淺談iPSC在間質幹細胞治療上的發展與應用
作者：沈珮君 責任編輯：余姍妮
iPSC是什麼？
iPSC全名為Induced pluripotent stem cells誘導型多能幹細胞，透過導入特定的轉錄因子，將體細胞重新編程(cell reprogramming)為iPSC；而編程後的iPSC類似胚胎幹細胞，具有強大的增殖及分化能力，可依需求在特定環境下分化(differentiation)成各種細胞。簡單來說，體細胞可以被「返老還童」為iPSC，又可以「滿血復活」變成你指定的細胞。
iPSC 是怎麼做出來的？
日本學者山中伸彌教授於 2006 年成功透過慢病毒(Lentivirus, LV)載體將四種轉錄因子基因(Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4)送入小鼠的成纖維細胞使其轉化為iPSC，並於2007年成功應用至人體細胞。山中教授也因為這個突破性的研究，在2012年獲得諾貝爾醫學獎的殊榮。
而考量慢病毒載體進入細胞後可能有不斷複製的疑慮，後續科學家們又逐漸發展出利用聚合物、RNA、Protein 或是脂質體等非病毒載體的方式，將轉錄因子基因送到細胞中以誘導 iPSC 形成。
為何要使 iPSC 變成間質幹細胞(iPSC-MSC)？其優點為何？
間質幹細胞(Mesenchymal Stem Cell, MSCs)具有能於體外分化及免疫調節的特性，使其成為運用於細胞治療、再生醫療以及組織工程的新寵兒，但MSC的來源異質性及長期培養後衰老的現象，仍為臨床運用上必須克服的關卡之一；而利用iPSC於特定生長條件下所分化而來的MSC，又稱iPSC-MSC，結合了iPSC強大增殖能力以及MSC免疫調節能力的雙重優勢，可以透過一次性及單一的捐贈者產生大量均一的細胞，減少MSC因來源不同而產生的差異以及生長限制的問題。
人工誘導的 iPSC-MSC 和本源性 MSC(Original MSC)有差異嗎？
研究證實兩者皆能符合國際細胞治療協會(ISCT)所定義三項MSC的基本特性：
(1) 體外培養時，細胞需貼附且呈紡錘狀；
(2) 表現特定的表面抗原—CD105、CD73 和 CD90，而不表現 CD45、CD34、CD14 或 CD11b、CD79alpha 或 CD19 和 HLA-DR ；
(3) 在體外仍可分化為成骨細胞、脂肪細胞和成軟骨細胞。
雖然 iPSC-MSC 皆能符合要求，但仍可能受到細胞來源、誘導及培養的方式影響 iPSC-MSC 本身的狀況與特性。
iPSC-MSC 應用於疾病治療
iPSC-MSC 施用於因移植氣管造成 GvHD 的動物模式中，確認能使 CD4T減少、Treg 增加(圖一)；也能降低 IFN-γ、IL-1β 等促炎因子，提升抗炎因子IL-5, IL-10 的表現(圖二)，避免移植物的膠原蛋白沉積(圖三)。
iPSC-MSC 也證實可改善嚴重肢體缺血，治療效果甚至優於 BM-MSC。
iPSC-MSC 臨床試驗
澳大利亞一家專門從事細胞治療的臨床階段生物技術公司Cynata Therapeutics Limited，於 2017 年開啟第一個 iPSC-MSC 的臨床試驗，以 iPSC -MSC 產品 CYP-001 治療抗類固醇的急性移植物抗宿主疾病(SR-aGvHD)。 此臨床試驗除了評估產品的安全性及耐受性外，並第 28 天及第 100 天時，依據病人症狀緩解情況進行療效評估。
第一期試驗結果公布於 Nature Medicine 期刊，顯示了 CYP-001 為安全的細胞產品，同時對 SR-aGvHD 也具有療效；與此同時，Cynata 除了與日本富士膠片合作進行 GvHD 的二期臨床試驗，也陸續著手於 Covid-19 及嚴重肢體缺血等疾病的二期及骨關節炎的三期臨床試驗。
iPSC-MSC 放行及品質控管
iPSC-MSC 用於細胞治療或臨床試驗時，除了符合 ISCT 的標準外，產品的安全性亦為首要考量，因此「黴漿菌、內毒素、無菌試驗」三項檢測應視為產品放行的基本項目。此外，如細胞的存活率、核型檢測、致瘤性檢測等，也可納入放行標準及條件，以為產品品質的控管。
國內早於 2015 年便已成立 iPSC 服務聯盟資訊中心，提供產學研界關於iPSC 細胞庫、iPSC 產製等核心服務；而 2018 年 9 月衛福部公告的《特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法》(簡稱特管辦法)，在 2021 年修正後開放「異體細胞治療技術」，此舉對具有來源單一、且具備可大量生產優勢的 iPSC-MSC 而言，無疑是一大進展，也更能促進國內相關廠商投入細胞治療的領域。
