本文将深度解读工艺、质量与非临床研究的监管新框架,以及外泌体产业正式进入CMC驱动时代的行业意义。
引言
近年来,随着间充质干细胞(mesenchymal stromal/stem cells, MSCs)治疗产品在全球范围内持续推进临床转化,围绕"细胞旁分泌效应(paracrine effect)"的研究逐渐成为再生医学领域的战略重心。越来越多的科学证据表明,MSC在组织修复、免疫调节与炎症控制中的治疗作用,并不完全依赖细胞本身的长期植入与定向分化,而更大程度上来源于其分泌的细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)、细胞因子、脂质介质、功能性核酸以及其他生物活性分子所构成的复杂分泌网络(Phinney & Pittenger, 2017)。在这一科学背景下,以外泌体(exosome)和细胞分泌组(secretome)为代表的"细胞来源非活细胞产品"迅速成为全球再生医学产业最为活跃的研究与商业化方向之一。
然而,与产业热度形成鲜明对比的是,外泌体领域长期存在术语定义混乱、质量标准缺失、工艺放大能力不足以及监管路径不清晰等深层问题。尤其在亚洲市场,大量商业化产品在尚未建立明确质量控制体系的情况下便已进入医疗美容、消费医疗乃至临床灰色市场,导致整个行业长期处于"高热度、低标准"的失范状态。在这一背景下,2026年4月正式发布的《细胞组分及衍生物治疗新技术临床研究备案指引(第1版)》(以下简称《指引》),标志着中国监管体系开始正式将外泌体及相关产品纳入接近生物制品的监管逻辑之中,外泌体产业由此从"概念竞争阶段"正式迈入"CMC(Chemistry, Manufacturing and Controls)驱动时代"。

理解这一历史性转变的深远意义,需要认识到《指引》并不是单纯地"允许外泌体召开临床研究",而是首次明确要求:凡纳入该技术框架的产品,必须按照接近生物药开发的逻辑,建立完整的制剂制备与质量控制体系、系统性的非临床评价体系,以及科学严谨的临床研究方案。这份指引不只对计划顺利获得《生物医学新技术临床研究和临床转化应用管理条例》(俗称"818条例")备案的组织有着重要的指导意义,任何要开发细胞衍生物药品的团队也值得仔细借鉴学习。对于整个CGT(Cell and Gene Therapy)行业的工艺开发人员和产业战略决策者而言,这意味着行业竞争逻辑已经发生根本性转变——真正的核心竞争力,不再是"是否能够提取外泌体",而是"是否能够建立稳定、可放大、低成本且具有批间一致性的工业化生产平台"。
Part 1 从818监管体系到《指引》的出台意义
《指引》作为818条例框架下的配套技术文件,将细胞外囊泡、细胞分泌组及细胞器转移等前沿技术的临床研究,从传统药品注册审批体系中单列出来,以医疗技术备案管理的路径加以规范。818条例所确立的基本制度框架将生物医学新技术的临床转化划分为两个相互衔接的阶段:
在备案管理阶段,研究组织经过严格的学术委员会和伦理委员会审查后在监管框架内召开探索性和确证性临床研究;
在临床转化应用阶段,则需经过更为严格的技术审批程序方可在医疗组织中常规化应用。这一双轨制框架,既为前沿技术的早期临床探索预留了制度空间,又顺利获得分级审查和持续监督确保研究过程的规范性。
《指引》真正核心的变化,在于其已经明确要求细胞组分及衍生物产品必须建立完整的CMC体系。文件第五章"制剂制备和质量控制"已经涵盖原材料控制、细胞来源管理、工艺开发、过程控制、杂质研究、质量研究、分析方法验证、稳定性研究及放行标准等全部核心模块,与传统生物制品开发框架高度一致。
