JP2003534101A - 生物学的人工移植片の作製方法 - Google Patents

生物学的人工移植片の作製方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、それが適用されるレシピエントに適合性がある細胞を有する、移植のために提供される生物学的組織由来の生物学的人工的移植片を作製するための方法に関する。本発明によると、制御された組織生成が生体外で実施され、その間に、キャリアー構造を再構築することが可能である選択細胞が培養培地の中に維持されているネイティブ組織に添加され、そしてその培養が実質的に形質転換された新しい組織が得られるまで継続され、前記組織は前記添加されたレシピエント適合性のある細胞を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、移植が意図されている生物学的組織からの生物学的人工移植片と、
そこに適用されるレシピエント寛容性細胞の作製のためのプロセスに関する。 本発明は概して、生物学的組織の制御培養のためのプロセスに関する。
【0002】 移植医学では、移植レシピエント内で副作用を可能なかぎり最低限度にしか起
こさない適当な移植片に対する非常に大きな需要がある。ある種の症例でしか、
レシピエント自身の身体から移植片を取り出し、また、それを移植することが可
能ではない。免疫学的な観点からは、こうした移植がもっとも受入れやすいもの
であるが、しかし、ある種の血管あるいは臓器の場合、また、比較的大きな面積
を取り替えなければならない皮膚の場合は、この可能性は存在しない。ある種の
臓器に関しては、今日では、整形外科の分野では頻繁に起こることであるが、実
質的に、外来ドナーの同種あるいはプラスチック、金属、セラミック、その他の
合成インプラントあるいはさまざまな積層材料が適当なものとなる。例えばドナ
ー臓器などの同種材料を使用する場合は、レシピエントの身体に対してストレス
を加える連続免疫抑制が必要となる。それにもかかわらず、拒絶反応は、深刻な
合併症として頻繁に起こる。プラスチック材料はまた、外科手術の結果を台無し
にする拒絶反応や炎症プロセスにつながる可能性もある。
【0003】 さまざまな理由で、今日では、異種材料(動物起源のもの)を使用することが
しばしば試みられている。この材料のより利用しやすいことが、同種(ドナー)
材料と比較した場合に特に有利な点である。こうした「生物学的材料」はまたプ
ラスチック材料よりもより柔軟であり、また、レシピエントの身体のいくつかの
部位にはより良好に適合する。しかしながら、異種移植材料は強い抗原性がある
ので、したがって、問題がある。
【0004】 そのため、特に、レシピエントに対して寛容性がある、異種移植材料(移植を
意図したさまざまな組織)を産生することがかなり長い期間試みられてきた。こ
れに関しては、通常は、異種移植片の構造を付与する結合組織マトリックス内あ
るいはその上に埋め込まれるネイティブ細胞を破壊し、あるいは取り出し、また
、外来タンパク質やその他の外来物質を洗浄することが試みられている。間質性
結合組織の構造を付与するマトリックスは、免疫学的にはおおよそ中性のマトリ
ックスとみなされ得る。
【0005】 化学的に処理された動物起源の移植片は、例えば、ヒトの心臓弁置換用に使用
される。この場合一般的には、動物材料は構造タンパク質を安定化させるため、
また抗原性反応を防ぐために、グルタルアルデヒドにより処理される。しかし、
グルタルアルデヒドにより処理された組織では、移植後、連続的な硬化と、進行
性石灰化が生ずる。したがってこれら移植片は数年毎に取り換えられなければな
らない。
【0006】 代替的なものとして、無細胞化し、それによって、「中性化された」露出コラ
ーゲンマトリックスを移植することもまたすでに試みられてきたが、それは、示
されたように、同様に問題を伴う。無細胞化されたコラーゲンマトリックスは、
無細胞化プロセスによりひどく緩み、また構造的に不安定になる。この不安定化
の深刻な短所は、身体に移植後、断裂により初期障害となるという危険性である
。これは、動物モデルでは症例の20%の割合で起こっている(低圧力循環肺位
置にある自家(自己由来)細胞により再コロニー形成された無細胞化ブタ心臓弁
)。
【0007】 身体の中の露出コラーゲンマトリックスはさらに、コラーゲナーゼにより容易
に攻撃され、そのため、身体の中での再コロニー形成が生ずる前に損傷が起こり
うる。
【0008】 したがって、自家又は同種細胞により、移植前に移植を意図した無細胞化され
た生物学的組織を再コロニー形成することが同様にすでに試みられてきた。ドイ
ツ特許出願公開明細書(DE19828726 A1)には、例えば、第1に移
植片の間質結合組織上にあるネイティブ細胞を破壊し、そしてそれを取り出すと
いう、生物学的人工移植片の作製のためのプロセスが記載されている。マトリッ
クスはその後に、レシピエント寛容性の細胞、好ましくは自家(自己由来)細胞
による新たなにコロニーが形成され、それによってレシピエント特異的生物学的
移植片が得られる。
【0009】 抗原性成分が大部分取り除かれ、あるいはスクリーニングされることはここで
はすでに非常に有利なことである。しかしながら、この方法で得られる生物学的
