DE102010046218A1 - Device, useful for treatment of injuries and illnesses of e.g. tendons and ligaments, comprises a layer system with at least three layers respectively comprising identical or different, dimensionally stable and biocompatible hydrogel - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zell-Gel-basiertes Injektionssystem zur Behandlung von Verletzungen des Bewegungsapparates, wie Knorpel, Epithelschichten, Knochen und der Haut, um durch Krankheiten oder Verletzung beschädigtes Gewebe von Mensch und Tier zu reparieren oder zu ersetzen. Das neuartige Injektionssystem beinhaltet einen speziellen Anmisch- und Vorratsbehälter mit einer neuen Zell-Gel Suspension.The invention relates to a cell-gel based injection system for treating musculoskeletal injuries such as cartilage, epithelial layers, bones and the skin to repair or replace damaged human or animal tissue through disease or injury. The novel injection system includes a special mixing and storage container with a new cell-gel suspension.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Es gibt heutzutage viele Behandlungsformen für Sehnendefekte bei Mensch und Tier. Eine wissenschaftlich validierte Sehnentherapie, die zu einer sicheren Wiederherstellung der ursprünglichen (Sport-)Leistung des Patienten führt, gibt es derzeit nicht [1]. Dies hat zur Folge, dass z. B. Pferde trotz medizinischer Versorgung bis zu einem Jahr vom Reitbetrieb ausfallen und ein beträchtliches Risiko tragen, sich an der gerade verheilten Stelle erneut zu verletzen [2]. Aufgrund der bisher sehr eingeschränkten Behandlungsoptionen bei Sehnendefekten wird zunehmend versucht, durch Applikation autologer Zellen in die Defektzonen die Regeneration des Gewebes zu verbessern. Ähnliche Probleme sind auch aus der Behandlung anderer defekter Gewebe, u. a. Knorpel, Epithelschichten, Knochen und der Haut bekannt.Today there are many forms of treatment for tendon defects in humans and animals. There is currently no scientifically validated tendon therapy that leads to a safe restoration of the patient's original (sports) performance [1]. This has the consequence that z. B. Horses despite medical care fail up to a year of riding and bear a considerable risk of injuring themselves at the newly healed place again. Due to the hitherto very limited treatment options for tendon defects, an attempt is increasingly being made to improve the regeneration of the tissue by applying autologous cells to the defect zones. Similar problems also arise from the treatment of other defective tissues, i.a. a. Cartilage, epithelial layers, bones and skin known.
Stand der TechnikState of the art
In der orthopädischen und chirurgischen Praxis stellen Verletzungen des Sehnen- und Bandgewebes derzeit ein großes Problem dar. Neben traumatischen Verletzungen stehen v. a. auch degenerative Erkrankungen im Vordergrund. Für die Therapie stehen z. T. autologe Transplantate zur Verfügung, häufig wird jedoch auch lediglich ein primärer Wundverschluss vorgenommen. Als besonders problematisch wird angesehen, dass mit bisherigen Behandlungsmethoden die Funktionalität des erkrankten Sehnengewebes überwiegend nur zu 60% wiederhergestellt werden kann. Dies ist zumindest teilweise Ausdruck des geringen regenerativen Potentials des betroffenen Gewebes. Sehnen bestehen aus kollagenhaltiger Extrazellulärmatrix und den zwischengelagerten Sehnenzellen (Tenozyten). Diese hochspezialisierten Zellen sind mesenchymalen Ursprungs. Sie gewährleisten durch die Produktion extrazellulärer Matrix den strukturellen Aufbau der Sehne. Ihre geringe Anzahl und niedrige mitotische Aktivität in Kombination mit einer nur schwach ausgeprägten Vaskularisation resultieren jedoch in einer geringen Heilungskapazität [3]. Ein weiteres Problem ist die Tatsache, dass das gebildete Regeneratgewebe gegenüber gesundem Sehnengewebe häufig als minderwertig einzustufen ist. Um so mehr muss es Gegenstand der Forschung sein, Therapieoptionen zu entwickeln, mit deren Hilfe diese Defizite überwunden werden können.In the orthopedic and surgical practice, injuries to the tendon and ligament tissue currently represent a major problem. In addition to traumatic injuries are v. a. also degenerative diseases in the foreground. For the therapy are z. T. autologous transplants available, but often only a primary wound closure is made. It is considered to be particularly problematical that, with previous treatment methods, the functionality of diseased tendon tissue can be restored to a majority of only 60%. This is at least partially an expression of the low regenerative potential of the affected tissue. Tendons consist of collagen-containing extracellular matrix and the interposed tendon cells (tenocytes). These highly specialized cells are of mesenchymal origin. They ensure the structural structure of the tendon through the production of extracellular matrix. However, their small numbers and low mitotic activity in combination with only weak vascularization result in low healing capacity [3]. Another problem is the fact that the regenerated tissue formed is often inferior to healthy tendon tissue. The more it has to be the subject of research to develop therapeutic options that can be used to overcome these deficits.
