CN110882276B - 细胞治疗组合物及治疗血管病变的方法 - Google Patents

细胞治疗组合物及治疗血管病变的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及细胞治疗组合物及治疗血管病变的方法。具体的,本发明涉及一种以脐血造血干细胞为起始材料来制备CD34+细胞的方法,还涉及以该种细胞制备得到的细胞治疗组合物,本发明的细胞治疗组合物可以用于缓解或改善血管病变,例如肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的外周动脉病变;尤其是肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的下肢动脉病变。所述细胞治疗组合物包含:CD34+细胞、氯化钠、注射用水。还涉及制备细胞治疗组合物的方法,包括如下步骤:将氯化钠加入水中溶解,任选地对该溶液进行除菌,获得制剂的基质;将预先制得的CD34+细胞混悬于该基质中,分装,即得。本发明方法呈现如说明书所述优异技术效果。

Description

细胞治疗组合物及治疗血管病变的方法
技术领域
本发明属于生物医药领域,尤其涉及采用细胞生物学技术治疗临床疾病的领域。具体而言,本发明涉及一种以脐血造血干细胞为起始材料来制备CD34+细胞的方法,还涉及以该种细胞制备得到的细胞治疗组合物,本发明的细胞治疗组合物可以用于缓解或改善血管病变,例如肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的外周动脉病变;尤其是肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的下肢动脉病变。
背景技术
干细胞介导再生和遗传信息至后来细胞世代的传递。它们可自我更新和产生分化的后代。近年来,在我们对干细胞与它们的组织微生态环境之间的相互作用背后的分子机制的理解中已取得了进步。这已导致对在干细胞中起作用的分子调控机制有了更好的理解。
虽然基因疗法仍然是试验性方法,但该技术有希望对人健康产生重大影响。在过去数年中,基因疗法的范围和定义已发生了变化并且得到扩展。除了矫治遗传的遗传性障碍例如囊性纤维化、血友病和其他疾病外,基因治疗法还已发展至抵抗获得性疾病例如癌症、AIDS、慢性血管局部缺血、骨关节炎、糖尿病、帕金森病和阿尔茨海默病。
目前,种系基因疗法由于其复杂技术性质和伦理考虑而未被涉及。然而,只对单个个体有益的(不能代代相传的)体细胞基因疗法是干细胞研究的主要焦点。从至鼠类造血干细胞内的成功基因转移的最初描述至先天患有x-连锁联合免疫缺陷(SCID)和腺苷脱氨酶缺陷(ADA)-缺陷的患者中的第一例明确成功的临床试验花费了15年以上的时间。干细胞疗法的许多方面正在研究中。例如,逆转录病毒载体在许多情况下已被用于将基因转移入干细胞中以修复突变的或不完善的基因。此类情况包括严重联合免疫缺陷、范可尼贫血和其他血红蛋白病。
干细胞工程的中心议题是用于将治疗性基因导入祖细胞的特殊方法学。因为逆转录病毒倾向于插入活性基因(据认为凝缩的染色质在这些区域是打开的),有人提出,它们的使用还可能增加癌症的风险,因为逆转录病毒载体插入参与细胞增殖的基因附近在理论上可产生前体癌干细胞。然而,该类型事件的总体风险难以确定。现在有许多在慢性肉芽肿病(CGD)患者中取得完全成功的实例,其中NADPH氧化酶的活性在输注经遗传改变的血液干细胞后得到恢复。
富有成效的基因疗法的最低要求是在矫治生物学背景中治疗性基因产物的持续产生,同时有害副作用最小。为了达到该目的,基因疗法中干细胞的应用将需要发展调节治疗性基因表达的新策略以及用于将外源基因有效递送至干细胞的方法。通过在确定的组织环境中分化干细胞来选择性控制治疗性基因的表达是干细胞工程的重要目标。该方法可以例如帮助控制干细胞分化成特定的谱系、维持它们的未分化状态以待日后移植、增殖,以及调控治疗性基因例如自杀基因、细胞因子或生长因子在确定的组织环境中的表达。
间充质干细胞来源于发育早期的中胚层和外胚层,具有多向分化潜能、免疫调节和自我复制等特点,日益受到人们的关注。间充质干细胞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,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复,尤其对治疗衰老和组织器官损伤修复有很大的临床应用价值。
MSC在骨髓中蕴含丰富,但随着年龄的老化,骨髓中的干细胞数目也会显著降低、增殖分化能力亦大幅度衰退。另外,骨髓MSC移植给异体可能引起免疫反应,且提取干细胞过程对患者的损伤性和在采集时遇到的其他问题,都直接影响了骨髓MSC的临床应用,使得寻找骨髓以外其他可替代的间充质干细胞来源成为一个重要的问题。
近期的研究显示,脐带组织和脐血中也含有间充质干细胞并且能成功分离,其中脐血来源的干细胞通常称为造血干细胞。这种来源的间充质干细胞不仅保持了间充质干细胞的生物学特性,而且分离出来的干细胞更原始,有更强的增殖分化能力。其免疫细胞的功能活性低,大大减低了触发免疫反应及引起移植物抗宿主病的风险。潜伏性病毒和微生物的感染及传播几率比较低。采集过程简单,对产妇及新生儿无任何危害及损伤。以上原因足以令脐带间充质干细胞成为骨髓间充质干细胞的理想替代物。
外周动脉病变(peripheral arterial disease,PAD),尤其是下肢动脉病变往往由动脉硬化闭塞症和血栓闭塞性脉管炎导致的肢体动脉狭窄闭塞和糖尿病所引起。PAD主要体现为严重的肢体缺血,尤其是下肢缺血。
目前,临床上对于远端流出道通畅者,常以介入支架和外科手术治疗。PAD患者常表现为以下两种情况:
管腔狭窄早期:主要表现为以行走时出现疼痛为特征的间歇性跛行;
随着狭窄的加重,可出现静息痛,甚至丧失行走能力和伴随组织坏死与溃疡发生为特点的危重肢体缺血(critical limb ischaemia,CLI)。
CLI的预后极差,5年生存率仅为50%或更低。CLI的治疗不仅仅是缓解症状、改善受累肢体的功能和防止截肢,还要防止全身动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的进展,以预防心脑血管事件发生。目前主要的治疗手段为:控制高血糖、高血压、血脂异常;去除危险因素,如吸烟;强制性运动锻炼;抗血小板药物和扩血管药物;以及循环重建手术,如外科手术(如旁路移植术或动脉内膜切除术)、血管内介入技术(如支架置入或球囊扩张术)。
经过上述治疗后,约40%的CLI患者仍不能改善预后。对于这部分患者来说,截肢目前被认为是挽救生命所做出的最后治疗选择。但截肢后的总死亡率大约为25%-50%;截肢术围手术期的死亡率为5%-20%;二次截肢率大约为30%。到目前为止,CLI的治疗选择仍然有限,大约40%的患者不符合进行循环重建的指征,或进行循环重建不能得到有益的反应。对于这些“没有其它治疗选择”的患者,药物治疗对延缓病情进展和预防截肢的作用十分有限。
因此,探索缺血肢体血液循环重建的新治疗策略对于减少患者截肢和提高患者生活质量具有非常重要的临床意义。这促使研究者将研究重点转向寻求具有分化潜能的干细胞移植治疗PAD,研究者们希望在病变局部能够使干细胞被诱导为血管上皮细胞来修复损坏的血管。
基础研究发现,能分化为血管内皮细胞的干细胞类型有血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPCs)、骨髓源性单核细胞(bone marrow mononuclearcell,BMMNC)和外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMNC)。但这些干细胞受组织来源的限制,提取和扩增的数量有限。致使这种疗法目前尚处于临床前研究阶段。
已有实验证明,人CD34+细胞(CD34是成熟血管的标志物)可以缓解CLI的症状、改善受累肢体的功能和防止截肢。但由于其在脐带沃尔通氏胶(Wharton's jelly)中含量仅为5%-10%左右,因此,如何高效地生产该细胞就成为其能否获得广泛应用的重要前提。
截至目前,对脐带血中CD34+细胞的分离通常采取Ficoll分离法、羟乙基淀粉分离法和明胶自然沉降分离法,并在随后用免疫磁珠吸附法(MACS)进一步纯化所获得的CD34+细胞以获得符合要求的CD34+细胞。上述方法直接从人脐带血中分离并纯化原代CD34+细胞,鉴于人脐带血的供应量有限,利用上述方法所能获取的CD34+细胞的数量也极其有限。
本发明人团队的2016110569840(Y16070)案公开了一种由脐血造血干细胞制备CD34阳性细胞的方法,然而其中记载的包含CD34阳性细胞的组合物不适合经历较长时间的贮藏和运输,已经发现这种组合物在经历冷冻和复苏后,细胞活率会有明显的下降,因而难以适宜临床使用,例如在临床使用前的贮藏和运输过程(例如-80℃保持细胞活率3个月的过程)难以保持。
因此,本领域仍然需要一种能够以相对简便的方法从人脐血生产大量CD34+细胞的方法,还需要有一种能够经历经历较长时间的贮藏和运输并在经历冷冻和复苏后细胞活率能够保持的组合物。
发明内容
本发明的在于提供一种从脐带血来制备CD34+细胞的方法,以及提供一种能够经历较长时间的贮藏和运输并在经历冷冻和复苏后细胞活率能够保持的组合物。已经出人意料地发现,使用本发明方法制备CD34+细胞,以及通过本发明方法制备得到的组合物,已经呈现出例如本发明上下文所述优异的技术效果。本发明基于此发现而得以完成。
为此,本发明第一方面提供了一种由脐血造血干细胞制备CD34+细胞的方法,该方法包括如下步骤:
(1).脐血造血干细胞的分离:新鲜的脐带血采集完成后,分离脐血造血干细胞以获得有核细胞(本发明在此亦可称为脐血造血干细胞);
