JP2005525153A - 皮膚障害の治療のための、未分化胎児細胞を含む組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に皮膚の病気、障害または疾患に罹患した被験体を治療するために設計された、方法および組成物に関連する。その組成物は、コラーゲンマトリックスに組み込まれるか、またはキャリアと組み合せた未分化胎児皮膚細胞を含む。
創傷(すなわち、裂傷、開口部、または潰瘍)は、急性または慢性のいずれかであり得る。急性創傷は、典型的にはほとんど組織の喪失を伴わない皮膚への鋭利な損傷である。ほとんどの急性創傷は、創傷の端を合わせることによって閉鎖および治癒する。慢性創傷は、完全に治癒しない、または治癒するのが遅い創傷である。慢性創傷の例は、床ずれ(褥瘡性潰瘍)、糖尿病性皮膚潰瘍、静脈うっ血性潰瘍、熱傷損傷、および腫瘍の摘出後に起こる欠損を含む。
I型:軽量順応伸縮性包帯:
これらの包帯は、単純な包帯保持機能を有する製品を含み、そしてそれらは運動を制限することなく手足または関節に順応するべきである。
II型:軽度支持包帯:
これらの包帯は、浮腫の形成を防止するために、および軽度の捻挫(sprainsまたはstrains)の管理において支持を与えるために使用される製品を含む。
III型:圧迫包帯:
これらの包帯は、圧迫の適用に依存する製品を含む。それらは、下肢の静脈障害の治療において、浮腫を調節し、そして腫れを抑制するために、もっともよく採用される。圧迫包帯は、前もって決定されたレベルの圧迫を産生するそれらの能力によって、4つのグループに分けられた。
1つの実施態様において、本発明は、コラーゲンマトリックスに組み込まれた未分化胎児細胞を含む、3次元皮膚組織同種移植片構築物を開示する。本発明の構築物は、あらゆる方向において適用し得、それらを様々な適用に有用にする。いくつかの実施態様において、その構築物の未分化胎児細胞は、適切な培養条件下で真皮線維芽細胞または表皮ケラチン生成細胞に分化し得るもののような、胎児皮膚細胞であり得る。様々な実施態様において、未分化胎児細胞のコラーゲンとの組み込みは、混合、化合、ピペッティング、播種、プレーティング、または細胞をコラーゲンと共に配置することによって起こり得る。当業者は、組み込みのあらゆる手段を採用し得ることを認識する。1つの好ましい実施態様において、構築物のコラーゲンマトリックスは、ウマコラーゲンマトリックスである。
組織工学および材料科学の分野は、注目すべき生物学的機能を有する新規生体材料を迅速に生産している。これらの新規材料の機械的性質を、特定の適用のために調整し得、そしてそれらを構成する細胞は、機能の維持、回復、または改善のための実際の組織を形成し得る。従って、細胞の起源およびそれらの生体材料との相互作用が、最終的な治療的使用のために非常に重要である。
(実施例1:胎児皮膚の回収)
CHUVの倫理委員会の方針および手順に従って、妊娠中絶の直後に胎児皮膚のドナー組織から生検材料を得た。ドナー組織は、妊娠12−16週である。
実施例1で記載された、もとの生検材料から、500個の10cmプレートに、プレートあたり約10個(<0.5mm3)の組織断片全体をまいた。これらの断片を、10%の胎児ウシ血清(Hyclone)のみを添加したDMEM中で増殖させた。細胞増殖が約1週間後まで進行した時、組織および細胞の皿をトリプシン処理した(0.25%のトリプシン−0.1%のエチレンジアミン四酢酸[EDTA])。この時点で、490個のプレートを、液体窒素中で各ユニットに凍結した。細胞を2000gで15分間遠心し、そしてDMEM(5ml)+FCS(4ml)+DMSO(1ml、Fluka)の凍結溶液中に再懸濁し、そして−1℃/分の冷却および凍結曲線の速度を達成する、NalgeneTM Cryo 1℃ Freezing Container’s(Nalgene)中で−80℃において、1mlのアリコート(〜3百万の細胞)で凍結した。24時間後、細胞を、より長期の保存のために、液体窒素中に移した。この方式で保存した細胞は、少なくとも10年間保存し得る。10個のプレートを、200個のプレートに増幅し、そしてさらに凍結ストックのために2000ユニットまで増幅した。細胞培養を、95%空気/5%CO2の加湿雰囲気で、37℃で増殖させた(図1を参照のこと)。
