細(xì)胞治療是利用活細(xì)胞產(chǎn)品治療疾病的方法，是繼傳統(tǒng)的化學(xué)藥物治療、放療、手術(shù)治療等之后的新型療法。細(xì)胞治療產(chǎn)品包括干細(xì)胞和免疫細(xì)胞等多種細(xì)胞類型。與其他療法相比，細(xì)胞治療對個性化的要求更高。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)進(jìn)入精準(zhǔn)時代，細(xì)胞治療的理念、技術(shù)和模式也在發(fā)生革命性變革。細(xì)胞治療是以個性化治療為基礎(chǔ)，隨著各種組學(xué)研究包括基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、功能基因組學(xué)和表型組學(xué)等發(fā)展，基因治療如基因編輯、靶向基因載體等基因治療技術(shù)日趨成熟。細(xì)胞治療和基因治療的結(jié)合極大提高了細(xì)胞治療的精準(zhǔn)性和有效性。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)需求已經(jīng)促使細(xì)胞治療從“個性化”升級到“精準(zhǔn)化”時代。
１、干細(xì)胞與精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)
干細(xì)胞是一類具有自我更新能力和多向潛能的細(xì)胞。根據(jù)其來源分為胚胎干細(xì)胞、重編程干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等類型。干細(xì)胞治療的疾病非常廣泛，包括各種腫瘤、心臟病、
糖尿病、神經(jīng)退行性疾病等影響人類健康的重大疾病。目前世界范圍內(nèi)已經(jīng)有10多個干細(xì)胞制品進(jìn)入臨床應(yīng)用。干細(xì)胞治療的核心環(huán)節(jié)是通過替代或重建機(jī)體損傷及衰老細(xì)胞發(fā)揮治療作用。干細(xì)胞在體內(nèi)參與組織器官損傷后修復(fù)過程，包括移植后歸巢、免疫反應(yīng)、細(xì)胞激活、組織再生及重塑等。上述過程受細(xì)胞供體、細(xì)胞類型、細(xì)胞狀態(tài)及病變微環(huán)境等多重因素的影響。針對上述影響因素的精準(zhǔn)分析和干預(yù)將提高干細(xì)胞治療的有效性。
干細(xì)胞的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)問題包括:
①干細(xì)胞的精準(zhǔn)分型。細(xì)胞移植后的免疫排斥是干細(xì)胞治療的基礎(chǔ)問題。依據(jù)干細(xì)胞基因組、表觀基因、轉(zhuǎn)錄、蛋白和代謝物的特征，對干細(xì)胞供者和受者進(jìn)行精準(zhǔn)分析和分型，有助于提高干細(xì)胞治療的效果。這些精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)技術(shù)也可用于干細(xì)胞供者的精準(zhǔn)篩選。
②干細(xì)胞的精準(zhǔn)誘導(dǎo)分化和標(biāo)準(zhǔn)化制備。不同損傷和疾病需要特定類型干細(xì)胞及其來源的功能細(xì)胞進(jìn)行治療。通過干細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)、向特定譜系誘導(dǎo)分化和轉(zhuǎn)分化從而獲得特定細(xì)胞。解析干細(xì)胞微環(huán)境信息包括可溶性細(xì)胞因子、生物大分子基質(zhì)以及周圍相鄰細(xì)胞的相互作用等有助于精準(zhǔn)制備所需的細(xì)胞產(chǎn)品。