(2).用一次性无菌注射器将步骤(1)所得脐血造血干细胞5ml转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积的无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用15-20倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml的细胞悬液,离心处理,离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(例如FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4~6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的,所述AXP全自动分离系统AXP Auto XpressTM Platform。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(1)中,经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率通常在80%以上。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中所述的PBS缓冲液是磷酸钠盐缓冲液,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2。该磷酸钠盐缓冲液可以使用磷酸二氢钠和/或磷酸氢二钠配制,并任选地结合磷酸或氢氧化钠来调节pH值,这种配制方法是本领域技术人员公知的。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(3)中,所述离心处理的条件是:1800rpm离心20min,升速1,降速0。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中所述流式细胞仪是FC500型流式细胞仪或者其它本领域常用型号的流式细胞仪。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白(Human LDL)25~75μg/ml、促红细胞生成素(EPO)5~15ng/ml、白介素3(IL-3)500~1500IU/ml、干细胞因子(SCF)25~75ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白(Human LDL)50μg/ml、促红细胞生成素(EPO)10ng/ml、白介素3(IL-3)1000IU/ml、干细胞因子(SCF)50ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中所述扩增效果的评价参数例如可以是扩增倍数、集落形成单位(其例如可以是CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM等)。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(1)中,分离获得的脐血造血干细胞还任选的经历冻存和复苏处理,然后再将其用于步骤(2)的处理。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(1)中,分离获得的脐血造血干细胞经历如下冻存处理:向经分离获得的脐血造血干细胞中加入细胞冻存液,经降温后存储于-196℃深低温气态液氮存储罐中。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(1)中,经冻存处理的脐血造血干细胞经历如下复苏处理:将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中解冻。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中步骤(1)中,经冻存处理的脐血造血干细胞经历如下复苏处理:将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中,在1分钟内完成解冻过程。以此种速度解冻能够最大程度地保持细胞活率。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中经分离获得的脐血造血干细胞中加入的细胞冻存液包含:约65份的DMEM-F12、约10份的二甲基亚砜、约15份的人血白蛋白。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中所述PBS缓冲液是磷酸的钠盐和/或钾盐配制的,其pH为5.0-8.0,优选pH为5.5-7.6,优选pH为6.0-7.5。在一个实施方案中,所述PBS缓冲液中磷酸根的浓度为0.01-0.5M,优选0.02-0.1M。在本发明下文试验中,所用PBS缓冲液是磷酸钠盐,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH为7.2。需要说明的是,本发明人发现,在上述范围内的PBS缓冲液浓度和pH值对于本发明方法的效果影响不大。
根据本发明第一方面任一实施方案所述的方法,其中所述造血干细胞培养体系中还包含0.02~0.05μmol/L己二酸二钠和0.05~0.15%(w/v)麦芽糖。已经出人意料地发现,向造血干细胞培养体系中添加此两种试剂可以大大提高CD34+细胞的扩增倍数,并且CD34+细胞性能不受影响。
进一步的,本发明第二方面提供了一种细胞制品,其包括根据本发明第一方面任一实施方案所述方法制备的CD34+细胞和可药用载体。
或者,进一步的,本发明第二方面提供了一种细胞制品或者亦可称为细胞治疗组合物,其包括CD34+细胞和可药用载体,该细胞制品是通过包括如下步骤的方法制备得到的:
(1).脐血造血干细胞的分离:新鲜的脐带血采集完成后,分离脐血造血干细胞以获得有核细胞(本发明在此亦可称为脐血造血干细胞);
(2).用一次性无菌注射器将步骤(1)所得脐血造血干细胞5ml转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积的无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用15-20倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml的细胞悬液,离心处理,离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(例如FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4~6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果;
(9).将所收获的CD34+细胞与可药用载体混合,制成细胞制品。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的,所述AXP全自动分离系统AXP Auto XpressTM Platform。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(1)中,经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率通常在80%以上。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述的PBS缓冲液是磷酸钠盐缓冲液,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2。该磷酸钠盐缓冲液可以使用磷酸二氢钠和/或磷酸氢二钠配制,并任选地结合磷酸或氢氧化钠来调节pH值,这种配制方法是本领域技术人员公知的。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(3)中,所述离心处理的条件是:1800rpm离心20min,升速1,降速0。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述流式细胞仪是FC500型流式细胞仪或者其它本领域常用型号的流式细胞仪。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白(Human LDL)25~75μg/ml、促红细胞生成素(EPO)5~15ng/ml、白介素3(IL-3)500~1500IU/ml、干细胞因子(SCF)25~75ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白(Human LDL)50μg/ml、促红细胞生成素(EPO)10ng/ml、白介素3(IL-3)1000IU/ml、干细胞因子(SCF)50ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述扩增效果的评价参数例如可以是扩增倍数、集落形成单位(其例如可以是CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM等)。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(1)中,分离获得的脐血造血干细胞还任选的经历冻存和复苏处理,然后再将其用于步骤(2)的处理。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(1)中,分离获得的脐血造血干细胞经历如下冻存处理:向经分离获得的脐血造血干细胞中加入细胞冻存液,经降温后存储于-196℃深低温气态液氮存储罐中。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(1)中,经冻存处理的脐血造血干细胞经历如下复苏处理:将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中解冻。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中步骤(1)中,经冻存处理的脐血造血干细胞经历如下复苏处理:将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中,在1分钟内完成解冻过程。以此种速度解冻能够最大程度地保持细胞活率。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中经分离获得的脐血造血干细胞中加入的细胞冻存液包含:约65份的DMEM-F12、约10份的二甲基亚砜、约15份的人血白蛋白。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述PBS缓冲液是磷酸的钠盐和/或钾盐配制的,其pH为5.0-8.0,优选pH为5.5-7.6,优选pH为6.0-7.5。在一个实施方案中,所述PBS缓冲液中磷酸根的浓度为0.01-0.5M,优选0.02-0.1M。在本发明下文试验中,所用PBS缓冲液是磷酸钠盐,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH为7.2。需要说明的是,本发明人发现,在上述范围内的PBS缓冲液浓度和pH值对于本发明方法的效果影响不大。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述造血干细胞培养体系中还包含0.02~0.05μmol/L己二酸二钠和0.05~0.15%(w/v)麦芽糖。已经出人意料地发现,向造血干细胞培养体系中添加此两种试剂可以大大提高CD34+细胞的扩增倍数,并且CD34+细胞性能不受影响。
根据本发明第二方面任一实施方案所述的细胞制品,其中所述的可药用载体选自注射用水、氯化钠、甘露醇、乳糖、蔗糖等。
本发明的细胞制品可以根据本领域常规方法胃肠外施用。目前临床应用中细胞制品的施用途径包括但不限于局部注射移植、循环注射移植。根据本发明的细胞制品可以制备成任何适合施用的形式。例如制备成适合通过微量泵将含有CD34+细胞的细胞制品泵入目标区域的形式;或者制备成适合通过穿刺针将将含有CD34+细胞的细胞制品注入目标区域的形式。根据移植方式、治疗目的的不同,本领域技术人员可以确定自行选择适当的可药用载体。在一些实施方式中,可药用载体是生理盐水。