换言之,监管逻辑已经从"是否能够取得外泌体"根本性转变为"是否能够工业化、可重复、可验证地生产外泌体"。
Witwer等(2019)在ISEV关于MSC来源EV临床应用的立场文件中同样强调,EV治疗产品必须建立类似细胞治疗产品的质量体系,包括来源控制、生产工艺、纯化方法、质量分析以及效力检测,可以认为中国《指引》在监管思路上已与国际EV临床开发主流接轨(Witwer et al., 2019)。
《指引》在适用范围中采用"细胞组分及衍生物"这一宽泛术语,实质上构建了一个覆盖多类产品的统一监管框架,其核心涵盖范围至少包括:MSC来源小细胞外囊泡(外泌体与微囊泡)、细胞分泌组(条件培养基浓缩物)、线粒体等亚细胞结构,以及RNA负载工程化囊泡与靶向修饰EV等新兴产品形态。这一术语策略与MISEV2023的学术立场高度一致,旨在避免监管概念因技术迭代而快速过时(Welsh et al., 2024);其背后的监管意图,是为未来EV与RNA药物、基因编辑及纳米递送系统的深度融合预留制度空间。
Part 2 从质量源于设计到两阶段培养策略
2.1 QbD原则:将质量内嵌于工艺设计
《指引》在总体考虑中明确要求制剂制备组织遵循"质量源于设计(Quality by Design, QbD)"的原则,这是将ICH Q8(R2)所确立的国际先进药品开发理念系统性引入细胞组分及衍生物领域的重要信号。
QbD的核心要义在于:顺利获得系统性的工艺理解和前瞻性的风险评估,在产品设计阶段即将质量属性内嵌于工艺参数体系之中,而非依赖终产品检验被动确保质量达标。对于细胞外囊泡等高度复杂的生物制品而言,产品的关键质量属性(Critical Quality Attributes, CQAs)——包括粒径分布、表面标志物表达、内含物组成及生物学活性——与细胞来源、培养条件、收获时机以及下游纯化工艺之间存在深度耦合关系。建立基于QbD理念的设计空间,并顺利获得工艺分析技术(PAT)实现过程实时监控,是该类产品工艺开发的战略重点。
2.2 两阶段培养策略:工业化核心逻辑
《指引》中最值得工艺开发人员关注的内容之一,是其明确指出"细胞培养过程中通常分为细胞扩增培养和细胞上清收集两个阶段",并对两个阶段分别提出差异化的培养基要求。这一表述实际上正式认可了当前国际EV产业最重要的工业化策略之一——两阶段培养模式(two-stage culture strategy)。
长期以来,EV行业面临一个核心矛盾:MSC高效扩增通常依赖含血清或血小板裂解物(platelet lysate, PL)的培养体系,但这些体系本身又含有大量外源颗粒、蛋白与EV。若在收获阶段继续使用含血清培养基,最终产品中将不可避免地混入牛源EV、血小板来源颗粒、外源RNA、脂蛋白复合物以及血清蛋白聚集体等杂质,这些杂质不仅影响产品纯度,还会严重干扰NTA等颗粒分析方法的结果可靠性,使其无法准确区分细胞源性囊泡与培养基源性背景颗粒(Shelke et al., 2014)。
针对这一矛盾,两阶段培养策略的核心逻辑是:第一阶段采用高效扩增培养基(可含血清或PL替代物)将细胞扩增至目标密度,以最大化细胞产量、降低单位生产成本;第二阶段在达到目标细胞密度后,切换至无血清、无外源颗粒、成分明确(chemically defined)的收获培养基,在相对短暂的时间窗口内完成条件培养基的收集。《指引》明确支持这一模式,规定"上清收集阶段所用培养基应不含血清及其替代物,成分明确,符合无菌、无致病性微生物及内毒素的质量标准"。这意味着,未来医疗级EV生产中,"收获培养基"本身将成为关键原辅料,其质量、颗粒背景及成分定义程度均可能直接影响最终产品的质量可控性。