人工移植片は、必要とされる「自然の」特性はまだ有してはいない。無細胞化さ
れて緩められたマトリックス上にある細胞の増殖は難しいものになってしまう。
マトリックス構造における小さな変化をも手段として利用しても、完全に自然な
細胞の再構築を得られるわけではない。それぞれの症例において必要とされる部
位のさまざまな分化細胞の必要な増殖を制御するのに当たっても、まだかなりの
問題がある。
【0010】 米国特許第5,192,312号(Orton)によって、移植可能なヒト心
臓弁が線維芽細胞増殖因子により処理され、またその後にそのインプラントを非
免疫原性にすると考えられる量の線維芽細胞のコロニーが形成されるという、コ
ロニー形成プロセスは既に公知のものである。外因性の増殖因子による初期マス
キングは、適用される細胞の機能変化や外因的に誘導される、増殖性表現型への
シフトにつながりうるものであるため、増殖因子を含む調製はこの目的を阻んで
しまう。増殖因子の外来的な付加によって、それはシグナル伝達の内部競合メカ
ニズムにつながるが、数多くの細胞が形成されるが、増殖因子の結果としてこれ
らの細胞は、必要とされる再構築のプロセスを開始することができないという事
実に最終的には導かれる。支持構造に対して自家移植したインプラントを迅速に
完成させることは、すでに生体外ではそれにより阻まれている。形質転換した細
胞を形成することができるため、生体内での後続効果はおそらくある。同種及び
異種マトリックスは、炎症反応及び石灰化病巣の形成につながり、また、したが
って長期間の移植障害につながる免疫原性残留効果を有するため、生体内移植後
にこれはさらに重大な結果を生んでしまう。
【0011】 したがって、本発明は、移植のために選択され、また、移植レシピエントには
外来性のものである生物学的組織、特に同種あるいは異種材料は、レシピエント
寛容性免疫学的に受入れ可能な生物学的人工移植片を付与するように反応すべき
ものであるという課題に基づくものである。
【0012】 さらに、機械的にさらに安定な、自然にさらに類似の移植片を作製するプロセ
スが提供されるべきである。形質転換プロセスは、自然な再構築の刺激及び加速
を同時に行うことにより、可能なかぎり制御される方法で行われるべきである。
【0013】 この問題の解決のために、本発明によれば、移植を意図している生物学的組織
からの生物学的人工移植片と、そこに適用されるレシピエント寛容性細胞とを作
製するためのプロセスであって、 キャリアー構造の再構築を可能にする、選択された細胞を少なくとも含むレシ
ピエント寛容性細胞が調整培地の中で、ネイティブ形態で存在し且つ外因性増殖
因子によって前処理されていない、前記移植片用の自家、同種又は異種組織に添
加され、 その移植片の処理は、添加したレシピエント特異的細胞を本質的に含む組織へ
の前記元のネイティブ組織の広範な形質転換が達成されるまで継続される、とい
うプロセスが提案される。
【0014】 「キャリアー構造の再構築を可能にする細胞」は、新しい組織マトリックスを
分泌し、また、好ましくは死んだ細胞を取り除くことに寄与する細胞を意味する
ものとして理解される。このタイプには、その組織タイプによるが、さまざまな
細胞、例えば、線維芽細胞及び結合組織細胞及び、好ましくは自己幹細胞由来の
それらの前駆体細胞が含まれる。
【0015】 再構築を可能にする細胞には、心血管の分野では、例えば、平滑筋細胞が含ま
れる。一般的には、例えば、マクロファージもまた含まれる。
【0016】 言及されている細胞は、組織の形質転換を促進し、また加速する。すなわち、
通常は、そうでなければその他のプロセス(石灰化、拒絶)が一時的に「追い越
して」、また、このようにして組織再生あるいは組織再構築を阻まれてしまうこ
とになるため、それらの細胞はそれによって第1に形質転換を可能にする。
【0017】 組織形質転換に対する刺激はまた、組織治癒のためのプロセスを刺激する、特
定の炎症性の刺激により実施される得る。再構築を可能にする細胞は、したがっ
て、また、あるいは場合によっては、炎症メディエータを放出することができる
細胞でありうる。その後、組織治癒に、加速された組織再構築が伴う。しかし、
炎症メディエータはまた再構築が可能な細胞を使用する場合にさらに添加され得
る。これはその後、特に一時的に制限された方法で実施されるため、制御可能な
治癒刺激炎症プロセスが開始される。
【0018】 幹細胞には、以下のものが含まれる。すなわち、骨髄細胞、脂肪組織を起源と
する(間葉系)細胞、組織特異的幹細胞、末梢血由来の幹細胞、臓器特異的幹細
胞、自己核移植後の細胞、例えば、線維芽細胞(分化転換を起こした)の内在性
筋細胞核である。
【0019】 本発明は、生体外での制御された組織再生という基本的に新規な概念に基づく
ものである。以前に用いられていたプロセスではなく、移植を意図されている組
織のネイティブ細胞は、以前に標準的であったようには取り出されず、また、必
然的に人工的に破壊されることもない。そうではなくて、組織は、標準的なコロ
ニー形成リアクターでありうる、適当な装置の中に入れられて、人工的な「損傷
治癒」を受ける。このプロセスでは、新たに増殖する細胞に対する刺激はすでに
最初に組織内在性メディエータにより行われる。
【0020】 ネイティブ状態の組織とは、切除されたものとしての組織、すなわち、異種あ