Im Rahmen innovativer Therapiestrategien werden daher zahlreiche Ansätze überprüft, um die körpereigene Heilungskapazität zu unterstützen und positiv zu beeinflussen. Ein Ansatz besteht darin, durch die Applikation heilungsfördernder Proteine eine Verbesserung der bisher zu erreichenden Therapieerfolge zu bewirken. Ebenso werden genbasierte Therapien hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit überprüft, deren Ziel ebenfalls die Unterstützung des Heilungsprozesses ist.As part of innovative therapeutic strategies, numerous approaches are being examined to support and positively influence the body's own healing capacity. One approach is to bring about by the application of healing-promoting proteins to improve the therapeutic successes to be achieved so far. Likewise, gene-based therapies are being tested for their applicability, the aim of which is also to support the healing process.
Darüber hinaus sehen zellbasierte Therapieverfahren vor, eine Verbesserung der Heilungsrate substanzieller Gewebedefekte durch Einbringen metabolisch aktiver Zellen in verletzte Gewebeareale zu erreichen. Wenngleich bis heute in der wissenschaftlichen Öffentlichkeit noch kein endgültiger Konsens darüber gefunden wurde, welcher Zelltyp letztlich am besten geeignet ist, besteht Einigkeit darüber, dass zellbasierte Verfahren als besonders vielversprechend einzustufen sind. Im Fokus weiterführender Untersuchungen stehen in diesem Zusammenhang vielfach die adulten mesenchymalen Stammzellen, da sie eine Vielzahl wichtiger Faktoren vereinigen. Zum einen ist eine Isolation dieser Zellen relativ einfach und wird in der Regel aus Knochenmarksaspiraten [4, 5], Fettgewebe [6–12], Muskelgewebe [13, 14] oder peripherem Blut [15] vorgenommen. Ein besonderer Vorteil hinsichtlich einer späteren klinischen Anwendung ist zudem darin zu sehen, dass es sich um hochproliferative Zellen handelt, deren Expansion in vitro möglich ist. Auf diese Weise können die relativ großen Zellmengen generiert werden, die für eine therapeutische Anwendung benötigt werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Zellen besteht darin, dass sie in einer festgelegten Richtung in Zellen unterschiedlicher Gewebetypen differenziert werden können. Im Kontext der Therapie von Sehnenverletzungen bedeutet dies, dass Defektzonen nicht mit Narbengewebe, sondern mit vollwertigen Sehnenfasern ersetzt werden können. Dies spiegelt sich in einer verminderten Rezidivrate wider. Darüber hinaus sind unerwünschte Nebenwirkungen nicht zu erwarten, da es sich um Zellen handelt, die aus körpereigenen Geweben gewonnen werden, und so im Sinn einer autologen Transplantation übertragen werden können.In addition, cell-based therapies provide for improving the rate of healing of substantial tissue defects by introducing metabolically active cells into injured tissue areas. Although no scientific consensus has yet been reached on which cell type is ultimately most appropriate, there is consensus that cell-based methods are particularly promising. In this context, adult mesenchymal stem cells are often the focus of further investigations because they combine a large number of important factors. On the one hand, isolation of these cells is relatively easy and is usually done with bone marrow aspirates [4, 5], adipose tissue [6-12], muscle tissue [13, 14] or peripheral blood [15]. A particular advantage with regard to a later clinical application is also to be seen in the fact that they are highly proliferative cells whose expansion is possible in vitro. In this way, the relatively large amounts of cells needed for a therapeutic application can be generated. Another important advantage of these cells is that they can be differentiated in a defined direction into cells of different tissue types. In the context of tendon injury therapy, this means that defect zones can not be replaced with scar tissue, but with full tendon fibers. This is reflected in a reduced rate of recurrence. In addition, unwanted side effects are not expected as they are cells derived from the body's own tissues and thus can be transmitted in the sense of autologous transplantation.
