实体瘤细胞治疗产品的开发是医学领域最有前景但又最具挑战性的领域之一。实体瘤在肿瘤相关死亡病例中占很大比例，死亡率根据肿瘤类型和分期不同，在50%至70%之间。晚期实体瘤的复发率通常超过50%，这归因于肿瘤休眠和抗原逃逸等机制。这些统计数据凸显了对能够改善生存结局并降低复发率的疗法的迫切需求。

虽然CAR-T疗法已经彻底改变了血液肿瘤治疗，但将其应用于实体瘤仍然非常复杂。新兴的CAR-NK疗法利用自然杀伤细胞（NK）固有的靶向肿瘤细胞的能力，同时降低源自外周血单核细胞（PBMC）的CAR-T疗法通常存在的风险，例如细胞因子释放综合征和神经毒性，从而带来了更多希望。

尽管PBMC衍生细胞疗法已展现出良好的前景，但它们仍面临诸多局限性，影响了其治疗实体肿瘤的有效性。这些疗法受到以下几个关键挑战的制约：

• 基因编辑能力有限，限制了它们应对复杂肿瘤环境的能力，

• 旁观者细胞因子分泌导致细胞因子释放综合征和神经毒性的风险很高，

• 生产过程中面临巨大挑战，包括高成本，

• 并且批次间存在显著差异。

这些高昂的费用使得大多数患者都无法承担这些治疗费用，而且缺乏基础设施和专业知识的农村医疗机构也无法获得这些治疗。此外，由于 PBMC 衍生疗法是自体性质的，因此存在着依赖于供体的不一致性以及可放大性有限等问题。

诱导性多能干细胞 (iPSC) 已成为一个突破性平台，可直接解决这些局限性。iPSC 凭借其独特的生物学特性，能够在不损害遗传稳定性的情况下进行广泛的多基因编辑，支持可放大的现成生产，降低变异性，并显示出较低的旁观者细胞因子分泌和免疫相关不良事件风险。iPSC 拥有无限的扩增潜力，并能够分化成各种免疫细胞，使其成为下一代细胞疗法的理想来源。

iPSC衍生疗法的优势远不止克服PBMC的局限性。它们易于基因工程改造，能够构建低免疫原性细胞，从而逃避免疫检测；同时，其稳定的质量和可放大的生产工艺，也解决了细胞疗法上市面临的实际挑战。这一变革性平台代表了我们实体肿瘤治疗方式的范式转变，为一直以来限制细胞疗法疗效的生物学和生产工艺难题提供了解决方案。

以下部分将探讨 iPSC 衍生平台如何通过增强基因工程能力、提高可放大性、降低生产差异性以及显著降低每剂成本来应对这些长期存在的挑战。

到目前为止，细胞疗法开发人员仍在努力“渗透”实体肿瘤

CAR-T 和 CAR-NK 疗法在治疗血液肿瘤方面的成功，标志着肿瘤免疫疗法的分水岭。虽然这些疗法在血液系统恶性肿瘤中表现出显著疗效，但它们在实体瘤中的应用也面临重大挑战，亟需创新解决方案。实体瘤面临着一系列复杂的障碍，从其物理和化学屏障到免疫抑制微环境，这些因素共同抑制了免疫细胞的浸润和活性。实体瘤的异质性使其能够通过抗原逃逸机制进一步使治疗复杂化，导致治疗耐药性和肿瘤复发。

目前的PBMC衍生细胞疗法虽然前景光明，但在应对这些挑战方面仍面临诸多限制。CAR-NK疗法作为一种潜在的替代方案应运而生，具有毒性低、易于获取等优势。这些疗法的生产过程复杂，涉及基因转移和细胞扩增等复杂过程，这给可放大性和一致性带来了额外的障碍。此外，在不同地区内应对不断变化的监管框架，也为这些疗法的上市增添了额外的复杂性。

这些多方面的挑战凸显了我们亟需创新方法，以突破当前细胞疗法在生物学和生产方面的局限性。下一节将探讨创新平台（尤其是 iPSC 衍生解决方案）如何帮助克服这些长期存在的障碍。

转变实体肿瘤治疗：从挑战到iPSC 驱动的解决方案

实体肿瘤细胞疗法的开发面临着来自科学、生产、物流和监管领域的挑战。从克服免疫抑制的肿瘤微环境，到应对复杂的生产和监管环境，需要跨学科的协同努力才能充分发挥这些疗法的潜力。为了使细胞疗法取得成功，研究人员必须实现四个目标：