胎児および成人皮膚細胞の、物理的および酸化ストレスに対する抵抗性を決定するために、ストレスの供給源としてUVA照射および過酸化水素処理を見る一連の実験を行なった。
皮膚試料を、ペニシリン(100U/ml)およびストレプトマイシン(100μg/ml)を含むPBS中で3回、それぞれ10分間洗浄した。組織を、トリプシン/EDTAで〜15分間処理し、そして表皮細胞層を、解剖顕微鏡の補助を用いて真皮組織から静かに削り取った。表皮組織を断片化し、そして2000gで15分間遠心した。次いでペレットを、γ−照射(2500rad)Swissマウス3T3細胞を70%のコンフルエンスで、および以下のようなケラチン生成細胞完全培地を含む小さい組織培養フラスコに移した:3:1に希釈したダルベッコの最少必須培地:Hams(Flow);10%のFCS;1%のグルタミン;0.4μg/mlのヒドロコルチゾン;10−10Mのコレラ毒素;5.0mg/mlのインスリン;1.2mg/mlのアデニン;2.5mg/mlのトランスフェリン;0.14mg/mlのトリヨードチロニン;10μg/mlの表皮増殖因子。ケラチン生成細胞を、90%の空気(ait)/10%のCO2の加湿雰囲気で、37℃で増殖させた。ヒト皮膚移植に使用する細胞を、血清を含まない培地(Gibco、ケラチン生成細胞SFM)中で増殖させ、そして最初の12時間は、5%のFCSを、より高い細胞接着を保証するために加えた。
真皮組織を、<0.5mm3の断片に分割し、そして10%のFCSおよびグルタミンを添加したDMEM中で増殖させ、そして細胞を継代0および3の間に実験に使用した。それらを、分割する前にコンフルエンスになるまで増殖させ、そしてPBSで2回すすぎ、そして計測した。
過酸化水素またはUVA照射処理のいずれかを受けた細胞の皿(60mm、〜75%コンフルエント)を、トリプシン処理、希釈、および皿あたり200−5000細胞でプレートした(60mm、処理あたり3枚の皿)。皿を、37℃で12から14日間インキュベートし、その後それらをメチレンブルーで染色し、そしてコロニー(>20細胞)を解剖顕微鏡の補助を用いて計測した。全ての実験を、層流フード照明システムおよび室内蛍光灯を消して行なった。
細胞増殖曲線を、胎児および成人ヒト皮膚線維芽細胞に関して確立した。75%コンフルエンスにおけるフラスコからの細胞を、トリプシン処理し、計数した。1000細胞のプレートを、3組確立し、そして5から20日の間の種々の時点で計測した。
5μmの厚さの固定した組織切片を、免疫組織化学のために使用した。全てのインキュベーションを、他に指定しなければ、加湿室内で、暗所で行なった。
(大量に得られた細胞集団:)
皮膚は、多くの他の組織と同様に、幹細胞によって産生される新しい細胞で常に補充される。上皮幹細胞の維持に極めて重要な皮膚細胞における遺伝子の1つは、p63であり、それは皮膚の表皮層においてこれらの細胞の位置決定をするのに優れたマーカーを提供する。少なくともマウスモデルにおいて、p63の非存在下で、四肢、頭蓋および顔面、および上皮の発達のための再生的増殖は効率的でないことが示された(Yangら、Nature 398:714−718、1999)。胎児皮膚において、表皮は、妊娠12−14週においてわずか1−2層の厚さ、そして約16週において〜2−4細胞層の厚さである。発達中のすべての皮膚層において、全ての表皮細胞および発達中の毛包において強力なp63核マーキングを検出することが可能である。これらの細胞(幹細胞、p63+表皮ケラチン細胞)は、異なる細胞型を産生するその能力のために多くの注意を引いたが、p63が上皮幹細胞集団の維持に役割を果たしているようであるが、それらがどのように機能するのか、およびなぜそれらは常に増殖し得るのかはほとんど知られていない。真皮組織は、個々のp63+細胞を含まず、そして迅速に再生し得る真皮線維芽細胞を特徴付けるマーカーはまだ同定されていない。
