EA040824B1 - METHOD AND DEVICE FOR CELL TRANSPLANTATION - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR CELL TRANSPLANTATION Download PDFInfo
- Publication number
- EA040824B1 EA040824B1 EA201992021 EA040824B1 EA 040824 B1 EA040824 B1 EA 040824B1 EA 201992021 EA201992021 EA 201992021 EA 040824 B1 EA040824 B1 EA 040824B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- cells
- chamber
- porous
- chambers
- liner
- Prior art date
Links
Description
Для заявки на данное изобретение испрашивается приоритет по предварительной заявке США № 61/238011, поданной 28 августа 2009 г., которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 61/238011, filed Aug. 28, 2009, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Настоящее раскрытие относится к области клеточной терапии, конкретнее, к способам и устройствам для трансплантации клеток в организм хозяина.The present disclosure relates to the field of cell therapy, more specifically to methods and devices for transplanting cells into a host organism.
Недавние открытия в области клеточной терапии предоставляют новые возможности для использования клеточной трансплантации при заболеваниях, острая потребность в лечении которых остается неудовлетворенной. В настоящее время не существует в полной мере эффективной медикаментозной терапии для многих приобретенных и врожденных заболеваний, таких как диабет или болезнь Паркинсона, вызванных потерей или повреждением клеток, продуцирующих биомолекулы, необходимые для контроля физиологических функций. Клеточная терапия дает надежду на замену потерянных или поврежденных клеток донорскими клетками или стволовыми клетками для восстановления нарушенных физиологических функций. Например, трансплантация клеток островков Лангерганса обеспечит средство восстановления управления углеводным обменом у пациентов, страдающих инсулинозависимыми формами диабета. Аналогичным образом трансплантация допаминергических нейронов или нейральных стволовых клеток появилась в качестве перспективной клеточной терапии для лечения болезни Паркинсона.Recent discoveries in the field of cell therapy provide new opportunities for the use of cell transplantation in diseases where the urgent need for treatment remains unmet. Currently, there is no fully effective drug therapy for many acquired and congenital diseases, such as diabetes or Parkinson's disease, caused by the loss or damage of cells that produce biomolecules necessary to control physiological functions. Cellular therapy offers hope of replacing lost or damaged cells with donor cells or stem cells to restore impaired physiological functions. For example, cell transplantation of the islets of Langerhans would provide a means of restoring carbohydrate control in patients suffering from insulin-dependent forms of diabetes. Similarly, transplantation of dopaminergic neurons or neural stem cells has emerged as a promising cell therapy for the treatment of Parkinson's disease.
Основные ограничивающие факторы при применении клеточной терапии - сложность трансплантации клеток в ткань хозяина и обеспечение того, что пересаженные клетки будут продолжать функционировать, не вызывая иммунного ответа и не приводя к другим вредоносным побочным эффектам в организме хозяина. Предпринимались попытки введения терапевтических клеток непосредственно в организм хозяина, например, в сосудистую систему, или путем имплантации в орган или ткань. Однако при прямой клеточной трансплантации пациенту потребуется пожизненная иммунодепрессантная терапия, при этом иммунодепрессантные препараты могут вызывать токсикоз организма хозяина и оказаться токсичными для имплантированных клеток. Кроме того, непосредственный выход клеток в кровь может привести к немедленной воспалительной реакции, опосредованной через кровь (IBMIR), которая инициирует коагуляционный каскад и может разрушить значительную часть трансплантированных клеток. Помимо этого, клетки могут отложиться в микрососудах и привести к блокированию и тромбозу сосудов, что может стать причиной потери функциональных способностей трансплантированных клеток и повреждения местной ткани.The main limiting factors in the use of cell therapy are the difficulty of transplanting cells into the host tissue and ensuring that the transplanted cells continue to function without triggering an immune response or other deleterious side effects in the host. Attempts have been made to introduce therapeutic cells directly into the host organism, for example, into the vascular system, or by implantation into an organ or tissue. However, with direct cell transplantation, the patient will require lifelong immunosuppressive therapy, while immunosuppressive drugs can cause toxicosis of the host organism and be toxic to implanted cells. In addition, the direct release of cells into the blood can lead to an immediate blood-mediated inflammatory response (IBMIR), which initiates the coagulation cascade and can destroy a significant proportion of the transplanted cells. In addition, cells can be deposited in microvessels and lead to vascular blockage and thrombosis, which can cause loss of functionality of transplanted cells and damage to local tissue.
Следующий терапевтический подход заключается в доставке клеток с использованием устройств, обеспечивающих клеткам биологически пригодную среду для пребывания в организме хозяина. Основные проблемы, связанные с данным подходом, инкорпорирование кровеносных сосудов в устройство для питания клеток и поддержания оптимальной среды в устройстве с целью обеспечения длительного выживания клеток. В отсутствие немедленно доступной васкуляризованной среды трансплантированные клетки не имеют возможности получать достаточное количество кислорода и легко избавляться от продуктов выделения, и могут быстро погибнуть или получить повреждения вследствие эффектов ишемии и гипоксии. Кроме того, даже при раннем росте некоторых сосудов, сосуды могут не получать поддержки существования. В дополнение к этому, каскад естественных воспалительных реакций организма также может привести к гибели или повреждению клеток. В число некоторых дополнительных проблем, присущих данному подходу, входят образование царапин и/или блокирование устройства, несовместимость материала устройства с биологической средой, сложности визуализации устройства и среды имплантации, неподходящие размеры устройства, отрицательно влияющие на биологические функции клеток, неспособность загрузки соответствующего количества клеток для получения устойчивого терапевтического эффекта, сложность удаления устройства, когда его требуется переместить. Кроме того, конфигурация устройства может не соответствовать внешним контурам тела, что может привести к ненормальному выступанию устройства, делая устройство неприемлемым для пациента с эстетической точки зрения.The next therapeutic approach is to deliver cells using devices that provide the cells with a biologically suitable environment for living in the host organism. The main problems associated with this approach are the incorporation of blood vessels into the device to feed the cells and maintain an optimal environment in the device in order to ensure long-term cell survival. In the absence of an immediately available vascularized environment, the transplanted cells are not able to receive sufficient oxygen and easily dispose of waste products, and may quickly die or be damaged due to the effects of ischemia and hypoxia. In addition, even with the early growth of some vessels, the vessels may not receive the support of existence. In addition to this, the body's natural inflammatory cascade can also lead to cell death or damage. Some additional problems inherent in this approach include scratching and/or blocking of the device, incompatibility of the device material with the biological environment, difficulties in visualizing the device and the implantation environment, inappropriate device dimensions that adversely affect the biological functions of the cells, inability to load the appropriate number of cells for obtaining a stable therapeutic effect, the difficulty of removing the device when it needs to be moved. In addition, the configuration of the device may not conform to the outer contours of the body, which may result in abnormal protrusion of the device, making the device unacceptable to the patient from an aesthetic point of view.
Таким образом, сохраняется потребность в разработке эффективной технологии для успешной трансплантации терапевтических клеток. В настоящем раскрытии предложены способы и устройства для доставки и поддержки клеток in vivo в течение продолжительного отрезка времени, решая при этом множество проблем, свойственных существующим подходам клеточной терапии на основе использования устройств.Thus, there remains a need to develop an efficient technology for successful transplantation of therapeutic cells. The present disclosure provides methods and devices for delivering and maintaining cells in vivo over an extended period of time while addressing many of the problems associated with current device-based cell therapy approaches.
В одном аспекте настоящего раскрытия создано устройство для трансплантации клеток в организм хозяина. Устройство содержит пористый каркас, содержащий по меньшей мере одну камеру, имеющую проксимальный конец и дистальный конец, а также по меньшей мере один съемный вкладыш, выполненный с возможностью размещения по меньшей мере в одной камере. Пористый каркас содержит сетку с ячейками, выполненными с возможностью способствовать прорастанию сосудистых и соединительных тканей по меньшей мере в одну камеру. В некоторых вариантах изготовления пористый каркас содержит полипропиленовую сетку.In one aspect of the present disclosure, a device is provided for transplanting cells into a host organism. The device contains a porous frame containing at least one chamber having a proximal end and a distal end, as well as at least one removable liner configured to be placed in at least one chamber. The porous frame contains a mesh with cells designed to promote the germination of vascular and connective tissues into at least one chamber. In some embodiments, the porous frame contains a polypropylene mesh.
В другом варианте изготовления настоящего раскрытия представлено устройство для имплантации клеток в организм хозяина, при этом устройство содержит пористый каркас, содержащий одну или несколько камер, имеющих проксимальный конец и дистальный конец, а также отверстие на проксимальAnother embodiment of the present disclosure provides a device for implanting cells into a host organism, the device comprising a porous scaffold containing one or more chambers having a proximal end and a distal end, as well as a proximal opening.
- 1 040824 ном конце или дистальном конце, либо и на проксимальном конце, и на дистальном конце. Пористый каркас содержит сетку с ячейками, выполненными с возможностью способствовать прорастанию сосудистых и соединительных тканей в одну или несколько камер. Устройство также содержит одну или несколько систем с двумя вкладышами, содержащих внешний вкладыш, выполненный с возможностью размещения в одной или нескольких камерах, а также внутренний вкладыш, выполненный с возможностью размещения во внешнем вкладыше. Кроме того, устройство содержит по меньшей мере один уплотнитель, выполненный с возможностью закрыть систему вкладышей в камере, а также закрыть отверстие на проксимальном конце или дистальном конце, либо и на проксимальном конце, и на дистальном конце камеры.- 1 040824 the proximal end or the distal end, or both the proximal end and the distal end. The porous frame contains a mesh with cells designed to facilitate the germination of vascular and connective tissues into one or more chambers. The device also comprises one or more dual-liner systems comprising an outer liner configured to be placed in one or more chambers, as well as an inner liner configured to be placed in an outer liner. In addition, the device contains at least one seal configured to close the system of liners in the chamber, as well as to close the hole at the proximal end or the distal end, or both at the proximal end and the distal end of the chamber.
В другом аспекте настоящего раскрытия предложен способ трансплантации клеток в организм хозяина. Способ включает этапы имплантации устройства для удерживания клеток в организме хозяина, при этом устройство содержит пористый каркас, содержащий по меньшей мере одну камеру, имеющую проксимальный конец и дистальный конец. Пористый каркас содержит сетку с ячейками, выполненными с возможностью способствовать прорастанию сосудистых и соединительных тканей по меньшей мере в одну камеру. В некоторых вариантах изготовления пористый каркас содержит полипропиленовую сетку. Устройство дополнительно содержит, меньшей мере, один вкладыш, выполненный с возможностью размещения по меньшей мере в одной камере, при этом по меньшей мере одна камера содержит отверстие на проксимальном конце или дистальном конце, либо и на проксимальном конце, и на дистальном конце. Способ включает этапы закрытия отверстия на проксимальном конце или дистальном конце, либо и на проксимальном конце, и на дистальном конце камеры после имплантации устройства. Способ дополнительно включает поддержание устройства в организме хозяина до проникновения сосудистых и соединительных тканей в пористый каркас, получение доступа к устройству через хирургический надрез, повторное открытие проксимального конца или дистального конца либо и проксимального конца, и дистального конца камеры, извлечение вкладыша из камеры для образования пространства в пористом каркасе, инкапсулированного в васкуляризованную коллагеновую матрицу, доставку клеточного материла в васкуляризованнное пространство, а также повторное закрытие отверстия на проксимальном конце или дистальном конце, либо и на проксимальном конце, и на дистальном конце камеры.In another aspect of the present disclosure, a method for transplanting cells into a host organism is provided. The method includes the steps of implanting a device to retain cells in a host body, the device comprising a porous scaffold containing at least one chamber having a proximal end and a distal end. The porous frame contains a mesh with cells designed to promote the germination of vascular and connective tissues into at least one chamber. In some embodiments, the porous frame contains a polypropylene mesh. The device further comprises at least one insert configured to be placed in at least one chamber, wherein at least one chamber has an opening at the proximal end or the distal end, or both the proximal end and the distal end. The method includes the steps of closing the opening at the proximal end or the distal end, or both the proximal end and the distal end of the chamber after implantation of the device. The method further includes maintaining the device in the host until vascular and connective tissues penetrate the porous scaffold, gaining access to the device through a surgical incision, reopening the proximal end or distal end or both the proximal end and the distal end of the chamber, removing the liner from the chamber to form a space in a porous scaffold encapsulated in a vascularized collagen matrix, delivering cellular material into the vascularized space, and reclosing the opening at the proximal end or distal end, or both the proximal end and the distal end of the chamber.
В другом альтернативном варианте изготовления в способе имплантации клеток в организм хозяина обеспечено имплантируемое устройство для удерживания клеток в организме хозяина, при этом имплантируемое устройство содержит пористый каркас, имеющий поры, выполненные с возможностью способствовать прорастанию сосудистых и соединительных тканей в пористый каркас, а также по меньшей мере одну систему с двумя вкладышами, выполненную с возможностью размещения в пористом каркасе. Пористый каркас имплантируемого устройства содержит по меньшей мере одну камеру, имеющую отверстие на проксимальном конце или дистальном конце, либо и на проксимальном конце, и на дистальном конце камеры. Устройство содержит уплотнитель для закрытия отверстия на проксимальном или дистальном конце либо и на проксимальном, и на дистальном конце по меньшей мере одной камеры. По меньшей мере одна система вкладышей имплантируемого устройства содержит внешний вкладыш, выполненный с возможностью размещения по меньшей мере в одной камере, а также внутренний вкладыш, выполненный с возможностью размещения во внешнем вкладыше. Способ дополнительно включает этапы имплантации устройства в организм хозяина, поддержания устройства в организме хозяина до проникновения сосудистых и соединительных тканей в пористый каркас, а также обеспечения устройства для доставки клеток, содержащего по меньшей мере одну трубку для инфузии клеток, загруженную клеточным материалом, при этом трубка для инфузии клеток выполнена с возможностью размещения во внешнем вкладыше по меньшей мере одной системы вкладышей. Кроме того, способ включает получение доступа к имплантированному устройству через хирургический надрез и открытие уплотнителя на проксимальном конце или дистальном конце, либо и проксимальном конце, и дистальном конце устройства, извлечение внутреннего вкладыша из системы вкладышей, введение трубки для инфузии клеток в наружный вкладыш, извлечение наружного вкладыша по меньшей мере из одной камеры и одновременное вливание клеточного материла в камеру, а также повторное закрытие уплотнителя. Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание лишь служат примером и пояснением, но не ограничивают изобретение, выраженное формулой изобретения.In another alternative manufacturing embodiment, in a method for implanting cells into a host body, an implantable device is provided for retaining cells in the host body, wherein the implantable device comprises a porous scaffold having pores configured to promote the growth of vascular and connective tissues into the porous scaffold, as well as at least at least one system with two liners, made with the possibility of placement in a porous frame. The porous frame of the implantable device contains at least one chamber having an opening at the proximal end or the distal end, or both at the proximal end and the distal end of the chamber. The device comprises a seal for closing an opening at the proximal or distal end, or both at the proximal and distal ends of at least one chamber. At least one insert system of the implantable device includes an outer insert configured to be placed in at least one chamber, as well as an inner insert configured to be placed in the outer insert. The method further includes the steps of implanting the device into the host, maintaining the device in the host until vascular and connective tissues penetrate the porous scaffold, and providing a cell delivery device comprising at least one cell infusion tube loaded with cell material, wherein the tube for cell infusion is configured to accommodate at least one insert system in the outer liner. In addition, the method includes gaining access to an implanted device through a surgical incision and opening a seal at the proximal end or distal end, or both the proximal end and the distal end of the device, removing the inner liner from the liner system, inserting the cell infusion tube into the outer liner, removing the outer liner from at least one chamber and the simultaneous infusion of cell material into the chamber, as well as re-closing the seal. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are merely exemplary and illustrative, and do not limit the invention as expressed by the claims.