• 中和免疫抑制肿瘤微环境。

• 通过基因改造减轻抗原逃逸并增强CAR-NK和CAR-T的持久性。

• 利用 iPSC 等平台提高可放大性。

• 克服全球市场的监管障碍。

1. 解决肿瘤微环境抑制问题

肿瘤微环境 (TME) 仍然是一个核心障碍，其免疫抑制、物理和代谢障碍限制了免疫细胞的功效。基因改造，例如改造 CAR-T 细胞或 CAR-NK 细胞以表达检查点抑制分子（例如 PD-1 基因敲除），已在临床前模型中显示出疗效；而将细胞疗法与免疫检查点抑制剂（例如抗 PD-1 或抗 CTLA-4 抗体）相结合，可以进一步抵消肿瘤抑制。

此外，受缺氧、乳酸、IL-4、IL-10、TGF-β 和 IL-13 等肿瘤衍生因素驱动的 M2 巨噬细胞及其相关受体酪氨酸激酶 (Axl、MerTK) 在维持 TME 中发挥关键作用。代谢工程策略，例如改造 CAR-T 细胞以过度表达 GLUT1 等葡萄糖转运蛋白、抑制乳酸脱氢酶 (LDH)、使用缓冲剂或表达精氨琥珀酸合酶 (ASS) 等酶，可增强细胞在营养缺乏的酸性 TME 条件下的存活率和细胞毒性。

所有上述修饰通常都需要复杂的多重基因编辑，即使用工具将多个复杂的编辑整合到CAR-T细胞或CAR-NK细胞中，而不会显著损害其在扩增过程中的活力或功能。目前最先进的细胞治疗策略主要涉及PBMC衍生的T细胞或NK细胞，而这些细胞的多基因编辑能力有限（迄今为止最多可实现四次编辑）。

相比之下，iPSC 具有显著优势：它们允许进行多基因编辑，而不会显著损害遗传稳定性、活力或分化能力。多款产品已证明，对 iPSC 衍生的 T 细胞和 NK 细胞进行超过五次编辑是可行的。此类创新可能会将治疗模式从 PBMC 衍生的细胞疗法转变为 iPSC 衍生的平台，从而可能更好地克服免疫抑制性的肿瘤微环境 (TME)。

2. 克服肿瘤异质性和抗原逃逸

肿瘤异质性和抗原逃逸进一步加剧了治疗的复杂性。多抗原靶向策略（例如，针对胶质母细胞瘤中 HER2 和 IL13Rα2 的双CAR-T 细胞疗法）旨在解决异质性问题，但存在对表达低水平这些抗原的正常组织产生脱靶毒性的风险。

此外，双重靶向的持续抗原刺激可能导致T细胞耗竭，PD-1和 TIM-3等耗竭标志物的上调就是明证；这可能会限制该方法的长期疗效。双特异性T细胞衔接剂 (BiTE)，已在血液系统肿瘤中取得成功，并且正在实体瘤中进行研究；然而，它们的疗效常常受到肿瘤穿透力有限、半衰期短、抗原快速逃逸以及随后的T细胞耗竭的阻碍。

联合疗法（例如，CAR-T 细胞与免疫检查点抑制剂配对或经过基因改造以分泌 BiTE）可以增强 T 细胞功能，但也可能增加免疫相关不良事件并导致慢性 T 细胞衰竭，从而可能导致肿瘤复发；需要安全转换来管理这些风险。

在通过使用双特异性CAR、BiTE或上述组合策略克服肿瘤抗原逃逸的不断发展的方法中，该领域的挑战在于克服由细胞因子释放综合征（CRS）和免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）引起的irAE，这通常是由于旁观者通过GM-CSF和IFN-γ激活宿主巨噬细胞群引起的，尽管同源肿瘤抗原消失，PBMC衍生的CAR-T细胞仍会继续分泌这些物质。在iPSC衍生的CAR-T细胞中，在没有同源抗原的情况下，旁观者细胞因子持续分泌的风险显著降低。

iPSC衍生细胞可以经基因工程改造，同时表达多个CAR，并保持遗传稳定性，从而为解决肿瘤异质性问题提供更稳健的方法。与传统CAR-T细胞相比，这些细胞还表现出更强的肿瘤杀伤力，部分原因在于它们能够被精确改造以实现最佳功能。无论CAR-T细胞或CAR-NK细胞的来源如何，利用单细胞测序技术以前所未有的深度对肿瘤抗原进行分析，可以更有效地解决抗原逃逸问题。这些见解可能使研究人员能够在细胞治疗过程中识别不断演变的肿瘤抗原，并动态调整治疗靶点。通过将抗原表位图谱嵌入临床工作流程，可以实时优化细胞疗法设计，确保在异质性肿瘤群体中持续有效。

3. 优化生产可放大性，降低成本并增强可及性

可放大性、降低成本和治疗的可及性是额外的挑战。自体疗法劳动密集且成本高昂。自动化平台、用于细胞分离、转导和扩增的闭环系统以及“一体化流程”解决方案可以简化生产流程。