るいは同種ドナーから取り出された組織を意味するものとして理解される。本発
明の原則によれば、別のプロセスステップにおけるさらなる処置の前に、切除あ
るいは取り出すことにより死んでいる状態にあるとそれ自体見える組織の中に存
在する細胞が取り出されない。
【0021】 レシピエントに対して寛容性である細胞を添加し、また、その組織タイプに適
合させるといった手段により、元々異質な移植片が、処理フェーズ中において、
レシピエントに対して完全に免疫寛容性になる生物学的人工移植片へと次第に形
質転換される。
【0022】 本発明は、すなわち、特にあらゆる身体の中で連続して行われている、自然の
細胞再生のためにこうした細胞から発せられる刺激が失われるという理由からも
、また、特に、最終的に必要なマトリックスの再構築のための、また、効率的な
de novoマトリックス合成のための重要な鍵となる因子はそれによってすでに取
り出されてしまっているということもあって、外来同種あるいは異種組織の元々
のネイティブ細胞の取り出しあるいは代替的には細胞の積極的な破壊を行うと、
それにより再コロニー形成が難しくなってしまうという理解に基づいている。
【0023】 無細胞化は、それは移植目的のために臨床的に必要とされる良好な当初の安定
性に関して緊急に必要とされるが、さらにかなりの不安定化の原因となってしま
う。本発明はこれらの問題を解決する。
【0024】 移植を目的として、また、ネイティブ細胞のコロニーが形成された外来の異種
あるいは同種組織が、そのネイティブ状態に維持されている限り、例えば栄養培
地から成る調整環境の中でその組織の培養あるいはインキュベーション中に細胞
メディエータが、自然な形質転換(内因性刺激)を好む形質転換された組織の細
胞によって放出される。メディエータは、組織内である種の態様で分かれ、また
少量が調整培地内に移動する。ここで、そのネイティブ細胞をまだ有する、移植
が意図されている組織の培養中に、新しいレシピエント寛容性細胞がバッチで、
あるいは連続的に調整培地に添加される場合は、それらの細胞は形質転換プロセ
スの中に含められ、時間経過とともに、調整培地の交換時に次第にまたさらに取
り出されるその前記ネイティブ細胞に取って代わる。この場合、レシピエント寛
容性細胞は例えば、結合組織細胞あるいは線維芽細胞など、キャリアー構造の再
構築を可能にする、選択された細胞を少なくともさらに含む。加えてさらに、レ
シピエント寛容性細胞を存在させることが可能である。当業者であれば、形質転
換されるべき組織タイプを適合させる上述の情報及び説明により、それぞれの場
合で使用されるべき細胞を選択することができる。
【0025】 基本的には、自然な、代替的に、無細胞化された、例えば未変性の同種移植片
はその表面上に内皮細胞によるコロニーを形成させることができる。これはまた
、その内皮細胞が身体の中で同種あるいは異種移植片をコロニー形成する場合に
は、移植後に生体内で自発的に起こる。しかしながら、こうした内皮細胞化は実
際の形質転換あるいは移植組織の「再構築」には至らない。免疫学的プロセスの
ため、石灰化プロセスが個々の病巣点(石灰化病巣)の外来(及び外来−残留)
組織上では極めて早く始まる。この場合の移植組織あるいは臓器は、非常に大き
く損傷され、また最終的には、時間の経過とともに不活性となる。
【0026】 動物実験では、例えば、心臓弁はすでに自発的に24〜48時間内に内皮細胞
化していることが示されている。しかし、この場合、この組織は再構築されてい
るのではなく、圧縮されている。内皮細胞はその表面上に生理学的に残存する。
L.Maxwell,J.G.Gavin,B.G.Barrett−Boye
sらが、Pathology21:5−10,1989に掲載された「異栄養性
石灰化の発生と開始における心臓弁同種移植と異種移植の間の差異」という論文
の中で研究調査しているように、残留ドナー細胞の存在は、最終的には弁不全を
引き起こす石灰化巣をもたらす。
【0027】 移植された組織あるいは臓器の拒絶と石灰化は、移植前であっても、in vitro
での再構築が生ずるときに、移植が意図されている組織が大部分再構築される、
本発明によるプロセスにより回避され得る。
【0028】 このため、そのプロセスの経過の中で使用されるレシピエント特異的細胞が、
再構築を可能にする細胞をさらに含むことが必要である。これらの細胞には、と
りわけ、環境刺激により新しいマトリックスを分泌すること、古い細胞の除去を
促進することを誘導され得る線維芽細胞が含まれる。さらに、その他の細胞タイ
プが、線維芽細胞と混在させて、その組織のさまざまな層あるいは領域で使用さ
れ得る。
【0029】 好ましくは、レシピエント寛容性細胞は培養の開始時に一度(すなわち移植片
の処理)、間隔を置いて繰り返し、又は連続的に培養培地内に加えられる。
【0030】 この場合は、レシピエント寛容性細胞は、形質転換されるべきそのネイティブ
組織上に一滴ずつ添加されるか、刷毛で塗られるか、若しくは調整培地とともに
連続的、あるいはバッチで添加される。
【0031】 形質転換すべく移植片に添加されるレシピエント寛容性あるいはレシピエント
特異的細胞は、ある実施形態では、特にフィブリン、ミミズ由来のコラーゲン接
