干细胞
干细胞(stem cell)是一类结构和功能未特化、具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的原始细胞群体，广泛存在于机体各组织器官中，如骨髓、外周血、早期胚胎以及成年组织中。人体有220余种细胞，它们通过有机整合形成复杂的组织和器官，各有其特定功能，如心肌细胞的收缩功能、神经细胞的信息传递功能等。干细胞是这些细胞的祖细胞，医学界也称其为“万用细胞”。以骨髓间充质干细胞为例，其在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞。
根据细胞来源和细胞发育阶段，可以分为胚胎干细胞（Embryonic stem cell,ESC）和成体干细胞（Adult stem cell,ASC）。ESC是由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外培养筛选出的细胞，具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性，并保持着高端粒酶活性和正常细胞信号传导途径，可快速增殖。ASC是存在于发育成熟个体内已分化组织中的未分化细胞，具有自我更新能力并能分化为其所在组织起源的所有细胞类型，有造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞等多种类型。
研究表明，ASC不仅能分化为特定谱系细胞，还能分化成为在发育上无关的其他谱系细胞，这提示ASC具有较大的分化潜能，可在组织修复等多种疾病的治疗中发挥重要的作用。一般认为，ESC具有全能分化能力，可分化成各种组织和器官，而ASC只具有特异的定向分化能力，但诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS）的研究进展改变了这一观点，ASC在一定的诱导条件下，可以具有ESC的全能性。
根据分化潜能，可分为全能干细胞（Totipotent stem cell,TSC）、多能干细胞（Pluripotential stem cell,HSC）和专能干细胞（Unipotent stem cell, USC）。
全能干细胞（如胚胎干细胞）可分化成为机体的任何细胞，分化潜力最大，是研究组织发生、器官功能修复的最佳材料，然而在其应用上存在问题，如可能会形成胚胎瘤及社会伦理问题。
多能干细胞具有多向分化潜能，是目前国内外研究的重点，尤其间充质干细胞是目前为止科学研究与临床应用最多的干细胞。
专能干细胞（Unipotent stem cell, USC），是具有定向分化能力的干细胞，一般情况下只能定向分化为某一类型的细胞，如神经干细胞（Nerve stem cell, NSC）。由于胚胎发育到原肠胚以后，组织器官都已经初步分化，所以原肠胚以后的干细胞就只能是专能干细胞了。另外，胎儿脐带或者成人骨髓中的有些细胞也属于专能干细胞，分化能力有限，但是具有自我更新能力，与高度分化的非干细胞不同。
间充质干细胞
2006年，国际细胞治疗协会（ISCT）规范了间充质干细胞的定义。只有同时符合以下三个标准的细胞，才能称之为间充质干细胞：①贴壁生长；②细胞表面表达一些特异性抗原（标记物）；③具有向脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞分化的能力。
间充质基质/干细胞（Mesenchymal stromal/stem cells，MSCs）来源于发育早期的中胚层和外胚层，属于多能干细胞，具有多向分化潜能，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞，主要存在于全身结缔组织和器官基质中，以骨髓组织中含量最多。