В следующем аспекте раскрытия предложено устройство для трансплантации клеток, содержащее пористый каркас, имеющий поры, выполненные с возможностью способствовать прорастанию сосудистых и соединительных тканей в пористый каркас, содержащий по меньшей мере одну камеру, но предпочтительно 2-12 камер, при этом пористый каркас имеет покрытие из биосовместимого, биодеградируемого материла, выполненного с возможностью временного заполнения пор каркаса. В некоторых вариантах изготовления пористый каркас содержит полипропиленовую сетку. Пригодные биосовместимые, биодеградируемые материалы включают в себя, например, коллаген, фибронектин, экстрацеллюлярные матричные протеины, а также мембранные белки цитоскелета. В раскрытии также предложен способ трансплантации клеток в организм хозяина, при этом способ содержит имплантацию устройства для трансплантации, содержащего пористый каркас, имеющий поры, выполненные с возможностью способствовать прорастанию сосудистых и соединительных тканей в пористый каркас, содержащий по меньIn a further aspect of the disclosure, a device for cell transplantation is provided, comprising a porous scaffold having pores configured to facilitate the ingrowth of vascular and connective tissues into a porous scaffold containing at least one chamber, but preferably 2-12 chambers, wherein the porous scaffold is coated from a biocompatible, biodegradable material, made with the possibility of temporarily filling the pores of the frame. In some embodiments, the porous frame contains a polypropylene mesh. Suitable biocompatible, biodegradable materials include, for example, collagen, fibronectin, extracellular matrix proteins, and cytoskeletal membrane proteins. The disclosure also provides a method for transplanting cells into a host organism, the method comprising implanting a transplant device comprising a porous scaffold having pores configured to facilitate the ingrowth of vascular and connective tissues into the porous scaffold containing at least
- 2 040824 шей мере одну камеру, но предпочтительно 2-12 камер, при этом пористый каркас имеет покрытие из биосовместимого, биодеградируемого материала, который временно заполняет поры каркаса, при этом по меньшей мере одна камера заполняется трансплантируемыми клетками и уплотняется.at least one chamber, but preferably 2-12 chambers, wherein the porous scaffold is coated with a biocompatible, biodegradable material that temporarily fills the pores of the scaffold, while at least one chamber is filled with transplantable cells and compacted.
Прилагаемые чертежи, входящие в состав данного описания и составляющие его часть, совместно с самим описанием иллюстрируют способы и варианты изготовления изобретения.The accompanying drawings, which form part of this description and form part of it, together with the description itself, illustrate methods and embodiments of the invention.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1А-1Е показаны различные варианты изготовления однокамерного устройства для трансплантации клеток согласно настоящему раскрытию;In FIG. 1A-1E show various embodiments of a single chamber cell transplant device according to the present disclosure;
на фиг. 1F показан вариант изготовления многокамерного устройства для трансплантации клеток согласно настоящему раскрытию;in fig. 1F shows an embodiment of a multi-chamber cell transplant device according to the present disclosure;
на фиг. 2A-2D показаны различные конфигурации сетки, которые могут быть использованы для образования устройства для трансплантации клеток согласно настоящему раскрытию;in fig. 2A-2D show various mesh configurations that can be used to form a cell transplant device according to the present disclosure;
на фиг. 3А показано устройство для трансплантации клеток по одному варианту изготовления в настоящем раскрытии;in fig. 3A shows a cell transplant device according to one embodiment of the present disclosure;
на фиг. 3В показаны компоненты устройства для трансплантации клеток, представленного на фиг. 1А;in fig. 3B shows the components of the cell transplant device shown in FIG. 1A;
на фиг. 4 показан пористый каркас устройства для трансплантации клеток согласно одному варианту изготовления в настоящем раскрытии;in fig. 4 shows a porous frame of a cell transplant device according to one embodiment in the present disclosure;
на фиг. 5А показан уплотнитель устройства для трансплантации клеток согласно одному варианту изготовления в настоящем раскрытии;in fig. 5A shows a cell transplant device seal according to one embodiment in the present disclosure;
на фиг. 5В показан вид в разрезе уплотнителя, представленного на фиг. 3А;in fig. 5B is a sectional view of the seal shown in FIG. 3A;
на фиг. 6А показано множество внешних вкладышей системы вкладышей, состоящей из двух частей, устройства для трансплантации клеток согласно одному варианту изготовления в настоящем раскрытии;in fig. 6A shows a plurality of outer liners of a two-piece liner system of a cell transplant device according to one embodiment of the present disclosure;
на фиг. 6В показан вид в разрезе внешнего вкладыша, представленного на фиг. 5А;in fig. 6B is a sectional view of the outer liner shown in FIG. 5A;
на фиг. 6С показан вид в разрезе системы вкладышей и одного сборочного узла пористого каркаса до имплантации в организм хозяина;in fig. 6C shows a sectional view of the insert system and one porous scaffold assembly prior to implantation in the host;
на фиг. 6D показан вид в разрезе сборочного узла, представленного на фиг. 4С, после инкубации в организме хозяина;in fig. 6D is a sectional view of the assembly shown in FIG. 4C, after incubation in the host;
на фиг. 6Е показан вид в разрезе пористого каркаса, имплантированного в организм хозяина, после удаления системы вкладышей;in fig. 6E shows a sectional view of the porous scaffold implanted in the host after removal of the insert system;
на фиг. 7 показано множество внутренних вкладышей системы вкладышей, состоящей из двух частей, устройства для трансплантации клеток согласно одному варианту изготовления в настоящем раскрытии;in fig. 7 shows a plurality of inner liners of a two-piece insert system of a cell transplant device according to one embodiment of the present disclosure;
на фиг. 8 показан уплотнитель для закрытия клеток в васкуляризованной камере устройства для трансплантации клеток согласно одному варианту изготовления в настоящем раскрытии;in fig. 8 shows a seal for closing cells in a vascularized chamber of a cell transplant device according to one embodiment of the present disclosure;
на фиг. 9А показано устройство для доставки клеток в устройство для трансплантации клеток согласно одному варианту изготовления в настоящем раскрытии;in fig. 9A shows a device for delivering cells to a cell transplant device according to one embodiment of the present disclosure;
на фиг. 9В показан механизм для инфузии клеток доставочного устройства, представленного на фиг. 8А;in fig. 9B shows the cell infusion mechanism of the delivery device of FIG. 8A;
на фиг. 9С показаны дополнительные этапы работы механизма для инфузии клеток доставочного устройства, представленного на фиг. 8А, 8В;in fig. 9C shows additional steps in the cell infusion mechanism of the delivery device shown in FIG. 8A, 8B;
на фиг. 10 показана блок-схема алгоритма, представляющая этапы реализации способа трансплантации клеток согласно настоящему раскрытию;in fig. 10 is a flowchart showing the steps involved in implementing a cell transplantation method according to the present disclosure;
на фиг. 11A-11D показан схематичный общий вид определенных этапов процедуры инфузии клеток согласно настоящему раскрытию;in fig. 11A-11D show a schematic overview of certain steps in a cell infusion procedure according to the present disclosure;
на фиг. 12А показаны линейные диаграммы замеров уровня глюкозы крови после интраперитонеальной имплантации устройств для трансплантации клеток по описанию в примере 1;in fig. 12A shows line charts of blood glucose measurements after intraperitoneal implantation of cell transplant devices as described in Example 1;
на фиг. 12В показаны линейные диаграммы замеров уровня глюкозы крови после подкожной имплантации устройств для трансплантации клеток по описанию в примере 1;in fig. 12B shows line charts of blood glucose measurements after subcutaneous implantation of the cell transplantation devices as described in Example 1;
на фиг. 12С показаны линейные диаграммы ответов на внутривенный глюкозотолерантный тест у крыс Льюиса, которые подверглись трансплантации островковых клеток, через 40 дней после трансплантации, через 80 дней после трансплантации, а также после удаления устройства (через 110 дней после трансплантации) по описанию в примере 1;in fig. 12C shows line charts of responses to an intravenous glucose tolerance test in Lewis rats that underwent islet cell transplantation at 40 days post-transplant, 80 days post-transplant, and also after device removal (110 days post-transplant) as described in Example 1;
на фиг. 12D показаны линейные диаграммы уровня инсулина в ответ на нагрузку глюкозой у крыс Льюиса, которые подверглись трансплантации островковых клеток;in fig. 12D shows line charts of insulin levels in response to glucose loading in Lewis rats that have undergone islet cell transplantation;
на фиг. 13А представлено гистологическое окрашивание на инсулин в камере имплантированного устройства по описанию в примере 2;in fig. 13A shows histological staining for insulin in the chamber of the implanted device as described in Example 2;
на фиг. 13В представлено гистологическое окрашивание на васкуляризацию (микроваскуляризацию) в камере имплантированного устройства по описанию в примере 2;in fig. 13B shows histological staining for vascularization (microvascularization) in the chamber of the implanted device as described in Example 2;
на фиг. 14 показана таблица средней толщины коллагена и общего количества кровеносных сосудов/см2, рассчитанных для четырех устройств для трансплантации клеток согласно вариантам изготовлеin fig. 14 shows a table of average collagen thickness and total blood vessels/ cm2 calculated for four cell transplant devices according to manufacturing options.
- 3 040824 ния в настоящем раскрытии по описанию в примере 3;- 3 040824 definitions in the present disclosure as described in example 3;
на фиг. 15А показано инкорпорирование ткани в устройство для трансплантации клеток через 2, 4 и 8 недель после имплантации по описанию в примере 3;in fig. 15A shows tissue incorporation into a cell transplant device 2, 4 and 8 weeks after implantation as described in Example 3;
на фиг. 15В показано образование кровеносных сосудов на различных гранях имплантированного устройства до трансплантации клеток по описанию в примере 3;in fig. 15B shows the formation of blood vessels on various facets of an implanted device prior to cell transplantation as described in Example 3;
на фиг. 16 показаны столбчатые диаграммы уровней инсулина, выработанного зрелыми и незрелыми островковыми клетками по описанию в примере 4;in fig. 16 shows bar graphs of levels of insulin produced by mature and immature islet cells as described in Example 4;
на фиг. 17А представлено гистологическое окрашивание на инсулин и микроваскуляризацию в камере имплантированного устройства по описанию в примере 4;in fig. 17A shows histological staining for insulin and microvascularization in the chamber of the implanted device as described in Example 4;
на фиг. 17В представлено гистологическое окрашивание на микроваскуляризацию в камере имплантированного устройства после трансплантации клеток по описанию в примере 4;in fig. 17B shows histological staining for microvascularization in the chamber of an implanted device after cell transplantation as described in Example 4;
на фиг. 18 показаны линейные диаграммы уровней глюкозы крови после аутогенной трансплантации островков по описанию в примере 4;in fig. 18 shows line charts of blood glucose levels after autologous islet transplantation as described in Example 4;
на фиг. 19А показаны линейные диаграммы уровней глюкозы крови в ответ на нагрузку глюкозой у свиней породы йоркшир-ландрас, которые подверглись трансплантации островковых клеток по описанию в примере 4;in fig. 19A shows line charts of blood glucose levels in response to glucose loading in Yorkshire Landrace pigs that underwent islet cell transplantation as described in Example 4;
на фиг. 19В показаны столбчатые диаграммы площади под кривой (AUC) для уровней глюкозы крови в ответ на нагрузку глюкозой у свиней породы йоркшир-ландрас, которые подверглись трансплантации островковых клеток по описанию в примере 4;in fig. 19B shows bar graphs of area under the curve (AUC) for blood glucose levels in response to glucose loading in Yorkshire Landrace pigs that underwent islet cell transplantation as described in Example 4;
на фиг. 19С показаны линейные диаграммы кратности изменения уровня С-пептида в ответ на нагрузку глюкозой у свиней породы йоркшир-ландрас, которые подверглись трансплантации островковых клеток по описанию в примере 4.in fig. 19C shows line charts of fold change in C-peptide levels in response to glucose loading in Yorkshire Landrace pigs that underwent islet cell transplantation as described in Example 4.
Описание примеров вариантов изготовленияDescription of examples of manufacturing options
Далее будут подробно рассмотрены варианты изготовления по настоящему раскрытию, примеры которых представлены на прилагаемых чертежах. Там, где это возможно, для обозначения одинаковых или схожих деталей на всех чертежах будут использованы одинаковые ссылочные позиции. В описании термины инфузия клеток и трансплантация клеток взаимозаменяемы.Next will be discussed in detail the manufacturing options of the present disclosure, examples of which are presented in the accompanying drawings. Where possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or like parts. In the description, the terms cell infusion and cell transplantation are used interchangeably.
Предложено устройство для трансплантации клеток, предназначенное для содержания клеток in vivo. В одном примере варианта изготовления устройство для трансплантации клеток содержит по меньшей мере один пористый каркас, содержащий камеру и имеющий отверстие на проксимальном конце или дистальном конце, либо и на проксимальном конце, и на дистальном конце каркаса, а также по меньшей мере один вкладыш, выполненный с возможностью размещения в камере. Отверстия на одном или обоих концах камеры выполнены с возможностью введения вкладыша в камеру и отвода назад из камеры. В одном варианте изготовления по меньшей мере один пористый каркас имеет трубчатую форму, при этом по меньшей мере один вкладыш имеет форму цилиндра и продолжается вдоль полости по меньшей мере одного пористого каркаса. В некоторых вариантах изготовления пористый каркас открыт только на проксимальном конце. В одном подобном варианте изготовления дистальный конец трубчатого пористого каркаса содержит закругленную или плоскую нижнюю поверхность. В другом варианте изготовления кромки на дистальном конце пористого каркаса выполнены на конус и приходят в соприкосновение друг с другом для уплотнения дистального конца.Proposed is a device for cell transplantation intended for keeping cells in vivo. In one example of a manufacturing variant, a cell transplant device comprises at least one porous scaffold containing a chamber and having an opening at the proximal end or distal end, or both at the proximal end and the distal end of the scaffold, as well as at least one liner made with the possibility of placing in the chamber. Holes at one or both ends of the chamber are configured to insert the liner into the chamber and withdraw back from the chamber. In one embodiment, at least one porous scaffold is tubular, with at least one liner being cylindrical and extending along the cavity of at least one porous scaffold. In some embodiments, the porous scaffold is only open at the proximal end. In one such embodiment, the distal end of the tubular porous scaffold comprises a rounded or flat bottom surface. In another embodiment, the edges at the distal end of the porous frame are tapered and come into contact with each other to seal the distal end.
В другом примере варианта изготовления устройство для трансплантации клеток содержит пористый каркас, содержащий одну или несколько камер, имеющих проксимальный конец и дистальный конец. Одна или несколько камер содержат отверстие на проксимальном конце. Устройство также содержит одну или несколько систем вкладышей, содержащих внешний вкладыш, выполненный с возможностью размещения в одной или нескольких камерах, а также внутренний вкладыш, выполненный с возможностью размещения во внешнем вкладыше. Кроме того, устройство содержит по меньшей мере один уплотнитель, выполненный с возможностью закрытия системы вкладышей в камере и уплотнения отверстия на проксимальном конце камеры.In another exemplary embodiment, the cell transplant device comprises a porous scaffold containing one or more chambers having a proximal end and a distal end. One or more chambers contain an opening at the proximal end. The device also comprises one or more liner systems comprising an outer liner configured to be placed in one or more chambers, as well as an inner liner configured to be placed in an outer liner. In addition, the device comprises at least one seal configured to close the system of liners in the chamber and seal the opening at the proximal end of the chamber.
Пористый каркас выполнен из биосовместимого материала и должен вызывать лишь умеренную воспалительную реакцию в организме. Умеренное воспаление стимулирует ангиогенез и способствует инкорпорированию васкуляризованной коллагеновой матрицы в устройство, но не приводит к существенным воспалительным процессам вокруг устройства. Примером такого биосовместимого материала служит полипропилен. В примерах вариантов изготовления пористый каркас содержит плетеную полипропиленовую сетку, обладающую достаточной жесткостью, чтобы обеспечить изготовление устройства. Полипропиленовая сетка также выполнена с возможностью обеспечения проникновения микрососудов в устройство и их поддержки в качестве крепких и здоровых сосудов, что принципиально важно для выживания и нормального функционирования терапевтических клеток, инфузированных в устройство.The porous framework is made of a biocompatible material and should cause only a moderate inflammatory response in the body. Moderate inflammation stimulates angiogenesis and promotes the incorporation of a vascularized collagen matrix into the device, but does not lead to significant inflammatory processes around the device. An example of such a biocompatible material is polypropylene. In exemplary embodiments, the porous scaffold comprises a woven polypropylene mesh having sufficient stiffness to allow the device to be fabricated. The polypropylene mesh is also configured to allow microvessels to penetrate into the device and support them as strong and healthy vessels, which is essential for the survival and normal functioning of therapeutic cells infused into the device.
