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不止血液治疗!一文解读造血干细胞(HSC)应用进展

6 月 9, 2026

01

什么是造血干细胞(HSC)

 
造血干细胞(Hematopoietic Stem Cells, HSCs)是一类位于造血系统最上游的多能干细胞,主要存在于骨髓这一特殊的造血微环境中,同时也可以在脐带血以及动员后的外周血中获取。虽然在体内的比例极低,但这类细胞承担着维持全身血液系统稳定运行的核心功能,是人体终身造血能力的根本来源。

HSC同时具备自我更新能力和多向分化潜能:

一方面能够维持自身状态和功能的稳定,另一方面可以分化为不同类型的造血祖细胞,并进一步分化为各类功能血细胞,最终形成完整的血液与免疫系统。

造血干细胞分化谱系示意图
图1 造血干细胞分化谱系示意图

02

HSC的优势

 
  • 具备长期造血重建能力,有潜力实现“一次干预、长期获益”
  • 可重建完整血液及免疫系统,能够生成所有血细胞类型,实现对血液系统及免疫系统的系统性重建
  • 具备归巢与骨髓定植能力,回输后可迁移至骨髓微环境并持续发挥功能,保证治疗效果的稳定性与持久性
  • 支持自体来源,降低免疫排斥风险

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HSC的临床应用与产业进展

 

3.1 临床应用

从当前临床进展来看,基于造血干细胞(HSC)的基因治疗已进入商业化阶段,多个产品在欧美获批上市,标志着该技术路径从研究探索逐步迈向产业化落地。

从适应症分布来看,当前HSC相关疗法主要集中于单基因遗传疾病,包括免疫缺陷(如ADA-SCID)、神经系统代谢疾病(如ALD、MLD)以及血液系统疾病(如β-地中海贫血和镰状细胞病)。

基于HSC的已上市基因治疗产品概览
图2 基于HSC的已上市基因治疗产品概览
从适应症来看,体外基因修饰HSC疗法正从单一疾病走向多领域扩展,其中遗传性疾病仍是当前最核心、增长最快的应用方向之一。以镰刀型贫血和β‑地贫为代表,基因修饰HSC疗法通过“一次性干预”实现长期疾病缓解,已经在临床和商业化层面验证了可行性。

在此基础上,该技术正在向更广泛的血液系统疾病延伸,包括骨髓衰竭综合征、骨髓增生异常以及部分白血病等。这些疾病往往需要依赖异体移植,但受限于供体匹配及并发症风险,治疗选择有限,而基因修饰HSC可通过重建正常造血功能,提供新的替代路径。同时,在免疫缺陷疾病领域(如SCID、Wiskott‑Aldrich综合征等),自体基因修饰HSC疗法也正在快速推进,避免了传统移植中的排斥和移植失败问题。

除此之外,包括代谢疾病、自身免疫疾病及神经退行性疾病在内的更多适应症仍处于早期探索阶段,显示出HSC基因治疗作为通用平台的延展潜力。

3.2 产业发展

体外基因修饰HSC治疗正处于快速扩张阶段,2024年全球市场规模约为14.2亿美元,预计2033年将增长至108.5亿美元。这一增长得益于基因编辑技术的快速进步以及遗传和血液疾病患病率的增加。从区域来看,亚太市场已占全球约16%(2024年约2.27亿美元),并预计以25.7%的增速成为全球增长最快区域。中国、日本、韩国和印度等国家持续加大在生物技术、临床研究及医疗基础设施方面的投入。

基因编辑平台(如CRISPR/Cas9、TALENs、ZFN)的进步,使造血干细胞中的致病突变能够被精确、高效修复,从而为镰刀型贫血、β地贫等遗传疾病提供了潜在的治疗路径,突破了传统疗法的局限。同时,每年超过30万新生儿患血红蛋白病,加之骨髓衰竭和免疫缺陷患者持续增加,推动了对长期有效方案的需求。相比受供体限制和GVHD风险影响的传统移植,体外基因修饰HSC疗法(尤其自体)提供了无供体、个体化的新型治疗方案,显著扩大了可治疗人群。

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HSC体外基因治疗流程

 
HSC体外基因治疗主要包括:细胞获取 → CD34⁺分选 → 基因修饰 → 扩增及制备 → 冻存与回输等关键步骤。
HSC体外基因治疗流程示意图
图3 HSC体外基因治疗流程示意图

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Cytiva solution  

针对HSC体外基因治疗中对细胞处理与工艺控制的高要求,Cytiva围绕关键步骤提供解决方案,主要覆盖细胞分选、处理、扩增培养及冻存复苏等核心环节。
Cytiva HSC体外基因治疗关键工艺解决方案示意图
图4 Cytiva HSC体外基因治疗关键工艺解决方案示意图
在HSC体外基因治疗的生产流程中,Cytiva提供了一套贯穿全流程的自动化解决方案。

从上游CD34+细胞分离开始,可使用Cytiva的Sefia Select系统,其内置的MagnetSelect磁珠分选程序能够完成CD34+细胞的高效富集。同时,Sefia Select还可在后续流程中实现细胞收获及制剂操作,构建一体化处理平台。

在细胞培养与扩增阶段,可结合Cytiva的Sefia Expansion系统进行HSC体外培养,支持细胞稳定扩增。

在下游保存与使用环节,Cytiva的Via Freeze程序降温仪可实现无液氮可控速率冻存,保障细胞活性与长期稳定性;在回输前,则通过Via Thaw干热式细胞复苏仪进行标准化复温,降低细胞损伤,提高最终产品质量。

扫码即刻下载,了解更多

Cytiva细胞治疗产品整体解决方案

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