或者,本发明第二方面的提供了一种细胞治疗组合物其中包含:CD34+细胞、氯化钠、注射用水。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,所述CD34+细胞是脐血造血干细胞源CD34+细胞;例如是由本发明记载的方法制备得到的,例如本发明第一方面或者第二方面所记载的方法制备得到的。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中包含:CD34+细胞、氯化钠、注射用水。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中CD34+细胞的密度为1×106个/mL~5×106个/mL,例如2×106个/mL~4×106个/mL,例如3×106个/mL。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中氯化钠的质量体积百分数为0.8%~1.0%或0.9%。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中注射用水的量是添加到使CD34+细胞达到其规定密度的量。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中包含:1×106个/mL~5×106个/mL的CD34+细胞、0.8%~1.0%的氯化钠、和注射用水。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中包含:2×106个/mL~4×106个/mL的CD34+细胞、0.8%~1.0%的氯化钠、和注射用水。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中包含:3×106个/mL的CD34+细胞、0.9%的氯化钠、和注射用水。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中还包含氯化镁。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中所述氯化镁的质量体积百分数为0.05%~0.1%。
在本发明中,如未另外说明,提及的%均是指质量体积百分数。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中所述氯化镁的质量体积百分数为0.08%。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中还包含乙二胺四乙酸钙钠。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中所述乙二胺四乙酸钙钠的质量体积百分数为0.06%~0.08%。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中所述乙二胺四乙酸钙钠的质量体积百分数为0.07%。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其特征在于:
(1)其中包含:CD34+细胞3×106个/mL、氯化钠0.9%、氯化镁0.08%、乙二胺四乙酸钙钠0.07%、和注射用水;或者,
(2)其中包含:CD34+细胞1×106个/mL、氯化钠0.8%、氯化镁0.1%、乙二胺四乙酸钙钠0.08%、和注射用水;或者,
(3)其中包含:CD34+细胞5×106个/mL、氯化钠1.0%、氯化镁0.05%、乙二胺四乙酸钙钠0.06%、和注射用水;或者,
(4)其中包含:CD34+细胞4×106个/mL、氯化钠0.85%、氯化镁0.07%、乙二胺四乙酸钙钠0.075%、和注射用水。
本发明的细胞治疗组合物中,干细胞密度过大则存活率会因营养不足而大幅降低,而干细胞密度过小也不利于存活率的保持,且过小的干细胞密度会导致用所需制剂量的增大。本发明通过实验证实,干细胞密度为1×106个/mL~5×106个/mL时,干细胞存活率最高。
本发明组合物为水混悬液,其中包含氯化钠,其浓度基本上与生理盐水相当。生理盐水是指生理学实验或临床上常用的渗透压与动物或人体血浆的渗透压相等的氯化钠溶液。因此,本发明细胞治疗组合物中的目的细胞基本上是分散于生理盐水即质量体积百分数为0.9%的氯化钠溶液中,其与人体组织的渗透压一致,以此生理盐水作为溶剂,不会对目的细胞产生损伤。
本发明使用的乙二胺四乙酸钙钠,其分子式为C10H12N2O8CaNa2.2H2O,是一种白色结晶颗粒或白色至灰白色粉末,其1%水溶液的pH值=6.0-7.0。乙二胺四乙酸钙钠无臭,微带咸味,稍吸湿,空气中稳定,易溶于水,几乎不溶于乙醇,乙二胺四乙酸钙钠通常作为螯合剂、防腐剂、抗氧化剂,具有对游离金属结合而使产品质量稳定的作用,通常用于消除因痕量重金属引起的对酶催化反应的抑制。
本发明使用的氯化镁,其可以是无水物,亦可以是水合物,例如可以是六水合物。在本发明中,如未特别说明,无论使用何种形式的氯化镁,计其量时均是以无水物折算的。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其是按照包括如下步骤的方法制备得到的:
将氯化钠(以及任选的氯化镁和/或任选的乙二胺四乙酸钙钠)加入水中溶解,任选地对该溶液进行除菌,获得制剂的基质;
将预先制得的CD34+细胞混悬于该基质中,分装,即得。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其制备过程是在无菌条件下进行的。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其制备过程中,在与CD34+细胞混和前所述基质的温度低于25℃。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其制备过程中,在温度低于25℃条件下将所述基质与CD34+细胞混和。
本发明提供的CD34+细胞的细胞治疗组合物的制备方法简单温和,不会损伤干细胞的活性,从而提高CD34+细胞制剂中干细胞的存活率。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中所述分装是将配制得到的细胞治疗组合物分装到预充注射器中,尤其是分装到一次性使用的预充注射器中。
根据本发明第二方面所述细胞治疗组合物,其中所述预充式注射器的针筒材质为高分子聚合物(例如聚丙烯)、活塞材质为橡胶,本发明具体实例中如未特别说明,所用预充式注射器的针筒材质为高分子聚合物(例如聚丙烯)、活塞材质为橡胶。
预充式注射器首次出现于第二次世界大战期间,目的是为了满足战地医院对现场无菌医疗的需要。预充式注射器再度被强力推向市场是在上世纪50年代初,当时BectonDickinson公司为Jonas Salks博士的脊髓灰质炎疫苗项目提供玻璃预充式注射器。此后,预充式注射器继续得到应用,大多是在胰岛素和人生长素给药领域。不过,预充式注射器真正盛行起来是在过去5年中,它几乎成为注射剂供应商必需提供的一种产品。而多数创新性的液体药品,如果适合的话,将装在预充式注射器中上市。预充式注射器之所以走俏主要由于产品本身具有的优势,尤其是使用简便。医药市场正在发生变化,生物技术疗法以及仅能通过注射途径给药的候选药物数量增多,它们涉及的治疗领域非常广泛,如多发性硬化、不孕、骨质疏松、肝炎、类风湿性关节炎、癌症、贫血及血友病等。一些生物技术药物需要患者本人频繁注射给药,他们从预充式注射器的便利中受益最深,因为预充式注射器省却了一些操作步骤,让使用更快捷、更简便。患者的需要是推动预充式注射器发展的真正动力。从小瓶中量出药品装入注射器中是一件费时的工作,缺乏充分训练的人很容易出错。此外,一些疾病如类风湿性关节炎患者常常难以,甚至不能拿稳小瓶并量出准确剂量。制药厂家已经将一些药品由冻干剂型改为液体剂型,以便于装入预充式注射器中,例如Berlex的治疗多发性硬化药物Betaseron、诺和诺德的人生长素Norditropin以及基因泰克的人生长素Nutropin都已由冻干剂型改为液体剂型,装在预充式注射器中出售。注射器元件生产商加快步伐以满足对即用性元件不断增长的需求。法国Stelmi公司的即用型柱塞以及BectonDickinson公司的Hypak SCF预充式注射器使得灌装现场无需进行清洗、除热原以及消毒操作。即用性元件经过清洗、环氧乙烷或γ射线消毒、验证后可以直接使用。预充式注射器的另一优势是可以显著减少产品过度充填量。使用预充式注射器,可以节省10%、15%,有时甚至是20%的原料药。有些将小瓶改为预充式注射器的厂家还降低了原料药产量,因为新剂型不再需要那么多原料药。Becton Dickinson公司的一项研究显示,与小瓶相比,预充式注射器中的剂量可以高出23%,因为在从小瓶向注射器转移过程中药品损失更少。
进一步的,本发明第三方面提供了本发明第二方面任一实施方案所述细胞治疗组合物或者细胞制品在制备用于缓解或改善血管病变的药物中的用途。
或者,进一步的,本发明第三方面提供了CD34+细胞在制备用于缓解或改善血管病变的药物中的用途,所述药物是通过包括如下步骤的方法制备得到的:
(1).脐血造血干细胞的分离:新鲜的脐带血采集完成后,分离脐血造血干细胞以获得有核细胞(本发明在此亦可称为脐血造血干细胞);
(2).用一次性无菌注射器将步骤(1)所得脐血造血干细胞5ml转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积的无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用15-20倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml的细胞悬液,离心处理,离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(例如FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4~6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果;