Die Verwendung von mesenchymalen adulten Stammzellen aus Knochenmarksüberständen zur Behandlung von Sehnen-, Knochen- oder Knorpeldefekten ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt
Eine weitere bekannte Zellquelle ist das Fettgewebe. Wie in vielen sich schnell entwickelnden Feldern, ist eine Vielzahl von Namen verwendet worden, um die an Plastik anhaftenden Zellen zu beschreiben, die von dem Enzym Collagenase aus Fettgewebe isoliert wurden. Jeder der folgenden Ausdrücke hat seine Verdienste: aus Fettgewebe gewonnene stromale Zellen (ASCs), aus Fettgewebe gewonnene adulte Zellen (ADAS), adipose derived stromale Zellen (ADSCs), aus Fettgewebe gewonnene mesenchymale Stammzellen (AdMSCs), lipoblast, pericyte, preadipocyte und verarbeitete lipoaspirate Zellen. Diese sehr uneinheitliche Nomenklatur hat eine verminderte Übersichtlichkeit zur Folge. Aus diesem Grund hat die internationale Technologie-Gesellschaft den Ausdruck „aus Fettgewebe gewonnener Stammzellen” (adipose-derived stem cells, ASCs) zur Bezeichnung plastikadhärenter multipotenter Zellen festgelegt. Dies spiegelt nicht zuletzt die hohe wissenschaftliche Aktivität in diesem Forschungsbereich wider und ist außerdem ein Indikator für einen relativ hohen Stand der Technik hinsichtlich der Isolation von Zellen aus Fettgewebe. Another known cell source is the fatty tissue. As in many rapidly developing fields, a variety of names have been used to describe the plastic-adherent cells isolated from adipose tissue by the enzyme collagenase. Each of the following expressions has merit: adipose-derived stromal cells (ASCs), adipose-derived adult cells (ADAS), adipose-derived stromal cells (ADSCs), adipose-derived mesenchymal stem cells (AdMSCs), lipoblast, pericyte, preadipocyte, and processed lipoaspirate cells. This very heterogeneous nomenclature results in a reduced clarity. For this reason, the International Society of Technology has established the term "adipose-derived stem cells" (ASCs) to refer to plastic-adherent multipotent cells. Not least, this reflects the high level of scientific activity in this area of research and is also an indicator of a relatively high level of technology with regard to the isolation of cells from adipose tissue.
Die therapeutische Verwendbarkeit der ASCs basiert darauf, dass diese Zellen Cytokine und Wachstumfaktoren in verletztes oder krankes Gewebe absondern, wodurch die Heilung angeregt wird. Injizierte ASCs können zudem die körpereigenen Stammzellen modulieren, indem Sie die Wanderung der endogenen Stammzellen zum Defektort anregen [16].The therapeutic utility of ASCs is based on these cells secreting cytokines and growth factors into injured or diseased tissue, thereby stimulating healing. Injected ASCs can also modulate the body's own stem cells by stimulating the migration of endogenous stem cells to the site of the defect [16].
Die Verwendung menschlichen Unterhautfettgewebes als mögliche Quelle der adulten oder körpereigenen Stammzellen wurde vielfach diskutiert. Dies ergibt sich nicht zuletzt aus einer erhöhten Ausdehnung von Korpulenz, da als Folge dieses Phänomens subkutanes Fettgewebe aus mittlerweile routinemäßig durchgeführten Eingriffen für weiterführende Untersuchungen zur Verfügung steht.The use of human subcutaneous fatty tissue as a possible source of adult or endogenous stem cells has been widely discussed. This results not least from an increased incidence of obesity, as a result of this phenomenon subcutaneous adipose tissue from now routinely performed interventions for further investigations is available.
