受联邦政府资助的干细胞研究必须限于生
殖目的，通过体外受精获得的、但在满足生殖目的
后剩余的胚胎干细胞，且必须获得精子和卵子提供
者的同意。利用孤雌生殖(指卵子不通过受精而直
接发育成新个体的生殖方式)技术、体细胞核移植
技术以及专为研究目的生产的以体外受精胚胎等方
式来源的人类胚胎干细胞，则不在美国联邦政府资
助范围之内。干细胞研究规范还禁止利用联邦政府
资金制造 “ 人兽混合 ” 胚胎。但是，成体干细胞和
iPS 细胞研究可以获得联邦政府资金支持。这一规
范还放宽了对来自其他国家的胚胎干细胞进行研究
的限制。此外，利用私人资金或州政府资金进行胚
胎干细胞研究也不受这项规范的影响。表1 对美国
国立卫生研究院2000年和2009年的版本以及美国国
家科学院(NAS)有关干细胞研究的规范进行了比较。
图 1　1999－2009年干细胞研究论文增长趋势
742 生命科学 第21卷
图 2　世界各国有关人胚胎干细胞研究的政策[2]
2.2　技术与生产设计分析
iPS 技术尽管已经取得了很大的进步，但对外
源基因或病毒的引入等引起的安全性考虑、诱导效
率等方面的限制，使其尚未成为干细胞临床试验研
究的重点。胚胎干细胞、成体干细胞和原始细胞
(淋巴祖细胞和骨髓祖细胞)仍然是目前干细胞临床研
究中所使用的主要材料。这些不同类型的细胞特性
不一，其应用潜力也表现出明显差异(表2)。
无论是使用哪一种干细胞，在其应用于临床试
验前，都需要将实验室的干细胞研究技术做到标准
化、可重复，同时还要不断降低生产成本。要达
到这些目标，需要融合各种干细胞技术，形成可靠
的技术体系、操作标准和质量控制体系，从而使该
技术能够复制，并可以依据个性化治疗原则针对患
者具体情况，通过干细胞移植等进行治疗。对文献
的综述表明，干细胞生产过程的设计原则主要包括
过程要素、过程功能和过程要求三部分[5](图 3)。
2.3　临床试验分析
国际干细胞研究学会(ISSCR)于2008年12月发
布了《干细胞临床转化指南》(Guidelines for clini-
cal translation of stem cells)。该指南为基于干细胞
的治疗方法提供了标准。目前，除造血干细胞已用
于血液病患者的移植外，多数的干细胞治疗尚 “ 未
被验证 ”。如果干细胞治疗的有效性在临床前研究
中得到证明，那么经同行评议后可开展临床试验，
从而使其获得治疗证明。某些情况下，干细胞治疗
已经利用动物试验中获得的充足科学数据获得证
明，但是由于各种原因(细胞数量不足、可移植的
患者缺乏，或者需要通过科学的发展来优化临床试
验过程等)，就还需要进一步开展医疗创新，并在
少数缺乏较好治疗方案的严重患者中开展临床试
验。此时，若条件允许，该疗法可以通过临床试
验来获得医疗验证。如果干细胞治疗缺乏关于其有
效性的合理证据或临床前证据，那么治疗验证将无
从获得[6](图 4)。
从目前已开展的临床研究来看，美国国立卫生
研究院的统计资料表明[7]，截至2009年 9月，全球
共有2 723项干细胞(包括胚胎干细胞和成体干细胞)
相关的临床研究已开展或者正在展开。其中，I 期
临床研究817项。II期临床研究1 421 项。III期
临床研究370 项。IV 期临床研究62 项。1 311 项
临床研究在招募志愿者。开展临床研究的国家(地
区)主要在美国和欧洲(根据NIH的临床研究区域分
类)。此外，加拿大、澳大利亚开展的临床研究也
比较多，而亚洲地区开展的临床研究则相对较少
(图 5)。
743第5期 陈大明，等：干细胞治疗：从研发到应用
表 1　美国不同版本的干细胞研究规范比较[3]
版本 NIH2009 NAS2008 NIH2000
之前不合格的人胚胎干细胞系
　之前已存在的人胚胎干细胞系的使用标准 •
　美国以外的人胚胎干细胞系的使用标准 •
知情承诺：过程/ 声明
　向捐赠者解释关于备用胚胎处置的所有方案 • •
　不进行利诱 • • •
　参与的医生和研究者不是同一人 • • •
　限于冷冻胚胎 •
　承诺研究只限于处置时间内 •
　承诺在捐赠时获得同意 • • •
　承诺对任何捐赠配子用于研究 •
对胚胎捐赠者的声明
　对可供选择的理解 •†
　在实际使用前有撤回的权利 • •
　保护质量不受影响 • •
　没有关于受益人的方向限制 •† •‡ •