艾默生醫於生產及研究 MSC 已累積多年經驗，能為產官學所開發之iPSC-MSC 產品提供製造、定性、鑑定、放行等相關服務
詳細服務內容歡迎 洽詢(02)2809-6390，
參考文獻：
1. Qizhou Lian et al. Functional mesenchymal stem cells derived from human induced pluripotent stem cells attenuate limb ischemia in mice. Circulation. 2010 Mar;121(9):1113–23.
2. Mohammad Afzal Khan et al. iPSC-derived MSC therapy induces immune tolerance and supports long-term graft survival in mouse orthotopic tracheal transplants. Stem Cell Res Ther. 2019 Sep;10(1):290.
3. Adrian J C Bloor et al. Production, safety and efficacy of iPSC-derived mesenchymal stromal cells in acute steroid-resistant graft versus host disease: a phase I, multicenter, open-label, dose-escalation study. Nat Med. 2020 Nov;26(11):1720–1725.
4. Helena D Zomer et al. Mesenchymal and induced pluripotent stem cells: general insights and clinical perspectives. Stem Cells Cloning. 2015 Sep;8:125–34.
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艾默生醫獲邀出席2021年台灣細胞醫療協會年會演講
作者：沈珮君 責任編輯：余姍妮 2021.06.28
● iPSC是什麼？
iPSC全名為Induced pluripotent stem cells誘導型多能幹細胞，透過導入特定的轉錄因子，將體細胞重新編程(cell reprogramming)為iPSC；而編程後的iPSC類似胚胎幹細胞，具有強大的增殖及分化能力，可依需求在特定環境下分化(differentiation)成各種細胞。簡單來說，體細胞可以被「返老還童」為iPSC，又可以「滿血復活」變成你指定的細胞。
● iPSC 是怎麼做出來的？
日本學者山中伸彌教授於 2006 年成功透過慢病毒(Lentivirus, LV)載體將四種轉錄因子基因(Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4)送入小鼠的成纖維細胞使其轉化為iPSC，並於2007年成功應用至人體細胞。山中教授也因為這個突破性的研究，在2012年獲得諾貝爾醫學獎的殊榮。
而考量慢病毒載體進入細胞後可能有不斷複製的疑慮，後續科學家們又逐漸發展出利用聚合物、RNA、Protein 或是脂質體等非病毒載體的方式，將轉錄因子基因送到細胞中以誘導 iPSC 形成。
● 為何要使 iPSC 變成間質幹細胞(iPSC-MSC)？其優點為何？
間質幹細胞(Mesenchymal Stem Cell, MSCs)具有能於體外分化及免疫調節的特性，使其成為運用於細胞治療、再生醫療以及組織工程的新寵兒，但MSC的來源異質性及長期培養後衰老的現象，仍為臨床運用上必須克服的關卡之一；而利用iPSC於特定生長條件下所分化而來的MSC，又稱iPSC-MSC，結合了iPSC強大增殖能力以及MSC免疫調節能力的雙重優勢，可以透過一次性及單一的捐贈者產生大量均一的細胞，減少MSC因來源不同而產生的差異以及生長限制的問題。
● 人工誘導的 iPSC-MSC 和本源性 MSC(Original MSC)有差異嗎？
研究證實兩者皆能符合國際細胞治療協會(ISCT)所定義三項MSC的基本特性：
(1) 體外培養時，細胞需貼附且呈紡錘狀；
(2) 表現特定的表面抗原—CD105、CD73 和 CD90，而不表現 CD45、CD34、CD14 或 CD11b、CD79alpha 或 CD19 和 HLA-DR ；
