幹細胞衍生免疫細胞

1998年，第一個人類ES細胞由Thomson等建立（文獻1），儘管人類ES細胞作為治療細胞具有巨大的潛力，但因為使用受精卵，倫理問題仍然存在。

2006年山中伸彌在小鼠模型發現，體細胞進行重程式設計可以產生ES樣細胞，稱之為iPSCs（文獻2）。1年之後，人成纖維細胞誘導產生iPSCs成功，發表於Cell（文獻3）。iPSCs技術，可以使用甚至尿液提取細胞，誘導產生幹細胞，而且回輸病人，不引起明顯的免疫排斥反應。

幹細胞誘導分化呈免疫細胞（文獻7）

幹細胞衍生NK細胞

和T細胞相比，NK細胞無需特異性抗原活化，可以透過細胞因子分泌、溶細胞顆粒釋放和死亡受體介導細胞溶解，是開發off-the-shelf細胞治療產品的重要選擇。

有一些小組使用含特定細胞因子組合（IL-15, IL-7, IL-3, FLT3L）的培養基，誘導基質細胞分化為CD56+ CD45+NK細胞，因而有研究小組，最佳化無血清成分培養基誘導分化，產生臨床級NK細胞（文獻4）

幹細胞衍生巨噬細胞

巨噬細胞是天然免疫的重要細胞，透過模式識別受體，識別外源性抗原及體內突變細胞，進而將抗原處理，再遞呈給T細胞，啟用適應性免疫。

和NK細胞類似，透過iPSCs技術，使用IL-3、M-CSF、G-CSF和GM-CSF條件培養基，誘導成體細胞生成巨噬細胞。

iPSCs誘導產生巨噬細胞（文獻5）

幹細胞衍生T細胞

T細胞是機體抗感染和抗腫瘤的免疫基礎，CD8+T細胞透過釋放穿孔素，顆粒酶，表達凋亡誘導蛋白FASL等，發揮細胞殺傷毒性。CD4+ T細胞則輔助CD8+T細胞以及其他免疫細胞啟用。

日本科學家則將病人T細胞首先誘導分化為T-iPSCs。

病人T細胞誘導分化為T-iPSCs（文獻6）

再使用T-iPSCs生產T細胞。

T-iPSCs誘導分化為T細胞（文獻6）

CAR的發展

CAR的發展（文獻7）

嵌合抗原受體（Chimeric antigen receptors ，CARs)的發展，直接推動了免疫細胞治療的產業化發展。目前CARs經歷了4-5代的發展：

第一代CART誘導T細胞啟用僅透過cd3ζ訊號域啟用

第二代CART中增加了共刺激結構域

第三代CART增加兩個共刺激結構域

第四代CART增加酶、細胞因子、轉錄因子、共刺激配體、開關受體等，增加了活性，靈活性和安全性。

但是CAR細胞治療還是面臨很多問題，原料細胞的質量，漫長的週期，昂貴的價格等。

CAR-Stem Cell：結合最先進的CAR和幹細胞技術

結合幹細胞技術和基因編輯CAR的CAR-Stem Cell（文獻7）

隨著基因編輯技術的發展，可以將移植排斥基因敲除，為製備通用型細胞治療/現貨型細胞治療產品打下基礎。此外將和細胞因子風暴相關的基因敲除，增加其安全性，再將適當的共刺激配體，轉錄因子等第四代CAR在治療細胞表達，實現精準的調控，增加安全性和有效性。

總結

CAR技術的發展，加快了免疫細胞治療的產業化，推動了多個細胞治療產品的上市，和數以千計的臨床試驗的開發。但是細胞治療產品的異質性，安全性，高成本等問題，依舊是細胞治療大規模產業化的障礙。幹細胞技術的發展，破除了細胞來源，質量，異質性問題，新一代CAR的發展，破除移植排斥，CRS等關鍵瓶頸，為大規模細胞治療產品生產奠定了基礎。當CAR遇到Stem Cell，新一代可及性強的免疫細胞治療產品將會誕生。但還要經受產業化和臨床依的考驗。

參考文獻

1. Thomson, J.A.; et al.Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 1998, 282, 1145–1147.

2. Takahashi, K.; Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006, 126, 663–676

3. Takahashi, K.; Tanabe, K.; Ohnuki, M.; Narita, M.; Ichisaka, T.; Tomoda, K.; Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 2007, 131, 861–872.

4. Knorr, D.A.; et al，Clinical-scale derivation of natural killer cells from human pluripotent stem cells for cancer therapy. Stem Cells Transl. Med. 2013, 2, 274–283

5. Takata, K.; et al. Induced-pluripotent-stem-cell-derived primitive macrophages provide a platform for modeling tissue-resident macrophage differentiation and function. Immunity 2017, 47, 183–198.

6. Nishimura, T. et al. Generation of rejuvenated antigen-specific T cells by reprogramming to pluripotency and redifferentiation. Cell Stem Cell 2013, 12, 114–126.

7. Jung Min Lee，When CAR Meets Stem Cells，Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 1825

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