Subkutanes Fettgewebe humaner Patienten wurde vielfach als Ausgangsmaterial für die Isolation der oben genannten ASCs genutzt. Für die aus diesem Gewebe gewonnenen Zellen konnte ein Stammzellcharakter eindeutig nachgewiesen werden. Der Beweise wurde durch eine Differenzierung entlang der osteogenen, adipogenen, myogenen und chondrogenen Linie erbracht [17]. Zusätzlich wurden ein typisches morphologisches Erscheinungsbild sowie ein stammzellspezifisches Oberflächenmarkerprofil nachgewiesen [18]. Aus diesen Charakteristika ergibt sich die Verwendbarkeit der ASCs zur Gewebeerneuerung in der Biotechnologie [19].Subcutaneous adipose tissue of human patients has been widely used as the starting material for the isolation of the above ASCs. For the cells obtained from this tissue, a stem cell character could be clearly detected. The evidence was provided by a differentiation along the osteogenic, adipogenic, myogenic and chondrogenic lines [17]. In addition, a typical morphological appearance as well as a stem cell-specific surface marker profile were demonstrated [18]. From these characteristics, the applicability of the ASCs for tissue renewal in biotechnology [19].
Für die Behandlung von Verletzungen des Sehnen- und Bändergewebes sollen Stammzellen aus Unterhautfettgewebe isoliert werden. Die Aufbereitung des Gewebes mit dem Ziel der Zellisolation erfolgt in Analogie zu den Verfahren, die für die Aufbereitung humanen Gewebes bekannt ist. Der Heilungseffekt, die Isolierung und Expansion von aus Fettgewebe isolierten mesenchymalen adulten Stammzellen ist ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Siehe dafür die Patentanmeldung
Der Stammzellcharakter von aus Hunde-Fettgeweben gewonnenen Zellen konnte durch deren Differenzierbarkeit in Osteoblasten und in Adipozyten bereits grundsätzlich nachgewiesen werden. Die Methode zur Identifikation und Isolation mesenchymaler Stammzellen aus menschlichem Fettgewebe, wurde für Zellen von Hunde-Fettgeweben modifiziert. Für die Differenzierung wurden die Protokolle für humane Zellen getestet und den Ansprüchen der tierischen Zellen angepasst [20].The stem cell character of cells derived from canine adipose tissue has already been demonstrated in principle by their differentiability in osteoblasts and in adipocytes. The method for identifying and isolating mesenchymal stem cells from human adipose tissue has been modified for cells of canine adipose tissue. For differentiation, the protocols for human cells were tested and adapted to the requirements of animal cells [20].
Neben der grundsätzlich möglichen Gewinnung mesenchymaler Stammzellen aus dem Fettgewebe, wurde im Hinblick auf die Verwendung im Rahmen regenerativer Therapiestrategien das Überleben und Wachsen von Gewebevorläuferzellen in Hydrogelen überprüft (vgl. Patent
Aufgabenstellungtask
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, eine Kombination von einem Trägermaterial, das explizit an die Ansprüche von verletztem Gewebe angepasst werden kann, und einer auf therapeutische Mengen expandierten Stammzellsuspension zu vereinen. Eine gelierbare Matrix kann in einem dreischichtigen System in Kombination mit einem Zellgemisch zur der Behandlung von verletztem Gewebe bei Mensch und Tier eingesetzt werden. Die gelierbare Matrix kann in physiologischer Lösung (Natriumchlorid) gelöst und durch eine Dampfautoklavierung sterilisiert werden. Die Zellen werden vorzugsweise zu einem Zellpellet zentrifugiert (z. B. 500 g; 5 min) und in autologem Serum aufgenommen und resuspendiert. Das autologe Serum kann direkt vor der Herstellung der gelierbaren Matrix patientenindividuell hergestellt werden. Vorzugsweise wird es aus dem Blut des Patienten durch einen Zentrifugationsschritt gewonnen (z. B. 1000 g; 10 min) und steril filtriert. Der Effekt der Heilung wird durch die längere Verweildauer der Zellen am Defekt durch die biokompatible Matrix unterstrichen. Bei der vorliegenden Anmeldung wird kein weiteres Trägergerüst als Matrix verwendet. Das Therapieverfahren kann für die Behandlung von Defekten des passiven und aktiven Bewegungsapparates sowie der Haut z. B. im veterinärmedizinischen Bereich (z. B. Pferd, Hund, Katze, Kamel) eingesetzt werden.The invention is therefore based on the object to provide a solution which makes it possible to combine a combination of a carrier material, which can be explicitly adapted to the claims of injured tissue, and an expanded to therapeutic amounts of stem cell suspension. A gellable matrix can be used in a three-layered