Путем содействия регулируемому прорастанию васкуляризованной ткани в устройство, пористый каркас предотвращает обволакивание устройства рубцовой тканью. Проросшие ткани также стабилизируют имплантат и предотвращают случайное перемещение устройство in situ. Кроме того, в некоторых вариантах изготовления пористый каркас имеет покрытие из биологических или небиологических агентов для стимуляции инкорпорирования ткани и ангиогенеза, например факторов роста. Покрытие на устBy facilitating controlled outgrowth of vascularized tissue into the device, the porous scaffold prevents scar tissue from enveloping the device. Ingrown tissues also stabilize the implant and prevent accidental movement of the device in situ. In addition, in some embodiments, the porous scaffold is coated with biological or non-biological agents to promote tissue incorporation and angiogenesis, such as growth factors. Coating on the mouth
- 4 040824 ройство может наноситься путем окунания в полимерную лекарственную композицию или с использованием других известных технологий нанесения покрытий на устройство. В число примеров биологических или небиологических агентов для стимуляции инкорпорирования ткани и ангиогенеза, в частности, входят: VEGF (васкулярный эндотелиальный фактор роста), PDGF (тромбоцитарный фактор роста), FGF-1 (фактор роста фибробластов), NRP-1 (нейропилин-1), Ang-1, Ang-2 (ангиопоэтин-1,2), эндоглин, МСР-1, ave3, ave5, CD-31, VE-кадгерин, эприн, активаторы плазминогена, ангиогенин, Del-1, aFGF (кислый фактор роста фибробластов), vFGF (основной фактор роста фибробластов), фоллистатин, G-CSF (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор), HGF (гепатоцитарный фактор роста), IL-8 (интерлейкин-8), лептин, мидкин, плацентарный фактор роста, PD-ECGF (тромбоцитарный эндотелиальный фактор роста), PTN (плейотропин), програнулин, пролиферин, TGF-α и TNF-a.- 4 040824 The device can be applied by dipping into a polymeric drug composition or using other known device coating techniques. Examples of biological or non-biological agents for stimulating tissue incorporation and angiogenesis include, in particular: VEGF (vascular endothelial growth factor), PDGF (platelet growth factor), FGF-1 (fibroblast growth factor), NRP-1 (neuropilin-1 ), Ang-1, Ang-2 (angiopoietin-1,2), endoglin, MCP-1, ave3, ave5, CD-31, VE-cadherin, eprin, plasminogen activators, angiogenin, Del-1, aFGF (acid factor fibroblast growth), vFGF (basic fibroblast growth factor), follistatin, G-CSF (granulocyte colony stimulating factor), HGF (hepatocyte growth factor), IL-8 (interleukin-8), leptin, midkine, placental growth factor, PD-ECGF (platelet endothelial growth factor), PTN (pleiotropin), progranulin, proliferin, TGF-α and TNF-a.
В некоторых вариантах изготовления наружной поверхности пористого каркаса придана шероховатость для стимуляции проникновения ткани. В некоторых вариантах изготовления пористый каркас включает в себя различные препарат-элюирующие полимерные покрытия. В других вариантах изготовления пористый каркас может иметь покрытие из биодеградируемого и небиодеградируемого полимера, не содержащего лекарственного вещества. Каркас может иметь полимерное покрытие частично или полностью. Репрезентативные полимеры, которые могут быть использованы для покрытия и/или выделения лекарственного вещества, включают, но не ограничиваясь перечисленным, метакрилатные полимеры, полиэтиленимин и сульфат декстрана, сополимер поливинилсилоксана и полиэтиленимина (поли(винилсилоксан)экополимерполиэтиленимин), фосфорилхолин, полиэтилметакрилат, полиуретан, полиэтиленгликоль, сополимер молочной и гликолевой кислот, гидроксиапатит, полимолочная кислота, полигидроксивалерат и его сополимеры, полигидроксибутират и его сополимеры, поликапролактон, полидиоксанон, полиангидриды, полицианокрилаты, полиаминокислоты, полиортоэфиры, полиэфиры, коллаген, желатин, целлюлозные полимеры, хитозаны, альгинаты или их сочетания. В число других примеров материалов, которые могут быть использованы в качестве покрытия для каркаса, в частности, входят: коллаген, фибронектин, экстрацеллюлярные матричные протеины, винкулин, агар, а также агароза. Следует понимать, что могут быть использованы различные смеси полимеров.In some embodiments, the outer surface of the porous scaffold is roughened to promote tissue penetration. In some embodiments, the porous framework includes various drug-eluting polymer coatings. In other embodiments, the porous scaffold may be coated with a biodegradable and non-biodegradable drug-free polymer. The frame may have a polymer coating partially or completely. Representative polymers that can be used to coat and/or release a drug include, but are not limited to, methacrylate polymers, polyethyleneimine and dextran sulfate, polyvinylsiloxane-polyethyleneimine copolymer (poly(vinylsiloxane)ecopolymerpolyethyleneimine), phosphorylcholine, polyethyl methacrylate, polyurethane, polyethylene glycol , copolymer of lactic and glycolic acids, hydroxyapatite, polylactic acid, polyhydroxyvalerate and its copolymers, polyhydroxybutyrate and its copolymers, polycaprolactone, polydioxanone, polyanhydrides, polycyanoacrylates, polyamino acids, polyorthoesters, polyesters, collagen, gelatin, cellulose polymers, chitosan, alginates, or combinations thereof. Other examples of materials that can be used as scaffold coatings include, inter alia: collagen, fibronectin, extracellular matrix proteins, vinculin, agar, and agarose. It should be understood that various mixtures of polymers can be used.
С учетом выделения лекарственных веществ в некоторых иллюстративных вариантах изготовления пористый каркас содержит антибиотическое покрытие для минимизации инфицирования. Репрезентативные антибиотики включают, но не ограничиваясь перечисленным, ампициллин, тетрациклин, нафциллин, оксациллин, клоксациллин, диклоксациллин, флуклоксациллин, ванкомицин, канамицин, гентамицин, стрептомицин, клиндамицин, триметоприм-сульфаметазол, линезолид, тейкопланин, эритромицин, ципрофлоксацин, рифампин, пенициллин, амоксициллин, сульфонамиды, налидиксовую кислоту, норфлоксацин, ципрофлоксацин, офлоксацин, спарфлоксацин, ломефлоксацин, флероксацин, пефлоксацин, амифлоксацин, 5-фторурацил, хлорамфеникол, полимиксин, митомицин, хлорохин, новобиоцин, нитроимидазол. В другом варианте изготовления пористый каркас содержит бактерицидные агенты. Репрезентативные бактерицидные агенты включают, но не ограничиваясь перечисленным, бензалкония хлорид, хлоргексидина глюконат, сорбиновую кислоту и ее соли, тимеросал, хлорбутанол, фенетиловый спирт, а также п-гидроксибензоат.In view of drug release, in some exemplary embodiments, the porous scaffold contains an antibiotic coating to minimize infection. Representative antibiotics include, but are not limited to, ampicillin, tetracycline, nafcillin, oxacillin, cloxacillin, dicloxacillin, flucloxacillin, vancomycin, kanamycin, gentamicin, streptomycin, clindamycin, trimethoprim-sulfamethazole, linezolid, teicoplanin, erythromycin, ciprofloxacin, rifampin, penicillin , sulfonamides, nalidixic acid, norfloxacin, ciprofloxacin, ofloxacin, sparfloxacin, lomefloxacin, fleroxacin, pefloxacin, amifloxacin, 5-fluorouracil, chloramphenicol, polymyxin, mitomycin, chloroquine, novobiocin, nitroimidazole. In another embodiment, the porous framework contains bactericidal agents. Representative bactericidal agents include, but are not limited to, benzalkonium chloride, chlorhexidine gluconate, sorbic acid and its salts, thimerosal, chlorobutanol, phenethyl alcohol, and p-hydroxybenzoate.
В некоторых других вариантах изготовления детали устройства для трансплантации клеток имеют покрытие с участием антифиброзных препаратов для ингибирования образования капсулы из фиброзной ткани. Репрезентативные антифиброзные агенты включают, но не ограничиваясь перечисленным, паклитаксел, еверолимус, такролимус, рапамицин, халофугинон гидробромид, комбретастатин, а также их аналоги и производные (такие как комбретастатин А-1, А-2, А-3, А-4, А-5, А-6, В-1, В-2, В-3, В-4, D-1, D-2 и комбретастатина А-4 фосфат (Оксиджен), доцетаксел, винбластин, винкристин, винкристина сульфат, виндесин, винорелбин, камптотецин, топотекан, иринотекан, этопозид, тенипозид, антрамицин, митоксантрон, меногарил, ногаламицин, аклациномицин А, оливомицин А, хромомицин A3, пликамицин, метотрексат, эдатрексат, триметрексат, ралтитрексид, пиритрексим, деноптерин, томудекс, птероптерин, а также их производные и аналоги. В некоторых вариантах изготовления устройство для трансплантации клеток может также включать в себя полиметилметакрилат или костный цемент, либо другие типы цианоакрилатов.In some other embodiments, parts of the cell transplant device are coated with anti-fibrotic drugs to inhibit capsule formation from fibrous tissue. Representative antifibrotic agents include, but are not limited to, paclitaxel, everolimus, tacrolimus, rapamycin, halofuginone hydrobromide, combretastatin, and their analogs and derivatives (such as combretastatin A-1, A-2, A-3, A-4, A -5, A-6, B-1, B-2, B-3, B-4, D-1, D-2 and combretastatin A-4 phosphate (Oxygen), docetaxel, vinblastine, vincristine, vincristine sulfate, vindesine , vinorelbine, camptothecin, topotecan, irinotecan, etoposide, teniposide, anthramycin, mitoxantrone, menogaryl, nogalamycin, aclacinomycin A, olivomycin A, chromomycin A3, plicamycin, methotrexate, edatrexate, trimetrexate, raltitrexide, pyrithrexim, denopterin, tomodex, pteropterin, and Derivatives and Analogues Them In some embodiments, the cell transplant device may also include poly(methyl methacrylate) or bone cement or other types of cyanoacrylates.
В некоторых вариантах изготовления пористый каркас выполнен из материала, позволяющего визуализировать имплантированное устройство с использованием, например, технологий МРТ, функционального МРТ, КТ-сканирования, рентгенографии, ультразвукового исследования, ПЭТ-сканирования и т.д. В одном таком варианте изготовления пористый каркас содержит полимерную сетку (например, полипропиленовую, политетрафторэтиленовую (ПТФЭ), полиуретановую, полиэфирные сетки, сетки из шелка и т.д.), которые иммунологически совместимы и позволяют визуализировать новообразованную сосудистую ткань. В другом варианте изготовления пористый каркас содержит комбинацию материалов. В одном таком варианте изготовления пористый каркас содержит сплетенные полипропиленовых и шелковых нитей.In some embodiments, the porous scaffold is made of a material that allows imaging of the implanted device using, for example, MRI, functional MRI, CT scanning, radiography, ultrasound, PET scanning, and so on. In one such manufacturing embodiment, the porous scaffold contains a polymeric mesh (eg, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyurethane, polyester meshes, silk meshes, etc.) that are immunologically compatible and allow visualization of the newly formed vascular tissue. In another embodiment, the porous frame contains a combination of materials. In one such manufacturing embodiment, the porous frame contains woven polypropylene and silk threads.
Размер пор материала каркаса подобран так, чтобы способствовать инкорпорированию и васкулиризации в камере пористого каркаса. В некоторых других вариантах изготовления размер пор может леThe pore size of the scaffold material is chosen to promote incorporation and vascularization within the porous scaffold chamber. In some other embodiments, the pore size may be
- 5 040824 жать в диапазоне от около 50 нм до 5 мм. В одном примере варианта изготовления пористый каркас содержит плетеную полипропиленовую сетку, диаметр пор которой составляет 0,53 мм.- 5 040824 press in the range from about 50 nm to 5 mm. In one exemplary embodiment, the porous scaffold comprises a woven polypropylene mesh having a pore diameter of 0.53 mm.
В некоторых вариантах изготовления размер пор подобран так, чтобы не допустить проникновения иммунных клеток или иммунных агентов в имплантированное устройство. В некоторых других вариантах изготовления размер пор не обязательно должен быть выполнен так, чтобы исключить инфильтрацию иммунных клеток или иммунных агентов в устройство. Это происходит в тех случаях, когда, например, устройство используется для трансплантации комбинации клеток, в том числе иммунозащитных клеток (например, клеток Сертоли, мезенхимальных стволовых клеток и т.д.), способных обеспечить иммунную защиту котрансплантированным клеткам. Это также происходит в тех случаях, когда, например, устройство используется для трансплантации сингенных клеток или клеток, полученных от пациента, которому производится трансплантация.In some embodiments, the pore size is chosen to prevent penetration of immune cells or immune agents into the implanted device. In some other embodiments, the pore size need not be such that immune cells or immune agents cannot be infiltrated into the device. This occurs when, for example, the device is used to transplant a combination of cells, including immunoprotective cells (eg, Sertoli cells, mesenchymal stem cells, etc.) capable of providing immune protection to co-transplanted cells. This also occurs when, for example, the device is used for transplantation of syngeneic cells or cells derived from the transplanted patient.
Вкладыш или система вкладышей устройства для трансплантации клеток выполнены с возможностью встраивания в камеру в пористом каркасе. Вкладыш или система вкладышей может содержать непористый материал (например, политетрафторэтилен (ПТФЭ), полипропилен и т.д.), ингибирующий врастание биологической ткани во вкладыш или систему вкладышей. Вкладыш или система вкладышей могут представлять собой полую или цельную конструкцию. Однако если используется полый вкладыш, следует принять меры для предотвращения инфильтрации коллагена или любого другого биологического материла в полость вкладыша, когда устройство имплантировано в ткань организма хозяина. Система вкладышей будет подробнее рассмотрена ниже.The insert or insert system of the cell transplantation device is designed to fit into a chamber in a porous frame. The liner or liner system may contain a non-porous material (eg, polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene, etc.) that inhibits the ingrowth of biological tissue into the liner or liner system. The liner or liner system may be a hollow or one piece design. However, if a hollow liner is used, care should be taken to prevent collagen or any other biological material from infiltrating the liner cavity when the device is implanted in the host tissue. The insert system will be discussed in more detail below.
В некоторых вариантах изготовления проксимальный конец вкладыша или системы вкладышей соединены с уплотнителем. В подобном варианте изготовления уплотнитель выполнен с возможностью закрытия проксимального конца камеры, когда вкладыш или система вкладышей полностью введены в камеру пористого каркаса. Уплотнитель выполнен с возможностью удерживания вкладыша или системы вкладышей на своем месте внутри пористого каркаса. В другом варианте изготовления уплотнитель отделен от вкладыша или системы вкладышей. В еще одном варианте изготовления уплотнитель соединен с пористым каркасом. Кроме того, в некоторых примерах вариантов изготовления проксимальный конец камеры закрыт с использованием хирургических нитей и/или сосудистых клипсов без применения отдельного уплотнителя.In some embodiments, the proximal end of the liner or liner system is connected to a seal. In such an embodiment, the seal is configured to close the proximal end of the chamber when the liner or liner system is fully inserted into the porous scaffold chamber. The seal is configured to hold the liner or liner system in place within the porous frame. In another embodiment, the seal is separate from the liner or liner system. In another embodiment, the seal is connected to a porous frame. In addition, in some exemplary embodiments, the proximal end of the chamber is closed using surgical sutures and/or vascular clips without the use of a separate sealant.
Будучи имплантированным в организм хозяина, пористый каркас устройства способствует врастанию сосудистой или соединительной ткани, так что вкладыш или система вкладышей, расположенные в каркасе, становятся инкапсулированными в васкулиризованную тканевую матрицу. Когда вкладыш или система вкладышей извлекаются из пористого каркаса, в устройстве образуется неоваскуляризованная камера, которую далее можно использовать для удерживания клеточного материла в организме хозяина.Once implanted in the host body, the porous scaffold of the device promotes ingrowth of vascular or connective tissue such that the insert or insert system located in the scaffold becomes encapsulated in a vascularized tissue matrix. When the insert or insert system is removed from the porous scaffold, a neovascularized chamber is formed in the device, which can then be used to retain the cellular material in the host.