着タンパク質、又は合成接着タンパク質を含む得る、生物学的に許容される接着
剤と混ぜて、あるいは培養培地懸濁液の中に添加することができる。
【0032】 移植片の処理は、標準的な培養培地でありうる培地の繰り返される交換により
、あるいは培地の連続的なフロー下で実施される。
【0033】 形質転換は好ましくは、その組織を洗浄する培養培地が攪拌され、そして新し
いレシピエント寛容性細胞の輸送のため、さらに形質転換時に拒絶/置換細胞を
洗浄して流すための液体のフロー(流れ)がに存在するように機械的に補助され
る。その組織は、取り替えられるべき細胞の脱離に好適な機械的な刺激が加えら
れるといった手段により、一度にか、あるいは間隔を置いて、その間で、洗浄さ
れ得る。
【0034】 したがって、本発明にとっては、コロニー形成のために使用されるレシピエン
ト特異的な細胞のみを本質的に含む組織への元々のネイティブ組織の実質的な再
構築が起こるまで、繰り返し行われる培地の交換か、あるいは培地の連続的なフ
ロー下で調整培地中においてレシピエント寛容性細胞による移植片の処理が続け
られることが重要なことである。
【0035】 その調整培地は連続的に再循環されているか、あるいは何回か交換されるかの
いずれかのものであるが、レシピエント寛容性細胞による調整培地の中でのネイ
ティブ組織の処理は、それ自体公知の細胞による基底マトリックスのコロニー形
成に相当し、そのようなものは先行技術の中で公知であり、様々な変形態様で実
施され得る。
【0036】 使用される調整培地は、さまざまな添加剤を任意に添加したものでもよい、標
準的な細胞培養栄養培地でありうる。好適な栄養培地は当業者には公知である。
レシピエント特異的細胞は、調整培地の中に連続的にか、あるいはバッチ法かの
いずれかで導入される。
【0037】 レシピエント特異的細胞は、自家(自己由来)か、あるいは免疫学的に適合性
があるか、あるいはレシピエントに対して寛容性の細胞を意味するものとして理
解される。また、さまざまな細胞による異なる細胞層を組織上に構築することが
できるように、異なるコロニー形成あるいは処理時にさまざまなタイプの細胞を
添加することもまた可能である。さらに、異なる細胞の混合物をその組織に供給
することができる。さらに、さまざまな細胞は、局所的に適用することができ、
例えば、異なる細胞を皮膚移植片の上側及び下側に適用することができ、あるい
は管状血管の内側及び外側に異なる細胞を適用することができる。
【0038】 基本的には全ての体細胞がレシピエント寛容性細胞となり得、例えば、その下
にある基質に応じて選択され、また、以下に記載されているものである。
【0039】 即ち、結合組織細胞(とりわけ、線維芽細胞及び線維細胞)筋肉細胞(筋細胞
)、内皮細胞、皮膚細胞(とりわけ、表皮細胞)、臓器細胞に分化した細胞(心
細胞、腎細胞、その他)、コラーゲン骨格を有する構造臓器の場合には、好まし
くは、移植が意図されている特定の組織を再構築するために有用に供給すること
ができるすべての細胞である。また、適当なものとしては、前駆体細胞、好まし
くは、レシピエントの自己幹細胞由来のものである。その幹細胞には、すでに上
述されているものが含まれる。
【0040】 取り出されたときに当初はネイティブ状態で存在し、その後そのプロセスの過
程で形質転換される、形質転換されるべき組織あるいは移植片は、基本的には、
いかなる移植可能な組織でもありうる。こうした組織には、特に、一般的には、
血管、大動脈血管、静脈、大動脈弁、心臓弁、臓器部分及び臓器全体、皮膚部分
、腱、角膜、軟骨、骨、喉頭、心臓、気管、神経、半月板、椎間板、尿管、尿道
、膀胱、内耳小骨、耳、鼻軟骨、関節軟骨、結合組織、脂肪組織、腺組織、神経
、筋肉、などが特に含まれる。
【0041】 レシピエント寛容性細胞による組織の再構築のために、細胞あるいは細胞(複
数)の混合物は、それぞれの組織タイプに適合されるそれぞれの場合で、選択さ
れる。好ましくは自家(自己由来)の、あるいは遺伝子工学的に修飾されること
によりレシピエント特異的になったものであるレシピエント寛容性、同種あるい
は異種細胞には、本発明には重要なものである線維芽細胞あるいは結合細胞に加
えて、所望組織の再構築のために適当なものである細胞、及び代替的には、細胞
因子を産生する細胞及び/又は化学走性の影響を与える細胞などのように組織形
質転換をさらに刺激し、及び/又は制御することができる細胞(リンパ球、血小
板、マクロファージ、マスト細胞、顆粒球、すなわち、例えば、白血球、顆粒球
、リンパ球、マクロファージ、単球、骨髄細胞、脾臓細胞、記憶細胞及び胸腺細
胞、末梢あるいは中枢幹細胞(血液及び骨髄から採られたもの)あるいは脂肪組
織由来の幹細胞の全ての形態であり、好ましくは、多分化能幹細胞といった白血
球から成るファミリー由来の細胞を特に含む)が含まれる。
【0042】 心臓弁の場合は、線維芽細胞あるいは筋繊維芽細胞、筋細胞及び/又は内皮細
胞が好ましくは用いられ、皮膚移植片の場合は、表皮細胞、中胚葉由来の細胞(
中胚葉細胞)及び任意には皮膚付属器が好ましくは用いられる。
【0043】 本発明の重要な局面の一つは、理想的に自家線維芽細胞が、当初残ってはいる
が、in vitroで死んでいくドナー細胞のシグナル作用により、休止から活性表現