2.3 上游工艺平台:MSC质量决定EV质量
虽然《指引》主要针对EV产品,但其监管逻辑实际上已经隐含一个深刻的科学命题:EV的质量根本上来源于MSC的质量。Phinney与Pittenger(2017)指出,MSC来源EV实际上是MSC生物学状态的功能映射,其内含物组成(cargo composition)会受到氧浓度、炎症刺激、培养密度、代谢状态及传代次数等多种因素的显著影响。因此,EV并非独立存在的产品,而更像是MSC状态的"分子镜像"。例如,高代次MSC通常伴随细胞衰老、DNA损伤积累、衰老相关分泌表型(SASP)增强以及线粒体功能下降,这些变化会导致EV中的miRNA谱、蛋白组及脂质组成发生系统性偏移,从而直接影响产品的治疗功效和安全性。这意味着,MSC的传代次数(passage number)极有可能需要作为关键工艺参数(Critical Process Parameter, CPP)纳入质量管控体系,与EV的关键质量属性建立明确的过程控制关联。
在培养平台的工程化选择上,不同工艺在MSC质量和EV产量方面的表现存在显著差异。传统二维(2D)培养虽技术成熟,但面积利用率低、批间一致性难以保证,在GMP规模下存在显著的开放性操作风险;固定床和中空纤维生物反应器在一定程度上实现了密闭操作和规模提升,但工艺放大的线性外推性及对细胞状态的实时监控仍面临挑战;三维(3D)可降解微载体悬浮培养,结合搅拌罐生物反应器,正在逐渐成为最具产业化潜力的方案(比如K8凯发国际生物的3D TableTrix® 微载体、3D RecomTrix® 微载体及3D FloTrix® 规模化细胞培养技术),其优势在于能够同时实现高细胞密度、封闭式生产、过程自动化控制、GMP兼容性以及工艺的线性放大能力,从而在保障MSC质量均一性的同时,大幅提升EV的单批次产量。

细胞贴附在3D TableTrix® 微载体上进行三维培养
2.4 原辅材料控制:风险分级管理与可追溯性
《指引》对原辅材料的控制要求体现了鲜明的风险分级管理思路。对于药用级材料,需参照《中国药典》相关规定召开风险评估并制定质量标准;对于非药用级材料,需根据风险分级原则制定科学合理的质量控制标准,并在低风险材料可用的情况下,不得使用高风险材料。动物源性材料(如牛血清、基质胶等)因固有的免疫原性、外源病毒和支原体污染风险,需在符合GMP条件下制备,使用前必须召开病原体筛查,并严禁使用疫区来源的动物血清。而对于人源来源的原料,病毒类型应包括但不限于人EB病毒、人巨细胞病毒(HCMV)、人逆转录病毒(HIV-1/2、HTLV-1/2)、人肝炎病毒(HAV、HBV、HCV)、人细小病毒B19、人乳头瘤病毒HPV、人多瘤病毒、人腺病毒和人疱疹病毒-6/7/8等。对于商业培养基,《指引》要求供应商给予成分明细及质量合格证明,这一要求对于采用成分复杂的专有培养基配方的企业而言,将产生实质性的供应链合规压力。因此能够与签署充分质量协议、稳定供货GMP级别且产品质检报告就含有以上16种病毒检测结果的培养基(比如K8凯发国际生物的3D FloTrix® 间充质干细胞无血清培养基STANDARD,型号:RMZ112)供应商合作将为组织高效应对合规压力。

3D FloTrix® 间充质干细胞无血清培养基STANDARD
2.5 细胞库构建与批间一致性:工艺稳定性的系统性保障