Размеры пористого каркаса, а также вкладыша или системы вкладышей подобраны так, чтобы обеспечить оптимальное отношение площади поверхности к объему для содержания клеток in vivo и для обеспечения длительного выживания клеток в неоваскуляризованной камере. Аналогичным образом количество камер в устройстве для трансплантации определяют на основе объема и/или количества клеток, которые должны быть трансплантированы. В некоторых вариантах изготовления общий объем устройства для трансплантации клеток регулируется путем увеличения или уменьшения числа камер при поддержке оптимального отношения площади поверхности к объему каждой отдельной камеры. В других вариантах изготовления для изменения общего объема регулируется длина камер. По альтернативному варианту в различных вариантах изготовления устройство для трансплантации клеток содержит фиксированное количество камер, однако инфузия клеток проводится только в выбираемое число камер в зависимости от общего требуемого объема устройства. В других вариантах изготовления для изменения общего требуемого объема регулируется как длина камер, так и число камер.The dimensions of the porous scaffold and the liner or liner system are sized to provide an optimal surface area to volume ratio for in vivo cell containment and to ensure long cell survival in the neovascularized chamber. Similarly, the number of chambers in the transplant device is determined based on the volume and/or number of cells to be transplanted. In some embodiments, the overall volume of the cell transplant device is adjusted by increasing or decreasing the number of chambers while maintaining an optimal surface area to volume ratio for each individual chamber. In other embodiments, the length of the chambers is adjusted to change the total volume. Alternatively, in various manufacturing embodiments, the cell transplant device contains a fixed number of chambers, however, cells are infused into only a selectable number of chambers, depending on the total required volume of the device. In other embodiments, both the length of the chambers and the number of chambers are adjusted to change the total volume required.
Описанное устройство для трансплантации клеток может имплантироваться либо подкожно, либо интраперитонеально в организм хозяина, в том числе в сальник, или на другом подходящем участке. По альтернативному варианту описанное устройство для трансплантации клеток может имплантироваться частично интраперитонеально в организм хозяина, в том числе в сальник, или на другом подходящем участке, и продолжаться в подкожной среде. В одном варианте изготовления клетки могут загружаться на участок устройства, продолжающийся в подкожной среде, в то время как остальная часть устройства пребывает в интраперитонеальной среде. В другом варианте изготовления устройство для трансплантации клеток может имплантироваться в головной мозг, область спинного мозга или любой другой орган по необходимости для получения терапевтического эффекта от трансплантированных клеток. В большинстве случаев организмом хозяина является человеческий организм, но может быть также иное млекопитающее или немлекопитающее существо. Процедура трансплантации клеток представляет собой двухэтапный процесс, содержащий этап имплантации устройства, за которым следует этап инфузии клеток (трансплантации клеток). Этап инфузии клеток реализуется после инкубационного периода in vivo, в течение которого происходит инфильтрация васкуляризованной коллагеновой матрицы в имплантированное устройство. В одном варианте изготовления инкубационный период составляет примерно тридцать дней, что является достаточным временем для ангиогенеза и инфильтрации коллагена в пористый каркас. Инкубационный период может быть продлен или укорочен в зависимости от требуемой или жеThe described cell transplant device can be implanted either subcutaneously or intraperitoneally into the host body, including the omentum, or other suitable site. Alternatively, the described cell transplantation device can be implanted partially intraperitoneally into the host body, including the omentum, or other suitable site, and continue in the subcutaneous environment. In one embodiment, the cells may be loaded onto a portion of the device extending into the subcutaneous environment while the remainder of the device resides in the intraperitoneal environment. In another embodiment, the cell transplant device can be implanted in the brain, spinal cord region, or any other organ as needed to obtain a therapeutic effect from the transplanted cells. In most cases, the host organism is a human organism, but may also be other mammals or non-mammals. The cell transplantation procedure is a two-step process comprising a device implantation step followed by a cell infusion (cell transplantation) step. The cell infusion step occurs after an in vivo incubation period during which the vascularized collagen matrix infiltrates into the implanted device. In one embodiment, the incubation period is approximately thirty days, which is sufficient time for angiogenesis and collagen infiltration into the porous scaffold. The incubation period can be extended or shortened depending on the required or
- 6 040824 лаемой степени неоваскуляризации или образования ткани (коллагена и клеток). Например, васкуляризация устройств для трансплантации может проходить с различной скоростью в зависимости от материала устройства, размеров или имеющихся покрытий, таких как антибиотические покрытия, факторов роста и т.д. Васкуляризация устройств для трансплантации может также проходить с различной скоростью в различных организмах хозяина или в различных тканях одного организма хозяина. Определение соответствующего инкубационного периода входит в компетенцию специалиста в данной области техники. Например, перед доставкой клеток могут быть проведены визуализирующие исследования, чтобы убедиться, что в процессе инкубационного периода вокруг стенок пористого каркаса и внутри них произошло достаточное отложение сосудистой и/или соединительной ткани. Для выполнения этапа инфузии клеток путем хирургического надреза обеспечивается доступ к участку имплантации, после чего вкладыш или система вкладышей извлекаются из пористого каркаса для образования в каркасе кармана, выстланного коллагеном и кровеносными сосудами. Далее клеточный материал доставляется в васкуляризованный карман, после чего пористый каркас повторно уплотняется. В другом варианте изготовления процедура трансплантации клеток представляет собой одноэтапный процесс, при котором размещение устройства и имплантация клеток происходят в одно и то же время. В этом случае клетки могут размещаться в матрице так, чтобы не происходила их утечка через поры устройства либо, по альтернативному варианту, устройство может иметь покрытие из деградируемого полимера, чтобы предотвратить утечку клеток из устройства в процессе развития коллагена и ангиогенеза.- 6 040824 Degree of neovascularization or tissue formation (collagen and cells). For example, vascularization of transplant devices may proceed at different rates depending on device material, dimensions, or coatings available such as antibiotic coatings, growth factors, and so on. Vascularization of transplant devices can also occur at different rates in different host organisms or in different tissues of the same host organism. Determining the appropriate incubation period is within the skill of the art. For example, prior to cell delivery, imaging studies may be performed to ensure that sufficient vascular and/or connective tissue deposition has occurred around and within the walls of the porous scaffold during the incubation period. To perform the cell infusion step, a surgical incision provides access to the implant site, after which the liner or liner system is removed from the porous scaffold to form a pocket lined with collagen and blood vessels in the scaffold. Next, the cellular material is delivered to the vascularized pocket, after which the porous scaffold is recompacted. In another embodiment, the cell transplantation procedure is a one-step process in which device placement and cell implantation occur at the same time. In this case, the cells may be placed in the matrix so that they do not leak through the pores of the device, or alternatively, the device may be coated with a degradable polymer to prevent cell leakage from the device during collagen development and angiogenesis.
В некоторых вариантах изготовления до загрузки в камеру любого из устройств для трансплантации, представленных в настоящем описании, трансплантируемые клетки могут быть объединены с биосовместимым вязким раствором или биодеградируемым полимерным материалом. Биодеградируемый полимер обеспечит защиту клеток, пока не произойдет полная васкуляризация устройства в организме хозяина. Данные материалы могут помещаться в камеру до или после размещения устройства в организме хозяина, но до того как в устройстве сформировались коллагеновая матрица и сосудистые структуры. Клетки, объединенные с биосовместимым вязким раствором или биодеградируемым полимерным материалом, особенно целесообразны в устройствах, выполненных с возможностью загрузки клетками до имплантации устройства в организм хозяина. Репрезентативные полимеры, которые могут быть использованы в качестве биодеградируемых материалов совместно с клетками, включают, но не ограничиваясь перечисленным, полиэтиленимин и сульфат декстрана, сополимер поливинилсилоксана и полиэтиленимина, фосфорилхолин, полиэтиленгликоль, сополимер молочной и гликолевой кислот, полимолочная кислота, полигидроксивалерат и его сополимеры, полигидроксибутират и его сополимеры, полидиоксанон, полиангидриды, полиаминокислоты, полиортоэфиры, полиэфиры, коллаген, желатин, целлюлозные полимеры, хитозаны, альгинаты, фибронектин, экстрацеллюлярные матричные протеины, винкулин, агар, агароза, гиалуроновую кислоту, матригель, а также их сочетания.In some embodiments, the cells to be transplanted may be combined with a biocompatible viscous solution or biodegradable polymeric material prior to being loaded into the chamber of any of the transplant devices provided herein. The biodegradable polymer will provide cell protection until the device is fully vascularized in the host. These materials may be placed in the chamber before or after the device has been placed in the host, but before the collagen matrix and vascular structures have formed in the device. Cells combined with a biocompatible viscous solution or biodegradable polymeric material are particularly useful in devices capable of being loaded with cells prior to implantation of the device into the host. Representative polymers that can be used as biodegradable materials with cells include, but are not limited to, polyethyleneimine and dextran sulfate, polyvinylsiloxane-polyethyleneimine copolymer, phosphorylcholine, polyethylene glycol, lactic acid-glycolic acid copolymer, polylactic acid, polyhydroxyvalerate and its copolymers, polyhydroxybutyrate and its copolymers, polydioxanone, polyanhydrides, polyamino acids, polyorthoesters, polyesters, collagen, gelatin, cellulose polymers, chitosans, alginates, fibronectin, extracellular matrix proteins, vinculin, agar, agarose, hyaluronic acid, matrigel, and combinations thereof.
Следует отметить, что клетки могут размещаться в устройстве; однако клетки также могут быть инкапсулированы. Следующее описание представлено в качестве примера, но не в ограничительном смысле. В число примеров полимерных систем для инкапсуляции клеток входят инкапсуляция в альгинатную оболочку, полисахаридные гидрогели, хитозан, альгинад кальция или бария, слоистая матрица алтината и полилизина, фотополимеризуемый полимер полиэтиленгликоля для инкапсуляции отдельных клеток или клеточных кластеров, поликрилаты, в том числе гидроксиэтилметакрилат, метилметакрилат, силиконовые капсулы, силиконовые нанокапсулы, а также полимембраны (сополимер винилхлорида с акрилонитрилом).It should be noted that the cells can be placed in the device; however, cells can also be encapsulated. The following description is provided by way of example, but not in a limiting sense. Examples of polymeric systems for cell encapsulation include alginate shell encapsulation, polysaccharide hydrogels, chitosan, calcium or barium alginate, altinate and polylysine layered matrix, photopolymerizable polyethylene glycol polymer for single cell or cell cluster encapsulation, polyacrylates, including hydroxyethyl methacrylate, methyl methacrylate, silicone capsules, silicone nanocapsules, as well as polymembranes (copolymer of vinyl chloride with acrylonitrile).
На фиг. 1А-1Е показаны различные примеры вариантов изготовления устройства 1 для трансплантации клеток. Устройство 1 содержит полимерную сетку (например, полипропиленовую сетку, ПТФЭсетку или любой другой пригодный материал), образующую пористую камеру 2 для содержания клеток в организме хозяина. В некоторых вариантах изготовления устройство 1 может содержать 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 или более пористых камер 2. Доступность множества камер позволяет использовать любое число или сочетание камер в зависимости от требуемого объема клеточного материла, определение которого находится в компетенцию специалиста в данной области техники.In FIG. 1A-1E show various examples of embodiments of the cell transplant device 1. The device 1 contains a polymer mesh (eg polypropylene mesh, PTFE mesh or any other suitable material) forming a porous chamber 2 for containing cells in the host organism. In some embodiments, device 1 may comprise 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, or more porous chambers 2. The availability of multiple chambers allows any number or combination of chambers to be used, depending on the required volume of cellular material, the determination of which is within the competence of a person skilled in the art.
Как показано на фиг. 1А, устройство 1 содержит проксимальный конец 3, дистальный конец 4, а также вкладыш 5, помещенный в пористую камеру 2. В одном варианте изготовления пористая камера 2 имеет трубчатую форму, при этом вкладыш 5 выполнен в виде цилиндра и продолжается вдоль полости пористой камеры 2. В другом примере варианта изготовления пористая камера 2 содержит отверстие на проксимальном конце 3. Отверстие на проксимальном конце 3 выполнено с возможностью обеспечения введения вкладыша 5 и отвода его назад из пористой камеры 2. В одном таком примере варианта изготовления отверстие на проксимальном конце 3 имеет уплотнение с использованием хирургических нитей и/или сосудистых зажимов в процессе инкубации устройства и после инфузии клеток в устройство. Средний специалист в данной области техники поймет, что для уплотнения отверстия на проксимальном конце 3 может быть использован любой другой хирургический уплотнительный элемент, например, микрососудистые клипсы, зажимы и т.д. В другом варианте изготовления устройство 1 содержит непористый клапан 6 на проксимальном конце 3, как показано на фиг. 1В. В одном таком примере варианта изготовления клапан 6 выполнен из силикона. Клапан 6 может быть уплотнен с использованием хирургичеAs shown in FIG. 1A, device 1 comprises a proximal end 3, a distal end 4, and an insert 5 placed in a porous chamber 2. In one embodiment, the porous chamber 2 is tubular in shape, with the insert 5 being cylindrical and extending along the cavity of the porous chamber 2 In another exemplary embodiment, the porous chamber 2 includes an opening at the proximal end 3. The opening at the proximal end 3 is configured to allow insertion of the liner 5 and retraction from the porous chamber 2. In one such exemplary embodiment, the opening at the proximal end 3 has a seal using surgical sutures and/or vascular clamps during device incubation and after cell infusion into the device. One of ordinary skill in the art will appreciate that any other surgical sealing element, such as microvascular clips, clamps, etc., can be used to seal the opening at the proximal end 3. In another embodiment, the device 1 includes a non-porous valve 6 at the proximal end 3 as shown in FIG. 1B. In one such manufacturing example, the valve 6 is made of silicone. Valve 6 can be sealed using a surgical
- 7 040824 ских нитей, зажимов или любых других пригодных уплотнительных механизмов в процессе инкубации устройства и после инфузии клеток в устройство. В одном примере варианта изготовления дистальный конец 4 устройства 1 содержит закругленную или плоскую нижнюю поверхность. В другом варианте изготовления устройство 1 содержит отверстие на дистальном конце 4, которое может быть уплотнено с использованием хирургических нитей, зажимов или любого другого хирургического уплотнительного элемента в процессе инкубации устройства и после инфузии клеток в устройство. В еще одном примере варианта изготовления, как показано на фиг. 1С, дистальный конец 4 содержит непористый участок 7, предотвращающий врастание ткани на дистальном конце устройства и способствующий извлечению вкладыша 5 из устройства до инфузии клеток.- 7 040824 sutures, clips, or any other suitable sealing mechanism during device incubation and after cell infusion into the device. In one exemplary embodiment, the distal end 4 of the device 1 comprises a rounded or flat bottom surface. In another embodiment, the device 1 includes an opening at the distal end 4 that can be sealed using surgical sutures, clips, or any other surgical sealing element during device incubation and after cell infusion into the device. In yet another example of a manufacturing embodiment, as shown in FIG. 1C, the distal end 4 includes a non-porous region 7 to prevent tissue ingrowth at the distal end of the device and to facilitate removal of the insert 5 from the device prior to cell infusion.