间充质干细胞在经过连续传代和冷冻保存之后，仍具有多向分化和自我复制的潜能。研究表明人骨髓MSCs可在体外传代40代以上仍保持干细胞特性。骨髓间充质干细胞大小与形状具有异质性，有三极形、长梭形、小圆形、短梭形和扁平形态。
目前，关于MSCs的干性与基质性之争已经较少讨论。自1960年代以来，有关其增殖和分化能力的数据逐渐积累，支持了间充质基质/干细胞（MSCs）的“干性”，并在2000年左右达到峰值。此后，支持MSCs“基质性”的证据逐渐增加，我们将基于组织支持功能（例如造血干细胞支持功能）的定义为“基质性”，这涉及多种生长因子、趋化因子、细胞因子和细胞外囊泡等内容。
与其他干细胞相比，MSCs具有易获取、易体外培养、长期传代稳定性、低免疫原性、组织修复能力强等优势。此外，MSCs来自于成年的细胞，甚至可以从患者自身体内获得，而非胚胎或胎儿干细胞，因而不涉及道德和伦理学的问题。
骨髓间充质干细胞是中胚层发育的早期细胞，是骨髓中除了造血干细胞之外的另一类干细胞，其具有干细胞的共性，即自我更新及多向分化能力，呈成纤维细胞样生长，可以分化为造血基质细胞，还可以分化为许多造血以外的组织，如向成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌腱细胞、心肌细胞、内皮细胞、肝及胆道上皮细胞、肺上皮细胞等中胚层细胞分化，同时又有向外胚层的神经元细胞和内胚层的肝卵圆细胞分化的潜力。
多项研究表明，把骨髓MSCs植入体内，可向多种造血以外的组织如肺、骨、软骨、皮肤等处定位并分化为相应的组织细胞。骨髓间充质干细胞体外培养时呈成纤维样集落形成单位，并贴壁生长，进一步分析细胞周期发现培养的MSCs中约10%处于活跃的复制期（S+G2+M期），其余绝大部分细胞停滞在G0/G1期，尽管到目前为止还不能确定细胞周期中每一期的检测点和长短，但高比例的G0/G1期说明细胞具有高度分化潜能。值得注意的是，不同来源的MSCs具有相同的核心属性，但亦有区别。
MSCs功能较多，应用广泛，主要功能是进行细胞移植治疗，亦可作为一种理想的靶细胞用于基因治疗，同时在生物组织工程和免疫治疗中也有一定的应用。近些年MSCs被大量应用于实验和临床研究中，已有大量研究揭示了它在心血管、神经系统、运动系统、消化系统、自身免疫病、血液系统、泌尿系统、眼科、骨科等系统疾病的诊断和治疗上的应用价值。
MSCs移植治疗的机制比较复杂，包括归巢、组织修复和再生、免疫调节、抗炎、抗凋亡、促血管生成、免疫细胞激活、抗菌等各种机制交叉作用。对于免疫疾病以及心脑血管疾病等适应症，MSC疗法普遍被认为主要通过旁分泌或细胞间之间相互作用的形式，发挥免疫抑制功能或降低纤维化，促进血管及组织再生。
干细胞治疗的千亿市场
由于具备强大的复制、分化特性以及有效的调控机制，干细胞能定向分化成一种或者多种不同细胞组织，被广泛应用于疾病治疗、器官移植、生物修复以及医学美容等领域。整个干细胞市场规模巨大，根据Market Research和Transparency Market Research研究显示，2020年全球市场预计超过1700亿美元；从市场分布来看，北美是全球最大的干细胞市场，西欧和亚太的市场占比分别为38%和17%。据前瞻产业研究院数据显示，2020年我国干细胞治疗产业市场规模将超1400亿元，年复合增长率超过30%。
政策、技术与需求驱动我国干细胞行业发展
全球干细胞产业政策松紧不一，北美、欧洲较为活跃。美国自奥巴马登台一个月就放开了胚胎干细胞研究，FDA设立了快速审批通道，鼓励临床医学家快速占领干细胞临床治疗的制高点，跨国企业加大投入纷纷布局干细胞产业链。2015 年之后，我国在政策上加大支持力度，从规范监管、技术支持以及资金三个方面促进行业的发展；在技术上，干细胞一直处于研究热点，不断取得突破；需求推动是干细胞行业发展的根本原因，白血病、艾滋病、糖尿病等一系列医学难题有望通过干细胞的临床应用得到解决。