胎児皮膚線維芽細胞の細胞増殖は、成人ドナーの皮膚線維芽細胞よりも非常に高いことが示された。胎児皮膚断片が培養皿に置かれた1日目から、線維芽細胞がより早く成長するのを識別し得る、図3、胎児皮膚断片を参照のこと(黒丸(FS1)、黒四角(FS2)、および黒三角(FS3)によって示される)。同じことが、同じ条件下で処理した成人皮膚断片に関して、通常5−6日後に観察される、図3、成人皮膚断片を参照のこと(白丸(GT/29)、白四角(SW2/24)および白三角(SW12/39)によって示される)。培養が確立されたら、胎児細胞は、成人由来の細胞より非常に速い速度で増殖を続ける(図3を参照のこと)。少数の細胞(100または1000)から始めた場合、培養における日数の関数として細胞数を単純に分析することによって、培養の12日目において明確な違いが存在する。これは、おそらくクローニングの効率の違いによるものであり、それは胎児細胞に関して約83−91%、そして成人細胞に関して10−22%である。
包皮組織由来の新生児線維芽細胞は、酸化ストレスに対してより抵抗性である(Applegateら、JID 102:762−767、1994)。異なる妊娠齢由来の細胞がどのように酸化ストレスにも反応するかを見ること、およびその抵抗性を成人皮膚細胞と比較することは興味深かった。酸化ストレスとしてのUVA照射に対するその抵抗性に関して、胎児細胞および成人細胞の間に大きな違いが存在するが、妊娠12−16週齢の間では違いは見られなかった。UVA照射用量の関数として生存の割合を見ることによって、同じ継代の成人皮膚細胞系統(白丸(GT/29)、白四角(SW2/24)および白三角(SW12/39)によって示される)と比較した場合に、初期の継代数において試験した3つの胎児皮膚細胞系統(黒丸(FS1)、黒四角(FS2)および黒三角(FS3)によって示される)において、非常な抵抗性が示された(図4を参照のこと)。最も高用量のUVA照射(約50分かかる)後でさえ、約20%の胎児細胞しか死ななかった。対照的に、30−50KJ/m2の用量(ヒト皮膚に知覚できる紅斑を与える用量)が、50%の成人皮膚細胞を殺すことができた。
成人皮膚線維芽細胞の不活性化曲線は、2相性の性質であり、それは酸化剤として過酸化水素の使用に特徴的である。しかし、これは、胎児皮膚細胞(黒丸(FS1)、黒四角(FS2)および黒三角(FS3)によって示される)に関しては見られず、そして過酸化水素の濃度の増加と共に細胞生存が徐々に減少する。胎児皮膚細胞は、成人皮膚細胞(白丸(GT/29)、白四角(SW2/24)および白三角(SW12/39)によって示される)と同じ培養条件下および継代で比較した場合に、この型の酸化ストレスに対して1.5倍より抵抗性である(図5を参照のこと)。
ウマは、そのスポーツにおける使用のために、特に皮膚損傷にさらされる。ウマにおける皮膚創傷治癒は、特に治療するのに長くそして困難であり、そしていくつかの興味深い局面を有する。物質の喪失および平行する組織の損傷を考慮して、外傷創傷はめったに縫合され得ない。それに加えて、ウマは過剰な組織肉芽形成の素因があり、それは組織修復過程を阻害する。特に、上皮形成の阻害およびケロイド形成の促進が存在する。この過剰な組織肉芽形成の傾向は、美学的な質に過酷な結果を有し得、そして動物の長期間の固定を引き起こし得る。これらの因子が、動物およびその利用の金銭的価値の減少に寄与し得る。従って、けがをした競走馬に関して、4から6ヶ月の固定が必要であることもまれではなく、それが今度は直接的な競争的損失を引き起こす。従って、非常に短期間で、ウマにおける創傷部位において真皮の再生を刺激し得る、組織修復産物の必要性が存在する。