(9).将所收获的CD34+细胞与可药用载体混合,制成药物。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的,所述AXP全自动分离系统AXP Auto XpressTM Platform。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(1)中,经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率通常在80%以上。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述的PBS缓冲液是磷酸钠盐缓冲液,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2。该磷酸钠盐缓冲液可以使用磷酸二氢钠和/或磷酸氢二钠配制,并任选地结合磷酸或氢氧化钠来调节pH值,这种配制方法是本领域技术人员公知的。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(3)中,所述离心处理的条件是:1800rpm离心20min,升速1,降速0。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述流式细胞仪是FC500型流式细胞仪或者其它本领域常用型号的流式细胞仪。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白(Human LDL)25~75μg/ml、促红细胞生成素(EPO)5~15ng/ml、白介素3(IL-3)500~1500IU/ml、干细胞因子(SCF)25~75ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白(Human LDL)50μg/ml、促红细胞生成素(EPO)10ng/ml、白介素3(IL-3)1000IU/ml、干细胞因子(SCF)50ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述扩增效果的评价参数例如可以是扩增倍数、集落形成单位(其例如可以是CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM等)。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(1)中,分离获得的脐血造血干细胞还任选的经历冻存和复苏处理,然后再将其用于步骤(2)的处理。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(1)中,分离获得的脐血造血干细胞经历如下冻存处理:向经分离获得的脐血造血干细胞中加入细胞冻存液,经降温后存储于-196℃深低温气态液氮存储罐中。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(1)中,经冻存处理的脐血造血干细胞经历如下复苏处理:将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中解冻。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(1)中,经冻存处理的脐血造血干细胞经历如下复苏处理:将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中,在1分钟内完成解冻过程。以此种速度解冻能够最大程度地保持细胞活率。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中经分离获得的脐血造血干细胞中加入的细胞冻存液包含:约65份的DMEM-F12、约10份的二甲基亚砜、约15份的人血白蛋白。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述PBS缓冲液是磷酸的钠盐和/或钾盐配制的,其pH为5.0-8.0,优选pH为5.5-7.6,优选pH为6.0-7.5。在一个实施方案中,所述PBS缓冲液中磷酸根的浓度为0.01-0.5M,优选0.02-0.1M。在本发明下文试验中,所用PBS缓冲液是磷酸钠盐,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH为7.2。需要说明的是,本发明人发现,在上述范围内的PBS缓冲液浓度和pH值对于本发明方法的效果影响不大。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述造血干细胞培养体系中还包含0.02~0.05μmol/L己二酸二钠和0.05~0.15%(w/v)麦芽糖。已经出人意料地发现,向造血干细胞培养体系中添加此两种试剂可以大大提高CD34+细胞的扩增倍数,并且CD34+细胞性能不受影响。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述的可药用载体选自注射用水、氯化钠、甘露醇、乳糖、蔗糖等。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述的可药用载体包括:注射用水、氯化钠、氯化镁、乙二胺四乙酸钙钠。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中步骤(9)所述药物是如本发明第二方面任一实施方案所述的。
根据本发明第三方面任一实施方案所述的用途,其中所述血管病变为肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的外周动脉病变(peripheral arterial disease,PAD);优选肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的下肢动脉病变。
进一步的,本发明第四方面提供了制备本发明第二方面任一实施方案所述细胞治疗组合物或者细胞制品的方法,其包括如下步骤:
将氯化钠(以及任选的氯化镁和/或任选的乙二胺四乙酸钙钠)加入水中溶解,任选地对该溶液进行除菌,获得制剂的基质;
将预先制得的CD34+细胞混悬于该基质中,分装,即得。
根据本发明第四方面所述的方法,其制备过程是在无菌条件下进行的。
根据本发明第四方面所述的方法,其制备过程中,在与CD34+细胞混和前所述基质的温度低于25℃。
根据本发明第四方面所述的方法,其制备过程中,在温度低于25℃条件下将所述基质与CD34+细胞混和。
根据本发明第四方面所述的方法,其中所述分装是将配制得到的细胞治疗组合物分装到预充注射器中,尤其是分装到一次性使用的预充注射器中。
根据本发明第四方面所述的方法,其中所述预充式注射器的针筒材质为高分子聚合物(例如聚丙烯)、活塞材质为橡胶,本发明具体实例中如未特别说明,所用预充式注射器的针筒材质为高分子聚合物(例如聚丙烯)、活塞材质为橡胶。
根据本发明的任一方面,其中所述细胞治疗组合物中,还包含规定量的氯化镁和/或任选的乙二胺四乙酸钙钠,已经出人意料地发现,组合添加氯化镁和/乙二胺四乙酸钙钠所得组合物在细胞复苏时呈现优良的细胞复苏性能,细胞经历复苏过程的活力以及复苏后细胞的存活稳定性方面,显著高于其它未添加氯化镁和乙二胺四乙酸钙钠技术方案。
根据本发明的任一方面,其中所述CD34+细胞,如未特别说明,是照本发明具体实施方式部分记载的方法制备得到的,例如从本发明实施例4~6之步骤(9)制得的CD34+细胞。
在本发明上述制备方法的步骤中,虽然其描述的具体步骤在某些细节上或者语言描述上与下文具体实施方式部分的制备例中所描述的步骤有所区别,然而,本领域技术人员根据本发明全文的详细公开完全可以概括出以上所述方法步骤。
本发明的任一方面的任一实施方案,可以与其它实施方案进行组合,只要它们不会出现矛盾。此外,在本发明任一方面的任一实施方案中,任一技术特征可以适用于其它实施方案中的该技术特征,只要它们不会出现矛盾。下面对本发明作进一步的描述。
本发明所引述的所有文献,它们的全部内容通过引用并入本文,并且如果这些文献所表达的含义与本发明不一致时,以本发明的表述为准。此外,本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义,即便如此,本发明仍然希望在此对这些术语和短语作更详尽的说明和解释,提及的术语和短语如有与公知含义不一致的,以本发明所表述的含义为准。
本发明提供的细胞治疗组合物具备优异的性质。
在本发明中,术语“PBS缓冲液”或者“PBS”是指磷酸盐缓冲液。本领域技术人员熟知在本发明情形下使用的PBS的一般性配方和配制方法以及它们的一般性质例如pH值或pH范围。
在本发明中,术语“脐带”是指新生儿脐带,特别是指产后4小时之内的脐带。
在本发明中,术语“脐血”是指新生儿脐血,特别是指产后4小时之内的脐血。
cd34分子是高度糖基化的i型跨膜糖蛋白,选择性地表达于人类及其他哺乳动物造血干/祖细胞表面,并随细胞的成熟逐渐减弱至消失。目前已有愈来愈多的研究结果表明cd34分子在介导细胞间黏附作用中发挥着重要作用,可以参与造血干细胞的运输、定植,参与炎症反应以及淋巴细胞的归巢。
cd34分子于1984年被美国科学家civin发现,属于钙黏蛋白家族,其结构包括胞外区、跨膜区、胞浆区3部分[任素萍,奚永志.cd34分子及其单克隆抗体应用[j].中国输血杂志,2003,16(5):350-354]。作为一种黏附分子,cd34分子选择性地表达于人类及其他哺乳动物造血干/祖细胞(hematopieticstem/progenitor cell,hsc/hpc)表面,并随细胞的成熟逐渐减弱至消失。细胞间的黏附是由多种机制和因素参与的复杂过程,在多细胞生物个体的演化过程、细胞调节、组织生理学以及疾病发生中都有着至关重要的作用[leckbandd,prakasama.mechanismand dynamics of cadherin adhesion[j].annu rev biomedeng,2006,(8):259-287]。黏附分子以受体-配体结合的形式发挥作用,参与细胞的识别、活化和信号转导、细胞的增殖与分化、伸展与移动,是免疫应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重要生理病理过程的分子基础[陈慰峰.医学免疫学[m].3版.北京:人民卫生出版社,2000:66-78;zhu c,baog,wangn.cellmechanics:mechanical response,celladhesion,and moleculardeformation[j].annu rev biomed eng,2000(2):189-226]。在造血干细胞移植过程中,cd34分子起到运输造血干细胞(hematopietic,hsc)的作用,在动员剂的作用下促使hsc迁离骨髓进入外周血完成动员过程[翁建宇,等.g-csf对供者外周血cd34+细胞黏附分子表达的影响[j].中国输血杂志,2007,20(2):105-107],并介导其与骨髓微环境的结合增强hsc定植[yin t,lilh.thestem cell niche in bone[j].clin invest,2006,116(3):652-662]。
cd34分子是高度糖基化的i型跨膜糖蛋白,选择性地表达于人类及其他哺乳动物造血干/祖细胞表面,并随细胞的成熟逐渐减弱至消失。长期以来,cd34分子以其独特的优越性一直被用作筛选hsc/hpc的标准[platzbecker u,ehningerg,bomhauserm,etal.allogeneictransplantation of cd34+selected hematopoietic cells-clinicalproblems and currentchallenges[j].leuk lymphoma,2004,45(3):447-453]。cd34分子是钙黏蛋白家族成员,是相对分子量为115 000~120 000的单体表面蛋白,碳链的主架相对分子量一般仅40000,与目前所知的其他蛋白没有序列同源性[gurudutta u,vimalk,yogeshk,etal.hematopoieticstem cell antigen cd34:role in adhesion orhoming[j].stem cells and dev,2006,15(3):305-313]。cd34分子结构包括胞外区、跨膜区、胞浆区3部分。胞外区是cd34分子与其他分子间相互作用的主要部位,大约由278个氨基酸残基组成,n末端部分糖基化程度很高,有9个n-链糖连接位点及大量链糖连接位点,末端145个氨基酸残基中丝氨酸和苏氨酸的含量>35%,为唾液酸化位点集中区,丰富的链糖能保护cd34分子免受某些蛋白酶水解,以维持其结构的稳定,并可提供特异性识别位点。跨膜区含有22个疏水氨基酸残基,是1个跨膜的螺旋结构,具有i型跨膜蛋白的特征。胞浆区由73个疏水氨基酸残基组成,配基被调节蛋白crk-l识别,在诱导细胞聚集中亦发挥一定作用[gangenahalligu,singh vk,verma yk,et al.three-dimensional structureprediction of theinteraction of cd34with the sh3 domain of crk-l[j].stemcells dev,2005,14(5):470-477]。