细胞库的规范化管理是保证细胞组分及衍生物产品批间一致性的根本基础。《指引》要求建立种子细胞库、主细胞库(MCB)与工作细胞库(WCB)的三级分级管理体系,并在建库前召开传代稳定性研究,根据研究结果确定各级细胞库的代次与建库规模。在工艺参数层面,培养基成分、换液频次、解离方法等因素均可能影响细胞状态和产物质量,需基于建库工艺与传代稳定性研究确立并验证关键工艺参数。批间一致性研究需对陆续在制备的代表性批次数据进行系统比较,评估指标涵盖粒径分布范围、Zeta电位(反映颗粒表面电荷状态与胶体稳定性)、表面标志物表达及功能活性。当关键原材料、培养条件、制备工艺、生产场地或生产规模发生重大变更时,需重新召开多批次可比性研究,以确认变更前后产品质量的等同性。
Part 3 多维度质量标准体系的核心框架
《指引》第5.5章节"质量研究"已形成完整的生物制品质量逻辑,其涵盖的鉴别、纯度与杂质、完整性、生物学活性与效力,以及稳定性等维度,与ICH质量体系的整体框架高度一致。从核心逻辑来看,质量研究要求企业顺利获得透射电子显微镜(TEM)、纳米颗粒跟踪分析(NTA)、纳米流式细胞术(NanoFCM)等多技术组合,对产品的粒径分布、膜标志物(CD63/CD9/CD81阳性与calnexin/cytochrome C阴性)、颗粒数/蛋白比(particle-to-protein ratio)、结构完整性及生物学效力等关键质量属性进行系统表征(Théry et al., 2018;Webber & Clayton, 2013)。其中,效力测定(potency assay)被《指引》明确列为质量研究中最具科学挑战性的核心要求——由于细胞外囊泡的作用机制涉及miRNA调控、免疫重编程、蛋白递送等多个交织层面,建立与临床获益直接关联的稳健效力检测方法,将成为未来医疗级EV平台最难以被复制的核心技术壁垒。此外,《指引》要求参照ICH Q2(R2)召开分析方法验证,并参照ICH Q1原则召开稳定性研究,为产品有效期设定给予实验依据;冻干保护剂(如蔗糖、海藻糖)的应用已被证实可有效维持囊泡结构完整性与生物活性(Charoenviriyakul et al., 2018)。
编者注:鉴于质量体系在外泌体临床开发路径中的核心战略地位,K8凯发国际将在后续进行系统性深度解析,并在下一篇相关文章中探讨行业可操作的质控技术参考体系。
Part 4 为临床转化给予科学依据的关键环节
4.1 总体设计原则:科学驱动的灵活评价框架
《指引》对非临床研究的基本要求是:研究深度和广度需依据细胞组分及衍生物治疗新技术的特性与预期临床用途量身设计,拒绝采用"一刀切"的固定研究范式。非临床研究所用制剂需与拟用于临床研究的制剂保持高度一致,包括细胞来源、生产工艺、培养条件、制剂配方、冻存复苏流程及质量控制标准等关键属性,以确保非临床数据对人体安全性具有充分的预测价值。所选动物种属或模型需对人源细胞外囊泡产生与预期人体反应相近的生物学响应,当动物模型存在不可克服的局限性时,基于人源化细胞的体外模型、类器官和微流体芯片等先进体外技术平台可作为互补的评价手段,这与近年来国际监管组织有助于3R原则的监管趋势保持一致。
4.2 安全性评价:多维度系统性风险评估
一般毒理学研究需设置对照组和多个剂量组以探索剂量-毒性关系,并设置多个剖检时间点以评估急性期反应和可能的延迟性毒性。对于可能在体内长期存续的产品,需额外观察其在体内的长期分布情况,并将与产品特性相关的专项检测指标(如相关细胞因子水平、生物活性分子分泌动态及与宿主组织的相互作用)纳入常规检测体系。