system in combination with a cell mixture for the treatment of injured tissue in humans and animals. The gelable matrix can be dissolved in physiological solution (sodium chloride) and sterilized by steam autoclaving. The cells are preferably centrifuged to a cell pellet (e.g., 500 g, 5 min) and taken up in autologous serum and resuspended. The autologous serum can be directly before the preparation of the gellable matrix are produced individually for each patient. Preferably, it is recovered from the patient's blood by a centrifugation step (eg 1000 g, 10 min) and sterile filtered. The effect of healing is underlined by the longer residence time of the cells at the defect by the biocompatible matrix. In the present application, no additional support framework is used as the matrix. The therapy method can be used for the treatment of defects of the passive and active musculoskeletal system and the skin z. B. in the veterinary field (eg., Horse, dog, cat, camel) are used.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die erfindergemäßen Ausführungsformen sind in den beigefügten Abbildungen gekennzeichnet. In der Erfindung wird ein neue pharmazeutische Zusammensetzung mit aus Fettgewebe gewonnenen autologen Stammzellen zur Behandlung von verletztem Sehnen- und Bändergewebe beschrieben. Das für jede einzelne Therapie hergestellte, patienteneigene Serum, in welchem die Zellen aufgenommen werden, senkt drastisch die Gefahr der Abstoßung des Transplantats. Das „Dreischichtensystem” ist eine ideale Zusammensetzung zwischen Trägermaterial und Zellen. Die Vitalität der Zellen im Trägermaterial wurde anhand eines „Lebend-Tod-Nachweises” überprüft. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die nachstehenden Punkte:
- 1. Vorrichtung nach Punkt 1: Vorrichtung zur Injektion, enthaltend ein dreischichtiges, zell-basiertes System, wobei die Zellen in einer flüssigen Gelphase vorliegen, die sich zwischen zwei zellfreien Phasen befindet, dadurch gekennzeichnet, dass: a) die Gelphase ein biokompatibles, injizierbares Hydrogel ist, und b) die Zellen adulten Gewebevorläuferzellen sind, die aus Unterhautfettgewebe isoliert und in vitro expandiert wurden und eine Gewebe bildende Einheit sind, und c) die zellfreie Phase eine höhere Viskosität aufweist als die flüssige Gelphase.
- 2.
Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine sterile Spritze ist. - 3.
Hdyrogel nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer gelierbaren Matrix besteht. - 4. Gelierbare Matrix nach Punkt 4, ausgewählt aus Agarose, Agar Agar, Alginat, Xanthan, Gelatine, Polysaccharide, Fibrin, Polyurethane, Collagen, Chitosan.
- 5. Gelierbare
Matrix nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eineKonzentration von 0,1–0,6% stärker bevorzugt von 0,25–0,5%, am stärksten bevorzugt von 0,4% aufweist. - 6. Zellen nach
Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierten adulten Gewebevorläuferzellen mindestens fünf Tage in vitro vermehrt wurden. - 7. Zellen nach
Punkt 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen aus Unterhautfettgewebe autologen oder allogenen Ursprung isoliert wurden. - 8. Zellfreie Phasen nach Punkt 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer gelierbaren Matrix bestehen.
- 9. Geliebare Matrix nach Punkt 9, ausgewählt aus Agarose, Agar Agar, Alginat, Xanthan, Gelatine, Polysaccharide, Fibrin, Polyurethane, Collagen, Chitosan.
- 10. Geliebare Matrix nach Punkt 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Konzentration von 0,8–2,5%, stärker bevorzugt von 0,9–1,5%, am stärksten bevorzugt
von 1,0% aufweist. - 11. Verwendung der Vorrichtung nach Punkt 11 zur Behandlung von Verletzungen oder Erkrankungen.
- 12. Verwendung nach Punkt 12, dadurch gekennzeichnet, dass Verletzungen oder Erkrankungen von Sehnen, Bändern, Faszien, Muskel, Haut, Knochen oder Knorpeln behandelt werden können.
- 13. Verwendung nach Punkt 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle Säugetiere wie Menschen, Pferde, Hunde und Katzen behandelt werden können.
- Device according to item 1: device for injection containing a three-layer cell-based system, wherein the cells are in a liquid gel phase located between two cell-free phases, characterized in that: a) the gel phase is a biocompatible, injectable Hydrogel; and b) the cells are adult tissue progenitor cells isolated from subcutaneous fatty tissue and expanded in vitro and forming a tissue-forming unit, and c) the cell-free phase has a higher viscosity than the liquid gel phase.
