Cell Stem Cell | 生殖健康新利器：干细胞衍生生殖辅助产品Fertilo迈入临床新阶段|体细胞|卵子|囊胚|机构做试管孕|辅助产品|遗传物质

撰文 | 觉主在路上

子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征和不孕症等生殖系统疾病已影响全球超过10%的人口，但该领域的创新疗法开发长期滞后【1】。目前广泛采用的辅助生殖技术是体外受精（in vitro fertilization,IVF），但它依赖于大剂量促性腺激素的施用，使女性面临卵巢过度刺激综合征（OHSS）的严重安全风险。作为一种更温和、痛苦更小的替代方案，体外成熟（in vitro maturation,IVM）技术仅需极少量的激素方案，能显著降低OHSS风险。然而，传统IVM技术由于将卵子置于“静态”的培养基中，缺乏卵子与卵巢体细胞之间必要的动态信号交流，导致其胚胎发育率一直处于较低水平，限制其在临床当中的应用【2,3】。虽然研究表明利用原代颗粒细胞进行共培养可以改善现状，但原代颗粒细胞（granulosa cells）来源于人体组织，属于有限且不可再生的资源，使得在大规模临床实践中使用变得困难【4】。

近日，来自美国生物技术公司 Gameto Inc. 的Christian C. Kramme团队在Cell Stem Cell上发表了Development of human induced pluripotent stem cell-derived ovarian support cells as a clinical-grade product for in vitro fertilization。研究通过调控 NR5A1、RUNX2 和 GATA4关键转录因子，将人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells, hiPSCs）高效分化为卵巢支持细胞（ovarian support cells,OSCs），并开发出临床级产品 Fertilo。Fertilo 通过“旁分泌”机制重建了动态卵巢微环境，在 OSC-IVM 共培养中显著提升了成熟率，使卵子转录组特征高度趋近体内自然发育状态。作为全球首个进入美国三期临床试验的 hiPSC 衍生产品，Fertilo 在首次人体研究中表现卓越，将每治疗周期的持续妊娠率从传统 IVM 的 20% 提升至 41%，并已促成多名健康婴儿诞生，且未报告任何与产品相关的严重不良事件。该研究首次展示了 hiPSC 衍生产品从端到端制造、质量控制到临床治疗的完整闭环。

床前转录因子定向分化技术建立和验证

研究人员首先通过在 hiPSC 中引入 NR5A1 、 RUNX2 和 GATA4 这三种关键转录因子的诱导表达系统，构建了分化原型。利用强力霉素（ Doxycycline ）、 WNT 激活剂和 ROCK 抑制剂进行为期 5 天的分化，分化后的 OSCs 表现出明显的颗粒细胞样形态，并稳定表达 CD82 和 FOXL2 标志物。为了确保分化 OSCs 的纯度，研究团队通过利用 Barcode-seq 技术和基于 SNP 的 PGT-A 检测对培养系统进行了异体细胞残留验证。结果显示在成熟卵子和胚胎中均未发现任何 OSC 遗传物质残留，从基因组层面消除了细胞转移风险。

临床级工艺优化与质量控制转化

这一阶段的核心是从研究级（ RUO ）原材料向临床级（ CG ）制造工艺的系统性升级。研究人员采用了 Design of Experiments （ DOE ）实验设计方法系统评估了培养基成分、诱导参数和培养基质对分化效率的影响，发现基质选择对关键标志物 FOXL2 的表达具有决定性影响。通过对比分析，确定层粘连蛋白 -521 （ Laminin-521 ）为最佳分化底物，它在提升细胞活力、增加 OSC 纯度（ CD82+ 细胞）以及将残留多能性标志物（如 TRA-1-60 ）降至最低方面显著优于传统的 Matrigel 。这种优化确保了生产过程的高可重复性和一致性，为符合 GMP 规范的标准化制造奠定了基础。

为了获得稳定的起始材料，研究团队建立了临床级 hiPSC 细胞库。通过选用来自合规供体的 hiPSC 系（ VCT-37-F35 ），并在 GMP 条件下进行重编程，从 9 个候选克隆中筛选出在类固醇合成能力、 OSC 标志物表达及转录组特征上表现最均衡的克隆（ 2-D10 ）做为起始克隆。

