作者：刘沐芸 本文根据刘沐芸博士在2022年8月6日，由深圳市血液中心、中国医学科学院输血研究所联合举办的主题为“前沿观点 共创未来”的首届深圳血液安全高峰论坛上的演讲报告整理。 1 为什么说细胞治疗是输血技术的延伸？ 细胞治疗，是一种利用细胞治疗疾病的医疗方式，有自体的细胞治疗，比如目前较为流行的Car-T治疗；也有异基因细胞治疗，比如脐带来源的间充质干细胞治疗等。 输血是最常见、也是历史悠久的细胞治疗，比如红细胞，白细胞，血小板的输注等；还有一种较为常见的是造血干细胞移植。但是，输血治疗和造血干细胞移植，与前面的讲的细胞治疗、Car-T和MSC，又有些不同。主要的不同在于，输血和造血干细胞移植的主要作用是功能的替代。 而目前常用的、产品化的细胞治疗已经不仅仅是功能替代或功能再生，而是作为临床治疗工具，可以向药品那样在生产车间进行操作、工程化改造等，赋予细胞一些不局限于其原生的生理功能，以更好地发挥治疗作用。因此，细胞治疗是输血技术的延伸。 2 国际CGT产业发展概况 目前，截止2022年上半年，全世界有1308家以CGT为主营业务的公司，主要分布在北美地区，排在第二的是亚太地区410家，欧洲地区有230家。 全球CGT行业的竞争态势，无论是在公司数量（613家），还是研究项目（产业界发起的临床研究有566项，学界和政府发起的研究项目有436项），亦或是资本市场的活跃程度（融资额高达176亿美金），都是美国领先。尤其是资本市场的活跃度，这是否也暗示了美国CGT产业发展快速发展，并呈现领先发展态势的一个原因呢？ 与欧洲地区相比，亚太地区的公司数量(410家)和临床研究项目（业界发起314项，学界与政府资助372项）超过欧洲（230家，业界发起200项临床研究，学界与政府发起160项）。但是资本的活跃度却不如欧洲地区，亚洲地区的投融资为22亿美金，欧洲地区33亿美金。公司数量与研究项目多，但资本助力表现乏力，是否预示着，亚太地区CGT产业的发展后劲不足呢？ 并且还有一个有意思的现象，临床研究项目中，亚太地区是唯一一个，学界和政府发起的临床研究项目数量超过企业界发起的临床研究项目数量的地区。 亚太地方有2个国家——日本和中国，采取的技术和产品并行的双轨制，这是否从另一个角度反映了“学术界发起的临床研究数超过企业界发起的研究数”的原因呢？是否也反映出，亚太区学界和业界在创新链和产业链上的分工有待进一步明确呢？毕竟一个新的疗法要做强做大，产业发展是经过检验的有效路径。 目前，全球有2406项临床研究项目在进行中，比2020年下降了15%。下降主要是因为学术/政府发起的研究项目的减少导致，下降了21%；产业界发起的研究项目也有下降了8%。 产业界发起的1171项研究项目中，12%（142项）进入临床III期。学术界发起的研究有1235项，但相较产业界研究，学术界发起的研究处于早期，仅有2.5%（31项）进入III期。 在产业界发起的研究项目中，免疫细胞治疗研究占41%（484项），超过其他细胞治疗（441项），并呈现出持续增长的趋势，但多处于临床I期，仅有22%进入临床III期。业界发起的基因治疗临床研究项目达225项，其中41项进入临床III期。 但在学界和政府发起的临床研究中，细胞治疗却占多数，差不多58%的项目都是细胞治疗（714项），当然免疫细胞治疗也不少（413项），但基因治疗临床研究就比较少（91项）。学界与政府的研究偏好是否代表了CGT行业未来发展的风向标？ 肿瘤学仍然是CGT研究的主要适应症，正在进行的临床试验项目中，超过一半的研究项目是肿瘤治疗。血液系统恶性肿瘤仍然是CGT产品攻克的主要目标。实体瘤研究的关注度在持续增加，目前实体瘤的临床试验占整个肿瘤试验的45%；最常见的实体瘤为胃肠肿瘤，占据了实体瘤研究的23%。 基因疗法：虽然2022年可能会是基因疗法治疗罕见病的一个大年，但我们仍然看到，基因治疗针对流行病的研究进展迅速。