型に変異することができるという事実にある。事実、休止表現型における健全な
組織からも得られるレシピエント特異的あるいはレシピエント寛容性細胞の遺伝
子発現に関する重要な成果をこのことは有する。in vitroにおいて「疾患状態」
と、その直ぐ後に、それに引き続いて「治癒状態」が誘導される。ここにおいて
、理想的なレシピエント−内在性あるいはレシピエント特異的ヘルパー細胞との
協働により、増加しまた許容される程度まで作用することが可能である。組織形
質転換のために用いられるレシピエント寛容性細胞はそれ故に好ましくはまたマ
クロファージを含むが、また、血小板及びリンパ球などの免疫担当細胞を含む。
【0044】 実際上完了していないものであれば、実質的な形質転換が達成され、あるいは
、それが開始されているかぎり、それとともに、生体外でのその連続的な形質転
換の継続が開始されるまで、その処理は継続されることが本発明の本質となる。
【0045】 本発明の有意な長所は、移植がより迅速に行うことができるという事実に起因
する。従来の方法では、外来細胞は最初に除去されていた。この過程でマトリッ
クスはかなり機械的に弱いものとなっていた。再コロニー形成はその後に実施さ
れるが、それには少なくとも24時間〜96時間が必要であった。マトリックス
の安定性は再コロニー形成時に次第に増加するが、しかし、最終的には、開始時
の値(例えば、引張り応力により測定)の約70〜80%にまでにしか回復しな
いものであった。本発明によるプロセスは、約4日以内(3〜6日間)での組織
形質転換を可能にし、機械的な安定性はその期間全体にわたって実質的に変化し
なかった。その組織はすでに当初から生物学的安定性と、負荷耐性能に相当して
いるので、移植後の初期期間における断裂の危険性はかなり減少される。形質転
換は生体内での身体の中で継続される(移植後)。
【0046】 レシピエント寛容性細胞による処理の前に、ネイティブ形態で存在する、移植
が意図されている自家、同種、あるいは異種組織は滅菌されるべきである。特に
、異種組織の場合には、外来のウイルス及び細菌が新たに作製された生物人工的
な移植片の中に導入されることを安全に除外すべきであるため、それは行わなけ
ればならない。同種開始組織の場合も、疾患の伝染は安全に除外されなければな
らない。他の使用目的のために自家組織を形質転換することが1つの例外として
唯一可能なことである。ここでも、滅菌は有用であるが、あまり複雑にする必要
はない。
【0047】 ネイティブ形態の組織は、取り出されたものそのままで本質的には放置された
組織であるという意味として理解される。この関連でのネイティブとは、自然、
非改変、非変性という意味である。レシピエント寛容性細胞による処理期に入る
際に、内因性刺激をその組織の形質転換のために使用することができるように、
その組織はそのネイティブ細胞を保持しているべきである。しかしながら、こう
した細胞は、上述されているように、切除及び適当である場合には輸送のために
経過した期間のために一般的にはすでに死んでいくことを開始している状態にあ
る。
【0048】 滅菌は、できるかぎりゆるやかに実施されるべきである。滅菌の目的で、例え
ば、滅菌溶液により洗浄を実施することができ、あるいは滅菌は、ガス(燻蒸)
を使用して、実施され得る。
【0049】 現在では、H2O2の存在下でガス放出が起こるプラズマイオン化という手段
による滅菌が、特に適当なものであると考えられている。このため、過酸化水素
の水性溶液が滅菌チャンバの中に注入されて、そして気化される。減圧雰囲気下
で、無線周波数エネルギーの助けを得て、低温プラズマが適用される。この手段
により、プラズマを作り出す電界が生成される。プラズマ状態の中で、過酸化水
素は、フリーラジカル形成により切断される。そのフリーラジカルは滅菌のため
の活性種である。反応の完結後は、そのフリーラジカルは、反応して水、酸素、
及びその他の非毒性産物を付与するため、このプロセスは毒性残留物を残さない
。過酸化物の使用はまた、数多くの細胞(例えば、マクロファージにおいて)で
発生する自然なプロセスに対応するものである。
【0050】 必要な場合には、滅菌が成功したかどうかは、例えば,滅菌後に厳密に阻害さ
れるべきある種のウイルスあるいは細菌の存在を特異的に試験することにより確
認される。
【0051】 移植が意図されている組織をさらなる非変性プロセス工程、例えばその調製後
でおそらくは必要な滅菌後に洗浄を受ける工程に供することができる。比較的遠
くまで達する組織の変化がここで避けられるのであれば、ネイティブ移植組織の
緩やかな凍結もまた可能である。
【0052】 本発明ではまた、レシピエント寛容性細胞による処理時あるいはその後に、調
整培地にさらに、細胞メディエータ及び/又は因子あるいは化学的メディエータ
を添加することが提案される。ある種の因子の作用は、すでに研究されており、
そのため当業者であれば、細胞増殖因子、細胞分化因子、化学走性因子及びその
他を特異的に選択して用いることができる。特に、以下のものを使用することが
できる。すなわち、ニューロペプチド(神経ペプチド)である。これらニューロ
ペプチドは間葉系細胞を活性化する能力を有し得る。線維芽細胞の場合は、増殖
と化学走性が影響される可能性がある。適当なニューロペプチドの中でも、以下