此外，团队制定了详尽的分析检测计划，以满足监管机构对临床产品的要求，如残留 hiPSC 监测：利用高灵敏度的 RT-qPCR 技术检测多能性标志物（ OCT4 和 NANOG ），其标准被设定为残留比例必须低于 0.1% ；基因组完整性监测：通过全基因组测序监测生产过程中的遗传变异，确保细胞无核型异常或致癌突变；严格的效力（ potency ）放行标准：研究开发了小鼠卵子成熟测定方法（ murine oocyte maturation assay ， MOMA ）作为产品的效力放行标准，将小鼠的未成熟卵子与待测批次的 Fertilo 共培养 18 小时，评估受精后的囊胚形成率（ blastocysts formation rate, BFR ）。只有当 BFR 达到 ≥80% 时，该批次产品才被认为具备临床效力。

最后，整体开发的制造工艺能够展现良好的可扩展性，并在定义的存储条件下可保持长达 12 个月的效力，并能承受 7 天的物流运输过程。

首次人体临床试验与结果评估

在完成临床级产品准备后，研究人员开展了 Fertilo 首次人体临床实验研究，该临床研究是一项多中心、纵向队列研究，旨在严谨评估其安全性和有效性。研究分为两个阶段，受试者均为 18 至 37 岁、具有正常卵巢储备（ AMH > 2 ng/mL ）的原发性不孕女性。患者接受 3-4 天的极低剂量激素刺激，随后抽取不成熟的卵子，将其与 100,000 个 Fertilo 细胞共培养 30 小时进行体外成熟。

第一阶段是对 20 名患者进行的单臂观察性研究，主要用于验证安全性并确立临床成功指标。结果显示， Fertilo 辅助卵子 MII 成熟率为 68% ，受精率为 84% ，持续临床妊娠率达到 53% ，并成功促成了全球首例健康女婴的诞生（出生体重 3255 克， Apgar 评分为 9/9 ）。

第二阶段则扩展为包含 20 名患者的 1:1 随机对照试验，将 Fertilo 辅助的 OSC-IVM 与传统 “ 静态 ”IVM 进行直接对比，每组各 10 人，以提供疗效衡量标准并指导未来的三期试验设计。结果显示， Fertilo 显著优于传统组： MII 卵子成熟率提升至 70% （传统组为 52% ），高质量囊胚率翻倍（ 14% vs. 7% ），而整倍体囊胚形成率是传统组的五倍（ 10% vs. 2% ）。尤为关键的是， Fertilo 组每治疗周期的持续妊娠率达到 41% ，远高于传统组的 20% ，且该组中有 80% （ 8/10 ）的患者获得了可供移植的整倍体胚胎，远高于传统组的 30% （ 3/10 ）。安全性方面，研究未报告任何产品相关的严重不良事件，且胚胎中无异体细胞遗传物质残留，从基因组层面确保了临床安全性。截至研究发布，该技术已成功促成 8 名健康婴儿诞生，且未报告任何与产品相关的严重不良事件。

总的来说，本研究通过标准化制造工艺成功开发了首个hiPSC衍生卵巢支持细胞产品Fertilo，并经首次人体临床试验证实其能显著提升不孕症患者的卵子成熟质量与持续妊娠率，为辅助生殖提供了更高效的方案。

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00454-0

制版人：十一

参考文献

[1] Smith, K. (2023). Women’s health research lacks funding – in a series of charts.Nature617, 28–29.

[2] Marchante, M., Barrachina, F., Piechota, S., Fernandez-Gonza′ lez, M., Giovannini, A., Smith, T., Kats, S., Paulsen, B., Gonza′ lez, E., Calvente, V., et al. (2024). Donor side effects experienced under minimal controlled ovarian stimulation with in vitro maturation vs. conventional controlled ovarian stimulation for in vitro fertilization treatment.F. S. Sci.5,

242–251.

[3] Vuong, L.N., Pham, T.D., Ho, T.M., and De Vos, M. (2023). Outcomes of clinical in vitro maturation programs for treating infertility in hyper responders: a systematic review.Fertil. Steril.119, 540–549.

[4] Jahromi, B.N., Mosallanezhad, Z., Matloob, N., Davari, M., and Ghobadifar, M.A. (2015). The potential role of granulosa cells in the maturation rate of immature human oocytes and embryo development: A coculture study.Clin. Exp. Reprod. Med.42, 111–117.

学术合作组织

（*排名不分先后）