В некоторых вариантах изготовления, как показано на фиг. 1D, проксимальный конец вкладыша 5 соединен с уплотнителем 8. В одном таком варианте изготовления уплотнитель 8 выполнен с возможностью закрытия отверстия на проксимальном конце 3, когда вкладыш 5 введен в камеру 5. Уплотнитель 8 выполнен с возможностью удерживания вкладыша 5 на своем месте внутри пористой камеры. В другом варианте изготовления вкладыш 5 длинней пористой камеры 2 и выполняет функции уплотнителя как на проксимальном конце 3, так и на дистальном конце 4, как показано на фиг. 1E. Кромки пористой камеры 2 вокруг вкладыша 5 уплотнены с использованием хирургических нитей и/или хирургического клея. После удаления вкладыша 5 до инфузии клеток отверстия на проксимальном конце 3 и дистальном конце 4 могут быть уплотнены с использованием хирургических нитей, сосудистых зажимов или любого другого пригодного уплотнительного механизма, как ясно среднему специалисту в данной области техники.In some embodiments, as shown in FIG. 1D, the proximal end of the liner 5 is connected to the seal 8. In one such embodiment, the seal 8 is configured to close the opening at the proximal end 3 when the liner 5 is inserted into the chamber 5. The seal 8 is configured to hold the liner 5 in place within the porous chamber. . In another embodiment, the liner 5 of the long porous chamber 2 functions as a seal both at the proximal end 3 and at the distal end 4, as shown in FIG. 1E. The edges of the porous chamber 2 around the insert 5 are sealed using surgical sutures and/or surgical adhesive. After the insert 5 is removed prior to cell infusion, the openings at the proximal end 3 and distal end 4 may be sealed using surgical sutures, vascular clamps, or any other suitable sealing mechanism, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art.
В некоторых примерах вариантов изготовления устройство 1 содержит множество пористых камер 2, которые латерально соединены друг с другом. В одном таком варианте изготовления множество пористых камер 2 образовано, например, с помощью ультразвуковой сварки верхней и нижней поверхностей пористого материала вдоль линии, по существу параллельной продольной оси устройства. На фиг. 1F показано устройство для трансплантации клеток, имеющее восемь пористых камер 2. В каждой камере 2 размещен вкладыш 5 на этапе инкубации устройства. Вкладыши 5 удаляются из камер 2 до инфузии клеток в камеры. В одном варианте изготовления устройство 1 содержит восемь пористых камер и имеет общую длину 50 мм при ширине 45 мм. Каждая пористая камера 2 имеет внутренний диаметр, не превышающий 2,5 мм, и вмещает вкладыш 5, длина которого составляет примерно 40 мм, а диаметр 2,5 мм. В одном таком варианте изготовления вкладыш 5 выполнен из непористого биосовместимого материла, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ).In some exemplary embodiments, device 1 comprises a plurality of porous chambers 2 that are laterally connected to one another. In one such manufacturing embodiment, a plurality of porous chambers 2 are formed, for example, by ultrasonic welding of the upper and lower surfaces of the porous material along a line substantially parallel to the longitudinal axis of the device. In FIG. 1F shows a cell transplant device having eight porous chambers 2. An insert 5 is placed in each chamber 2 during the incubation step of the device. Inserts 5 are removed from chambers 2 prior to infusion of cells into the chambers. In one embodiment, the device 1 contains eight porous chambers and has a total length of 50 mm by a width of 45 mm. Each porous chamber 2 has an internal diameter not exceeding 2.5 mm and accommodates an insert 5 which is approximately 40 mm long and 2.5 mm in diameter. In one such embodiment, the liner 5 is made from a non-porous biocompatible material such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
В примерах вариантов изготовления устройство для трансплантации клеток в настоящем раскрытии образовано полипропиленовыми сетками, пригодными для использования в медицине, например, пропиленовой вязаной сетки (РРКМ), закупленной у SURGICALMESH™, Брукфилд, Коннектикут, США. В иллюстративных вариантах изготовления сетки выполнены из монофиламентных нитей диаметром от 0,1 до 0,3 мм, при этом размеры пор сетки составляют от 0,3 до 1 мм, от 0,4 до 0,85 мм, а также от 0,5 до 0,6 мм. На фиг. 2A-2D показаны различные примеры конфигураций сеток, которые могут быть использованы для образования устройств для трансплантации клеток. На фиг. 2А показана полипропиленовая сетка (РРКМ601) с размером пор 0,5 мм и толщиной монофиламентной нити 0,3 мм; на фиг. 2В показана полипропиленовая сетка (РРКМ602) с размером пор 0,53 мм и толщиной монофиламентной нити 0,18 мм; на фиг. 2С показана полипропиленовая сетка (РРКМ404) с размером пор 0,53 мм и толщиной монофиламентной нити 0,13 мм; а на фиг. 2D показана полипропиленовая сетка (РРКМ604) с размером пор 0,85 мм и толщиной монофиламентной нити 0,2 мм.In exemplary embodiments, the cell transplant device of the present disclosure is formed from polypropylene meshes suitable for medical use, such as propylene knitted mesh (PPKM) purchased from SURGICALMESH™, Brookfield, CT, USA. In exemplary embodiments, meshes are made from monofilament yarns with a diameter of 0.1 to 0.3 mm, with mesh pore sizes ranging from 0.3 to 1 mm, from 0.4 to 0.85 mm, and also from 0.5 up to 0.6 mm. In FIG. 2A-2D show various examples of mesh configurations that can be used to form cell transplant devices. In FIG. 2A shows a polypropylene mesh (PPKM601) with a pore size of 0.5 mm and a monofilament yarn thickness of 0.3 mm; in fig. 2B shows a polypropylene mesh (PPKM602) with a pore size of 0.53 mm and a monofilament yarn thickness of 0.18 mm; in fig. 2C shows a polypropylene mesh (PPKM404) with a pore size of 0.53 mm and a monofilament yarn thickness of 0.13 mm; and in fig. 2D shows a polypropylene mesh (PPKM604) with a pore size of 0.85 mm and a monofilament yarn thickness of 0.2 mm.
На фиг. 3А показан другой пример варианта изготовления устройства 10 для трансплантации клеток. На фиг. 3В показаны компоненты устройства 10 для трансплантации клеток. Устройство 10 содержит пористый каркас 12, первичный уплотнитель 14, по меньшей мере одну систему вкладышей, содержащую внешний вкладыш 16 и внутренний вкладыш 18, а также вторичный уплотнитель 20.In FIG. 3A shows another exemplary embodiment of a cell transplant device 10. In FIG. 3B shows the components of a cell transplant device 10. The device 10 comprises a porous frame 12, a primary seal 14, at least one liner system comprising an outer liner 16 and an inner liner 18, and a secondary seal 20.
Как показано на фиг. 4, пористый каркас 12 устройства 10 для трансплантации клеток может содержать полимерную сетку (например, полипропиленовую сетку, ПТФЭ-сетку или любой другой пригодный материал), образующую одну или несколько пористых камер 22 для содержания клеток в организме хозяина. В некоторых вариантах изготовления пористый каркас 12 может содержать 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 или более пористых камер 22.As shown in FIG. 4, the porous frame 12 of the cell transplant device 10 may comprise a polymeric mesh (eg, polypropylene mesh, PTFE mesh, or any other suitable material) defining one or more porous chambers 22 for containing cells in the host body. In some embodiments, the porous frame 12 may contain 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or more porous chambers 22.
Доступность множества камер позволяет использовать любое число или сочетание камер в зависимости от требуемого объема клеточного материла, определение которого находится в компетенцию специалиста в данной области техники.The availability of multiple chambers allows any number or combination of chambers to be used depending on the volume of cell material required, the determination of which is within the skill of the art.
Пористые камеры 22 могут быть созданы, например, путем соединения верхней и нижней поверхностей пористого каркаса 12 вдоль линии, по существу параллельной продольной оси устройства. Множество пористых камер 22 могут иметь одинаковые или разные размеры сечений и площади поверхности. В одном варианте изготовления множество пористых камер 22 образовано путем ультразвуковой сварки полимерной сетки от проксимального конца 24 до дистального конца 26 каркаса. Верхние и нижние поверхности пористого каркаса 12 являются непрерывными по одной или нескольким пористым камерам 22, при этом непрерывность нарушается только линиями 28 сварных швов, образованных при ультразвуковой сварке, проходящими по существу параллельно продольной оси пористого каркаса 12.The porous chambers 22 can be created, for example, by joining the top and bottom surfaces of the porous frame 12 along a line substantially parallel to the longitudinal axis of the device. The plurality of porous chambers 22 may have the same or different cross-sectional dimensions and surface areas. In one embodiment, a plurality of porous chambers 22 is formed by ultrasonic welding of a polymer mesh from the proximal end 24 to the distal end 26 of the scaffold. The top and bottom surfaces of the porous scaffold 12 are continuous across one or more porous chambers 22, with continuity broken only by ultrasonic weld lines 28 extending substantially parallel to the longitudinal axis of the porous scaffold 12.
- 8 040824- 8 040824
Верхняя и нижняя поверхности могут быть незначительно вдавлены на каждой линии сварного шва, что предоставляет дополнительную площадь поверхности для васкуляризации и придает физическую устойчивость устройству 10 в организме хозяина. В одном варианте изготовления кромки на дистальном конце 26 выполнены на конус и соединены друг с другом ультразвуковой сваркой для уплотнения дистального конца 26.The top and bottom surfaces may be slightly depressed at each weld line, which provides additional surface area for vascularization and physical stability of the device 10 in the host. In one embodiment, the edges at the distal end 26 are tapered and joined together by ultrasonic welding to seal the distal end 26.
Как показано на фиг. 3В, первичный уплотнитель 14 выполнен с возможностью уплотнения одной или более пористых камер 22 в процессе инкубации устройства и после инфузии клеток. Первичный уплотнитель 14 содержит инертную биосовместимую полимерную пленку или любой другой пригодный материал. В одном варианте изготовления первичный уплотнитель 14 приварен с помощью ультразвуковой сварки на латеральных кромках и выполненном на конус проксимальном конце 31, как показано на фиг. 5А и 5В. Дистальный конец 32 первичного уплотнителя 14 крепится к проксимальному концу 24 пористого каркаса 12. В одном варианте изготовления дистальный конец 32 приварен с помощью ультразвуковой сварки к проксимальному концу 24 пористого каркаса 12.As shown in FIG. 3B, primary seal 14 is configured to seal one or more porous chambers 22 during device incubation and after cell infusion. The primary seal 14 contains an inert biocompatible polymer film or any other suitable material. In one embodiment, the primary seal 14 is ultrasonically welded at the lateral edges and the tapered proximal end 31 as shown in FIG. 5A and 5B. The distal end 32 of the primary seal 14 is attached to the proximal end 24 of the porous frame 12. In one embodiment, the distal end 32 is ultrasonically welded to the proximal end 24 of the porous frame 12.
В различных вариантах изготовления первичный уплотнитель 14 содержит повторно уплотняемый затвор 34, способствующий поддержке по меньшей мере одного внешнего вкладыша 16 в пористой камере 22 в процессе инкубационного периода. Затвор 34 также предотвращает утечку клеточного материала в ходе процесса инфузии клеток. В качестве затвора 34 может быть использован любой пригодный повторно уплотняемый запорный механизм. В одном варианте изготовления затвор 34 содержит взаимоблокировочные элементы в виде паза и выступа, образующие герметичное уплотнение при сжатии вместе и размыкающиеся при разведении верхней и нижней поверхностей уплотнителя 14 на проксимальном конце 31. По истечении инкубационного периода устройства к внешнему вкладышу 16 получают доступ путем обрезки проксимального конца 31 первичного уплотнителя 14 и открытия повторно уплотняемого затвора 34. После того как клеточный материал доставлен в пористый каркас 12, затвор 34 повторно закрывают, а проксимальный конец 31 повторно уплотняют с использованием, например, хирургических нитей, скоб или биоадгезивов, либо герметичных уплотнителей.In various embodiments, the primary seal 14 includes a resealable seal 34 to assist in maintaining at least one outer liner 16 in the porous chamber 22 during the incubation period. The closure 34 also prevents leakage of cellular material during the cell infusion process. The closure 34 may be any suitable resealable closure mechanism. In one embodiment, the shutter 34 includes interlocking elements in the form of a groove and a ledge that form an airtight seal when compressed together and open when the upper and lower surfaces of the seal 14 are separated at the proximal end 31. After the incubation period of the device, the outer liner 16 is accessed by cutting the proximal end 31 of the primary seal 14 and opening of the resealable closure 34. After the cellular material has been delivered to the porous scaffold 12, the closure 34 is reclosed and the proximal end 31 is resealed using, for example, surgical sutures, staples or bioadhesives, or airtight seals.
Количество систем вкладышей может соответствовать количеству пористых камер 22 в устройстве 10 для трансплантации клеток. Внешний вкладыш 16 размещен в пористой камере 22 в процессе инкубационного периода устройства. В некоторых вариантах изготовления длина внешнего вкладыша 16 приблизительно равна длине соответствующей пористой камеры 22. Как показано на фиг. 6А, в одном варианте изготовления на проксимальном конце 40 присоединено множество внешних вкладышей 16 с использованием общего остова 42. Общий остов 42 может включать в себя одну или несколько канавок 43, чтобы способствовать удалению внешних вкладышей 16 из пористых камер 22. Например, канавки 43 могут позволить захватить общий остов 42, используя щипцы. В некоторых вариантах изготовления внешний вкладыш 16 имеет полую сердцевину 45, в которой размещается внутренний вкладыш 18. Как показано на фиг. 6В, в одном варианте изготовления полая сердцевина 45 наделена ограничительными внутренними выступами 47 по длине внутренней поверхности вкладыша. Внутренние выступы 47 создают воздушное пространство между внешним вкладышем 16 и внутренним вкладышем 18, обеспечивающее выход захваченных воздушных пузырьков в процессе доставки клеточного материала, что будет подробнее описано ниже. Воздушное пространство также предотвращает образование вакуума в процессе удаления внутреннего вкладыша 18, тем самым поддерживая цельность новообразованной васкуляризованной коллагеновой матрицы внутри и вокруг пористой камеры. Таким образом, в некоторых аспектах система вкладышей, содержащая внешний вкладыш 16 и внутренний вкладыш 18, может способствовать доставке клеток в устройство 10 для трансплантации клеток, а также может увеличить шансы на выживание клеток в интактной коллагеновой матрице.The number of insert systems may correspond to the number of porous chambers 22 in the cell transplant device 10. The outer liner 16 is placed in the porous chamber 22 during the incubation period of the device. In some embodiments, the length of the outer liner 16 is approximately equal to the length of the corresponding porous chamber 22. As shown in FIG. 6A, in one embodiment, a plurality of outer liners 16 are attached at the proximal end 40 using a common core 42. The common core 42 may include one or more grooves 43 to assist in the removal of the outer liners 16 from the porous chambers 22. For example, the grooves 43 may allow the common core 42 to be grasped using forceps. In some embodiments, outer liner 16 has a hollow core 45 that receives inner liner 18. As shown in FIG. 6B, in one embodiment, the hollow core 45 is provided with restrictive internal projections 47 along the length of the inner surface of the liner. The inner projections 47 create an air space between the outer liner 16 and the inner liner 18 to allow trapped air bubbles to escape during the delivery of cellular material, which will be described in more detail below. The air space also prevents the formation of a vacuum during removal of the inner liner 18, thereby maintaining the integrity of the newly formed vascularized collagen matrix in and around the porous chamber. Thus, in some aspects, an liner system comprising an outer liner 16 and an inner liner 18 may facilitate the delivery of cells to the cell transplant device 10 and may also increase the chances of cells surviving in an intact collagen matrix.