実施例2、前出において概略を述べた技術を用いて、細胞系統を作成した。患者に対する移植日の約3から5日前に、9×12cmのウマコラーゲンシートに、滅菌した、小さな口径のピペットチップでマトリックスに小さな切込みを作ることによって、1×105細胞/cm2をまいた(継代0から3の細胞を使用した)。次いで培地を1時間後に培養プレートに加え、そして2日ごとに交換した。産生された3次元皮膚組織同種移植片は、未分化表皮ケラチン生成細胞(10−13.5%)および未分化真皮線維芽細胞(90−86.5%)を含んでいた。
患者1は、両方の下部足領域における白色萎縮と診断された女性であった。右下部足の潰瘍は、20ヶ月間存在し、そして非常に繊維性の性質であった。下部足の皮膚が全て萎縮性であったので、3次元皮膚組織同種移植片構築物を、本発明のクリーム組成物と組み合せて適用して、潰瘍周囲の領域全体を覆った。
本発明の特定の実施態様の、前述の詳細な説明から、独特の方法および組成物が記載されたことが明らかであるべきである。本明細書中において特定の実施態様が詳細に開示されたが、これは、説明の目的のためだけに例としてなされ、そして続く添付した請求の範囲の範囲に関して制限することを意図しない。特に、請求によって規定される本発明の意図および範囲から逸脱することなく、様々な置換、変更、および改変が、本発明に対してなされ得ることが、発明者によって企図される。
Claims (52)
- コラーゲンマトリックスに組み込まれた未分化胎児細胞を含む、3次元皮膚組織同種移植片構築物。
- 請求項1に記載の構築物であって、前記未分化胎児細胞が、胎児皮膚細胞を含む、構築物。
- 請求項2に記載の構築物であって、前記胎児皮膚細胞が、適切な培養条件下で真皮線維芽細胞または表皮ケラチン生成細胞に分化する、構築物。
- 請求項1に記載の構築物であって、前記組み込みが、混合、化合、ピペッティング、播種、プレーティング、または配置することによって起こる、構築物。
- 請求項1に記載の構築物であって、前記コラーゲンマトリックスが、ウマコラーゲンを含む、構築物。
- 請求項1に記載の3次元皮膚組織同種移植片構築物を調製するための方法であって、以下:
a)ドナー胎児組織から生検材料を回収する工程;
b)該胎児組織から細胞系統を発達させる工程;
c)該胎児組織を増殖させ、そして未分化胎児細胞を高濃度に増殖させて移植片を取る細胞バンクを産生する工程;および
d)該移植片をコラーゲンマトリックスに組み込む工程、
を包含する、方法。 - 請求項1に記載の3次元皮膚組織同種移植片構築物を調製するための方法であって、以下:
a)未分化胎児細胞を得る工程;
b)該未分化胎児細胞を増殖させる工程;および
c)該未分化胎児細胞をコラーゲンマトリックスに組み込む工程、
を包含する、方法。 - 皮膚の病気、障害または疾患に罹患した被験体を処置する方法であって、該方法が、請求項1に記載の構築物を、このような処置を必要とする被験体に適用する工程を包含する、方法。
- 請求項8に記載の方法であって、前記被験体が、ヒト、非ヒト霊長類、野生動物、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウサギ、ラット、およびマウスからなる群より選択される、方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記被験体が、ウマである、方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記被験体が、ヒトである、方法。