2021年，Vertex公司公布了I型糖尿病试验的里程碑结果，2022年，会有更多的治疗流行病的基因治疗的研究数据公布。 因此，我们相信，在美国，或欧洲，很快会有治疗流行病的基因治疗产品的上市，目前进入III的基因治疗产品的适应症包括，严重肢端缺血，充血性心力衰竭，糖尿病性周围神经病变，黄斑变性。 目前开展的2406项基因治疗临床试验中，59%针对的是流行病。在学界/政府发起的了临床研究中，更为明显，62%针对的是流行病，业界为56%。这表明学界与业界的分工较为明确，学界负责早期探索，业界负责对有确定疗效的产业进行转化。 基因编辑治疗的情况：目前基因编辑产品的临床研究主要集中在I期，II期。基因编辑的主要工具，大部分还是采用的经典的CRISPR，其他有少部分为TALEN 和ZFN。 3 国家工程研究中心先进CGT智造研发平台的研究成果与未来发展方向 今年6月，我单位获批“联合产业上下游，建设细胞产业关键共性技术国家工程研究中心”的任务。开展细胞治疗、先进智造、质量检测能力等关键核心技术攻关，建设产业共性技术研究和工程验证平台，推动细胞制备由当前的劳动密集型、手动操作向全自动、全封闭、连续性的无人智造转变，切实提升我国生物产业国际竞争力。 国家工程研究中心与承担0-1基础研究的国家实验室，以及100以后产业发展的制造业创新中心共同构成了国家创新体系，国家工程研究中心通过应用基础研究与工程突破，承担着创新链向产业链转化过程中的“1-100”的技术发明，在科学发现与产业发展之间构建一个连接的桥梁和通道，保障基础研究成果的产业转化的成功率与效率。 本单位牵头组建的细胞产业关键共性技术国家工程研究中心，包含了4个方向的关键技术攻关平台，4个方向的产业共性需求服务平台。今天重点介绍是，国家工程研究中心先进CGT智造研发平台的研究成果与未来研究重点——过程控制与细胞质量。 干细胞是生命科学研究的前沿和重点，干细胞研究有助于认识细胞生长、分化和器官形成的规律，有助于阐明多种疾病的发病机制，也因此在研究的过程中，产生过多项诺贝尔生理学/医学奖的研究成果。 比如，2007年的胚胎干细胞分化，2010年的人工辅助生殖，2012年的干细胞克隆与ips技术等。 […]

作者：刘沐芸 刘沐芸 细胞产业关键共性技术国家工程研究中心 主任 中国（深圳）综合开发研究院 特约研究员 《中华细胞与干细胞杂志》 副总编辑 又到了一年一度诺奖预测与公布周，谁会接到来自斯德哥尔摩的电话呢？依据诺奖的评选与公布的规则，2022年度的诺贝尔生理/医学奖将于今年国庆假期的3号公布，物理学奖将于4号公布，化学奖将于5号公布。由于诺贝尔奖评选机制的“秘密性”，其提名和投票的结果要保密50年才能公开，让每年的诺奖预测具有挑战性，也因此，越是临近颁奖，诺奖预测也就进入如火如荼的阶段。 依据前期的公众民意调查、其他科学奖获奖者的统计分析、以及研究文献的引用率等数据的综合分析显示，如下研究成果和科学家有可能入围2022年的诺贝尔奖： 阐明细胞如何产生能量的科学家； 发现细菌化学对话机制的科学家； 开启基因时代的科学家； 以及研究mRNA疫苗对抗Covid-19的科学家。 为了让预测本身显得不那么“玄学”，顺带些科学性，同时能为疫情后的第三个诺奖颁奖周增加一点儿趣味性，我也乐此不疲。 主要研究论文的同行引用率 曾有人通过分析“引文桂冠”，准确地预测了2002年后的64位获奖者。 按照这个指标，今年的医学奖可能会颁给研究“不同类型的畸形蛋白聚集于不同类型的细胞中，能引发一些如帕金森、ALS和额颞叶痴呆等神经系统疾病”的科学家，如宾大的Man-Yee Lee在2006年发表了研究成果，至今已被引用了4000+次，随后日本东京都医学研究所（Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science）的Masato Hasegawa也发表同一领域的研究成果，该研究也获得了较高的引用次数。