(3) 在體外仍可分化為成骨細胞、脂肪細胞和成軟骨細胞。
雖然 iPSC-MSC 皆能符合要求，但仍可能受到細胞來源、誘導及培養的方式影響 iPSC-MSC 本身的狀況與特性。
● iPSC-MSC 應用於疾病治療
iPSC-MSC 施用於因移植氣管造成 GvHD 的動物模式中，確認能使 CD4T減少、Treg 增加(圖一)；也能降低 IFN-γ、IL-1β 等促炎因子，提升抗炎因子IL-5, IL-10 的表現(圖二)，避免移植物的膠原蛋白沉積(圖三)。
iPSC-MSC 也證實可改善嚴重肢體缺血，治療效果甚至優於 BM-MSC。
● iPSC-MSC 臨床試驗
澳大利亞一家專門從事細胞治療的臨床階段生物技術公司Cynata Therapeutics Limited，於 2017 年開啟第一個 iPSC-MSC 的臨床試驗，以 iPSC -MSC 產品 CYP-001 治療抗類固醇的急性移植物抗宿主疾病(SR-aGvHD)。 此臨床試驗除了評估產品的安全性及耐受性外，並第 28 天及第 100 天時，依據病人症狀緩解情況進行療效評估。
第一期試驗結果公布於 Nature Medicine 期刊，顯示了 CYP-001 為安全的細胞產品，同時對 SR-aGvHD 也具有療效；與此同時，Cynata 除了與日本富士膠片合作進行 GvHD 的二期臨床試驗，也陸續著手於 Covid-19 及嚴重肢體缺血等疾病的二期及骨關節炎的三期臨床試驗。
● iPSC-MSC 放行及品質控管
iPSC-MSC 用於細胞治療或臨床試驗時，除了符合 ISCT 的標準外，產品的安全性亦為首要考量，因此「黴漿菌、內毒素、無菌試驗」三項檢測應視為產品放行的基本項目。此外，如細胞的存活率、核型檢測、致瘤性檢測等，也可納入放行標準及條件，以為產品品質的控管。
國內早於 2015 年便已成立 iPSC 服務聯盟資訊中心，提供產學研界關於iPSC 細胞庫、iPSC 產製等核心服務；而 2018 年 9 月衛福部公告的《特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法》(簡稱特管辦法)，在 2021 年修正後開放「異體細胞治療技術」，此舉對具有來源單一、且具備可大量生產優勢的 iPSC-MSC 而言，無疑是一大進展，也更能促進國內相關廠商投入細胞治療的領域。
艾默生醫於生產及研究 MSC 已累積多年經驗，能為產官學所開發之iPSC-MSC 產品提供製造、定性、鑑定、放行等相關服務
詳細服務內容歡迎 洽詢(02)2809-6390，
參考文獻：
1. Qizhou Lian et al. Functional mesenchymal stem cells derived from human induced pluripotent stem cells attenuate limb ischemia in mice. Circulation. 2010 Mar;121(9):1113–23.
2. Mohammad Afzal Khan et al. iPSC-derived MSC therapy induces immune tolerance and supports long-term graft survival in mouse orthotopic tracheal transplants. Stem Cell Res Ther. 2019 Sep;10(1):290.
3. Adrian J C Bloor et al. Production, safety and efficacy of iPSC-derived mesenchymal stromal cells in acute steroid-resistant graft versus host disease: a phase I, multicenter, open-label, dose-escalation study. Nat Med. 2020 Nov;26(11):1720–1725.
4. Helena D Zomer et al. Mesenchymal and induced pluripotent stem cells: general insights and clinical perspectives. Stem Cells Cloning. 2015 Sep;8:125–34.
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