cd34分子参与HSPC(造血干祖细胞)的运输。lyn等[lyn h,gillianm,karing,etal.thestem cell antigen cd34 functions as a regulator of hematopoietic celladhesion[j].proc natl acad sci usa,1995,92(26):12240-12244]第1次指出hsc上的cd34分子直接参与细胞黏附作用,他们用cd34+转基因小鼠的模型研究中,发现cd34+的鼠胸腺细胞可以与人源的骨髓间质细胞特异结合,而同样的hu-cd34+的鼠的胸腺细胞不能和鼠源的间质细胞结合,从而表明cd34分子能起到介导二者结合的作用。在实验中他们意外的发现,抗cd34的单克隆抗体(monocloneantibody,mab)能够降低结合的特异性,却能增强黏附作用力,主要是由于hu-cd34+的鼠的胸腺细胞与抗cd34的单克隆抗体结合后上调cd34分子与骨髓间质层的结合。这些都表明在hu-cd34胞外域和其配基之间存在分子间信号转导作用,可以诱导细胞表面黏附分子的表达或保持细胞间高亲和力的作用状态。据此,有学者认为在hsc/hpc归巢中,hsc/hpc表面的cd34分子首先和内皮细胞及骨髓基质的l-选择素启动初始黏附;然后参与黏附的分子增多、作用增强,这些分子包括cd34细胞的整合素分子(如vla-4)及其位于骨髓基质的配体(如血管细胞黏附分子-1)。于是hsc/hpc终止循环,穿越内皮细胞层,定位于骨髓血管外基质,增殖分化,即完成归巢过程。cd34介导的黏附信号是依赖酪氨酸蛋白激酶(tyrosine-protein kinase,tpk)完成的,tpk特异的抑制因子除莠霉素a可以阻碍细胞的黏附[majdic o,st-ckl j,pickl wf,etal.signalingandinduction of enhanced cytoadhesiveness via the hematopoietic progenitorcellsurface molecule cd34[j].blood,1994,83(5):1226-1234]。在cd34分子参与下,hsc持续表达g蛋白耦联受体(gprotein coupled receptors,gpcrs):cxcr4、cyslt1、s1p、s1p1等[xue x,caiz,seitzg,etal.differentialeffects of g protein coupled receptors onhematopoietic progenitor cell growthdepend on their signaling capacities[j].ann n y acad sci,2007,1106(1):180-189],促使细胞发生趋化、黏着从而引起hsc的迁移和聚集。
目前基本认为cd34分子在参与hsc运输过程中主要通过与l、p选择素作用,间接实验结果证明在骨髓异常增殖状态下[buccisano f,maurillol,tamburinia,etal.evaluationof the prognostic relevance of l-selectinand icam1 expressionin myeloidysplastic syndromes[j].haematol,2008,80(2):107-114]或者在造血恢复的过程当中[wojciechowski jc,narasipurasd,charlesn,etal.captureand enrichment ofcd34-positivehaematopoietic stem and progenitor cells from blood circulationusing p-selectin in an implantabledevice[j].haematol,2008,140(6):673-681],都出现了骨髓基质中选择素表达量的异常,从而影响了cd34分子介导的hsc/hpc和骨髓基质的黏附作用,出现骨髓造血异常或造血重建异常。另外,通过对骨髓基质中选择素或其他黏附分子表达量的检测,可以预测骨髓浸润程度以及造血恢复情况。
cd34分子参与炎症反应。炎症的发生主要由于黏附分子相互作用,导致白细胞黏附、穿越血管内皮细胞向炎症部位移行。在此过程中,一方面cd34分子和e选择素、p选择素共同作用,通过侧链与白细胞表面受体连接,介导白细胞的聚集,启动炎症反应,同时协同趋化因子的作用增强炎症反应,研究表明,cd34分子在炎症发生,尤其是慢性炎症性疾病如肺炎、哮喘、慢性中耳炎中有异常的表达;另一方面激活的血管内皮细胞在黏附分子和趋化因子的共同作用下发生迁移,有利于内皮修复和血管重建。
cd34分子与选择素共同作用参与淋巴细胞的归巢。cd34分子是个磷蛋白,能被蛋白激酶c(proteinkinase c,pkc)磷酸化,通过对cd34前体蛋白第356、363位残基磷酸化而上调其表面表达。有研究表明,高内皮静脉(high endothelial venules,hev)表面硫酸化的糖形cd34能与l选择素相互作用。suzawa等通过对溃疡性结肠炎结肠黏膜的研究证实,l-选择素和外周淋巴递质素(peripherallymph node addressin,pnad)之间的相互作用在淋巴细胞再循环过程中发挥着重要作用,cd34分子作为外周淋巴结递质素参与淋巴细胞归巢,参与初期的淋巴细胞再循环,以此补充外周淋巴结的t、b淋巴细胞。
cd34分子介导黏附作用在造血干细胞移植领域的临床应用方面,在造血干细胞移植治疗过程中,cd34分子作为筛选、计数造血干细胞的标志物已广泛应用于临床。在移植前外周血干细胞动员过程中,在动员剂的影响下,调低了相关黏附分子的表达,使造血干/祖细胞易于穿过髓血屏障,进入外周血。在此过程中,cd34分子及其配体cd62l表达量均无明显下调,起到维持骨髓干细胞池稳态的作用;在移植后造血干细胞植入过程中,cd34分子提高黏附作用过程中相关细胞因子的表达,增强cd34分子与骨髓基质细胞表面分子的聚集、结合,增强造血干细胞的定植,促进造血干细胞的植入、造血功能恢复以及免疫功能重建。
随着对cd34分子介导细胞间黏附作用机制探讨的广泛深入,已有愈来愈多的研究结果表明除造血干/祖细胞外,还有许多其他类型的细胞也表达cd34分子,如某些类型的白血病细胞、实体瘤细胞、血管内皮细胞及纤维母细胞等。迄今为止,cd34分子介导黏附作用的机制尚未完全阐明,对cd34分子特异配体/受体的鉴定和细胞内蛋白分子的相互作用激活黏附分子(尤其是选择素家族)的作用机制亦尚待进一步明确。由于细胞间黏附作用密切参与体内免疫应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重要生理病理过程,对cd34分子作用机制的明确以及进一步加以应用,在临床上对于血液病的诊断治疗、实体瘤的治疗、鉴别肿瘤良恶性及起源有着重要意义,在器官移植、造血干细胞移植等领域具有广阔的应用前景。
间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)例如人类的间充质干细胞最早是从骨髓中分离出来的,来源于中胚层的一类具有多向分化潜能和自我更新能力的组织干细胞,在体内和体外特定条件下具有向成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、内皮细胞、神经细胞、肌细胞、肝细胞等多种成体细胞分化的能力(Caplan AI.Mesenchymal stem cells.JOrthop Res.1991,9:641-650.Pittenger MF,Mackay AM,Beck SC,et al.Multilineagepotential of adult human mesenchymal stem cells.Science.1999;284:143-147)。最新的研究表明间充质干细胞具有免疫调节和造血支持作用,而且易于外源基因导入表达。因此间充质干细胞不但是组织工程化骨、软骨和心肌构建中的种子细胞,基因治疗中重要的载体细胞,而且由于间充质干细胞促进造血重建和抑制移植物抗宿主反应功能,在造血干细胞移植和器官移植中具有广泛的应用前景。间充质干细胞具有体外贴壁生长的特性,利用这种特性,人们已经成功从肝脏、肾脏、胰腺、肌肉、软骨、皮肤、外周血等多种组织中分离培养出间充质干细胞。
目前所报道的间充质干细胞主要来源于骨髓,采用密度梯度离心法获得。虽然分离方法简便,但供者取髓需要经历一个比较痛苦的手术,并在取材过程中及取材后会有很高的感染机会;由于人体骨髓中MSC的含量极其稀少,每105~106个单个核细胞中大约只有1个,而且随着年龄的增加,骨髓中间充质干细胞的数量、增殖和分化能力均显著下降,使其在研究和应用尤其是临床应用中受到限制。起源于胚胎发育期胚外中胚层的脐带是由间质、血管及滋养细胞组成,含有大量的间充质成分。
最新的研究表明脐带中含有丰富的干细胞,从脐带中分离培养出这些多能干细胞将为实验研究和临床应用开辟一个崭新而丰富的来源。
现有的分离干细胞从而建立干细胞库的方法尚有诸多缺点,例如纯度不足、和/或数量不高,进而显示出这些方法尚不能满足人们的期待。例如CN 101270349A(中国专利申请号200810061267.6,公开日2008年9月24日)公开的题为“胎盘间充质干细胞分离和体外扩增培养方法”的发明;CN 101693884A(中国专利申请号200910117522.9,公开日2010年4月14日)公开的题为“一种从胎盘、脐带或脂肪组织中分离提取干细胞的方法”的发明;CN102146359A(中国专利申请号201110005964.1,公开日2011年8月10日)公开的题为“从胎盘中提取原始间充质干细胞及无血清扩增的方法”的发明。这些方法在提取物的纯度和/或回收率方面是有待进一步改善的。
可以从脐带中大量分离间充质干细胞,并可利用这种方法保存脐带间充质干细胞并建立脐带干细胞库。可以在分离培养间充质干细胞的基础上,利用组织消化酶消化脐带组织块,结合贴壁培养法,成功自脐带中分离得到大量间充质干细胞。本发明方法得到的间充质干细胞纯度高、数量多,具有与骨髓间充质干细胞相同的生物学特性,能向成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、内皮细胞、神经细胞等分化。由于脐带中干细胞较成体干细胞幼稚,含量丰富,在临床上具有广泛的应用前景,我们运用常规的细胞冻存方法将间充质干细胞像脐血一样冻存起来,建立脐带干细胞库,为以后干细胞的深入研究和临床治疗奠定基础。
由于脐血中含有丰富的造血干细胞,人们建立脐血库把脐血造血干细胞这一重要的生物资源储存起来,为多种血液系统疾病和免疫系统疾病提供一种治疗手段。同样脐带间充质干细胞作为一种更加重要的干细胞资源,我们运用常规的细胞冻存方法将其冷冻在-196摄氏度的深低温液氮中长期保存,建立脐带干细胞库,为日后的干细胞治疗保存种子。