具有动态控制、数字孪生模拟的搅拌罐式生物反应器对于大规模生产和应用至关重要，尽管这些方法会因患者的异质性而带来财务风险。此外，基于结果的报销模式可以将付款与临床价值挂钩，但如果患者对治疗无反应或难以达成里程碑协议，则生产商可能无法获得全额补偿。物流进一步加剧了广泛获取的复杂性，需要可靠的低温储存和专门的运输来维持细胞活力并确保正确的身份链和监管链，尤其是在农村地区。

iPSC衍生的CAR-T和CAR-NK疗法提供了一种变革性的替代方案。利用已充分鉴定的现成iPSC主细胞库，无需针对特定患者或供体进行采集，降低了差异性，并简化了合规性。这促使多家公司在临床规模上率先采用这种方法，以显著降低成本，同时保持功能性和可行性。

此外，使用主细胞库无需个体化细胞采集，简化了身份链，并降低了监管链风险。然而，iPSC 的生产也面临挑战：iPSC 依赖于贴壁培养，传统上以2D培养方式培养，限制了其可放大性。最近的进展 - 例如使用可实现悬浮（3D）培养的微载体 - 缓解了这一担忧。

4. 应对复杂的监管

细胞疗法的监管环境错综复杂，每个国家/地区都有不同的临床开发和审批要求。严格遵守GMP级设施和全面的CMC文档对PBMC衍生疗法构成了挑战。自体产品在标准化个体化流程和记录关键质量属性方面面临挑战，而同种异体产品则受到供体差异、批次性能不一致、检测有限以及方案缺陷的影响 - 这些问题往往会导致临床试验暂停。相比之下，同种异体 iPSC 衍生细胞疗法依赖于来自单个健康供体的、表征明确的主细胞库，这消除了针对特定患者的采集需求，简化了监管链，并降低了差异性。其可放大的现成生产方式可实现标准化的 GMP 方案和稳定的产品质量，从而加速临床开发。

然而，由于基因和表观遗传学的改变，iPSC 生产可能会产生多个亚克隆，而传统上，这些克隆通常由人工操作员手动选择，容易受到主观决策的影响。自动化iPSC处理和采用数字孪生模拟可以优化工作流程，并保持基因组的完整性，从而实现临床规模生产。

iPSC 发挥其全部潜力的障碍

尽管取得了进展，但潜在的障碍可能会阻碍iPSC 衍生细胞疗法的成功。其中一个主要障碍是 iPSC 生产本身的复杂性。尽管 iPSC 系统具有可放大性和多基因编辑优势，但从传统的2D贴壁培养过渡到可放大的悬浮或3D培养模式仍面临挑战 - 这一过程可能会导致克隆间分化效率和遗传稳定性的差异。

此外，过渡到3D、端到端、封闭式和自动化工艺流程的成本仍然过高，从而限制了其更广泛的应用。此外，在长期培养过程中，基因组突变和表观遗传改变的可能性需要严格的质量控制措施，这可能会推高成本并使监管审批变得复杂。监管障碍，尤其是在国际市场上，增加了全球实施的复杂性。高昂的开发和治疗成本使得报销模式难以建立。

此外，实现对异质性肿瘤群体有效、安全的治疗且不产生抗原逃逸仍然是一个需要进一步突破的科学挑战。

尽管科学界越来越认识到iPSC衍生平台的优势，但更广泛的投资却迟迟未能跟上。许多投资者仍然更青睐成熟的PBMC疗法，因为PBMC疗法以往拥有更丰富的临床数据和更广的熟悉度，这限制了资金流入iPSC技术，并可能减缓其市场应用。

结论

实体瘤细胞疗法的变革之旅不仅是一项科学挑战，更是肿瘤治疗领域的一次关键变革。实体瘤的高死亡率和频繁的复发，加上传统CAR-T和CAR-NK疗法的局限性，凸显了对创新解决方案的迫切需求。iPSC衍生细胞疗法通过提供可放大的现成产品，克服了PBMC衍生方法固有的诸多障碍，为未来发展提供了一条充满希望的道路。这些障碍包括更高的基因编辑能力、更低的生产差异性、简化的监管链流程以及降低生产成本的潜力 - 所有这些对于克服免疫抑制的肿瘤微环境、减少抗原逃逸以及提高治疗的可及性都至关重要。

通过整合关于克服肿瘤微环境抑制、解决肿瘤异质性以及简化生产和监管策略的洞见，这项全面的分析强调了多学科方法对于克服当前障碍的重要性。研究人员、临床医生和投资者可以利用这些洞见来改进细胞疗法设计，采用基于微载体的悬浮培养和数字孪生模拟等创新生产技术，并更有效地应对复杂的监管环境。最终，克服这些挑战不仅可以加速新疗法的临床转化，还可以为更经济实惠、更广泛可及的肿瘤治疗铺平道路，为全球患者带来新的希望。