В некоторых вариантах изготовления проксимальный конец 40 и дистальный конец 41 внешнего вкладыша 16 содержат механизмы уплотнения, например внутренние канавки или конические поверхности, для обеспечения эффективного уплотнения с помощью внутреннего вкладыша 18. Как показано на фиг. 7, проксимальный конец 50 и дистальный конец 51 внутреннего вкладыша 18 может включать в себя дополнительные механизмы 53 уплотнения для предотвращения инфильтрации коллагеновой матрицы в полую сердцевину 45 в процессе инкубационного периода. Например, в одном варианте изготовления механизм 53 уплотнения содержит канавку, продолжающуюся по периферии проксимального и дистального концов внутреннего вкладыша 18, при этом внешний вкладыш 16 содержит выступ по периферии своих дистального и проксимального концов. В таком варианте изготовления выступ на внешнем вкладыше 16 и канавка на внутреннем вкладыше 18 взаимоблокируются, когда внутренний вкладыш 18 введен в полую сердцевину 45 внешнего вкладыша 16, так чтобы образовать полное уплотнение между внутренним и внешним вкладышами и не допустить попадания какого-либо биологического материала в полую сердцевину 45. Кроме того, в таких вариантах изготовления, если внешний вкладыш 16 содержит один или несколько внутренних выступов 47, высота выступов на проксимальном и дистальном концах внешнего вкладыша 16 может превышать высоту внутренних выступов 47.In some embodiments, the proximal end 40 and distal end 41 of the outer liner 16 include sealing mechanisms, such as internal grooves or tapered surfaces, to provide effective sealing with the inner liner 18. As shown in FIG. 7, the proximal end 50 and distal end 51 of the inner liner 18 may include additional sealing mechanisms 53 to prevent infiltration of the collagen matrix into the hollow core 45 during the incubation period. For example, in one embodiment, the seal mechanism 53 includes a groove extending along the periphery of the proximal and distal ends of the inner liner 18, while the outer liner 16 includes a protrusion along the periphery of its distal and proximal ends. In this embodiment, the protrusion on the outer liner 16 and the groove on the inner liner 18 are interlocked when the inner liner 18 is inserted into the hollow core 45 of the outer liner 16, so as to form a complete seal between the inner and outer liner and prevent any biological material from entering the hollow core 45. In addition, in such embodiments, if the outer liner 16 includes one or more inner ridges 47, the height of the ridges at the proximal and distal ends of the outer liner 16 may exceed the height of the inner ridges 47.
На фиг. 6С и 6D показаны виды в разрезе сборочного узла пористой камеры 22 и вкладышей 16, 18 согласно одному варианту изготовления согласно настоящему раскрытию. На фиг. 6С показан вид в разрезе сборочного узла до имплантации в организм хозяина, а на фиг. 6D показан вид в разрезе сборочногоIn FIG. 6C and 6D show sectional views of the porous chamber assembly 22 and liners 16, 18 according to one embodiment of the present disclosure. In FIG. 6C shows a sectional view of the assembly prior to implantation in the host, and FIG. 6D shows a sectional view of the assembly
- 9 040824 узла после инкубации в организме хозяина. Внутренний диаметр пористой камеры 22 и наружный диаметр внешнего вкладыша 16 подобраны так, чтобы сохранять зазор 46 по периферии внешнего вкладыша 16 для образования ткани. Например, в одном иллюстративном варианте изготовления внутренний диаметр пористой камеры 22 не превышает 4,5 мм, а наружный диаметр внешнего вкладыша 16 не превышает 3,5 мм. В другом варианте изготовления внутренний диаметр пористой камеры 22 не превышает 3,5 мм, а наружный диаметр внешнего вкладыша 16 не превышает 2,5 мм. В данных вариантах изготовления, например, обеспечивается зазор, составляющий примерно 0,5 мм, вокруг внешнего вкладыша 16 для формирования васкуляризованной коллагеновой матрицы. Зазор вокруг внешнего вкладыша 16 также создает достаточное пространство для введения и извлечения внешнего вкладыша в пористую камеру и из нее.- 9 040824 nodes after incubation in the host organism. The inner diameter of the porous chamber 22 and the outer diameter of the outer liner 16 are selected to maintain a clearance 46 around the periphery of the outer liner 16 for tissue formation. For example, in one exemplary embodiment, the inner diameter of the porous chamber 22 does not exceed 4.5 mm and the outer diameter of the outer liner 16 does not exceed 3.5 mm. In another embodiment, the inner diameter of the porous chamber 22 does not exceed 3.5 mm and the outer diameter of the outer liner 16 does not exceed 2.5 mm. In these embodiments, for example, a gap of about 0.5 mm is provided around the outer liner 16 to form a vascularized collagen matrix. The gap around the outer liner 16 also creates sufficient space for insertion and removal of the outer liner into and out of the porous chamber.
Когда устройство 10 для трансплантации клеток имплантировано в организм хозяина, сосудистые и соединительные ткани проникают через пористую камеру 22 в пространство 46 и образуют васкуляризованную тканевую матрицу 48 вокруг внешнего вкладыша 16. Вкладыш 16 предотвращает проникновение тканевой матрицы 48 глубже в полость пористой камеры 22. После извлечения внутреннего вкладыша 18 и внешнего вкладыша 16 из пористой камеры 22 в пористой камере 22 образуется карман 49, который можно использовать для содержания клеток в организме хозяина. Карман 49 заключен в васкуляризованную тканевую матрицу 48, как показано на фиг. 6Е.When the cell transplant device 10 is implanted in the host body, vascular and connective tissues penetrate through the porous chamber 22 into the space 46 and form a vascularized tissue matrix 48 around the outer liner 16. The liner 16 prevents the tissue matrix 48 from penetrating deeper into the cavity of the porous chamber 22. After removal inner liner 18 and outer liner 16 from the porous chamber 22, a pocket 49 is formed in the porous chamber 22, which can be used to contain cells in the host organism. The pocket 49 is enclosed in a vascularized tissue matrix 48 as shown in FIG. 6E.
Количество внутренних вкладышей 18 может соответствовать количеству внешних вкладышей 16. Внутренний вкладыш 18 размещен в полой сердцевине внешнего вкладыша 16 на этапе инкубации устройства. В одном варианте изготовления множество внутренних вкладышей 18 соединены на проксимальном конце 50 с использованием общего остова 52. В некоторых вариантах изготовления общий остов 52 содержит захватный элемент 54, чтобы способствовать манипулированию внутренним вкладышем 18 в процессе извлечения из внешнего вкладыша 16.The number of inner liner 18 may correspond to the number of outer liner 16. The inner liner 18 is placed in the hollow core of the outer liner 16 during the device incubation step. In one embodiment, a plurality of inner bushings 18 are connected at the proximal end 50 using a common core 52. In some embodiments, the common core 52 includes a gripping element 54 to facilitate manipulation of the inner bushing 18 during removal from the outer bushing 16.
Вторичный уплотнитель 20, как показано на фиг. 8, выполнен с возможностью содержания клеточного материала в пористых камерах, когда первичный уплотнитель повторно закрывается после доставки клеточного материала в устройство 10 для трансплантации клеток. Вторичный уплотнитель 20 располагают на проксимальном конце 24 пористого каркаса 12 после того как клеточный материал полностью доставлен в пористую камеру 22, а внешний вкладыш 16 извлечен из устройства 10. В некоторых вариантах изготовления вторичный уплотнитель 20 содержит выемки 60, чтобы способствовать введению в устройство 10 с использованием щипцов.The secondary seal 20, as shown in FIG. 8 is configured to contain cellular material in the porous chambers when the primary seal is re-closed after delivery of the cellular material to the cell transplant device 10. The secondary seal 20 is positioned at the proximal end 24 of the porous scaffold 12 after the cellular material has been fully delivered into the porous chamber 22 and the outer liner 16 has been removed from the device 10. In some embodiments, the secondary seal 20 includes notches 60 to facilitate insertion into the device 10 with using forceps.
В другом аспекте настоящего раскрытия описаны устройство и способ для доставки клеток в устройство для трансплантации клеток, пояснение к которым будут даны со ссылкой на устройство 10 для трансплантации клеток. На фиг. 9А показаны различные компоненты устройства 70 для доставки клеток. Устройство 70 для доставки клеток содержит по меньшей мере одну трубку 71 для инфузии клеток, крышку 72 соединителя, имеющую захватный элемент 73, и спейсер 74 соединителя.In another aspect of the present disclosure, a device and a method for delivering cells to a cell transplant device are described, which will be explained with reference to the cell transplant device 10. In FIG. 9A shows various components of the cell delivery device 70. The cell delivery device 70 includes at least one cell infusion tube 71, a connector cover 72 having a gripping member 73, and a connector spacer 74.
Трубка 71 для инфузии клеток может содержать полимерную трубку (например, полиэтиленовую трубку) или любой другой пригодный материал для доставки клеточного материала в пористую камеру 22 устройства 10 на этапе инфузии клеток. Количество трубок для инфузии клеток в доставочной системе может соответствовать количеству пористых камер 22.The cell infusion tube 71 may comprise a polymeric tube (eg, a polyethylene tube) or any other suitable material for delivering cellular material into the porous chamber 22 of device 10 during the cell infusion step. The number of cell infusion tubes in the delivery system may correspond to the number of porous chambers 22.
Спейсер 74 соединителя расположен на дистальном конце трубки 71 для инфузии клеток и соединяет или создает границу раздела с проксимальным концом 40 внешнего вкладыша 16 в ходе процесса доставки клеток. Спейсер 74 соединителя включает в себя одно или несколько сквозных отверстий, через которые вводится трубка 71 для инфузии клеток, как показано на фиг. 9А. Сквозные отверстия выполнены с возможностью обеспечения посадки трубки 71 для инфузии клеток с небольшим натягом. Посадка выполнена с возможностью сохранения трубки 71 для инфузии клеток на своем месте в ходе процесса доставки клеток. Кроме того, в определенных вариантах изготовления спейсер 74 соединителя содержит вентиляционные отверстия 76 для отвода воздуха из воздушных пространств во внешнем вкладыше 16, образованных внутренним выступом 47, в ходе процесса доставки клеток, как будет описано ниже. В одном варианте изготовления внешний вкладыш 16 имеет втулку 78 на проксимальном конце 40. В таком варианте изготовления спейсер 74 соединителя вводится во втулку 78 в ходе процесса доставки клеток с целью крепления доставочного устройства 70 к устройству 10 для трансплантации клеток.A connector spacer 74 is located at the distal end of the cell infusion tube 71 and connects or creates an interface with the proximal end 40 of the outer liner 16 during the cell delivery process. The connector spacer 74 includes one or more through holes through which the cell infusion tube 71 is inserted, as shown in FIG. 9A. The through holes are configured to fit the cell infusion tube 71 with a slight interference. The landing is configured to keep the cell infusion tube 71 in place during the cell delivery process. In addition, in certain embodiments, the connector spacer 74 includes vents 76 to vent air spaces in the outer liner 16 defined by the inner lip 47 during the cell delivery process, as will be described below. In one embodiment, the outer liner 16 has a sleeve 78 at the proximal end 40. In this embodiment, the connector spacer 74 is inserted into the sleeve 78 during the cell delivery process to attach the delivery device 70 to the cell transplant device 10.
Проксимальный конец трубки 71 для инфузии клеток содержит крышку 72 соединителя. По мере введения трубки во внешний вкладыш 16 крышка 72 соединителя продвигается дистально в направлении спейсера 74 соединителя. Когда трубка 71 полностью введена во внешний вкладыш 16, крышка 72 соединителя насаживается на спейсер 74 соединителя и/или втулку 78, при этом захватный элемент 73 соединяется с внешним вкладышем 16 и/или втулкой 78 вдоль общего остова 42, как показано на фиг. 9С. Это обеспечивает извлечение крышки 72 соединителя, спейсера 74 соединителя и внешнего вкладыша 16 как единого блока, когда клеточный материал инфузирован в пористую камеру 22.The proximal end of the tube 71 for infusion of cells contains a cover 72 of the connector. As the tube is inserted into the outer liner 16, the connector cover 72 advances distally towards the connector spacer 74. When the tube 71 is fully inserted into the outer liner 16, the connector cap 72 is pushed onto the connector spacer 74 and/or sleeve 78, with the gripping member 73 engaging with the outer liner 16 and/or sleeve 78 along the common body 42 as shown in FIG. 9C. This allows the connector cap 72, connector spacer 74 and outer liner 16 to be removed as a single unit when the cellular material is infused into the porous chamber 22.
В следующем аспекте настоящего раскрытия представлен способ трансплантации клеток, пояснение к которому будут даны со ссылкой на устройство 10 для трансплантации клеток и устройство 70 для доставки клеток. Способ трансплантации клеток не ограничивается вариантами изготовления устройств, раскрытыми в настоящем описании, и может использоваться с любыми устройствами для трансплантаIn a further aspect of the present disclosure, a method for cell transplantation is provided, the explanation of which will be given with reference to the cell transplant device 10 and the cell delivery device 70. The cell transplantation method is not limited to the device embodiments disclosed herein and can be used with any graft devices.
- 10 040824 ции клеток и доставки клеток.- 10 040824 cells and cell delivery.
На фиг. 10 показана блок-схема алгоритма, на которой представлены этапы типовой процедуры трансплантации клеток.In FIG. 10 is a flowchart showing the steps in a typical cell transplantation procedure.
Процедура трансплантации клеток, в общем, представляет собой двухэтапный процесс, содержащий этап имплантации устройства, за которым следует этап инфузии клеток. Устройство 10 имплантируется в организм хозяина до доставки клеток, чтобы обеспечить достаточное время для инфильтрации коллагена и кровеносных сосудов в пористый каркас 12. В некоторых вариантах изготовления до проведения имплантации устройство 10 стерилизуют с использованием этиленоксида. Устройство 10 может быть упаковано в самозапечатывающийся пакет или любую иную стерилизуемую упаковку вместе с индикаторной полоской на стерильность для процесса стерилизации на основе этиленоксида. В некоторых других вариантах изготовления для стерилизации устройства перед имплантацией используют гаммаизлучение или стерилизацию в сухожаровом шкафу. Используемый способ стерилизации зависит от материала каркаса, поскольку известно, что стерилизация в сухожаровом шкафу приводит к деформированию определенных полимерных материалов (например, полипропилена) в силу низкой деформационной теплостойкости. Гамма-излучение при стерилизационных дозах, равных 6 Мрад, может с успехом обеспечить стерилизацию устройств, предназначенных для имплантации клеток; однако гамма-излучение может снизить срок годности устройств, выполненных из полипропилена.The cell transplantation procedure is generally a two-step process comprising a device implantation step followed by a cell infusion step. Device 10 is implanted into the host prior to cell delivery to allow sufficient time for collagen and blood vessels to infiltrate porous scaffold 12. In some embodiments, device 10 is sterilized using ethylene oxide prior to implantation. The device 10 may be packaged in a self-sealing bag or any other sterilizable packaging along with a sterility test strip for the ethylene oxide sterilization process. In some other embodiments, gamma irradiation or oven sterilization is used to sterilize the device prior to implantation. The sterilization method used depends on the material of the frame, since oven sterilization is known to deform certain polymeric materials (eg polypropylene) due to low heat deformation resistance. Gamma radiation at sterilization doses of 6 Mrad can successfully sterilize devices intended for cell implantation; however, gamma radiation can reduce the shelf life of devices made from polypropylene.
Устройство 10 может быть имплантировано подкожно или интраперитонеально. Например, для подкожной имплантации устройства в тело хозяина выполняют надрез через дерму и эпидермис, далее следует осторожное тупое отделение соединительной ткани и жировой ткани с образованием подкожного кармана, каудального по отношению к линии надреза (этап 810). Когда образовано достаточное пространство (примерно по размерам устройства), устройство 10 имплантируется в подкожный карман, после чего надрез сшивается (этап 820). По альтернативному варианту устройство 10 может быть имплантировано в перитонеальную полость через абдоминальный разрез. Этапы имплантации устройства (этапы 810 и 820) сопровождаются периодом инкубации устройства (этап 830), в течение которого происходит отложение васкуляризованной коллагеновой матрицы внутри и вокруг пористого каркаса 12.Device 10 may be implanted subcutaneously or intraperitoneally. For example, to implant the device subcutaneously into the host body, an incision is made through the dermis and epidermis, followed by gentle blunt separation of connective tissue and adipose tissue to form a subcutaneous pocket caudal to the incision line (step 810). When sufficient space has been created (approximately the size of the device), the device 10 is implanted into the subcutaneous pocket, after which the incision is sutured (step 820). Alternatively, device 10 may be implanted into the peritoneal cavity through an abdominal incision. The device implantation steps (steps 810 and 820) are followed by a device incubation period (step 830) during which a vascularized collagen matrix is deposited in and around the porous scaffold 12.