- 2. Device according to
item 2, characterized in that the device is a sterile syringe. - 3. Hdyrogel according to
item 3, characterized in that it consists of a gellable matrix. - 4. Gelable matrix according to item 4 selected from agarose, agar agar, alginate, xanthan, gelatin, polysaccharides, fibrin, polyurethanes, collagen, chitosan.
- 5. Gelable matrix according to
item 5, characterized in that it has a concentration of 0.1-0.6%, more preferably of 0.25-0.5%, most preferably of 0.4%. - 6. cells according to
item 6, characterized in that the expanded adult tissue precursor cells were propagated for at least five days in vitro. - 7. Cells according to
item 7, characterized in that the cells have been isolated from subcutaneous fatty tissue of autologous or allogeneic origin. - 8. Cell-free phases according to item 8, characterized in that they consist of a gellable matrix.
- 9. Gelable matrix according to item 9 selected from agarose, agar agar, alginate, xanthan, gelatin, polysaccharides, fibrin, polyurethanes, collagen, chitosan.
- 10. Gelable matrix according to item 10, characterized in that it has a concentration of 0.8-2.5%, more preferably 0.9-1.5%, most preferably 1.0%.
- 11. Use of the device according to item 11 for the treatment of injuries or illnesses.
- 12. Use according to item 12, characterized in that injuries or diseases of tendons, ligaments, fascia, muscle, skin, bone or cartilage can be treated.
- 13. Use according to item 13, characterized in that all mammals such as humans, horses, dogs and cats can be treated.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention will become apparent from the subclaims and from the following description of the accompanying drawings, in which a preferred embodiment of the invention is shown.
Beispiel 1 example 1
Isolieren von mesenchymalen Stammzellen aus Fettgewebe des PferdesIsolating Mesenchymal Stem Cells from Adipose Tissue of the Horse
Die Probenentnahme erfolgt unter Lokalanästhesie. Es werden 3–5 g Unterhautfettgewebe am Schweifansatz des Pferdes entnommen. Dafür wird ein kleiner linearer Schnitt (5 cm) am proximalen Ende des Bizeps Femoris und Musculus Semitendinosus angebracht. Das Fettgewebe wird mit einer Schere entnommen und in ein mit phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) gefülltes 50 ml Reagiergefäß überführt. Anschließend wird die Wunde mit einer einfachen Naht geschlossen.The sample is taken under local anesthesia. 3-5 g subcutaneous fatty tissue are taken from the tail of the horse. For this, a small linear cut (5 cm) is made at the proximal end of the biceps femoris and semitendinosus muscle. The adipose tissue is removed with scissors and transferred to a phosphate buffered saline (PBS) 50 ml reaction tube. Then the wound is closed with a simple suture.
Das isolierte Fettgewebe wird gewogen, mit PBS gewaschen und mit einer sterilen Schere in kleine Stücke geschnitten. Alle Präparationsschritte erfolgen unter sterilen Kautelen und werden in einer Sicherheitswerkbank (laminar flow hood) durchgeführt. Im Anschluss folgt der Verdau mit 0,1 % Collagenase vom Typ 1 (Firma Sigma Aldrich C2674) in einem 50 ml Falcon bei 37°C für 45 min. Der Verdau wird mit der gleichen Menge an PBS gestoppt und die Zellsuspension wird abfiltriert (100 μm Netz). Die Zellsuspension wird zentrifugiert (1000 g für 10 min) und das Zellpellet wird in einer Kulturflasche (225 cm2) ausplattiert und mit 20 ml Kulturmedium (UltraCulture (BioWhittaker), 2% UltroserG (CytoGen), L-Glutamine 2 mM, 1% Pen/Strep (PAA)) im Brutschrank (5% CO2, 37°C) expandiert.The isolated adipose tissue is weighed, washed with PBS and cut into small pieces with sterile scissors. All preparation steps are performed under sterile conditions and are performed in a laminar flow hood. This is followed by digestion with 0.1% Collagenase Type 1 (Sigma Aldrich C2674) in a 50 ml Falcon at 37 ° C for 45 min. The digestion is stopped with the same amount of PBS and the cell suspension is filtered off (100 μm mesh). The cell suspension is centrifuged (1000 g for 10 min) and the cell pellet is plated in a culture flask (225 cm 2) and mixed with 20 ml culture medium (UltraCulture (BioWhittaker), 2% UltroserG (CytoGen), L-
Derselbe Vorgang kann verwendet werden, um Stammzellen aus Fettgewebe des Bauchraums zu isolieren welches z. B. bei einer Kolikoperation gewonnen werden kann.The same procedure can be used to isolate stem cells from adipose tissue of the abdomen which e.g. B. can be obtained in a colic surgery.