③干細(xì)胞治療的精準(zhǔn)應(yīng)用。不同疾病需要不同的細(xì)胞類型進(jìn)行治療，如采用心肌干細(xì)胞治療心臟病，采用胰島細(xì)胞治療糖尿病等。干細(xì)胞治療疾病的適應(yīng)證需要大量臨床前數(shù)據(jù)和臨床試驗結(jié)果的驗證，并且要有精準(zhǔn)的評價。
④干細(xì)胞的特異歸巢及修復(fù)。干細(xì)胞具有趨化到損傷和病變組織的特點(diǎn)。各種組織損傷信號調(diào)控干細(xì)胞的歸巢和分布。通過精準(zhǔn)診斷和改善病變局部環(huán)境，創(chuàng)造良好的細(xì)胞歸巢“土壤”，可以促進(jìn)干細(xì)胞特異歸巢并增強(qiáng)其治療效果。另外，通過細(xì)胞靶向修飾和介入移植等策略也可提高干細(xì)胞的歸巢效率。
精確疾病模型在機(jī)制研究和新治療方案開發(fā)過程中至關(guān)重要。動物模型雖然能夠模擬復(fù)雜的人類疾病，但不能精準(zhǔn)反映人類基因組、表觀基因、轉(zhuǎn)錄、蛋白和代謝物的變異，人干細(xì)胞在模擬疾病模型方面具有明顯優(yōu)勢。干細(xì)胞具有供者的疾病遺傳背景，并可在體外分化為各種細(xì)胞類型和類器官小體，因此是理想的藥物篩選及評價的“個性化”疾病模型，體外測試結(jié)果能精準(zhǔn)指導(dǎo)臨床病人的用藥。如病人的重編程
干細(xì)胞來源的特異性心肌細(xì)胞能夠預(yù)測藥物對心臟的毒理反應(yīng)，分析對心臟的敏感性和藥物風(fēng)險。新的重編程干細(xì)胞技術(shù)包括利用細(xì)胞直接分化技術(shù)已經(jīng)用于基因缺陷導(dǎo)致的各種疾病的建模。另外，
腫瘤干細(xì)胞是腫瘤治療的重要靶標(biāo)。
腫瘤干細(xì)胞3D培養(yǎng)能夠形成微器官樣結(jié)構(gòu)，這些微器官結(jié)構(gòu)能夠很好模擬腫瘤在體內(nèi)的生長模式，從而應(yīng)用于敏感藥物篩選和指導(dǎo)個性化治療。
細(xì)胞配型和免疫原性依然是限制干細(xì)胞治療的重大問題。細(xì)胞重編程和轉(zhuǎn)分化技術(shù)可以直接把病人自己的體細(xì)胞轉(zhuǎn)變成治療需要的細(xì)胞類型，克服了倫理和免疫排斥兩大難題，因此在個性化細(xì)胞治療中具有廣闊的應(yīng)用前景。自體重編程干細(xì)胞來源的視網(wǎng)膜色素細(xì)胞用于治療視網(wǎng)膜變性等疾病，已經(jīng)開始進(jìn)行臨床試驗。
２、精準(zhǔn)免疫細(xì)胞治療
免疫細(xì)胞治療主要指利用體外擴(kuò)增的各種免疫細(xì)胞治療腫瘤。從以往樹突狀細(xì)胞-CIK、NK等非特異性免疫細(xì)胞發(fā)展到嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法等特異性細(xì)胞療法，體現(xiàn)了免疫細(xì)胞治療從個體化向精準(zhǔn)治療的升級。嵌合抗原受體 T細(xì)胞是經(jīng)過靶向基因修飾的特異性殺傷T細(xì)胞，在治療惡性血液腫瘤方面已經(jīng)獲得成功。2017年美國FDA批準(zhǔn)了兩個嵌合抗原受體 T細(xì)胞免疫療法，用于治療復(fù)發(fā)性或難治性兒童、青少年B-細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病，標(biāo)志著精準(zhǔn)免疫細(xì)胞治療時代的開始。嵌合抗原受體 T細(xì)胞研究已經(jīng)很多年，但是只是近幾年才被改良應(yīng)用到臨床上并獲得成功。嵌合抗原受體 T細(xì)胞療法是基因治療技術(shù)不斷提高和精準(zhǔn)升級的經(jīng)典范例。