のものが特に挙げられる:ニューロキニン(ニューロキニンA(NKA))、サ
ブスタンスP(SP)、血管作用性腸管ペプチド(VIP)、カルシトニン遺伝
子関連ペプチド(CGRP);さらに、主に化学走性であって、及び/又は、使
用することができる増殖−制御作用を有するメディエータ/因子(細胞及び組織
タイプによる): フィブロネクチン(Fn)、インターロイキン−1−β(IL−1β)、イン
ターロイキン−6(IL−6)、インターロイキン−8(IL−8)などのサイ
トカイン、インターフェロン−γ(IFN−γ)などのインターフェロン、顆粒
球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)、形質転換増殖因子−β
1(TGF−β1)、骨原性タンパク質−1(OP−1)、組換えヒト骨原性タ
ンパク質−1(rhOP−1)、ウロキナーゼ型プラスミノーゲン活性化因子(
u−PA)、PDGF(血小板由来増殖因子)、特にPDGF AA、PDGF
AB、PDGF BB、HGF(肝実質細胞成長因子)、VEGF(血管内皮
増殖因子)、FGF(線維芽細胞増殖因子)、ECGF(内皮細胞増殖因子)、
α−2−マクログロブリン(α−2M)やクララ細胞タンパク質(CC−16)
などの糖タンパク質、血小板因子4、β−トロンボグロブリン、好中球活性化ペ
プチド−1、さらにまた、例えば、マンノース6−リン酸塩、アダプチル、その
他などの合成メディエータなどである。
【0053】 個々のメディエータ、因子、共因子の実際の機能は、分離細胞の領域の当業者
には公知のものであり、そのため当業者であれば、本明細書の中に説明されてい
る本発明の文脈の中にあるそれぞれの目的に適当なメディエータ/因子を選択す
ることができる。
【0054】 本発明ではまた、免疫担当細胞、特に細胞メディエータ及び/又は因子を、調
整培地の中に放出するマクロファージが調整培地及び/又は組織に添加されるよ
うにそのプロセスが実施されることが提案される。特に、調整培地は、したがっ
て、自己由来の、すなわち、レシピエント内在性の血液、それとともに血液によ
り時折富化され、あるいは時折置換される血液から構成することができる。この
手段により、その血液由来のマクロファージはその組織に選択的に付着すること
ができる。マクロファージは、いまだに形質転換されておらず、あるいは不完全
に形質転換されている組織から免疫促進的な刺激を受け、また、それによって、
再構築を加速する細胞型特異的メディエータを放出する。血小板は、例えば、増
殖因子を分離溶解し、また放出する。組織再構築は刺激され、制御され、また加
速される。
【0055】 本発明のさらなる1つの進展においては、細胞メディエータ及び/又は因子が
調整培地中にあるいは免疫担当細胞の培養培地(特にマクロファージの培養培地
)から調整培地中に放出されるようにこのプロセスが実施されることが提案され
る。この培養培地にはまた、リンパ球あるいは血小板も含まれる。さらに、幹細
胞をまた、ここに添加することができる。
【0056】 適当な、例えば、免疫担当細胞あるいはマクロファージ培養培地の因子あるい
はメディエータの放出を増加させるための培養を、生物学的人工移植片を調製し
、また処理するリアクターに適当なやり方で連結されるバイオリアクターの中で
実施することができる。そのバイオリアクターから取り出される因子を、再循環
あるいはバッチ法で添加される調整培養培地に、適当な方法で添加することがで
きる。
【0057】 適当なバイオリアクターという手段により、圧力及び応力依存性の再構築は、
例えば、形質転換された組織の自然さに脈動性灌流操作が非常にポジティブな効
果をもたらす血管と心臓弁の場合は、例えば、脈動性灌流操作によりここでは実
施することができる。それは生体外での生物学的人工組織の正常な生理学に対応
する発現を改善する。
【0058】 代替的には、マクロファージ培養培地、あるいはその他の免疫担当細胞の培養
培地を、細胞メディエータ及び/又は因子にとっては透過可能であるフィルム、
膜、あるいは分割壁という手段によりレシピエント寛容性細胞による処理から成
る工程時に調整培地と隔離された状態に維持することができ、そして形成された
そのメディエータ及び/又は因子を調整培地の中に連続的に放出させることがで
きる。
【0059】 移植が意図されている組織の処理は、一般的には、その培養培地が保持され、
また、任意には、特定の空間内で再循環されるバイオリアクターの中で実施され
る。この空間内では、免疫担当細胞あるいはマクロファージの培養培地に対する
培養空間を、透過可能な分割壁を使用して形成することができ、そのようにして
、形成された細胞メディエータ及び/又は因子を調整培地の中に連続的に移動さ
せることができる。代替的には、その免疫担当細胞をまた、別に培養することが
でき、そしてその細胞培養産物をその組織培養のために使用されるバイオリアク
ターに添加することができる。さらに、その産物(すなわち、臓器あるいは一般
的には組織)は、レシピエント特異的全血あるいは個々の血液成分(タンパク質
、フィプロネクチン、トロンビン、フィブリノーゲン、プラズマ、血清、細胞構
成要素)を添加し、あるいは添加せずに、調整目的のために、灌流あるいはコイ