Beispiel 2Example 2
Vermehren von aus Fettgewebe gewonnenen mesenchymalen StammzellenIncrease of adipose-derived mesenchymal stem cells
Die aus Fettgewebe gewonnenen mesenchymalen Stammzellen werden im Brutschrank (5% CO2, 37°C) für zwei Wochen kultiviert. Der erste Medienwechsel erfolgt 4 Tage nach der Isolierung. Nach ca. 5–6 Tagen werden die Zellen gesplittet. Die Zellen werden mit PBS gewaschen und mit Trypsin von der Kulturflasche (1-faches Trypsin, 5 min, 37°C) abgelöst, um die Zellen in neue Kulturgefäße zu überführen. Dabei wird eine Verringerung der Zellzahl pro Fläche im Verhältnis eins zu drei bzw. eins zu vier erreicht. Mediumwechsel erfolgt in Intervallen von zwei Tagen. Nach 10–14 Tagen ist die benötige Zellzahl (ca. 10 Millionen) erreicht. Es werden 2–20 Millionen Zellen pro Produktspritze verwendet. Bei genügend großer Anzahl an Zellen können entweder mehrere Spritzen hergestellt werden oder Zellen bei –80°C eingefroren und zur Behandlung eventuell zu einem späteren Zeitpunkt auftretender Verletzungen vorrätig gehalten werden.The adipose-derived mesenchymal stem cells are cultured in the incubator (5% CO 2 , 37 ° C) for two weeks. The first change of media takes place 4 days after isolation. After about 5-6 days, the cells are split. The cells are washed with PBS and detached with trypsin from the culture flask (1-fold trypsin, 5 min, 37 ° C) to transfer the cells to new culture vessels. In this case, a reduction in the number of cells per area in the ratio of one to three or one to four is achieved. Medium change occurs at intervals of two days. After 10-14 days, the required cell count (about 10 million) is reached. It uses 2-20 million cells per product syringe. With enough large numbers of cells, either multiple syringes can be made or cells frozen at -80 ° C and kept in stock to treat any later occurring injury.
Beispiel 3Example 3
Herstellung des autologen Serums für die Aufnahme des Zellpellets zur ProduktherstellungProduction of the autologous serum for the uptake of the cell pellet for product production
Das Blut des Patienten wird in. 50 ml-Tubes abgefüllt und im Anschluss zentrifugiert (1000 g, 10 min). Der zellfreie Überstand wird unter sterilen Bedingungen in ein neues Gefäß überführt und steril filtriert. Das Serum wird bis zum Gebrauch im Kühlschrank (4°C) gelagert.The patient's blood is filled into 50 ml tubes and then centrifuged (1000 g, 10 min). The cell-free supernatant is transferred under sterile conditions to a new vessel and sterile filtered. The serum is stored in the refrigerator (4 ° C) until use.
Beispiel 4Example 4
Pharmazeutisches Kit von mesenchymalen Stammzellen eingebettet in ein Agarose-HydrogelPharmaceutical kit of mesenchymal stem cells embedded in an agarose hydrogel
1. Schicht1st shift
Als erstes wird in einer 100 ml Glasflasche 0,40 g (1%) Agarose in 40 ml Natriumchlorid gelöst. Die Agarose-Lösung wird im Dampfautoklaven bei 121°C für 20 Minuten autoklaviert, wobei sie sich ganz löst. Im Anschluss wird sie beim Abkühlen unter einer Sterilbank in eine Spritze (z. B. 2 ml) überführt. Die Konsistenz des Trägermaterials mit der im Anschluss zugesetzten Zellsuspension wird so eingestellt, dass ein injizierbares Gel reproduzierbar hergestellt werden kann.First, 0.40 g (1%) agarose is dissolved in 40 ml sodium chloride in a 100 ml glass bottle. The agarose solution is autoclaved in a steam autoclave at 121 ° C for 20 minutes, dissolving completely. It is then transferred to a syringe (eg 2 ml) under a sterile bench during cooling. The consistency of the carrier material with the subsequently added cell suspension is adjusted so that an injectable gel can be produced reproducibly.