嵌合抗原受體 T細(xì)胞治療過程包括靶點(diǎn)抗體的篩選、胞內(nèi)信號區(qū)域的設(shè)計和驗證以及基因轉(zhuǎn)移載體的選擇等多個環(huán)節(jié)。除了對導(dǎo)入基因的精密設(shè)計之外，對效應(yīng)細(xì)胞精準(zhǔn)分型和基因?qū)敕绞揭仓苯佑绊懙角逗峡乖荏w T細(xì)胞的治療效果。嵌合抗原受體 T細(xì)胞免疫療法將成為腫瘤的一線療法。新一代精準(zhǔn)設(shè)計的超級嵌合抗原受體 T細(xì)胞能夠感知存在于腫瘤細(xì)胞上的多靶點(diǎn)，并引入藥物控制免疫超敏反應(yīng)元件，更加安全有效。
目前嵌合抗原受體 T療法在實體瘤治療中依然面臨著挑戰(zhàn)。亟需精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并與免疫細(xì)胞治療的緊密結(jié)合。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)將在腫瘤抗原結(jié)構(gòu)和基因組變異檢測、特異的免疫原設(shè)計及激發(fā)免疫反應(yīng)的策略方面獲得突破。目前針對腫瘤免疫負(fù)調(diào)控蛋白的免疫治療顯示出了非常好的發(fā)展前景，多個針對腫瘤免疫檢查點(diǎn)的免疫治療藥物在肺癌、黑色素瘤、膀胱癌等難治性的惡性腫瘤中顯示了很好的臨床療效，并獲準(zhǔn)在美國、日本上市。利用高通量測序、生物信息學(xué)分析能夠發(fā)現(xiàn)并驗證新的腫瘤抗原，依據(jù)新抗原設(shè)計疫苗并與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合應(yīng)用，在腫瘤病人治療中獲得很好的效果。腫瘤發(fā)生和發(fā)展是多基因變化的過程并在免疫編輯過程中形成不同的免疫表征。除了根據(jù)不同的腫瘤分子特征與免疫表征選擇合適的治療新靶點(diǎn)外，針對多靶點(diǎn)的嵌合抗原受體 T細(xì)胞或幾種嵌合抗原受體 T細(xì)胞的序貫治療也是精準(zhǔn)免疫細(xì)胞治療發(fā)展的方向。另外，嵌合抗原受體 T細(xì)胞和其他創(chuàng)新療法的聯(lián)合應(yīng)用，如與PD-L1抗體或溶瘤病毒等新型療法聯(lián)合也值得探索。
樹突狀細(xì)胞（DC）是具有抗原遞呈作用的重要的免疫細(xì)胞類型。以往的非特異性細(xì)胞治療類型DC-CIK治療也亟待升級。腫瘤細(xì)胞通常表達(dá)多種抗原，如腫瘤相關(guān)抗原或突變衍生抗原等能夠誘發(fā)腫瘤病人的抗腫瘤免疫應(yīng)答，并被用作癌癥疫苗的靶點(diǎn)?；诙嚯牡哪[瘤抗原通過樹突狀細(xì)胞精準(zhǔn)遞呈將成為樹突狀細(xì)胞治療的重要方向。另外，基因工程技術(shù)在樹突狀細(xì)胞疫苗平臺中的應(yīng)用，將極大提高其臨床療效。
３、干細(xì)胞基因治療
基因治療是直接通過基因水平的操作和介入來干預(yù)疾病的發(fā)生和發(fā)展。在經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷程后，基因治療技術(shù)已趨于成熟并成為治療各種遺傳性疾病及重大疾病無法替代的方法。干細(xì)胞是基因治療最理想的靶細(xì)胞，其和基因治療技術(shù)的緊密結(jié)合極大促進(jìn)了基因治療的有效性和精準(zhǔn)性?；蛑委熂夹g(shù)結(jié)合造血干細(xì)胞移植和應(yīng)用，為多種疾病，尤其遺傳性疾病提供了新的治療策略。精準(zhǔn)糾正干細(xì)胞的缺陷是基因治療遺傳性疾病的基礎(chǔ)。如地中海貧血是常見的單基因病，由編碼血紅蛋白的基因突變所致。利用慢病毒載體將正常血紅蛋白基因?qū)胱泽w造血干祖細(xì)胞后移植，該療法使依賴于輸血的地中海貧血病人脫離輸血，達(dá)到徹底治愈的目的。