近年来，国家干细胞产业支持政策不断升级，干细胞临床应用将步入高速规范发展期，具体政策见下表。在监管模式上采用“双轨制”，即根据产品的属性以“第三类医疗技术”或者“新药”的名义申报进入临床试验。“第三类医疗技术”主要针对自体成体干细胞、供受者一对一的异体成体干细胞，由卫健委负责管理；“新药”主要针对一供体对应两个以上受体的成体干细胞，由NMPA负责管理。
全球研发暗潮涌动，奇点突破在即，我国研究水平世界领先。技术创新是干细胞行业发展的核心驱动力，是改变国内中下游产业链薄弱现状的主要途径，全球都在通过多种方式进行干细胞及相关产品研发，积极转化干细胞研究成果。
2016年，中国公布首批30家干细胞临床研究机构，2019年起干细胞临床研究机构与项目备案将实行动态管理，截止到2019年9月，国家批准干细胞临床治疗研究医院增至106家，军队系统的医院批准的共12家，一共118家机构；备案项目增至62个，文献研究专利申请不断增长。截止到2020年3月，在 ClinicalTrial.gov 上注册的干细胞相关临床研究已达5432项，其中中国有469项，较多开展的城市为广州、 北京、上海。
随着干细胞技术的飞速进展，我们在中国境内展开试验的申请人中也看到了世界药企巨头的身影，包括拜耳、新基、葛兰素史克、辉瑞等。在诸多疾病领域，中国也获得了进展，如干细胞治疗骨关节炎、糖尿病足、急性心肌缺血、地中海贫血、帕金森症等。但受限于政策，目前国内干细胞产业链短期的现金收入只有存储这一个环节。
当前干细胞的基础研究领域主要在以下几个方面：细胞重编程研究、干细胞自我更新及多能性维持的机理研究、新型的多能干细胞研究和干细胞定向诱导分化及其调控机制研究。
干细胞产业链：上游成熟，中下游应用是未来主要看点
干细胞产业链主要分为：上游（干细胞采集与存储）、中游（干细胞增殖及干细胞新药研发）及下游（干细胞治疗）。
高技术壁垒使得国内的干细胞行业发展缓慢，与领先的欧美国家相比，国内干细胞属于新兴产业，市场竞争格局较分散，产业成熟度较低，无明显龙头企业。国外已有十余种干细胞治疗产品上市，而国内相对较为落后，企业大多数集中在上游存储行业，中下游研究与应用也在加速进行，但是还未完成临床转化，处于发展初期仍在积累。
产业链上游是指干细胞的采集和存储业务，是目前最主要、最成熟的干细胞领域产业化项目，主要是脐带血库，脐血库分为公共库和私人库，公共库有牌照限制（目前我国10个省份有公共库），而私人库则没有牌照限制。
主要采集对象包括脐带血干细胞、脐带间充质干细胞、脂肪肝细胞、羊膜等干细胞物质，其中脐带血干细胞的采集存储是目前最主要的方向（脐血干细胞不能增殖，含量仅可供5岁以下的小孩使用）。
该产业链环节所需的技术要求不高，准入门槛不高，发展较成熟，毛利较高。根据智研咨询数据，2018年全球干细胞存储规模达到181.6亿美元；但目前我国干细胞整体存储率不到1%，跟发达国家的10%-15%相比差距较大，国内存储市场空间还很广阔，按照每年1500万新生儿计算，未来存储比例比照发达国家最少的10%，根据国内脐血库存储费用约为2万（20年*1000元/年），对应300亿的市场规模。
国内干细胞现有上市公司仍以储存业务为主，干细胞存储是目前主要商业模式。上游干细胞存储领域以中源协和、南京新百、金卫医疗等企业为主，其余较分散。未来上游产业发展将在现有干细胞储存库的基础上延伸，增多存储细胞种类，同时以干细胞存储为单一业务的企业极有可能被并购整合。