По истечении инкубационного периода к устройству 10 получают доступ посредством второго хирургического надреза. Например, проксимальный конец 31 первичного уплотнителя 12 может быть срезан in situ для вскрытия устройства 10. После этого внутренний вкладыш 18 извлекается из внешнего вкладыша 16 и утилизируется (этап 850). В процессе удаления внутреннего вкладыша внутренние выступы 47 способствуют созданию движения воздуха, не допускающего образования вакуума внутри устройства, способного вызвать разрушение новообразованных кровеносных сосудов внутри и вокруг устройства. Удаление внутреннего вкладыша 18 приводит к отцеплению проксимального конца 50 и дистального конца 51 внутреннего вкладыша 18 от проксимального конца 40 и дистального конца 41 внешнего вкладыша 16. Далее клеточный материал доставляется в устройство 10 с использованием устройства 70 для доставки клеток.After the incubation period, the device 10 is accessed through a second surgical incision. For example, the proximal end 31 of the primary seal 12 may be cut in situ to open the device 10. The inner liner 18 is then removed from the outer liner 16 and discarded (step 850). During the removal of the inner liner, the inner projections 47 assist in creating air movement to prevent the formation of a vacuum within the device that could cause rupture of newly formed blood vessels in and around the device. Removal of the inner liner 18 unhooks the proximal end 50 and distal end 51 of the inner liner 18 from the proximal end 40 and distal end 41 of the outer liner 16. The cellular material is then delivered to the device 10 using the cell delivery device 70.
На фиг. 11А-1Ю показан схематичный общий вид определенных этапов типичной процедуры инфузии клеток, которым будут даны пояснения со ссылкой на блок-схему алгоритма, представленную на фиг. 10. Для доставки клеток в устройство 10 трубка 71 для инфузии клеток доставочного устройства 70 загружается клеточным материалом 79, после чего трубка вводится в полую сердцевину 45 внешнего вкладыша 16, как показано на фиг. 11А (этап 860). Спейсер 74 соединителя соединяется с проксимальным концом 41 и/или втулкой 78 внешнего вкладыша 16. По мере продвижения трубки 71 во внешний вкладыш воздух выводится посредством внутренних выступов 4 7 внешнего вкладыша 16 и вентиляционных отверстий 76 спейсера 74 соединителя. Когда трубка 71 полностью задвинута во внешний вкладыш 16, крышка 72 соединителя стыкуется со спейсером 74 соединителя. Зажим 73 крышки 72 соединителя далее соединяется с втулкой 78 внешнего вкладыша 16 (этап 870). В этом случае внешний вкладыш 16, крышка 72 соединителя и спейсер 74 соединителя незначительно отводятся назад из пористой камеры 22 в виде единого блока для образования пространства на дистальном конце пористой камеры 22 (этап 875). В некоторых вариантах изготовления внешний вкладыш 16 может быть незначительно отведен назад из пористой камеры 22 до соединения доставочного устройства 70 с внешним вкладышем 16. Другими словами, этап 875 может быть выполнен до этапа 870. На шприц, присоединенный к трубке 71 для инфузии клеток, осуществляют легкое нажатие для доставки клеток в пористую камеру 23 (этап 880). Следят за тем, чтобы трубка 71 оставалась в пористой камере 22, когда прикладывается давление для доставки клеточного материала. В одном варианте изготовления внешний вкладыш 16 отводится примерно на 5 мм перед началом инфузии клеток, как показано на фиг. 11В. Когда к шприцу, соединенному с трубкой 71 для инфузии клеток, прикладывается давление (Р), осуществляется инфузия клеточного материала 79 в пористую камеру 22. Когда клеточный материал доставлен в пористую камеру 22, внешний вкладыш 16 и трубка 71 для инфузии клеток извлекаются из устройства, как показано на фиг. 11С и 11D (этап 885). Когда устройство полностью заполнено клеточным материалом 79, инфузия клеток прекращается, и трубка 71 для инфузии клеток полностью выводится из устройства 10 (этап 890). Далее пористую камеру 22 оценивают на предмет оставшегося объема для клеточного материала, после чего оставшийся клеточный материал можно осторожно добавить в концевую часть пористой камеры. КлеточIn FIG. 11A-10 show a schematic overview of certain steps of a typical cell infusion procedure, which will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. 10. To deliver cells to the device 10, the cell infusion tube 71 of the delivery device 70 is loaded with cell material 79, after which the tube is inserted into the hollow core 45 of the outer liner 16 as shown in FIG. 11A (block 860). The connector spacer 74 connects to the proximal end 41 and/or sleeve 78 of the outer liner 16. As the tube 71 advances into the outer liner, air is expelled through the inner lugs 4 7 of the outer liner 16 and the vents 76 of the connector spacer 74. When the tube 71 is fully pushed into the outer liner 16, the connector cover 72 is mated with the connector spacer 74. Clip 73 of connector cover 72 is then connected to collar 78 of outer liner 16 (step 870). In this case, the outer liner 16, connector cap 72, and connector spacer 74 are retracted slightly back from the porous chamber 22 as a single unit to form a space at the distal end of the porous chamber 22 (step 875). In some embodiments, the outer liner 16 may be retracted slightly from the porous chamber 22 before the delivery device 70 is connected to the outer liner 16. In other words, step 875 may be performed prior to step 870. On a syringe attached to the cell infusion tube 71, a light pressure to deliver the cells to the porous chamber 23 (step 880). Care is taken to ensure that the tube 71 remains in the porous chamber 22 when pressure is applied to deliver the cellular material. In one embodiment, the outer liner 16 is retracted approximately 5 mm prior to cell infusion, as shown in FIG. 11B. When pressure (P) is applied to the syringe connected to the cell infusion tube 71, the cell material 79 is infused into the porous chamber 22. When the cell material is delivered to the porous chamber 22, the outer liner 16 and the cell infusion tube 71 are removed from the device, as shown in FIG. 11C and 11D (step 885). When the device is completely filled with cell material 79, the cell infusion is stopped and the cell infusion tube 71 is completely withdrawn from the device 10 (step 890). Next, the porous chamber 22 is evaluated for remaining volume for cellular material, after which the remaining cellular material can be carefully added to the end of the porous chamber. cell
- 11 040824 ный материал удерживается в пористой камере 22 путем размещения вторичного уплотнителя 20 на проксимальном конце 40 пористой камеры 22, за которым следует закрытие повторно уплотняемого затвора 34 первичного уплотнителя 12 и фиксирование проксимального конца 31 первичного уплотнителя 12 с помощью хирургических нитей или скоб, либо других пригодных уплотнительных механизмов (этап 895). Наконец, хирургический надрез закрывают с использованием хирургических нитей, скоб или тканевого клея, тем самым завершая процедуру трансплантации клеток.The material is retained in the porous chamber 22 by placing the secondary seal 20 at the proximal end 40 of the porous chamber 22, followed by closing the resealable closure 34 of the primary seal 12 and fixing the proximal end 31 of the primary seal 12 with surgical sutures or staples, or other suitable sealing mechanisms (step 895). Finally, the surgical incision is closed using surgical sutures, staples, or tissue glue, thereby completing the cell transplantation procedure.
Раскрытые устройства и способы для клеточной трансплантации могут использоваться для трансплантации любых терапевтических клеток или комбинаций клеток в организм хозяина для доставки терапевтического биологического материала в организм хозяина с целью лечения заболевания. Клетки могут представлять собой аллогенные, ксеногенные или сингенные донорские клетки, клетки, полученные от самого пациента, в том числе стволовые клетки, клетки пуповинной крови и эмбрионные стволовые клетки. Стволовые клетки могут быть преобразованы в соответствующие терапевтические клетки. Клетки могут быть незрелыми, частично дифференцированными или полностью дифференцированными, а также зрелыми клетками при размещении в устройстве. Клетки также могут представлять собой клетки, полученные посредством генной инженерии, или клеточные линии. В одном аспекте используется вариант изготовления, согласующийся с настоящим раскрытием, для трансплантации клеток островков Лангерганса с целью обеспечения средства для регулирования уровня глюкозы в крови в организме хозяина. В другом аспекте один вариант изготовления устройства для трансплантации клеток используется для совместной трансплантации островков Лангерганса и клеток Сертоли, при этом клетки Сертоли обеспечивают иммунную защиту островковых клеток в организме хозяина. Иммунная защита, обеспечиваемая клетками Сертоли в организме хозяина, была раскрыта ранее, например, в патенте США № 5725854, который полностью включен в настоящее описание путем ссылки. Соответственно предметом рассмотрения в настоящем раскрытии также являются способы лечения различных заболеваний путем трансплантации терапевтически значимых количеств клеток в объекты, которые в них нуждаются, используя вариант изготовления устройства для трансплантации клеток согласно настоящему описанию.The disclosed cell transplant devices and methods can be used to transplant any therapeutic cells or cell combinations into a host to deliver a therapeutic biological material to the host to treat a disease. The cells may be allogeneic, xenogenic or syngeneic donor cells, cells obtained from the patient, including stem cells, cord blood cells and embryonic stem cells. Stem cells can be converted into appropriate therapeutic cells. The cells may be immature, partially differentiated or fully differentiated, as well as mature cells when placed in the device. The cells may also be genetically engineered cells or cell lines. In one aspect, a manufacturing embodiment consistent with the present disclosure is used to transplant islet cells of Langerhans to provide a means for regulating blood glucose levels in the host. In another aspect, one embodiment of a cell transplantation device is used for co-transplantation of islets of Langerhans and Sertoli cells, wherein the Sertoli cells provide immune protection for the islet cells in the host. Immune protection provided by Sertoli cells in the host organism has been previously disclosed, for example, in US patent No. 5725854, which is fully incorporated into the present description by reference. Accordingly, the subject of this disclosure is also methods of treating various diseases by transplanting therapeutically relevant amounts of cells into subjects that need them, using an embodiment of a cell transplant device according to the present description.
Концентрация трансплантируемых терапевтических клеток или комбинаций клеток определяется на основе веса тела хозяина и терапевтического эффекта клеток. Как отмечалось ранее, размеры устройства для трансплантации клеток и количество используемых пористых камер (в мультикамерном устройстве) определяются на основе требуемого количества клеток, степени васкуляризации, которая может быть достигнута в течение периода инкубации устройства, а также диффузионных характеристик питательных веществ и продуктов жизнедеятельности клеток, вводимых и выводимых из имплантированных устройств.The concentration of transplanted therapeutic cells or combinations of cells is determined based on the body weight of the host and the therapeutic effect of the cells. As noted earlier, the dimensions of the cell transplant device and the number of porous chambers used (in a multi-chamber device) are determined based on the number of cells required, the degree of vascularization that can be achieved during the incubation period of the device, and the diffusion characteristics of the nutrients and waste products of the cells, in and out of implanted devices.
ПримерыExamples
Следующие примеры представлены для пояснения различных вариантов изготовления и никоим образом не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего раскрытия. Используемые в данных примерах устройства для трансплантации клеток выполнены из полипропиленовых сеток и содержат единственный ПТФЭ-вкладыш в каждой пористой камере устройств.The following examples are presented to illustrate various manufacturing options and should in no way be construed as limiting the scope of the present disclosure. The cell transplant devices used in these examples are made of polypropylene meshes and contain a single PTFE liner in each porous chamber of the devices.
1. Устройства для трансплантации клеток, содержащие островковые клетки, способны восстанавливать нормогликемию у крыс Льюиса.1. Cell transplant devices containing islet cells are able to restore normoglycemia in Lewis rats.
Устройства для трансплантации клеток были использованы для имплантации сингенных островковых клеток крысам Льюиса для восстановления нормогликемии. Изменение содержания глюкозы при имплантации клеток сравнивали с изменением содержания глюкозы при введении островковых клеток непосредственно в портальные вены крыс. Крысы Льюиса были поделены на три исследуемые группы, по девять крыс в каждой группе. В первой и второй исследуемых группах устройства были имплантированы в интраперитонеальные и подкожные полости соответственно. В третьей группе островковые клетки вводились непосредственно в портальные вены.Cell transplantation devices have been used to implant syngeneic islet cells in Lewis rats to restore normoglycemia. The change in glucose content during cell implantation was compared with the change in glucose content when islet cells were injected directly into the portal veins of rats. Lewis rats were divided into three study groups, nine rats in each group. In the first and second study groups, the devices were implanted in the intraperitoneal and subcutaneous cavities, respectively. In the third group, islet cells were injected directly into the portal veins.
Имплантированные устройства подверглись инкубации в организме крыс Льюиса по меньшей мере в течение одного месяца, чтобы обеспечить прорастание сосудов. Далее у крыс химически индуцировали диабет путем инъекции стрептозотоцина. Считалось, что крысы наделены диабетом, если три последовательных показания содержания глюкозы в крови составляли по меньшей мере 18,0 мМ. Далее проводили инфузию изолированных островковых клеток крыс Льюиса (10000 IEQ/кг веса) в имплантированные устройства или непосредственно в портальные вены диабетных крыс. Инсулиновые пеллеты удаляли через 14 дней после трансплантации островков (обозначены замкнутыми прямоугольниками над графиками на фиг. 11А и 11В). Уровень глюкозы в крови у крыс контролировали в течение 100 дней. По истечении 100 дней после трансплантации устройства удаляли, чтобы подтвердить, что за устранение диабета были ответственны трансплантированные островки.The implanted devices were incubated in Lewis rats for at least one month to allow vascular germination. Next, the rats were chemically induced diabetes by injection of streptozotocin. Rats were considered to be diabetic if three consecutive blood glucose readings were at least 18.0 mM. Next, the isolated islet cells of Lewis rats (10,000 IEQ/kg body weight) were infused into implanted devices or directly into the portal veins of diabetic rats. Insulin pellets were removed 14 days after islet transplantation (denoted by closed boxes above the graphs in Figs. 11A and 11B). Blood glucose levels in rats were monitored for 100 days. At 100 days post-transplant, the devices were removed to confirm that the transplanted islets were responsible for reversing the diabetes.
На фиг. 12А и 12В показаны результаты нормализации содержания глюкозы у крыс, которым устройства для трансплантации клеток были имплантированы соответственно интраперитонеально (в сальниковую полость) и подкожно. Успешная трансплантация клеток приводила к нормализации содержания глюкозы в крови (показатели содержания глюкозы составляли менее 8,0 мМ), как показано сплошными линиями. Случаи трансплантации, при которых нормогликемия не была достигнута, обозначены точечными линиями. Результаты показывают, что нормальный уровень гликемии поддерживался у статистиIn FIG. 12A and 12B show the results of glucose normalization in rats in which cell transplantation devices were implanted, respectively, intraperitoneally (into the omentum) and subcutaneously. Successful cell transplantation resulted in normalization of blood glucose (glucose readings were less than 8.0 mM) as indicated by solid lines. Transplantation cases in which normoglycemia was not achieved are indicated by dotted lines. The results show that normal glycemic levels were maintained in statistic
- 12 040824 чески значимого количества диабетных крыс, которым вводили островковые клетки. Вслед за удалением имплантированных устройств через 100 дней после трансплантации, у крыс, демонстрировавших нормальные уровни гликемии, происходил возврат к гипергликемии, указывающий на то, что устройства содержали полностью функциональный трансплантат, ответственный за достижение нормогликемии до извлечения устройства. Скорость, с которой концентрация глюкозы в крови достигала недиабетического уровня, статистически различалась в исследуемых группах (р<0,0001, t-тест).- 12 040824 a clinically significant number of diabetic rats injected with islet cells. Following removal of the implanted devices 100 days post-transplant, rats showing normal glycemic levels reverted to hyperglycemia, indicating that the devices contained a fully functional graft responsible for achieving normoglycemia prior to device removal. The rate at which blood glucose reached non-diabetic levels was statistically different between study groups (p<0.0001, t-test).
На фиг. 12С показаны IVGTT (внутривенный глюкозотолерантный тест) ответы у крыс Льюиса, которые подверглись трансплантации островковых клеток. Внутривенные глюкозотолерантные тесты проводили через 40 и 80 дней после трансплантации. Изменение содержания глюкозы у крыс при интраперитонеальной и подкожной трансплантации сравнивали с изменением содержания глюкозы у крыс, которым островковые клети вводили внутрипортально. Внутривенные глюкозотолерантные тесты выполнялись на трех крысах в каждой исследуемой категории. Через 40 и 80 дней после трансплантации содержание глюкозы в крови у крыс, подвергнутых трансплантации островковых клеток, снижалась ниже 8,0 мМ в течение 50 мин после получения нагрузки глюкозой, как показано на фиг. 12С. Устройства для трансплантации клеток удалялись через 100 дней. После болюсного введения глюкозы на 110 день снижение уровня содержания глюкозы в крови не происходило, указывая на то, что за нормогликемию, достигнутую у диабетных крыс до удаления имплантированных устройств, ответственны трансплантированные островковые клетки.In FIG. 12C shows IVGTT (intravenous glucose tolerance test) responses in Lewis rats that have undergone islet cell transplantation. Intravenous glucose tolerance tests were performed 40 and 80 days after transplantation. The change in glucose in rats during intraperitoneal and subcutaneous transplantation was compared with the change in glucose in rats, which islet cages were injected intraportally. Intravenous glucose tolerance tests were performed on three rats in each category studied. At 40 and 80 days post-transplantation, blood glucose levels in islet-transplanted rats decreased below 8.0 mM within 50 minutes of receiving a glucose load, as shown in FIG. 12C. Cell transplant devices were removed after 100 days. After the glucose bolus on day 110, there was no decrease in blood glucose, indicating that the transplanted islet cells are responsible for the normoglycemia achieved in diabetic rats prior to removal of the implanted devices.