ンキュベートされ得る。使用することができる免疫担当細胞は、特に以下のもの
である。すなわち、 白血球、顆粒球、リンパ球、マクロファージ、単球、骨髄細胞、脾臓細胞、記
憶細胞、胸腺細胞の全ての形態である。 特定のメディエータ及び/又は因子を産生するために、また、同時に、また、
さらに、自然に得られたあるいは合成メディエータ/因子を組織培養培地に添加
するためには、組織バイオリアクターの内側あるいは外側にある免疫担当あるい
は免疫調整細胞を共培養することによって、上記の両添加物を組合わせることも
できる。
【0060】 それぞれの目的に特に適当なメディエータ/因子は、いずれにしろ必要なもの
である培養工程時に共産生することができ、そうして、さらに高価で、また、特
異的ではない因子の使用をしないで済ますことができるため、メディエータ、因
子、共因子を産生し、また、それらを調整培地の中に放出する免疫担当細胞の共
培養は、特に有利なものである。
【0061】 本発明は、いくつかの実施例を参照して、以下に説明される。
【実施例】
同種凍結保存静脈を自家動脈に分化転換 凍結保存同種静脈がさらに処理することなく滅菌条件下でバイオリアクターの
中に導入され、そして理想的な無血清あるいは自己血清/血漿富化培地により灌
流された。予備拡張された自家動脈血起源の線維芽細胞と平滑筋細胞は、事前に
凍結保存された静脈の外側に適用された。これは、ここでは、(自己の)フィブ
リンゲル、コラーゲンゲル、ムラサキイガイ由来合成接着タンパク質内において
培養前に上記接着剤と混合された細胞を一滴ずつ添加又は拡散させることにより
、或は培地中の細胞懸濁駅を一滴ずつ添加又は拡散させることにより実施された
。内皮細胞(任意には筋線維芽細胞により前コロニー形成後)は、血管管腔内に
適用された。これはバイオリアクター内にある血管をゆっくりと回転させること
により実施された。ここでのバイオリアクターは当該処理に適したものであれば
いかなる装置でもよい。線維芽細胞は、新しいマトリックスを合成し、新しい組
織構造を構築し、また、組織/マトリックスの中に、増加させた程度まで、統合
して入れるために、死んだ細胞の細胞デトリタスにより刺激された。多層筋細胞
包被が数日内に形成される。
【0062】 動脈化(形質転換)血管はしたがって、安定性の喪失(通例、無細胞化後は初
期強度の20%より小さくなるような)をすることなく極めて迅速にすぐに移植
可能な状態となる。
【0063】 異種凍結保存動脈を自家ヒト動脈に分化転換 異種動脈が第1実施例と同様に、無細胞化することなく、さらに内皮細胞も加
えずに、自家血管細胞によるコロニー形成を行った。キメラ構築物(形質転換組
織)が自家血液で洗浄される。この時期にはマクロファージは露出されたマトリ
ックスに選択的に付着する。リンパ球は異種マトリックスを通して免疫促進刺激
を受ける。血小板はPDGFなどの増殖因子を分離溶解し、また、放出する。約
4時間の作用時間(マクロファージ付着には十分)後に、その自家血液は、血漿
富化培養液に再び取り替えられ、また、数日間(約3〜10日間)再培養された
。この時期には、コロニー形成のために添加されたその(自家)筋線維芽細胞の
ために、加速されたマトリックスの代謝回転が起こる。脈動応力という手段によ
り、新しいマトリックス分子と線維の方向付けられた圧力制御蓄積が起こる。新
たに形成された細胞会合の方向性を備えた統合が同様に可能となる。
【0064】 代替的には、血小板(約3000gで得られる)と、白血球(1800g)の
調製物をバイオリアクターの異なる領域で別々に、あるいは別々の装置で同調さ
せながら共培養することができる。後者の場合には、このようにして得られた組
織培養培地の培養産物は、実際の組織バイオリアクターに添加される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4B065 AA90X AC20 BA12 BB23 BC41 CA44 4C081 AB11 AB17 BA12 BA13 CD34 EA02 4C087 AA03 BB63 BB64 CA04 MA67 NA06 ZA36 4C097 AA15 BB01 DD15 MM01 4H011 BA01 BB18 CA01 CB05 CD02

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移植が意図されている生物学的な組織由来の生物学的人工移
    植片と、そこに適用されるレシピエント寛容性細胞の作製のためのプロセスであ
    って、 キャリアー構造の再構築を可能にする、選択された細胞を少なくとも含むレシ
    ピエント寛容性細胞が調整培地の中で、ネイティブ形態で存在し且つ外因性因子
    により前処理されていない前記移植片用の自家、同種又は異種組織に添加され、 前記移植片の処理は、添加した前記レシピエント寛容性細胞を本質的に含む組
    織への前記元のネイティブ組織の広範な形質転換が達成されるまで継続される、
    ことを特徴とする前記プロセス。
  2. 【請求項2】 キャリアー構造の再構築を可能にする前記細胞は、結合組織
    細胞又はその前駆体、特に線維芽細胞又は結合組織前駆細胞であり、好ましくは
    それらは自己幹細胞由来である、ことを特徴とする請求項1に記載の前記プロセ