本发明对脐带血先采用AXP全自动分离系统例如AXP Auto XpressTM Platform全自动干细胞分离系统进行分离。此类AXP全自动分离系统具有非常优异的细胞分离性能:其设计了卫生封闭的离心装置,从脐带血中全自动纯化出单一的脐血干细胞组分,分离过程中干细胞体积减少到设计规定体积,同时脐血中其他组分分离到不同袋中;AXP全自动干细胞分离系统能够在40分钟内从脐带血中精确分离得到20毫升,回收率>97%单核淋巴细胞,大大提高有核细胞的数量;AXP全自动干细胞分离系统带有计算机芯片及流路控制阀门和光学传感器,条形码自动采集血袋编码及离心过程中操作的数据,符合cGTP规程保证产品质量。与传统手工处理相比,传统手工处理时间为约2-4小时,而AXP全自动干细胞分离系统仅需约40分钟;传统手工处理要靠技术员经验及主观判断处理,处理时间长,增加受细菌感染机会,干细胞回收率会因技术员的经验而有所偏差;而采用AXP全自动干细胞分离系统时,由分离、采集至存储干细胞的过程均在密封式环境进行,独立电脑系统记录处理资料,稳定性及回收率高,加快处理速度,增加活性,密封式环境,严格避免细菌感染,可应需要同时处理多个样本,资料记录完善,方便查核。
本发明操作简单,方便实用,能得到大量的脐血造血干细胞特别是CD34+细胞,这种细胞分化性能好,具有向成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、内皮细胞、神经细胞等细胞分化的能力。本发明谅法简便易行,且由于脐带与脐血一样,细胞成份较幼稚,来源广泛,方便易得,因此本发明的方法在干细胞的临床应用上将具有广泛的前景。
本发明方法制备得到的细胞治疗组合物呈现如本发明所述优异技术效果。
具体实施方式
通过下面的实施例可以对本发明进行进一步的描述,然而,本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解,在不背离本发明的精神和范围的前提下,可以对本发明进行各种变化和修饰。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。以下提供了本发明实施方式中所使用的具体材料及其来源。但是,应当理解的是,这些仅仅是示例性的,并不意图限制本发明,与如下试剂和仪器的类型、型号、品质、性质或功能相同或相似的材料均可以用于实施本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1、由脐血造血干细胞制备CD34阳性细胞
本实施例使用的造血干细胞培养体系的配方为:人低密度脂蛋白(Human LDL)75μg/ml、促红细胞生成素(EPO)5ng/ml、白介素3(IL-3)1500IU/ml、干细胞因子(SCF)25ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
本实施例将采集的脐血在分离得到造血干细胞后先进行冻存和复苏操作,然后再进行CD34+细胞的扩增,这样经历冻存-复苏处理不会损失/损害脐血造血干细胞,并且在某些情况下可以收集大量脐血样本而根据需要在必要的时候再进行CD34+细胞的扩增。
1、脐血造血干细胞冻存
新鲜的脐带血采集完成后,经过AXP全自动分离系统(AXP Auto XpressTMPlatform),获得有核细胞,然后向其中加入细胞冻存液(65份的DMEM-F12、10份的二甲基亚砜、15份的人血白蛋白),经降温后存储于-196℃深低温气态液氮存储罐中(经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率为91%);
2、脐血造血干细胞复苏及体外扩增
(1).将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中解冻(在1分钟内完成解冻过程,从而能够最大程度地保持细胞活率);
(2).用一次性无菌注射器将复苏后的脐血快速转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积无菌PBS缓冲液(该PBS缓冲液是用磷酸二氢钠配制,用氢氧化钠调节pH值,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用15倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml细胞悬液,离心处理(1800rpm离心20min,升速1,降速0),离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4-6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪(FC500型流式细胞仪)进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果。扩增效果评价参数例如可以是扩增倍数、集落形成单位(其例如CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM等)。
(9).含有CD34+细胞的细胞制品的制备:在无菌条件下,将前述收获的CD34+细胞加入到0.9%生理盐水溶液中,制成悬浮液备用。该悬浮液可以通过注射器和立体定位架注射至患者的损伤区域,或者采用其它方式应用于临床。本文实施例1~6之步骤(9)制备的悬浮液中CD34+细胞的浓度均为3×106个/mL,该悬浮液亦可称为细胞治疗组合物。
(10)方法评价
(101)CD34+细胞数的增加倍数:
根据扩增前以及扩增后的CD34+细胞计数,计算扩增前后的CD34+细胞增加倍数,本实施例的结果为6.3倍。中国专利申请号2016110569840案记载的图1(其通过引用并入本文)描绘了通过本实施例方法扩增CD34+细胞前后的比较图,图中表明CD34+细胞有显著量的扩增。
(102)集落形成单位测试:通过本测试证明扩增后的造血干细胞具有自我增殖和分化的能力。测试项目选择CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM四者,结果见表1,从表中结果可见,本发明扩增后的造血干细胞具有优异的自我增殖和分化的能力,平均集落总数高达15.5。
表1:集落形成单位测试结果:
项目 CFU-E BFU-E CFU-GM CFU-GEMM 总数
培养皿1 2 8 4 2 16
培养皿2 2 10 3 1 16
培养皿3 3 7 4 1 15
平均 2.3 8.3 3.6 1.3 15.5
实施例2、由脐血造血干细胞制备CD34阳性细胞
本实施例使用的造血干细胞培养体系的配方为:人低密度脂蛋白(Human LDL)25μg/ml、促红细胞生成素(EPO)15ng/ml、白介素3(IL-3)500IU/ml、干细胞因子(SCF)75ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
本实施例不进行冻存和复苏操作,而是将采信的脐血在分离得到造血干细胞后直接进行CD34+细胞的扩增。
(1).脐血造血干细胞的分离:新鲜的脐带血采集完成后,分离脐血造血干细胞以获得有核细胞;
(2).用一次性无菌注射器将步骤(1)所得脐血造血干细胞5ml转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积的无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用20倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml的细胞悬液,离心处理,离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(例如FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4~6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果。
(9).含有CD34+细胞的细胞制品的制备:在无菌条件下,将前述收获的CD34+细胞加入到0.9%生理盐水溶液中,制成悬浮液备用。该悬浮液可以通过注射器和立体定位架注射至患者的损伤区域,或者采用其它方式应用于临床。
(10)方法评价
(101)CD34+细胞数的增加倍数:
根据扩增前以及扩增后的CD34+细胞计数,计算扩增前后的CD34+细胞增加倍数,本实施例的结果为6.6倍,与实施例1结果基本相同。
(102)集落形成单位测试:通过本测试证明扩增后的造血干细胞具有自我增殖和分化的能力。测试项目选择CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM四者,具体结果与实施例1结果基本相同,例如平均集落总数高达16.1,表明本发明扩增后的造血干细胞具有优异的自我增殖和分化的能力。
实施例3、由脐血造血干细胞制备CD34阳性细胞
本实施例使用的造血干细胞培养体系的配方为:人低密度脂蛋白(Human LDL)50μg/ml、促红细胞生成素(EPO)10ng/ml、白介素3(IL-3)1000IU/ml、干细胞因子(SCF)50ng/ml、无动物成份培养基(StemSpan-ACF)适量加至配液体积全量。
本实施例将采集的脐血在分离得到造血干细胞后先进行冻存和复苏操作,然后再进行CD34+细胞的扩增。
1、脐血造血干细胞冻存
新鲜的脐带血采集完成后,经过AXP全自动分离系统(AXP Auto XpressTMPlatform),获得有核细胞,然后向其中加入细胞冻存液(65份的DMEM-F12、10份的二甲基亚砜、15份的人血白蛋白),经降温后存储于-196℃深低温气态液氮存储罐中(经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率为91%);
2、脐血造血干细胞复苏及体外扩增
(1).将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中解冻(在1分钟内完成解冻过程,从而能够最大程度地保持细胞活率);
(2).用一次性无菌注射器将复苏后的脐血快速转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积无菌PBS缓冲液(该PBS缓冲液是用磷酸二氢钠配制,用氢氧化钠调节pH值,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用17.5倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml细胞悬液,离心处理(1800rpm离心20min,升速1,降速0),离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4-6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果。
(9).含有CD34+细胞的细胞制品的制备:在无菌条件下,将前述收获的CD34+细胞加入到0.9%生理盐水溶液中,制成悬浮液备用。该悬浮液可以通过注射器和立体定位架注射至患者的损伤区域,或者采用其它方式应用于临床。
(10)方法评价
(101)CD34+细胞数的增加倍数:
根据扩增前以及扩增后的CD34+细胞计数,计算扩增前后的CD34+细胞增加倍数,本实施例的结果为6.4倍,与实施例1结果基本相同。