На фиг. 12D показано изменение содержания инсулина у крыс Льюиса, которым трансплантированы островковые клетки. Уровень инсулина определяли на основе иммуносорбентного ферментного анализа (ELISA). Анализ проводили трижды. Результаты показали существенное различие в содержании инсулина в крови в ответ на нагрузку глюкозой (р<0,005, t-тест). Как показано на фиг. 12D, уровень инсулина у крыс, которым были трансплантированы устройства, хорошо коррелировал с уровнем инсулина у крыс, которым островковые клети вводили внутрипортально.In FIG. 12D shows the change in insulin levels in Lewis rats transplanted with islet cells. Insulin levels were determined based on enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The analysis was carried out three times. The results showed a significant difference in blood insulin levels in response to glucose loading (p<0.005, t-test). As shown in FIG. 12D, insulin levels in device-transplanted rats correlated well with insulin levels in rats receiving intraportal islet cages.
2. Гистологическое детектирование инсулина и васкуляризации в пористых камерах устройств для трансплантации клеток2. Histological detection of insulin and vascularization in porous chambers of cell transplantation devices
Вслед за удалением имплантированных устройств через сто дней, в устройствах детектировали инсулин с использованием специфических первичных антител к инсулину. На фиг. 13А показаны результаты окрашивания на инсулин в пористой камере подкожно имплантированного устройства. Детектирование инсулина в камере указывает, что островковые клети, содержащиеся в устройстве, жизнеспособны и функциональны через 100 дней после трансплантации.Following removal of the implanted devices one hundred days later, insulin was detected in the devices using specific primary anti-insulin antibodies. In FIG. 13A shows the results of insulin staining in a porous chamber of a subcutaneously implanted device. Insulin detection in the chamber indicates that the islet cells contained in the device are viable and functional 100 days after transplantation.
Проводили также гистологическую оценку имплантированных устройств для подтверждения образования сосудистой ткани в коллагеновой матрице, отложенной внутри и вокруг устройств. Иммуногистохимическое окрашивание на Фактор VШ-связанный антиген эндотелиальных клеток указывает на хорошо сформированную сосудистую структуру, глубоко внедренную в соединительную ткань, как показано на фиг. 13В (темная структура обозначает эндотелий; клеточные ядра указаны стрелками). Гистологическая оценка также свидетельствует о проникновении неоваскуляризованной ткани в направлении сердцевины устройств для трансплантации клеток.Histological evaluation of the implanted devices was also performed to confirm the formation of vascular tissue in the collagen matrix deposited in and around the devices. Immunohistochemical staining for Factor VIII-related endothelial cell antigen indicates a well-formed vascular structure deeply embedded in the connective tissue, as shown in FIG. 13B (dark structure indicates endothelium; cell nuclei indicated by arrows). Histological evaluation also indicates penetration of neovascularized tissue towards the core of the cell transplantation devices.
3. Оценка ангиогенеза и отложения коллагена в устройствах для трансплантации клеток3. Evaluation of angiogenesis and collagen deposition in cell transplant devices
Для определения должной продолжительности фазы имплантации (времени между имплантацией устройства и приживлением островковых клеток) устройства для трансплантации клеток подкожно имплантировали восьмимесячным свиньям породы йоркшир-ландрас на 2, 4 и 8 недель. После имплантации на соответствующий период времени устройства эксплантировали и исследовали для определения уровня ангиогенеза и отложения коллагена.To determine the proper duration of the implantation phase (time between device implantation and islet cell engraftment), cell transplantation devices were subcutaneously implanted in 8-month-old Yorkshire Landrace pigs at 2, 4, and 8 weeks. After implantation for an appropriate period of time, the devices were explanted and examined to determine the level of angiogenesis and collagen deposition.
a) Общая оценка ангиогенеза и отложения коллагена.a) General assessment of angiogenesis and collagen deposition.
Для общего анализа формирования кровеносных сосудов и ткани были сделаны фотографии вентральной и дорсальной поверхностей эксплантированных устройств. Для количественной оценки формирования микрососудов и ткани (коллагена и клеток) на фотографии накладывали сетку 1x1 см. Каждый квадрат площадью 1 см2 сетки учитывался для оценки формирования сосудов, что позволило рассчитать общее количество сосудов/см2 для всей площади эксплантированных устройств. Для оценки количества отложения коллагена измеряли среднюю толщину по медиальным и латеральным внешним границам устройств. На фиг. 14 показана таблица средней толщины коллагена и общего количества кровеносных сосудов/см2, рассчитанных для четырех устройств, образованных с использованием различных пористых материалов (сеток). Через две недели после имплантации наблюдали достаточное формирование микрососудов и тканей для всех четырех типов сеток. Результаты также показали, что количество времени, необходимое для формирования микрососудов и отложения коллагена, может варьироваться в зависимости от материала устройства (пористости, шероховатости поверхности и т.д. сеток).For a general analysis of the formation of blood vessels and tissue, photographs of the ventral and dorsal surfaces of the explanted devices were taken. To quantify the formation of microvessels and tissue (collagen and cells), a 1x1 cm grid was superimposed on the photographs. Each 1 cm2 square of the grid was taken into account to assess vessel formation, which made it possible to calculate the total number of vessels/ cm2 for the entire area of explanted devices. To assess the amount of collagen deposition, the average thickness was measured along the medial and lateral outer boundaries of the devices. In FIG. 14 shows a table of average collagen thickness and total blood vessels/cm 2 calculated for four devices formed using different porous materials (mesh). Two weeks after implantation, sufficient formation of microvessels and tissues was observed for all four types of meshes. The results also showed that the amount of time required for microvessel formation and collagen deposition may vary depending on the material of the device (porosity, surface roughness, etc. of the meshes).
b) Гистологический анализ ангиогенеза и отложения коллагена.b) Histological analysis of angiogenesis and collagen deposition.
Степень ангиогенеза определяли путем окрашивания эндотелиальных клеток гематоксилином и эозином (Н&Е) (фиг. 15А) и по фактору Виллебранда (фиг. 15В). На фиг. 15А показано инкорпорирование ткани в устройства через 2, 4 и 8 недель после имплантации. На фиг. 15В показано образование кровеносных сосудов на различных гранях устройства до трансплантации клеток. Оценка инкорпорированияThe degree of angiogenesis was determined by staining endothelial cells with hematoxylin and eosin (H&E) (Fig. 15A) and von Willebrand factor (Fig. 15B). In FIG. 15A shows tissue incorporation into devices 2, 4 and 8 weeks after implantation. In FIG. 15B shows the formation of blood vessels on various faces of the device prior to cell transplantation. Incorporation score
- 13 040824 тканей в устройства показала, что в устройствах имело место инкорпорирование коллагена и микрососудов в каждый момент времени проведения измерений до трансплантации островков.- 13 040824 tissues into devices showed that there was incorporation of collagen and microvessels in the devices at each time point of measurements prior to islet transplantation.
4. Оценка устройств для трансплантации клеток с аутотрансплантированными свиными островковыми клетками.4. Evaluation of cell transplantation devices with autotransplanted porcine islet cells.
Восьмимесячным свиньям породы йоркшир-ландрас имплантировали устройства для трансплантации клеток на четыре и восемь недель. Для индуцирования диабета у животных выполняли 90% панкреатэктомию, за которой следовало внутривенное введение дозы стрептозотоцина 150 мг/кг через день после хирургического вмешательства. Перед выполнением панкреатэктомии островки изолировали из поджелудочной железы. Животным пересаживали островковый трансплантат с незрелыми клетками через пять дней после изоляции трансплантата и панкреатэктомии, чтобы предоставить достаточное время для восстановления организма и подтверждения диабета.Eight-month-old Yorkshire Landrace pigs were implanted with cell transplant devices for four and eight weeks. To induce diabetes in animals, a 90% pancreatectomy was performed followed by an intravenous dose of streptozotocin 150 mg/kg the day after surgery. Before performing pancreatectomy, the islets were isolated from the pancreas. Animals were transplanted with an islet graft with immature cells five days after graft isolation and pancreatectomy to allow sufficient time for recovery and confirmation of diabetes.
До проведения трансплантации тестировали инсулинопродуцирующие способности незрелых островковых клеток. Как показано на фиг. 6, незрелые островковые клетки продуцировали около 10% инсулина, в норме ожидаемого от зрелых островковых клеток. Этот факт в сочетании с малым количеством трансплантируемых островков, составляющим около 3-5К IEQ/кг (5-10% инсулинопродуцирующих островковых клеток, обычно используемых при интрапортальной трансплантации), создает жесткие условия испытаний устройств для трансплантации клеток. В настоящее время в клинической терапии на основе трансплантации островков инфузия адекватного количества β-клеток является препятствием при лечении инсулинозависимого диабета. Инсулинонезависимость обычно достигается при доставке достаточного количества островковых клеток, примерно 10000 IEQ/кг веса тела реципиента. Для обеспечения такого количества островковых клеток, согласно современным протоколам трансплантации островков, на одного реципиента требуется более одной донорской поджелудочной железы, что создает дефицит и без того ограниченного донорского материала. Таким образом, если гликемический контроль может осуществляться с использованием только 5-10% островковых клеток, которые в настоящее время используются при интрапортальной трансплантации, число пациентов, страдающих диабетом, которым может быть оказано терапевтическое лечение на основе трансплантации островковых клеток, существенно возрастет.Prior to transplantation, the insulin-producing abilities of immature islet cells were tested. As shown in FIG. 6, immature islet cells produced about 10% of the insulin normally expected from mature islet cells. This fact, combined with the low number of transplantable islets, around 3-5K IEQ/kg (5-10% of the insulin-producing islet cells commonly used in intraportal transplantation), creates a tough test environment for cell transplantation devices. Currently, in clinical therapy based on islet transplantation, adequate infusion of β-cells is an obstacle in the treatment of insulin-dependent diabetes. Insulin independence is usually achieved by delivering a sufficient number of islet cells, approximately 10,000 IEQ/kg body weight of the recipient. To provide this number of islet cells, according to current protocols for islet transplantation, more than one donor pancreas is required per recipient, which creates a shortage of already limited donor material. Thus, if glycemic control can be achieved using only 5-10% of the islet cells that are currently used in intraportal transplantation, the number of diabetic patients who can be therapeutically treated based on islet cell transplantation will increase significantly.
Для тестирования длительного выживания и функционирования трансплантированных островков проводили гистологический анализ эксплантированных устройств. Осуществляли также мониторинг функционирования островковых трансплантатов посредством проводимых раз в две недели замеров содержания глюкозы в крови и проводимых два раза в месяц внутривенных глюкозотолерантных тестов (IVGTT).To test the long-term survival and function of the transplanted islets, histological analysis of the explanted devices was performed. The performance of the islet grafts was also monitored by biweekly blood glucose measurements and bimonthly intravenous glucose tolerance tests (IVGTT).
a) Гистологический анализ функционирования островковых трансплантатов.a) Histological analysis of the functioning of islet grafts.
После эксплантирования устройств через 9 недель в устройствах детектировали инсулин с использованием специфических первичных антител к инсулину. На фиг. 17А показаны результаты окрашивания на инсулин в пористой камере эксплантированного устройства. Детектирование инсулина в камере указывает, что островковые клетки, содержащиеся в устройстве, жизнеспособны и функциональны через 9 недель после трансплантации. Иммуногистохимическое окрашивание секций эксплантата продемонстрировало наличие здоровых, хорошо отконфигурированных островков, окруженных крепкими микрососудами (фиг. 17В; микрососуды помечены стрелками).After explanting the devices, 9 weeks later, insulin was detected in the devices using specific primary antibodies to insulin. In FIG. 17A shows the results of insulin staining in the porous chamber of the explant device. Insulin detection in the chamber indicates that the islet cells contained in the device are viable and functional 9 weeks after transplantation. Immunohistochemical staining of explant sections showed healthy, well-configured islets surrounded by robust microvessels (Figure 17B; microvessels are marked with arrows).
b) Измерения содержания глюкозы.b) Glucose measurements.
Для мониторинга функционирования островковых трансплантатов вслед за трансплантацией проводили еженедельные замеры содержания глюкозы в крови натощак и не натощак. Такие замеры способствовали определению общей эффективности устройств для трансплантации клеток при длительном контроле содержания глюкозы в крови. Замеры содержания глюкозы в крови натощак обеспечивали контролируемый показатель функционирования трансплантата. Если говорить кратко, из вены животногореципиента проводили забор капли крови (несколько микролитров), после чего определяли уровень глюкозы в крови, используя глюкометр Freestyle Lite или иное устройство для тестирования содержания глюкозы.To monitor the functioning of islet grafts, weekly fasting and non-fasting blood glucose measurements were performed following transplantation. These measurements helped to determine the overall effectiveness of cell transplantation devices in long-term monitoring of blood glucose. Fasting blood glucose measurements provided a monitored measure of graft function. Briefly, a drop of blood (several microliters) was taken from the vein of the recipient animal, after which the blood glucose level was determined using a Freestyle Lite glucometer or other glucose testing device.
Как показано на фиг. 18, трансплантированные островки демонстрировали длительный контроль содержания глюкозы вплоть до эксплантирования устройств через 72 дня. Животные в группе гликемического контроля (n=4) были инсулинонезависимыми, при этом содержание глюкозы в крови контролировали только с помощью островков в устройствах для трансплантации клеток. Животные в этой группе проявляли длительную независимость от инсулина после трансплантации островков. Однако у некоторых животных сохранялась гипергликемия (повышенное дневное содержание глюкозы в крови) после трансплантации островков в устройства (n=6). Это было связано с низким метаболическим качеством островковых трансплантатов и низкой дозой трансплантируемых островковых клеток (IEQ/кг). Качество островков до трансплантации хорошо коррелировало с долгосрочным функционированием островков.As shown in FIG. 18, transplanted islets demonstrated long-term glucose control up to device explantation at 72 days. Animals in the glycemic control group (n=4) were non-insulin dependent, with blood glucose controlled only by islets in cell transplantation devices. Animals in this group showed long-term insulin independence after islet transplantation. However, some animals remained hyperglycemic (elevated daily blood glucose) after islet transplantation into devices (n=6). This was due to the poor metabolic quality of the islet grafts and the low dose of transplanted islet cells (IEQ/kg). Islet quality before transplantation correlated well with long-term islet function.
с) Глюкозотолерантный тест.c) Glucose tolerance test.
Глюкозотолерантные тесты важны для оценки функционирования островковых трансплантатов путем сравнения IVGTT-результатов до и после трансплантации. Для тестирования эффективности устройств для трансплантации клеток проводили IVGTT-тесты до выполнения панкреатэктомии (исходная группа) в различные моменты времени после трансплантации островков в устройства, а также после эксGlucose tolerance tests are important in evaluating the performance of islet grafts by comparing IVGTT results before and after transplantation. To test the efficiency of cell transplantation devices, IVGTT tests were performed prior to pancreatectomy (baseline group) at various time points after islet transplantation into the devices, as well as after
--
Claims (29)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US61/238,011 | 2009-08-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA040824B1 true EA040824B1 (en) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230347018A1 (en) | Methods and devices for cellular transplantation | |
AU2019203457B2 (en) | Methods and devices for cellular transplantation | |
AU2014200845B2 (en) | Methods and Devices for Cellular Transplantation | |
EA040824B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CELL TRANSPLANTATION |