这种同期独立研究获得的相近的科学发现在科学研究中非常普遍，因此先发文章者的引用率会比后发者要高，先发者更高的引用率可以看作是对创新开拓者承担“创新负担”的一种回报和激励。正是由于两位科学家的研究成果，畸形蛋白导致的神经系统疾病治疗的研究取得了较大的进展。 符合上述标准的还有2位研究“疾病遗传基础”并获得重大科学发现的科学家，一位是华盛顿大学的Mary-Claire King，揭示了BRCA基因突变在乳腺癌和卵巢癌中的作用，并彻底改变肿瘤筛查；另一位是，哈佛医学院的Stuart Orkin，发现了不同类型的地中海贫血的基因变化，为遗传性血液疾病带来了改变治疗范式的新方法——基因治疗。 专业周期 评审委员会评选获奖者时，会呈现一定的专业选择的周期性，比如神经科学，癌症科学，或传染性疾病研究等获奖周期差不多是10年一个轮转，医学奖也是如此，会在基础分子生物学和治疗方法/药物研究之间选择，并呈现周期性。 在过去10年间，医学奖更多的给予了基础研究领域的科学家，如2013年的细胞内运输，2016年的细胞自噬，2017年的控制昼夜节律的基因时钟，2019年的细胞对氧气供应的感知和适应，以及去年的细胞如何感知温度和触觉。仅有2015年，2018年和 2020年的奖项授予了临床研究领域，2015年：蛔虫和疟疾治疗，2018年：肿瘤免疫治疗，2020年：丙肝治疗。 […]

作者：刘沐芸 刘沐芸 细胞产业关键共性技术国家工程研究中心 主任 中国（深圳）综合开发研究院 特约研究员 《中华细胞与干细胞杂志》 副总编辑 2022年10月3日，德国马克斯.普朗克进化人类学研究所所长Svante Pääbo，由于其利用基因测序技术在人类进化史研究中取得的突破性研究成果，接到了来自斯德哥尔摩的电话，也是2022年度首个公布的诺贝尔奖项获得者。出身于斯德哥尔摩的Svante Pääbo在接到来自家乡的电话时，起初还以为是实验室同事精心策划的“恶作剧”。 Svante Pääbo开创性地将现代基因测序技术应用于考古研究，研究了人类进化的同时，开创了一门新学科——古基因组学，并创立了马克斯.普朗克进化人类学研究所。 延续上一篇“2022年诺奖预测”，Svante Pääbo是文章中提及的“开创基因时代的科学家”，将现代的基因测序技术应用到传统的考古研究中，对古人类基因进行了数据化分析与解读。依据诺贝尔科学奖的评审标准，这属于改变研究范式的科学发现，同时造福人类：利用现代测序工具，Pääbo通过对比现代人类与灭绝古人类之间的基因差异，揭示了人类之所以是独一无二的物种的研究基础，属于开创性研究。其开创性主要体现在2方面： 新的提取技术 从有记录以来最古老的人类DNA中——来自西班牙43万年前的古人类，提取并分离出超过300万个碱基对，为分析尼安德特人对现代人类DNA的影响奠定基础，革新了人们理解远古时代的方式。 新的分析方法 这些古人类的DNA由于年代久远，经受数千年的环境暴露、日晒雨淋等必然受损，会被微生物、细菌或人类的基因序列“污染”，Pääbo团队开发了一种新的测序技术，很好的去除“DNA污染”对样本的影响，对这些年代久远的基因组进行测序分析，并发现，欧洲或亚洲后裔的现代人类的基因组中有1-4%可以追溯到尼安德特人。 获奖成果：2010年（诺奖平均获奖时间为10-20年），Pääbo的研究发现，现代人类在基因上也并不是完全不同。Pääbo应用基因测序技术对40000+年前的骨骼进行了基因信息的提取和“阅读”，这在一般人看来是不可能完成的任务。因为古老的遗传物质，通常会因为年代的久远出现严重的微生物降解、污染等，Svante Pääbo团队发明了一种新方法对尼安德特人的遗传物质进行测序，发现了一种以前不为人所知的古人类——丹尼索瓦人，为古人类研究“绘制”了一幅人类进化图谱，这些已经灭绝的人类近亲的基因是如何遗传给现代人类的。 