产业链中游是干细胞增殖以及干细胞制剂的新药研发，一般指干细胞提取、增殖并进一步制作成可供临床应用的制剂或者药品，技术壁垒较高，潜力巨大。目前全球有十余种干细胞产品上市，其中半数以上细胞来源为间充质干细胞，另有众多产品处于在研阶段。我国干细胞药物研发尚处早期，但在间充质干细胞等临床应用领域都有较为深入的研究，但由于前期在该领域缺乏相对应的政策，导致临床转化相对落后，至今尚无正式批准的商业化产品。
截止2020年2月，CDE共受理了12家企业申报的13项干细胞研究型新药申请，共批准6项。其中九芝堂美科IND获批，是CDE批准的第一项使用进口干细胞进行的临床试验，第一项使用骨髓来源间充质干细胞进行的临床试验，也是第一项使用干细胞治疗神经系统大适应症的临床试验。
产业链下游主要是医疗级和消费级应用，医疗级的应用指的是医学上的应用，例如多种疾病治疗；消费级应用主要在美容领域，例如抗衰老产品等。
干细胞能够治疗的疾病范围十分广泛，而且以干细胞为核心的再生医学是继常规药物、手术治疗后的另一种有效治疗途径，推动医学改革，治疗以医院为主体，如武警总医院干细胞移植治疗中心、天坛普华医院等。另外还有下游企业为医院提供干细胞治疗技术来盈利，如北科生物，成立前5年累计治疗病例已达10000例，已经成为世界著名的五大干细胞治疗中心之一。目前为止，除造血干细胞治疗血液疾病外，尚未有任何一家医疗机构的干细胞治疗得到监管部门的受理或审评。开展干细胞临床应用的医院，均属于试验性临床研究。
消费级应用主要集中在抗衰老领域，干细胞减少是人体衰老的主要原因之一，可以利用干细胞技术替换更新衰老死亡细胞，激活细胞功能，延缓衰老，因此干细胞抗衰老以其安全性、可行性及有效性迅速获得市场青睐，干细胞抗衰老行业表现出强大的市场发展潜力。根据 Global Industry Analysts、Transparency Market Research 及 Fung Business Intelligence Centre 的研究数据，预计2020年全球抗衰老市场销售将达到2000亿美元，2020年我国抗衰老市场规模超过500亿元。
国际巨头
Osiris Therapeutics
Osiris Therapeutics公司于1992年在美国马里兰州成立，2006年在纳斯达克上市，股票简称OSIR，2019年4月退市。技术源于凯斯西储大学Arnold Caplan教授领导的研究小组开发的干细胞技术，其核心技术是通过干细胞疗法再生组织或者抗炎。
OSIR已经开发出两种相对成熟的干细胞产品。Prochymal：世界首个获批上市的人造干细胞药物。Chondrogen主要用于治疗关节炎类疾病。干细胞生物制剂方面，公司拥有Grafix，Cartiform、GrafixPL、Stravix和Bio五种产品：Grafix是Osiris公司的重要产品之一，主要应用于创伤护理领域。Cartiform是Osiris在运动医学领域的产品，它是一种冷冻的软骨异体移植物。Bio是整形外科的产品，主要针对的是整形外科领域中的骨伤问题。
StemCells
StemCells公司成立于1988年，是美国一家从事干细胞产品开发的公司，重点关注中枢神经系统疾病、肝 脏疾病以及胰 腺疾病的干细胞治疗方法。该公司著名的干细胞技术是从成人脑组织中获取人类神经干细胞，该项技术处于世界领先水平。StemCells公司于2009年收购了英国的Stem Cell Science公司，巩固了该公司在人类神经干细胞技术领域的领先地位，并把公司的技术拓宽到药物开发和筛选的细胞水平研究领域。目前公司拥有超过40项美国专利，在全世界有超过170项专利。公司较成熟的产品 HuCNS-SC 是从胎儿脑部分离的神经干细胞，临床前试验已证实HuCNS-SC 对治疗神经系统疾病有显著疗效并且未发现副作用。
Bioheart