(102)集落形成单位测试:通过本测试证明扩增后的造血干细胞具有自我增殖和分化的能力。测试项目选择CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM四者,具体结果与实施例1结果基本相同,例如平均集落总数高达15.9,表明本发明扩增后的造血干细胞具有优异的自我增殖和分化的能力。
以上实施例1~3的造血干细胞培养体系的配方中,未添加己二酸二钠和麦芽糖。本发明人在下面实施例4~6的造血干细胞培养体系的配方中,额外分别添加了0.035μmol/L己二酸二钠和0.1%(w/v)麦芽糖、0.02μmol/L己二酸二钠和0.15%(w/v)麦芽糖、0.05μmol/L己二酸二钠和0.05%(w/v)麦芽糖,具体结果见下文。结果表明,实施例1-3的CD34+细胞增加倍数平均值为6.4倍,而实施例4-6的CD34+细胞增加倍数平均值为11.1倍,相对于造血干细胞培养体系中未添加两种试剂的情形,CD34+细胞增加倍数增加了73%,这种增加对于CD34+细胞这种特殊细胞具有极其重要的临床应用价值,因为通过这样的方案可以将有限的脐血造血干细胞扩增到更大量的子代细胞,解决临床应用时细胞不足的问题。另外,通过补充的试验已经发现,如果在上述培养液中只增添己二酸二钠或者只增添麦芽糖(而不是同时增添己二酸二钠和麦芽糖),则CD34+细胞增加倍数平均值仅在6.3~6.9范围,不能明显CD34+细胞增加倍数显著地增加。
实施例4、由脐血造血干细胞制备CD34阳性细胞
本实施例将采集的脐血在分离得到造血干细胞后先进行冻存和复苏操作,然后再进行CD34+细胞的扩增,这样经历冻存-复苏处理不会损失/损害脐血造血干细胞,并且在某些情况下可以收集大量脐血样本而根据需要在必要的时候再进行CD34+细胞的扩增。
1、脐血造血干细胞冻存
新鲜的脐带血采集完成后,经过AXP全自动分离系统(AXP Auto XpressTMPlatform),获得有核细胞,然后向其中加入细胞冻存液(65份的DMEM-F12、10份的二甲基亚砜、15份的人血白蛋白),经降温后存储于-196℃深低温气态液氮存储罐中(经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率为91%);
2、脐血造血干细胞复苏及体外扩增
(1).将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中解冻(在1分钟内完成解冻过程,从而能够最大程度地保持细胞活率);
(2).用一次性无菌注射器将复苏后的脐血快速转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积无菌PBS缓冲液(该PBS缓冲液是用磷酸二氢钠配制,用氢氧化钠调节pH值,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用15倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml细胞悬液,离心处理(1800rpm离心20min,升速1,降速0),离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4-6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果。
(9).含有CD34+细胞的细胞制品的制备:在无菌条件下,将前述收获的CD34+细胞加入到0.9%生理盐水溶液中,制成悬浮液备用。该悬浮液可以通过注射器和立体定位架注射至患者的损伤区域,或者采用其它方式应用于临床。
(10)方法评价
(101)CD34+细胞数的增加倍数:
根据扩增前以及扩增后的CD34+细胞计数,计算扩增前后的CD34+细胞增加倍数,本实施例的结果为11.2倍。
(102)集落形成单位测试:通过本测试证明扩增后的造血干细胞具有自我增殖和分化的能力。测试项目选择CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM四者,具体结果与实施例1结果基本相同,例如平均集落总数高达17.2,表明本发明扩增后的造血干细胞具有优异的自我增殖和分化的能力。
实施例5、由脐血造血干细胞制备CD34阳性细胞
本实施例不进行冻存和复苏操作,而是将采信的脐血在分离得到造血干细胞后直接进行CD34+细胞的扩增。
(1).脐血造血干细胞的分离:新鲜的脐带血采集完成后,分离脐血造血干细胞以获得有核细胞;
(2).用一次性无菌注射器将步骤(1)所得脐血造血干细胞5ml转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积的无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用20倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml的细胞悬液,离心处理,离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(例如FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4~6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果。
(9).含有CD34+细胞的细胞制品的制备:在无菌条件下,将前述收获的CD34+细胞加入到0.9%生理盐水溶液中,制成悬浮液备用。该悬浮液可以通过注射器和立体定位架注射至患者的损伤区域,或者采用其它方式应用于临床。
(10)方法评价
(101)CD34+细胞数的增加倍数:
根据扩增前以及扩增后的CD34+细胞计数,计算扩增前后的CD34+细胞增加倍数,本实施例的结果为10.4倍。
(102)集落形成单位测试:通过本测试证明扩增后的造血干细胞具有自我增殖和分化的能力。测试项目选择CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM四者,具体结果与实施例1结果基本相同,例如平均集落总数高达16.8,表明本发明扩增后的造血干细胞具有优异的自我增殖和分化的能力。
实施例6、由脐血造血干细胞制备CD34阳性细胞
本实施例将采集的脐血在分离得到造血干细胞后先进行冻存和复苏操作,然后再进行CD34+细胞的扩增。
1、脐血造血干细胞冻存
新鲜的脐带血采集完成后,经过AXP全自动分离系统(AXP Auto XpressTMPlatform),获得有核细胞,然后向其中加入细胞冻存液(65份的DMEM-F12、10份的二甲基亚砜、15份的人血白蛋白),经降温后存储于-196℃深低温气态液氮存储罐中(经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率为91%);
2、脐血造血干细胞复苏及体外扩增
(1).将冻存的脐血造血干细胞从液氮罐中取出,放入40℃水浴锅中解冻(在1分钟内完成解冻过程,从而能够最大程度地保持细胞活率);
(2).用一次性无菌注射器将复苏后的脐血快速转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积无菌PBS缓冲液(该PBS缓冲液是用磷酸二氢钠配制,用氢氧化钠调节pH值,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml无菌PBS缓冲液(pH7.2),1200rpm离心5min,去除上清,接着用17.5倍体积的PBS缓冲液(pH7.2)重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml细胞悬液,离心处理(1800rpm离心20min,升速1,降速0),离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用PBS缓冲液(pH7.2)清洗2遍,弃上清,用PBS缓冲液(pH7.2)定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪(FC500型流式细胞仪)进行CD34+细胞(即表面标志物CD34阳性细胞)计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5*10^4个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1*10^5个CD34+细胞/孔(2ml),然后放入5%CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5%CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4-6*10^5个细胞时按照1*10^5个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6*10^5个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4*10^5个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日(即培养第7天)收获CD34+细胞;
(8).采用采用流式细胞仪进行CD34+计数,并评估CD34+细胞扩增效果。
(9).含有CD34+细胞的细胞制品的制备:在无菌条件下,将前述收获的CD34+细胞加入到0.9%生理盐水溶液中,制成悬浮液备用。该悬浮液可以通过注射器和立体定位架注射至患者的损伤区域,或者采用其它方式应用于临床。
(10)方法评价
(101)CD34+细胞数的增加倍数:
根据扩增前以及扩增后的CD34+细胞计数,计算扩增前后的CD34+细胞增加倍数,本实施例的结果为11.7倍。
(102)集落形成单位测试:通过本测试证明扩增后的造血干细胞具有自我增殖和分化的能力。测试项目选择CFU-E、BFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM四者,具体结果与实施例1结果基本相同,例如平均集落总数高达16.9,表明本发明扩增后的造血干细胞具有优异的自我增殖和分化的能力。
本发明的方法不仅操作简便,且使得能够大量生产CD34+细胞,为满足临床需求提供了可能。
以下制备细胞治疗组合物使用实施例4~6之步骤(7)所得CD34+细胞进行制备。
实施例11:制备细胞治疗组合物
配方:实施例4生产的CD34+细胞3×106个/mL、氯化钠0.9%、氯化镁0.08%、乙二胺四乙酸钙钠0.07%、和注射用水。
制法:将氯化钠、氯化镁、乙二胺四乙酸钙钠加适量注射用水溶解,121℃高压灭菌15分钟,冷却,作为制剂的基质备用;将预先制得的CD34+细胞混悬于该基质中,补加水至全量,混合均匀后,分装到预充注射器中,即得。可以放到-80℃冰箱中冻存以备临床应用。
实施例12:制备细胞治疗组合物
配方:实施例4生产的CD34+细胞1×106个/mL、氯化钠0.8%、氯化镁0.1%、乙二胺四乙酸钙钠0.08%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例13:制备细胞治疗组合物
配方:实施例4生产的CD34+细胞5×106个/mL、氯化钠1.0%、氯化镁0.05%、乙二胺四乙酸钙钠0.06%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例14:制备细胞治疗组合物