2008年在西伯利亚南部的丹尼索瓦洞穴中，发现了一块4万年前的指骨碎片，这块骨头中保存着异常完好的DNA，佩博团队正是通过对这块骨头的基因测序，发现了丹尼索瓦人。Thilo Parg / Wikimedia Commons，License: CC BY-SA 3.0 事实上，智人、尼安德特人和丹尼索瓦人之间曾经发生过杂交，这些杂交印迹在今天人类的基因组中还有迹可循。比如抗击入侵的病毒和细菌的重要的免疫基因，就是3个来自尼安德特人的基因，TLR1、TLR6和TLR10，同时也容易引发过敏；拥有尼安德特人基因（染色体3上的一组基因）的群体更容易出现严重的Covid-19症状；还有，藏族人之所以具有适应高海拔地区生存的能力，是因为携带了来自丹尼索瓦人的EPAS1基因等。这表明研究古人类基因也是一项造福人类的科学发现。 诺奖得主Svante Pääbo的成长历程 开创性研究源自“强烈的好奇心”：Pääbo对古基因的兴趣源于少年一次与母亲一起到埃及的度假经历，激发了对古埃及的想象力与对古基因的研究兴趣，后在Uppsala大学期间，同时选择了埃及学和医学，并获得免疫学博士。 […]

作者：刘沐芸 刘沐芸 细胞产业关键共性技术国家工程研究中心 主任 中国（深圳）综合开发研究院 特约研究员 《中华细胞与干细胞杂志》 副总编辑 2022年10月5日，诺贝尔化学奖授予了斯坦福大学的Carolyn R. Bertozzi和哥本哈根大学的Morten Meldal、加州霍亚斯克里普斯研究所的K. Barry Sharpless三人共享，因为发明了生物正交化学和点击化学，并用于药物研发和疾病研究领域。 点击化学（Click Chemistry）顾名思义，就是“点击”一下，分子就会结合在一起。今年的化学奖就是奖励了将复杂的过程简单化的研究成果。Sharpless和Meldal为功能形式的化学——点击化学奠定了基础，分子“积木块”快速而有效地结合在一起。Bertozzi将点击化学用到了一个新的领域，在生物体中使用。 2000年时，Sharpless提出点击化学的概念，这是一种简单而可靠的化学形式，在这中化学中，反应快速发生，并避免了不必要的副产品。随后，Meldal和Sharpless分别独立研究发现了今年的诺奖成果——点击反应，可以相对容易地链接2个分子。 Bertozzi由于对研究细胞表面的聚糖分子感兴趣，几年后，开发出一种不需要铜催化剂的新方法，科学家可以在不干扰生物体正常功能的情况下进行反应，反应可以在细胞内发生，实现聚糖可视化，称之为生物正交化学反应。科学家可以在不干扰细胞功能的情况下，利用点击化学绘制出细胞表面的复杂糖基聚合物聚糖，这种方法目前正用于改进癌症药物的靶向性。 Bertozzi将点击化学提升到一个新高度，为我们提供了理解和操作糖的新工具，不仅能在试管中完成，而且可以在活细胞内完成。这个工具为我们理解细胞之间及细胞与环境之间如何相互作用开辟了新途径，并为干预肿瘤、感染等疾病提供了新方法。属于开创性研究，也为人类带来福祉。 Bertozzi花了大量的时间设计方法以研究难以捉摸但却至关重要的糖衣分子。20多年以来，她在糖科学和生物正交化学方面的远见得到了许多奖项的认可，1999年的麦克阿瑟基金会“天才奖”，2005年成为国家科学院会员（相当于中国科学院院士），2022年获得Wolf奖等。这符合了前述的诺奖特征：开创性科学发现，获得风向标奖项的加持和时间检验。 相关阅读： >> 2022诺贝尔奖大预测 也因此今年化学奖的分配方案是，开创性地将点击化学用于生物体研究的Bertozzi获得奖金一半，另外两位科学家因为发现点击化学而共享另一半。 诺奖成果的应用价值 点击化学目前广泛用于药物研究和递送，DNA测序，功能材料，以及生物过程研究等，能帮助我们更好地理解疾病和治疗药物的研究。