　无意为捐赠者提供直接的医疗福利 •† •‡ •
　潜在的商业应用，但捐赠者不受益 •† • •
　说明捐赠胚胎的结果 •† • •
　说明可能的研究用途 • •
　细胞系可能保存多年 •† • •
　致力于最佳的实践方案 •
　是否明确信息将被保存 •† • •
　捐赠者的风险 •
审查要求
　机构审查委员会（I B R ） •§ •|
　胚胎干细胞研究监督（E S C R O ） •
　国家机构 •¶ •
非法或禁止的研究
　人胚胎干细胞的分化 • •
　使用来源于胚胎研究中的人胚胎干细胞 •# •
　将人全能干细胞引入非人胚胎 •** •** •
　利用可能的胚系繁育动物 • •
注： † 必须有书面声明； ‡ 自体捐赠的情况除外； § 配子、 体细胞或囊胚的获得；||人胚胎干细胞的分化； ¶ 评述政策和
指导方针，而不是特定的研究协议或建议；# 包括体细胞核移植、 孤雌生殖和(或)为研究目的而产生的体外受精胚胎；
**对人类/非人灵长类动物囊胚的限制
在这些开展的临床研究中，从针对的疾病来
看，血液和淋巴疾病较多。其中，用于治疗血液
病的有894 个，用于治疗白血病的有735 个，用于
治疗淋巴瘤的有1 028 个(分类间有交叉)。从所采
用的干细胞类型来看，多为成体干细胞或原始细胞
(淋巴祖细胞和骨髓祖细胞)。
2.4　产品开发分析
目前，许多发达国家投入大量研究经费，建
立各种基础研究与临床试验紧密结合的研发机构，
对干细胞治疗相关的产品进行开发，一些企业和部
分投资者也参与其中(表3)。
位于美国马里兰州的Osiris Therapeutics公司是
全球干细胞治疗临床应用产品开发方面走在前列的公
司。2008 年 1 月，该公司与美国国防部(DOD)签订
了史上规模最大的干细胞产品合同，合同总值2.2亿
美元。DOD购买了2万剂成体干细胞产品Prochymal，
用于治疗修复辐射引起的胃肠损伤。目前，Osiris
已有多个用于干细胞治疗的产品处于临床试验中。
744 生命科学 第21卷
表 2　不同类型干细胞的特性[4]
成体干细胞 原始细胞（淋巴祖细
胚胎干细胞 间充质干细胞 造血干细胞 脐带血干细胞 胞、骨髓祖细胞）
扩增潜力 ＋＋＋ ＋ ＋ ＋ －
分化潜力 ＋＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ －
细胞可获得性 ＋＋＋ ＋ ＋ ＋＋ ＋
免疫原性 自体 － 低 低 低 低
异体 中等 高 高 低 高
致畸性 有 否 否 否 否
生物过程复杂性 ＋＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋
位于美国加利福尼亚州的StemCyte公司是有产
品上市的公司之一，其销售的一种干细胞产品来自
于捐赠的脐带血，已在30多个国家用于血液病患者
的治疗。目前，StemCyte 正在着手脐带血液干细
胞在其他方面的临床研究，包括癌症及心脏重建
等。
SC4SM(Stem Cells for Safer Medicines)是英国首
家专注于人体胚胎干细胞研究的独立的、非营利性
的公司。SC4SM 是由葛兰素史克、阿斯利康和罗
氏三家国际制药公司共同资助和创办的产业联盟，
三大药业巨头初期分别出资20 万美元，这是工业
界在人体胚胎干细胞研究方面首度合作与实质运作
的举措。
然而，目前干细胞治疗的临床研究和产品开发
并非一帆风顺。杰龙生物医药公司(Geron Corp)干
细胞产品开发历时13 年，已投入超过1.5 亿美元。
2009年 1月，美国FDA批准了Geron 公司全球首例
人胚胎干细胞人体试验，Geron 当时也宣布，将为
8－10位脊柱受伤导致下半身瘫痪患者注射干细胞
产品 GRNOPC1。如果顺利，III 期临床试验将在
2009年夏季开展。然而，Geron 公司的I期临床试
验至2009没有开展，FDA已暂时停止Geron公司的
临床试验，Geron 公司还在继续向FDA 提交动物试
验数据。
干细胞治疗及其产品具有不确定性，还面临一
些风险，还有许多问题尚待评估，例如干细胞治疗
是否增加肿瘤发生率、是否增加免疫毒性等。另
外，用于产生iPS细胞的特别细胞的重编程过程可
能带来新的危害，需要解决的一些安全问题还有待
进行透彻的梳理[7]。目前对人胚胎干细胞和iPS 细