配方:实施例4生产的CD34+细胞4×106个/mL、氯化钠0.85%、氯化镁0.07%、乙二胺四乙酸钙钠0.075%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例15:制备细胞治疗组合物
配方:实施例5生产的CD34+细胞3×106个/mL、氯化钠0.9%、氯化镁0.08%、乙二胺四乙酸钙钠0.07%、和注射用水。
实施例16:制备细胞治疗组合物
配方:实施例5生产的CD34+细胞1×106个/mL、氯化钠0.8%、氯化镁0.1%、乙二胺四乙酸钙钠0.08%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例17:制备细胞治疗组合物
配方:实施例5生产的CD34+细胞5×106个/mL、氯化钠1.0%、氯化镁0.05%、乙二胺四乙酸钙钠0.06%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例18:制备细胞治疗组合物
配方:实施例5生产的CD34+细胞4×106个/mL、氯化钠0.85%、氯化镁0.07%、乙二胺四乙酸钙钠0.075%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例19:制备细胞治疗组合物
配方:实施例6生产的CD34+细胞3×106个/mL、氯化钠0.9%、氯化镁0.08%、乙二胺四乙酸钙钠0.07%、和注射用水。
实施例20:制备细胞治疗组合物
配方:实施例6生产的CD34+细胞1×106个/mL、氯化钠0.8%、氯化镁0.1%、乙二胺四乙酸钙钠0.08%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例21:制备细胞治疗组合物
配方:实施例6生产的CD34+细胞5×106个/mL、氯化钠1.0%、氯化镁0.05%、乙二胺四乙酸钙钠0.06%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例22:制备细胞治疗组合物
配方:实施例6生产的CD34+细胞4×106个/mL、氯化钠0.85%、氯化镁0.07%、乙二胺四乙酸钙钠0.075%、和注射用水。制法同实施例11。
实施例31:分别照实施例11~22的配方和制法,不同的仅是不添加氯化镁,得到12种细胞治疗组合物。
实施例32:分别照实施例11~22的配方和制法,不同的仅是不添加乙二胺四乙酸钙钠,得到12种细胞治疗组合物。
实施例33:分别照实施例11~22的配方和制法,不同的仅是乙二胺四乙酸钙钠和氯化镁均不添加,得到12种细胞治疗组合物。
实施例41:测定细胞活率
针对本发明实施例4~6步骤(9)所得细胞治疗组合物、实施例11~22、实施例31~33配制得到的全部细胞治疗组合物,采用公知的台盼蓝拒染法计数活细胞,测定并计算其细胞活率(即活细胞的比例),其计算式如下:细胞活率=(细胞总数-死细胞数)/细胞总数x100%
结果:
细胞治疗组合物在-80℃冻存前测定细胞活率,全部组合物的细胞活率均在96~99%范围内,例如实施例11、实施例15和实施例19组合物的细胞活率分别为98.3%、96.8%、97.5%,这一结果表明上述组合物在配制后具有优良的活率;
使细胞治疗组合物在-80℃冻存3个月后,置37℃水浴锅内不断摇动促进其融化以使细胞复苏,融化后测定细胞活率,实施例11~22全部组合物的细胞活率均在91~95%范围内(例如实施例11组合物的细胞活率为94.1%),实施例4~6、实施例31~33全部组合物的细胞活率均在73~77%范围内(例如实施例4和实施例31参照实施例11方法所得组合物的细胞活率分别为75.6%、74.1%),该结果可以反映组合物经历冻存过程的稳定性,表明实施例11~22组合物的冻存稳定性比其它组合物明显更优;
使细胞治疗组合物在-80℃冻存3个月后,置37℃水浴锅内不断摇动促进其融化以使细胞复苏,融化后再置室温放置6小时,测定细胞活率,实施例11~22全部组合物的细胞活率均在82~87%范围内(例如实施例11组合物的细胞活率为85.6%),实施例4~6、实施例31~33全部组合物的细胞活率均在51~56%范围内(例如实施例4和实施例31参照实施例11方法所得组合物的细胞活率分别为55.3%、52.6%),该结果可以反映组合物经历冻存并复苏之后在室温处置放置的稳定性,表明实施例11~22组合物的冻存-复苏稳定性比其它组合物明显更优。
根据上述结果,已经出人意料地发现,组合添加氯化镁和乙二胺四乙酸钙钠所得组合物在细胞冻存后复苏时呈现优良的细胞复苏性能,细胞经历冻存复苏过程的活力以及复苏后细胞的存活稳定性方面,显著高于其它未添加氯化镁和/或乙二胺四乙酸钙钠技术方案。
本发明实际施用给患者的CD34+细胞的量可以根据多种相关因素(包括疾病的严重程度、施用途径、患者的体重、年龄和性别等)由临床操作者自行确定。根据治疗目的,细胞制品中还可以添加细胞因子和/或药物。
本发明方法制备的CD34+细胞单独使用、或者配合传统治疗方案(如控制高血糖、高血压、血脂异常;去除危险因素如吸烟;强制性的运动锻炼;施用抗血小板药物和扩血管药物;循环重建手术)联合使用,从而促进局部微循环形成,以提高、巩固治疗效果。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (24)

1.一种细胞治疗组合物,其组成为:CD34+细胞1×106个/mL~5×106个/mL、氯化钠0.8%~1.0%、氯化镁0.05%~0.1%、乙二胺四乙酸钙钠0.06%~0.08%和注射用水,所述百分数为质量体积百分数,所述CD34+细胞是脐血造血干细胞源CD34+细胞。
2.根据权利要求1的细胞治疗组合物,CD34+细胞的密度为2×106个/mL~4×106个/mL。
3.根据权利要求1的细胞治疗组合物,CD34+细胞的密度为3×106个/mL。
4.根据权利要求1的细胞治疗组合物,氯化钠的质量体积百分数为0.9%。
5.根据权利要求1的细胞治疗组合物,所述氯化镁的质量体积百分数为0.08%。
6.根据权利要求1的细胞治疗组合物,所述乙二胺四乙酸钙钠的质量体积百分数为0.07%。
7.根据权利要求1的细胞治疗组合物,其组成为:CD34+细胞3×106个/mL、氯化钠0.9%、氯化镁0.08%、乙二胺四乙酸钙钠0.07%和注射用水。
8.根据权利要求1的细胞治疗组合物,其组成为:CD34+细胞1×106个/mL、氯化钠0.8%、氯化镁0.1%、乙二胺四乙酸钙钠0.08%和注射用水。
9.根据权利要求1的细胞治疗组合物,其组成为:CD34+细胞5×106个/mL、氯化钠1.0%、氯化镁0.05%、乙二胺四乙酸钙钠0.06%和注射用水。
10.根据权利要求1的细胞治疗组合物,其组成为:CD34+细胞4×106个/mL、氯化钠0.85%、氯化镁0.07%、乙二胺四乙酸钙钠0.075%和注射用水。
11.根据权利要求1的细胞治疗组合物,其中CD34+细胞是通过包括如下步骤的方法制备得到的:
(1).脐血造血干细胞的分离:新鲜的脐带血采集完成后,分离脐血造血干细胞以获得有核细胞;
(2).用一次性无菌注射器将步骤(1)所得脐血造血干细胞5ml转移至50ml无菌离心管中;点滴法加入等体积的pH7.2的无菌PBS缓冲液,1200rpm离心5min,去除上清,再次加入40ml的pH7.2的无菌PBS缓冲液,1200rpm离心5min,去除上清,接着用15-20倍体积的pH7.2的PBS缓冲液重悬细胞沉淀;
(3).Ficoll分离液分离:在50ml无菌离心管中加入25ml的Ficoll分离液,然后沿着管壁缓慢加入15ml的细胞悬液,离心处理,离心分离后,吸取白膜层单个核细胞,再用pH7.2的PBS缓冲液清洗2遍,弃上清,用pH7.2的PBS缓冲液定容至悬液体积为5ml;
(4).采用流式细胞仪进行CD34+细胞计数,再根据CD34+检测结果用造血干细胞培养体系稀释至CD34+细胞浓度为5×104个细胞/ml;将稀释的细胞接种至低贴附涂层6孔板,接种密度为1×105个CD34+细胞/孔/2ml,然后放入5% CO2、37℃培养箱中进行培养;
(5).分别在培养的第2、4、6天进行换液,单孔换液照如下操作:将细胞转移至15ml无菌离心管中,以300g离心5分钟,弃上清,用2ml造血干细胞培养体系重悬,将2ml悬液接种到6孔板,在5% CO2、37℃条件下进行培养;
(6).培养第4天,进行CD34+细胞计数,当达到4~6×105个细胞时按照1×105个CD34+细胞/孔时进行分板处理;
(7).培养第6天,根据CD34+细胞计数情况,决定是否分板处理;若达到4~6×105个CD34+细胞则进行分板处理并再培养3天后收获CD34+细胞,若少于4×105个CD34+细胞则不进行分板处理并在次日收获CD34+细胞。
12.根据权利要求11的细胞治疗组合物,步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的。
13.根据权利要求11的细胞治疗组合物,步骤(1)中,对所述脐血进行脐血造血干细胞的分离是采用AXP全自动分离系统进行分离的,所述AXP全自动分离系统AXP Auto Xpress™ Platform。
14.根据权利要求12的细胞治疗组合物,步骤(1)中,经AXP处理后的脐血样本,其红细胞去除率在80%以上。
15.根据权利要求11的细胞治疗组合物,所述的PBS缓冲液是磷酸钠盐缓冲液,其中磷酸根的浓度为0.025M,pH7.2。
16.根据权利要求11的细胞治疗组合物,步骤(3)中,所述离心处理的条件是:1800rpm离心20min。
17.根据权利要求11的细胞治疗组合物,所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白25~75μg/ml、促红细胞生成素5~15ng/ml、白介素3 500~1500 IU/ml、干细胞因子25~75ng/ml、无动物成分 培养基适量加至配液体积全量。
18.根据权利要求11的细胞治疗组合物,所述造血干细胞培养体系的组成为:人低密度脂蛋白50μg/ml、促红细胞生成素10ng/ml、白介素3 1000IU/ml、干细胞因子50ng/ml、无动物成分 培养基适量加至配液体积全量。
19.根据权利要求11的细胞治疗组合物,步骤(1)中,分离获得的脐血造血干细胞还经历冻存和复苏处理,然后再将其用于步骤(2)的处理。
20.根据权利要求11的细胞治疗组合物,所述造血干细胞培养体系中还包含0.02~0.05μmol/L己二酸二钠和0.05~0.15%w/v麦芽糖。
21.权利要求1-20任一项所述细胞治疗组合物在制备用于缓解或改善血管病变的药物中的用途。
22.权利要求21的用途,所述血管病变为肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的外周动脉病变。
23.权利要求21的用途,所述血管病变为肢体动脉狭窄闭塞或糖尿病引起的下肢动脉病变。
24.制备权利要求1-20任一项所述细胞治疗组合物的方法,其包括如下步骤:
将氯化钠、氯化镁、乙二胺四乙酸钙钠加入水中溶解,对该溶液进行除菌,获得制剂的基质;
将预先制得的CD34+细胞混悬于该基质中,分装,即得。
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