重要的是，在患者体内完成化学反应，可以确保药物达到目标地方，而不是错误的地方。因此，对实施个性化治疗非常重要，可以让科学家瞄准特定的细胞和细胞内的特定分子。 按照Sharpless的设想，点击化学将具有比世界上大多数化学方法更广泛的影响，并且其影响力会超越化学这一专业领域，会在更广泛的领域产生影响，革新范式。 Bertozzi在糖科学和生物正交化学方面的研究成果催生了许多生物技术初创公司，其中就有专注于降解之前“没有成药性”的细胞外蛋白标靶的Lycia Therapeutics, 和后来被Catalent收购的Redwood Bioscience公司等，属于科研和创业“两不误”的小能手。 诺奖成果：将复杂的过程简单化 点击化学，就是组合分子中的一半，能在不受环境干扰的情况下，准确地找到另一半，并与之发生化学反应。 […]

作者：刘沐芸 刘沐芸 细胞产业关键共性技术国家工程研究中心 主任 中国（深圳）综合开发研究院 特约研究员 《中华细胞与干细胞杂志》 副总编辑 虽然Car-T治疗血液肿瘤非常有效，但临床中，有些患者不久就会复发。因此，科学家对淋巴瘤治疗后复发的患者展开了研究，发现超过一半的淋巴瘤患者治疗后会复发的原因，与Car-T产品的生产有关。斯坦福和哈佛大学2个团队分别开展了独立研究，从生产过程入手，找到了共同的原因，文章发表在今年9月的《Cell》杂志上。 细胞公司从患者外周血中提取T细胞，在生产车间为其装配嵌合抗原受体（CAR），从而高度激活T细胞，使其能够识别并摧毁癌细胞。生产过程中，不同类型的T细胞都能装上并携带上CAR，比如T细胞不同的亚型，辅助T细胞和杀伤T细胞等都能被装上CAR。2个团队研究的目标都是想了解，为什么回输Car-T后，有的患者疗效非常稳定，而有的患者会很快复发？这两类患者回输的Car-T有什么不同吗？ CAR-T细胞疗法作用机制 这时，计算生物学就发挥了作用。哈佛大学团队分别对回输前的Car-T细胞进行了研究，然后回输到患者体内，再从同一个患者身上取得血样以观察输入后的Car-T细胞，通过对单个Car-T细胞中的所有RNA进行测序，以了解Car-T细胞的外观形态和行为。斯坦福团队同样也对回输前和输入患者体内后的Car-T进行了观察分析，通过研究单个细胞中的蛋白质的组合来分析这些细胞。结果2个团队都发现了意想不到的事情。 哈佛大学团队发现，接受Car-T治疗的患者中输入的Car-T产品，有一部分是调节性T细胞（Treg细胞），这一发现引起了研究团队的兴趣。通常，在正常的血液中，Tregs就如同是一个T细胞的安全开关，在人体内四处游走，发现并破坏其他感染或疾病细胞。 Tregs细胞是T细胞含量很小但很活跃的亚型类别，通常，Tregs会聚集在杀伤性T细胞的周围，以预防杀伤性T细胞过度活跃引发自身免疫性反应。其主要工作就是预防人体免疫系统攻击人体自身，具有很强的抑制性，以抑制正常免疫反应中的效应T细胞。 因此，2个团队不约而同地假设，是否Car-Treg细胞抑制了Car-T细胞，导致Car-T无法杀灭癌细胞，患者复发。研究发现，相较于治疗效果一般的患者，Car-T治疗效果好的患者血液中的Car-Treg细胞非常地少——不到2%，而没有反应的患者中的Car-Treg细胞则到了5-6%。同时也发现，Car-Tregs含量高的患者，其发生的副反应也轻，但同时治疗效果也一般，这就是一个悖论。研究发现也证明了假设的正确性。 CAR-TReg与淋巴瘤患者抗CD19 CAR-T细胞治疗效果相关 通过对给患者回输之前的Car- T产品进行测序分析，也发现同样的现象。分装在输液袋内的Car-T产品中，Car-Treg细胞含量越低，患者的治疗效果越好；Car-T产品中的Car-Treg细胞含量越高，患者的治疗效果越差。 为了进一步证明，Car- Treg细胞是否就是直接影响患者治疗效果的“罪魁祸首”，研究团队在动物模型上进行验证。