Bioheart公司创建于1999年，公司主要研究开发有效的细胞疗法，致力于修复心脏损伤的干细胞治疗。该公司还拥有智能设备，能够对心脏衰竭和其他心血管疾病进行监测。Myo Cell 是一种肌肉干细胞，是 Bioheart 公司的支柱产品，能够在病人发生严重心脏损伤几个月或几年后，改善其心脏功能，已经于2009 年7 月获得了 FDA 的批准，进行临床试验治疗严重的心脏慢性衰竭Adipo Cell 源于病人自身的脂肪组织，治疗充血性心脏衰竭。MyoCath 是公司研制的专门用于将干细胞产品 MyoCell 转运到心肌组织的一次性注射器，是目前大部分临床试验应用的运输装臵。
Mesoblast
Mesoblast成立于2004年， 总部位于澳大利亚墨尔本，是一家全球领先的、开发以细胞为基础的再生治疗产品的生物技术公司，于 2004 年在澳交所上市，随后又于2015 年在美国纳斯达克上市，发行美国存托凭证。2018年7月天士力（600535）宣布认购其2000万美元的普通股，并引进其两款分别处于FDA临床Ⅲ期及Ⅱ期试验的干细胞产品——MPC-150-IM用于治疗充血性心力衰竭， MPC-25-IC用于治疗急性心肌梗死。
Mesoblast凭借其专有的“间质系成人干细胞(MLC)以及间充质前体干细胞（MPC）成人干细胞技术平台”开发了一系列临床上方便使用的异体干细胞治疗产品。这些产品的特点是无需组织配型，无排异反应，可以随时用于治疗临床上尚未满足的需求，包括心脏疾病、风湿免疫病、代谢性疾病、脊柱等退行性疾病，以及与肿瘤和血液病治疗相关的免疫性疾病等。
Athersys
Athersys创立于1995年，总部位于美国俄亥俄州Cleveland，2007年在纳斯达克上市。该公司专注于干细胞和再生医学领域，领先产品MultiStem是来自于异体骨髓的多能成体干细胞（MAPC）。MultiStem已于2017年获美国FDA批准用于治疗I型粘多糖贮多症（MPS-I），其他开发中的适应症包括出血性中风、创伤性脑损伤、多发性硬化、脊髓损伤、急性心肌梗死、充血性心力衰竭、移植物抗宿主病、急性呼吸窘迫综合征及创伤。目前，MultiStem重点拓展的适应症是出血性中风。
MultiStem是目前唯一一项获得美国FDA快速通道指定的急性呼吸窘迫综合征的疗法，因此也被认为与新冠肺炎的治疗高度相关。2020年美国生物医学高级研究与开发局（BARDA）将MultiStem评价为与治疗COVID-19高度相关的疗法。
Stemedica
Stemedica成立于2005年，位于圣地亚哥，是美国为数不多的几家被FDA认证可以进行干细胞药物试验的生物公司之一，也是世界上少数能够生产包括人骨髓间充质干细胞和人神经干细胞两种干细胞的公司，同时是美国第一家批获进行阿尔茨海默症临床试验的公司。公司目前已经有6个临床试验获得FDA批准。已经建立具备自主知识产权的、通过美国FDA cGMP认证的干细胞生产平台。该平台在保证干细胞质量的前提下，实现了干细胞生产过程的规模化、标准化和可追溯性，达到了前所未有的干细胞扩增效率。公司拥有16个适应症，其中6个适应症在美国开展，已进入Ⅰ期、Ⅱ期临床阶段。
国内企业
随着干细胞行业的政策、技术、需求、人才和资金等各要素的支持，各大公司加速布局干细胞中下游，致力于干细胞技术研究以及干细胞产品的应用，各环节玩家众多，下图列举部分企业。
政策：政策转暖，干细胞发展驶入快车道
我国对干细胞技术非常重视，在上世纪90年代初就制定了《人的体细胞治疗及基因治疗临床研究质控要点》等一系列规范文件来促进干细胞研究及临床产业的发展。但在2012年，政策收紧，为促进干细胞治疗技术科学、有序地发展，规范干细胞临床研究和应用行为，整顿干细胞治疗工作，国家卫计委发布了《关于开展干细胞临床研究和应用自查自纠工作的通知》，叫停正在开展的未经批准的干细胞临床研究和应用项目。2015年之后，干细胞研究在国内外多重催化剂“共振”下，国家出台一系列支持政策，干细胞产业驶入快车道。