在多種基因編輯技術(shù)中，由于成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列系統(tǒng)(CRISPR)載體構(gòu)建簡單、靶向位點(diǎn)選擇靈活、靶向效率更高，被廣泛用于各類細(xì)胞和模式動物的基因組編輯。新型改良的CRISPR技術(shù)在基因編輯時可以靶向更多的基因位點(diǎn)，并減少“錯誤編輯”的風(fēng)險，從而使基因編輯更加靈活精確。在人類胚胎細(xì)胞中利用CRISPR技術(shù)能夠精確修復(fù)β-地中海貧血癥的單堿基突變。盡管人類胚胎基因編輯領(lǐng)域存在較大的爭議，并可能存在安全風(fēng)險和倫理問題，但為基因編輯技術(shù)應(yīng)用展現(xiàn)了廣闊的前景。2016年中國進(jìn)行了第一例CRISPR/Cas９基因編輯技術(shù)治療肺癌的臨床研究。目前基因編輯治療疾病應(yīng)用專利在美國已經(jīng)有1000多項?；蚓庉嫾夹g(shù)臨床應(yīng)用最有可能突破的領(lǐng)域是造血干細(xì)胞基因編輯后移植治療單基因遺傳病和免疫細(xì)胞治療腫瘤等。大量的臨床前數(shù)據(jù)已經(jīng)證明基因編輯能夠精準(zhǔn)地修復(fù)基因功能。CRISPR/Cas９技術(shù)編輯修復(fù)人β-球蛋白基因能夠誘導(dǎo)胎兒血紅蛋白的合成。而基因編輯T細(xì)胞CCR５基因有可能阻斷HIV的感染，用于艾滋病的治療。基因編輯作為精準(zhǔn)的基因治療技術(shù)將逐漸進(jìn)入臨床試驗階段。
干細(xì)胞技術(shù)與基因治療技術(shù)的緊密結(jié)合，使干細(xì)胞功能上得到更大的加強(qiáng)，成為創(chuàng)傷修復(fù)與損傷性疾病治療最重要的再生策略之一，將更加精準(zhǔn)地應(yīng)用于組織再生和修復(fù)。細(xì)胞生長因子在組織再生中發(fā)揮主要作用。利用生長因子基因修飾能夠增強(qiáng)干細(xì)胞的生物學(xué)功能，成為功能增強(qiáng)型干細(xì)胞。如肝細(xì)胞生長因子(HGF)具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移、抑制炎癥和纖維化、促進(jìn)血管新生等眾多生物學(xué)功能，是組織再生過程中最重要的再生因子之一。高表達(dá)HGF的
間充質(zhì)干細(xì)胞可攜帶HGF精準(zhǔn)歸巢到組織損傷部位，起到協(xié)同修復(fù)和精準(zhǔn)修復(fù)的效果。在動物模型中，HGF基因修飾干細(xì)胞移植能夠減輕放射性腸損傷以及減低放射性肺纖維化。HGF基因修飾MSCs可為組織損傷提供一種新的再生修復(fù)策略。干細(xì)胞除了優(yōu)先歸巢到組織損傷區(qū)域外，還容易歸巢到腫瘤組織，參與腫瘤微環(huán)境的形成。鑒于基因修飾干細(xì)胞的上述歸巢特性，能夠使其攜帶腫瘤抑制因子，破壞腫瘤微環(huán)境，達(dá)到治療腫瘤的目的，從而為腫瘤的治療提供一種新的精準(zhǔn)靶向策略。
細(xì)胞治療正在完成從“個性化”向“精確化”治療的升級或轉(zhuǎn)變。以基因技術(shù)為代表的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)技術(shù)，包括基因檢測、基因編輯和基因治療等新技術(shù)使細(xì)胞治療更加精準(zhǔn)有效。干細(xì)胞及其分化來源的細(xì)胞成為指導(dǎo)疾病精準(zhǔn)治療的理想模型；基因修飾干細(xì)胞成為組織損傷修復(fù)和疾病治療的新策略；工程化的免疫細(xì)胞治療未來會成為腫瘤治療的一線療法。以精準(zhǔn)為核心的細(xì)胞治療時代已經(jīng)來臨。