一袋产品中混了95%的传统的T细胞+5%的Car-Tregs，对照组则是，95%的传统Car-T与正常T细胞相混合。结果证明，终产品中只要有5%的Car-Treg就足够引发患者治疗无效，肿瘤复发。 导致Car-T产品中出现Car-Treg细胞的可能是导致Car-T治疗失败的原因，可能有如下几种：一是患者的个体微环境生理差异，一个是肿瘤微环境的生理差异，再一个就是Car-T生产的原因。 两个独立团队研究揭示其主要原因，还是存在于生产中的过程控制，分选T细胞时的纯度不够，混入了正常的Treg细胞，并且与T细胞一样都被装上了Car。主要是一个分选后的过程控制，无法有效地将Treg细胞组分从T细胞中分离出来；然后，在终产品放行检测时，缺乏有效区分“装配好Car的细胞是Car-T细胞，还是Car-Treg细胞”的方法和工具。 CAR-TReg细胞和CD8 CAR-T细胞扩增呈负相关 虽然研究发现了生产与过程控制会导致Car-T产品中会混有Car-Treg细胞，并对临床治疗效果产生影响，导致患者复发。但估计这个研究发现不会对现有已经上市的Car-T产品的临床现状有所改变，因为已经获批上市的产品要做工艺修改，或增加过程控制检测，就需要开展新的临床研究项目，而这是一个漫长而昂贵的过程。 但对于新的Car-T产品研发公司，这是一个必须要克服的生产工艺和质量控制障碍，在分选的过程需要增加质控点和检测以有效分选出去除了Treg细胞的T细胞，而不是含有5%或以上的Treg细胞的T细胞；终产品放行检测时，则需要重新调整放行的检测方法和放行标准，以表明其是Car-T细胞，而不是含有Car-Tregs的Car-T产品。 Car-T产品自2017年在美国获批上市以来，目前已经是全球研究最多、注册申报公司最多的一种畅销的个体化细胞治疗产品。但对于Car-T产品临床副反应、或临床治疗效果不佳的研究比较少。至今印象较深的关于Car-T副反应研究的文章，是2018年，Carl June在“自然医学”杂志发表的一篇“Car-T耐药导致一名白血病复发并死亡”的个案报导，揭示了生产过程中，也是分选过程中残留了B细胞，以至于Car-T的终产品中混了一些Car-B细胞，因此导致治疗无效并出现耐药。然后就是这次同时发表的2个团队独立开展的回答“为什么Car-T会无效”的研究。 今天，我们有如此之多的研究经费，社会资本和基金都用于Car-T的开发，使得Car-T在获批上市短短的5年之间，就从创新药变成了普药，如同曾经的PD1和PDL1一样，但这个领域中，有挑战的地方还是有挑战。比如，虽然Car-T的疗效如此好，但并不是人人用得上——大规模批量生产的问题几乎无人关注，以至于美国出现了需要“患者抓阄”的方式决定“谁先谁后”的生产排期；也并不是人人用得起——单人单批次的手工生产方式不仅生产繁琐，成本必然高居不下，也必然导致产品质量的不均一，也就是本文所说的有的患者有效，有的患者不仅没效还很快复发等等，这些问题的研究探索与创新创业等都鲜能引起行业的重视和资本的青睐。 虽然目前，已有多个Car-T产品获批上市，并且现有的管线不断重复，但Car-T需要回答的问题以及需要得到重视和投入的地方，远不止管线研发。例如，如何突破当前“一个批次只为一个患者治疗”的生产瓶颈，实现个体化药物的“连续性、封闭式、大规模”的生产制造？如何通过临床治疗效果的反馈高效地优化工艺以提升已上市Car-T产品的临床疗效、过程控制的问题等等，比如本文提到的“安全性好，但疗效就差”的悖论问题，比如2018年Carl June发现的耐药性问题等等，这些都值得我们关注。从今年的诺贝尔生理学/医学奖以及化学奖的选择来看，成功的路上并不是“挤在一个众所周知”的领域和赛道，另辟蹊径但对行业具有奠基性作用的“冷门”也值得关注，不仅能出成果而且可能更容易问鼎诺奖。还有一个好处就是，冷门通往成功的路上也不拥挤，但需要耐心和眼光。