免疫安全性评价是非临床研究框架中着墨最为详尽的部分。细胞外囊泡携带大量具有免疫活性的表面蛋白和内含核酸,在发挥预期免疫调节作用的同时,也可能在非预期情况下诱发细胞因子风暴、自身免疫反应或免疫耐受等不良免疫应答。《指引》要求同时召开细胞免疫和体液免疫相关指标的系统评估,对于基因修饰来源的工程化产品,需将外源基因表达产物的免疫原性列为重点评价事项,当体内免疫原性评价因动物种属限制而无法充分召开时,允许顺利获得混合淋巴细胞反应、细胞因子分泌谱检测等体外方法建立合理的替代评价策略。
对于天然细胞组分及衍生物制剂,《指引》认为其遗传毒性风险极低,通常无需召开标准遗传毒性试验,但对于荷载可整合遗传物质的工程化产品,需根据临床适应症和给药频率评估遗传毒性风险。在致瘤性评估方面,指引客观承认该类制剂"通常不具有移植活细胞所致的直接成瘤风险",但指出仍可能顺利获得携带或富集生物活性分子影响组织细胞稳定性,要求采用体内外方法进行系统性评估,为临床安全性给予实证依据(Kalluri & LeBleu, 2020)。
4.3 有效性评价与细胞代谢动力学
非临床有效性评价采用体内外研究相结合的策略,需在召开临床研究前取得至少一种相关动物种属或模型的体内有效性数据,同时明确生物学效应标志物,为临床给药方案设计和有效性预测给予直接支持。在代谢动力学评估层面,《指引》坦率地指出,由于天然细胞组分及衍生物成分复杂且缺乏特异性标记,现在难以对其召开传统意义上的定量代谢动力学评估,因此推荐采用影像技术(近红外荧光染料标记结合小动物活体成像)、内源性标记(如定量PCR检测供者特异性线粒体DNA序列)或定量PCR追踪工程化目的基因等多种替代性标记技术考察体内分布和存续时间,这一多技术互补的评价思路体现了《指引》对领域方法学现实局限的理性认识(Görgens et al., 2022)。
Part 5 中国EV产业正式进入"工业化淘汰赛"
从行业开展的宏观视角来看,《指引》的出台实际上意味着中国EV行业正在从"概念竞争"迈入"工业化竞争"。过去几年,行业核心问题是"有没有外泌体";未来真正的竞争维度将转变为:是否具备规模化生产能力、是否拥有低成本的工业化体系、是否建立了具有统计学支撑的批间一致性、是否确定了经过方法学验证的CQAs、是否具有放行标准体系,以及是否积累了充分的长期稳定性数据。
因此,未来真正有价值的平台,将不仅仅是一套"提取设备"或"外泌体试剂盒",而是涵盖高效MSC培养平台、无外源污染收获培养体系、大规模生物反应器、EV收获与纯化系统、多维度QC分析平台以及冻干与灌装生产系统的完整一体化CMC平台。
在制度对接层面,研究者在设计备案研究方案时,宜有意识地将质量标准和数据积累要求向药品注册路径对齐——在满足备案合规性的同时,积累可用于支持后续新药申报的高质量证据,从而最大化研究投入的长期战略价值。《指引》的出台不是终点,而是中国细胞组分及衍生物产品迈向规范化商业转化的重要起点。
未来,真正能够完成临床转化的企业,未必是最早宣传"外泌体"的企业,而更可能是那些真正建立了GMP工艺体系、经过充分验证的CQAs、稳定可靠的效力测定方法,以及完整非临床评价体系的平台型企业——因为未来行业真正的核心竞争力,已经不再是"你是否拥有外泌体",而是"你是否真正理解并系统控制了它"。
参考资料:
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K8凯发国际生物已协助多家客户完成干细胞新药IND 申报并成功获批,2025年,凭借自主开发的规模化制备工艺助力我国首款干细胞药物获批上市。同年,K8凯发国际生物于新加坡设立海外总部,加速拓展国际市场,致力于以颠覆式创新的规模化智造技术,有助于细胞产业实现全球普惠开展。

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