Als nächstes wird 100 μl der flüssigen heißen Agaroselösung in die Produktspritze eingefüllt. Das mit ca. 95°C eingebrachte viskose Trägermaterial wird unter sterilen Bedingungen (z. B in einer Sterilbank) auf Raumtemperatur abgekühlt (ca. 5 min) und verfestigt sich dabei. Diese Schicht bildet den Abschluss bzw. unterschichtet die später in einen Defekt zu injizierende Zell-Gel-Suspension („Abschluss-Schicht”). Diese Schicht ist schematisch in
2. Schicht:2 layer:
Nach Zellisolation und Vermehrung werden die Zellen mit PBS gewaschen und mit 1%igem Trypsin in einem 37°C CO2 Inkubator für 5 min inkubiert. Dabei lösen sich die Zellen von der Oberfläche der Kulturgefäße ab. Das Trypsin wird durch Hinzufügen von frischem Kulturmedium inaktivert. Die Zellen werden in ein 50 ml Falcon überführt und dabei ein Aliqout abgenommen, um die Zellzahl mit Hilfe einer Neubauer Zählkammer zu bestimmen. Es wird eine Zellsuspension mit min. 5 × 106 Zellen bei 500 g für 5 min zu einem Zellpellet zentrifugiert. Das Zellpellet wird in 300 μl Flüssigkeit resuspendiert (z. B. PBS, autologes Serum, FBS, NaCl). Zu der Agaroseschluss-Schicht wird die Zellsuspension unter Verwendung einer 200 μl Pipette (200 μl + 100 μl) zugegeben. Dieser Schritt kann manuell, aber auch standardisiert automatisiert durchgeführt werden.After cell isolation and proliferation, the cells are washed with PBS and incubated with 1% trypsin in a 37 ° C CO2 incubator for 5 min. The cells detach from the surface of the culture vessels. The trypsin is inactivated by adding fresh culture medium. The cells are transferred to a 50 ml Falcon and an aliquot taken to determine the number of cells using a Neubauer counting chamber. It is a cell suspension with min. 5 x 10 6 cells at 500 g for 5 min centrifuged to a cell pellet. The cell pellet is resuspended in 300 μl of fluid (eg PBS, autologous serum, FBS, NaCl). The cell suspension is submerged at the final agarose layer Using a 200 μl pipette (200 μl + 100 μl) added. This step can be performed manually, but also standardized, automated.
Die Zellsuspension entwickelt sich durch Zugabe von 200 μl des erkalteten, autoklavierten Trägermaterials zu einer viskosen Mischung aus Zellen und Gel. Zu der Zellsuspension wird die 1%ige Agarose zugegeben und homogen durchmischt, ohne die „Abschlussschicht” zu zerstören. Um eine homogene Verteilung der Zellen im Gel zu erzeugen, wird die Lösung mit einer festgelegten Anzahl (10–12 mal) von Rührzyklen durchmischt (z. B. mit einer Kanüle). Durch das Mischen der Zellsuspension mit der 1%-igen Agarose entsteht das injizierbare 0,4-%ige Zell-Hydrogel-Gemisch. Diese Schicht ist schematisch in
3. Schicht:3 layer:
Der Abschluss dieses Prozessschrittes besteht darin, die Stammzellsuspension in der Spritze mit einer dünnen Schicht der 1%igen Agarose (z. B. 100 μl) zu bedecken, damit die Zellen nicht durch äußere Einflüsse (z. B. Schwankungen der Temperatur oder der Sauerstoffkonzentration) beeinflusst werden. Diese Schicht ist schematisch in
Beispiel 5Example 5
Applikation des Injektionssystems von Stammzellen eingebettet in ein Agarose-HydrogelApplication of the injection system of stem cells embedded in an agarose hydrogel
Vor der Applikation der Stammzell-Gelsuspension in einen Gewebedefekt wird die Verschlusskappe (siehe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1872789 A1 [0006] EP 1872789 A1 [0006]
- WO 2005/035742 [0011] WO 2005/035742 [0011]
- DE 69935786 T2 [0013] DE 69935786 T2 [0013]
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- 2010-09-21 DE DE102010046218A patent/DE102010046218A1/en not_active Withdrawn
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