    ス。
  3. 【請求項3】 形質転換される前記組織は心臓の組織であり、また、再構築
    を可能にする前記細胞は平滑筋細胞である、ことを特徴とする請求項1に記載の
    前記プロセス。
  4. 【請求項4】 再構築を可能にする前記細胞はマクロファージである、こと
    を特徴とする請求項1に記載の前記プロセス。
  5. 【請求項5】 前記レシピエント寛容性細胞は、前記培地内で培養の開始時
    に一度、間隔を置いて繰り返し、又は連続的に添加される、ことを特徴とする請
    求項1〜4のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  6. 【請求項6】 前記レシピエント寛容性細胞は、形質転換される前記ネイテ
    ィブ上に一滴ずつ添加されるか、若しくは拡散させられるか、又は前記調整培地
    とともに連続的若しくはバッチ法で添加される、ことを特徴とする請求項1〜5
    のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  7. 【請求項7】 添加される前記レシピエント寛容性細胞は、特にフィブリン
    、コラーゲン又は接着タンパク質を含有し得る、生物学的に許容される接着剤と
    混合して添加されるか、又は培養培地懸濁液中で添加される、ことを特徴とする
    請求項1〜6のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  8. 【請求項8】 前記移植片の前記処理は、繰り返し交換される前記培養培地
    の中で、又は前記培地の連続フロー下で実施される、ことを特徴とする請求項1
    〜7のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  9. 【請求項9】 細胞メディエータ及び/若しくは因子又は化学的メディエー
    タが、レシピエント寛容性細胞による前記処理時に、前記調整培地に添加される
    、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  10. 【請求項10】 細胞メディエータ及び/又は因子の放出が可能で且つ活性
    化が可能な細胞、特にマクロファージが、前記調整培地及び/又は前記組織にさ
    らに添加されるように、前記プロセスが実施される、ことを特徴とする請求項1
    〜9のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  11. 【請求項11】 特に細胞メディエータ及び/又は因子の放出が可能でまた
    活性化が可能な前記細胞、特にマクロファージが、培養培地、好ましくはバイオ
    リアクターの中に、さらに好ましくは、前記移植片もまた処理される同じバイオ
    リアクターの中に保持されている、ことを特徴とする請求項10に記載の前記プ
    ロセス。
  12. 【請求項12】 前記マクロファージの培養培地又はそれに相当する細胞の
    培養培地が、細胞メディエータ及び/又は因子にとっては透過可能なものである
    フィルム、膜又は分割壁という手段によりレシピエント寛容性細胞による前記コ
    ロニー形成時又は処理時に前記調整培地とは別に維持される、ことを特徴とする
    請求項11に記載の前記プロセス。
  13. 【請求項13】 移植が意図され且つネイティブ形態で存在している前記自
    家、同種又は異種組織は、好ましくは滅菌溶液、又は燻蒸で洗浄することにより
    最初に滅菌される、ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の前
    記プロセス。
  14. 【請求項14】 前記滅菌は、H2O2によるプラズマイオン化という手段
    により実施されることを特徴とする請求項13に記載の前記プロセス。
  15. 【請求項15】 移植が意図されている前記組織は、その調製後に、好まし
    くは滅菌の前又は後にさらに非変性プロセス工程に供される、ことを特徴とする
    請求項1〜14のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  16. 【請求項16】 移植が意図されている前記組織は、その調製後に、好まし
    くは滅菌前又は後に、さらに1回以上の回数洗浄されることを特徴とする請求項
    1〜15のいずれか1つに記載の前記プロセス。
  17. 【請求項17】 前記レシピエント寛容性細胞は前記移植レシピエントの自
    家細胞である、ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか1つに記載の前記プ
    ロセス。
  18. 【請求項18】 前記レシピエント寛容性細胞は、前記レシピエント寛容性
    であるとして選択された、同種又は遺伝子工学的に修飾された同種細胞である、
    ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか1つに記載の前記プロセス。
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