技术：全球研发暗潮涌动，奇点突破在即
技术创新是干细胞行业发展的核心驱动力，近年来干细胞治疗技术已经在心血管系统疾病、糖尿病、退行性疾病、自身免疫性疾病等重大疾病中取得了重大突破，全球已有十余款干细胞药物/疗法获批上市。中国在干细胞技术水平世界领先，截止到2020年3月，在 ClinicalTrial.gov 上注册的干细胞相关临床研究已达5432项，其中中国有469项。在诸多疾病领域，中国取得飞速发展，如干细胞治疗骨关节炎、糖尿病足、急性心肌缺血、地中海贫血、帕金森症等。随着研究水平与研究机构/研发人员的同步提升，可以预见未来国内干细胞基础研究将持续突破，研发成果将不断转化。
细胞：间充质干细胞化解安全和伦理问题，推动干细胞治疗产业发展
干细胞研究走向临床应用的最后一公里，但安全性、有效性及伦理道德问题一直阻碍着干细胞产业的发展，胚胎干细胞的强致瘤性和伦理问题，以及IPS的遗传风险和较强致瘤风险推动间充质干细胞的广阔前景。间充质干细胞已经成为继造血干细胞之后，进入临床应用的成体干细胞，其安全性和有效性均非常突出，多方证实了其在体内应用不存在致瘤性，因为在个体中来源广泛（可以取自脂肪、骨髓、血液等等），自体应用的间充质干细胞不存在免疫排斥以及不引入外源性的基因，并避免细胞伴随病毒的感染，即克服安全性和伦理性难题。MSCs已成为临床应用研究的宠儿，也推动干细胞治疗产业继续壮大。
获得更高品质的细胞是MSCs治疗的关键。干细胞治疗的挑战在于干细胞产品十分复杂，细胞来源和生产工艺的差异对干细胞的质量和治疗效果的影响很大，这也是之前众多干细胞治疗临床试验结果不理想的主要原因。移植后的细胞存活是MSCs治疗成功的重中之重，研究表明，低氧预处理可以以有效模拟体内微环境，有助于维持间充质干细胞的增殖、分化、代谢平衡等生理过程，比正常细胞更快进入细胞周期，更早开始体外细胞分裂。此外，低氧预处理通过维持体外能量代谢显著减少细胞损伤，促进间充质干细胞增殖。Stemedica在其位于加洲的cGMP设施中开发了临床级别的细胞生产平台BioSmartTM，在低氧（5%O2）条件下生产缺血耐受人BM-MSC(ithMSC) 和缺血耐受人神经干细胞（ithNSC），产品性能优于常氧条件下培养的干细胞。
产业链：近看存储，远看应用，核心壁垒在研发生产与商业化
近看存储。产业链上，上游的干细胞存储是目前最主要、最成熟的干细胞领域产业化项目，也是国家认可收费的项目。该产业链环节所需的技术要求不高，准入门槛不高，未来具有规模优势、规范化管理水平和技术优势能够带来存储质量更高的企业比较有前景，目前已有多家上市公司布局，如南京新百、中源协和。
远看应用。干细胞治疗市场首要看适应症的潜在市场，从全球疾病数据和人口趋势来看，神经系统疾病、心血管疾病、糖尿病、皮肤病、骨病、医美等的潜在市场规模极大，研发管线覆盖这些适应症的企业更有投资价值。Stemedica拥有16个适应症，覆盖心血管疾病、神经系统疾病、骨科疾病、糖尿病、自身免疫病、皮肤疾病、医美和抗衰老等适应症，其中6个适应症已进入1期、2期临床阶段。
核心壁垒在研发生产与商业运营。干细胞来源复杂，制备工艺及质量控制指标不尽相同，在体外培养、扩增的稳定性和安全性、质量标准检测技术、产品纯度上仍存在一些问题有待解决和完善。另外干细胞本身存在异常分化、免疫排斥、扩增和传代过程中可能产生的基因变异及细胞功能改变等问题，也导致了干细胞在治疗过程中存在着技术操作难度大、潜伏的生物安全导致的医疗隐患等难题和风险，所以具有研发和生产优势，细胞扩增能力强、细胞品质高的企业更有竞争力。