胞的生物学以及有关临床安全性和有效性的了解还
不够，干细胞的临床试验虽已初见成效，但它离大
图 3　干细胞生产的设计原则
745第5期 陈大明，等：干细胞治疗：从研发到应用
图 4　干细胞治疗的临床应用路径
图 5　全球开展的干细胞相关临床研究地区分布[7]
规模临床应用还有很长的路要走。因此，为确保其
疗效和安全性，必须进行坚实的基础研究和动物模
型实验[8]。
3　发展前景
干细胞研究在为基础研究做出巨大贡献的同时
也为生物医学展现了美好的应用前景。目前，干细
胞研究迎来了一个全新的发展时期，一个“Step to
the Clinic”的时期。科学家已经能够在体外鉴别、
分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以
这样的干细胞为 “ 种子 ”，培育出一些人的组织器
746 生命科学 第21卷
表 3　正在开发的干细胞治疗相关产品＊
企业 国家 干细胞治疗相关产品
Osiris Therapeutics 美国 难治性类固醇移植物抗宿主病(steroid refractory GvHD)的干细胞疗
法Prochymal (III期临床试验)、移植物抗宿主病的干细胞疗法
Prochymal (III期临床试验)、克罗恩病(Crohn’s disease)的干细胞疗
法Prochymal (III期临床试验)、急性GvHD的干细胞疗法Prochymal
(III期临床试验)、关节炎的干细胞疗法Chondrogen (II期临床试验
结束)、1型糖尿病的干细胞疗法Prochymal (II期临床试验)、急性
心肌梗死的干细胞疗法Prochymal (II期临床试验)、慢性阻塞性肺
病(COPD)的干细胞疗法Prochymal (II期临床试验)、病灶区骨再生
的干细胞疗法Osteocel-XC (临床前试验已完成)、急性放射病的干
细胞疗法Prochymal [依据FDA制定的动物(效应)法规(Animal
Rule)，II期临床试验已结束]
StemCyte 美国 来自于脐带血干细胞分离和获取的相关设备
Baxter公司 美国 心肌缺血的干细胞疗法ACT34-CMI (II 期临床试验已完成)
CytoriTherapeutics 美国 从脂肪组织收获的干细胞Celution
Advanced Cell Technology公司 美国 已完成治疗黄斑变性的新药临床前申请
SC 4 S M 英国 围绕如何将人体胚胎干细胞诱导成肝细胞用于临床前的药理毒理研究
*注：资料整理时间截至2009 年9月[7,10-12]
官。在临床应用方面，干细胞几乎可以应用到涉及
人体所有的重要组织器官及人类所面临的很多医学
难题。例如，糖尿病患者的胰岛植入，癌症患者
手术后大剂量化疗后的造血和免疫重建，血管疾病
或损伤后的血管替代，部分遗传缺陷疾病的治疗，
意外损伤、放射损伤等患者的植皮，肌肉、骨及
软骨缺损的修补，髋、膝关节的置换等[13]。另外，
利用人类干细胞或其衍生的组织、器官测试各种药
物的药效、毒理特性，也会比用其他动物更能反映人
体状况，可能发展成为一种新的药物筛选模式。
干细胞治疗及相关的组织工程研究已成为当今
生物医学研究的最前沿领域之一。由于干细胞治疗
产品具有广阔的应用空间，干细胞的基础研究和技
术进步如若能与良好的工程工艺相结合，加以较好
的政策环境、临床研究支持，将有助于人类实现修
复和制造组织器官的梦想，治疗疾病，延长寿命，
提高生活质量，造福全人类。
[参　考　文　献]
[1] 江洪波, 陈大明, 于建荣. 世界各国干细胞治疗相关政策
与规划分析. 生物产业技术, 2009, (1):16-23
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[11] StemCyte, Inc. Available at http://www.stemcyteinc.com/
[12] Cytori Therapeutics, Inc. StemSource® Overview. Avail-
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[13] 中国科学院人口健康领域战略研究组. 中国至2050年人
口健康科技发展路线图 [M]. 北京: 科技出版社, 2009: 6