- 請求項8に記載の方法であって、前記皮膚の病気、障害または疾患が、創傷および皮膚の欠損からなる群より選択される、方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記創傷が、急性創傷である、方法。
- 請求項13に記載の方法であって、前記急性創傷が、軽度の切り傷、熱傷、乾燥した皮膚、皮膚の裂け目、皮膚裂傷、外科的創傷、事故外傷、および肥厚した瘢痕からなる群より選択される、方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記創傷が、慢性創傷である、方法。
- 請求項15に記載の方法であって、前記慢性創傷が、静脈潰瘍、圧迫潰瘍、糖尿病性潰瘍、動脈潰瘍および熱傷からなる群より選択される、方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記皮膚の欠損が、湿疹、乾癬、放射線皮膚炎、皮膚癌、蕁麻疹、皮斑様血管炎、重度の乾燥、および白色萎縮からなる群より選択される、方法。
- 未分化胎児細胞バンクであって、以下:
a)ドナー胎児組織から生検材料を回収する工程;
b)該胎児組織を増殖させ、そして未分化胎児細胞を適切な培養条件下で高濃度に増殖させる工程;
c)得られた培養物の組織および細胞をトリプシン処理してその懸濁を可能にする工程;
d)該懸濁細胞をプールして、該培養物からほぼ均一な細胞の懸濁液を作製する工程;
e)凍結防止剤と静かに混合する工程;
f)アンプルに該細胞懸濁液のアリコートを密封する工程;および
g)該アリコートを凍結する工程、
これらによって未分化胎児細胞バンクを調製する方法によって得られ得る、未分化胎児細胞バンク。 - 請求項18に記載の未分化胎児細胞バンクであって、該未分化胎児細胞が、胎児皮膚細胞である、未分化胎児細胞バンク。
- 請求項19に記載の未分化胎児細胞バンクであって、前記未分化胎児皮膚細胞が、p63+である、未分化胎児細胞バンク。
- 請求項18に記載の未分化胎児細胞バンクであって、前記アリコートの凍結が、−80℃の温度に達するまで1℃/分ずつ温度を下げることによって達成される、未分化胎児細胞バンク。
- 未分化胎児細胞バンクを調製する方法であって、該方法が、以下:
a)ドナー胎児組織から生検材料を回収する工程;
b)該胎児組織を増殖させ、そして未分化胎児細胞を適切な培養条件下で高濃度に増殖させる工程;
c)得られた培養物の組織および細胞をトリプシン処理してその懸濁を可能にする工程;
d)該懸濁細胞をプールして、該培養物からほぼ均一な細胞の懸濁液を作製する工程;
e)凍結防止剤と静かに混合する工程;
f)アンプルに該細胞懸濁液のアリコートを密封する工程;および
g)該アリコートを凍結する工程、
これらによって未分化胎児細胞バンクを調製する工程、
を包含する、方法。 - 請求項22に記載の方法であって、前記アリコートの凍結が、−80℃の温度に達するまで1℃/分ずつ温度を下げることによって、達成される、方法。
- キャリアおよび1つまたはそれ以上の未分化胎児細胞を単独で、または1つまたはそれ以上の胎児タンパク質と組み合せて含む、組成物。
- 請求項24に記載の組成物であって、前記キャリアが、軟膏、ローション、クリーム、エマルジョン、マイクロエマルション、ゲルおよび溶液からなる群より選択される、組成物。
- 請求項25に記載の組成物であって、前記キャリアが、クリームである、組成物。
- 請求項26に記載の組成物であって、前記クリームが、O/W混合物を含む、組成物。
- 請求項24に記載の組成物であって、前記キャリアが、疎水性アジュバントおよび親水性アジュバントを含む、組成物。
- 請求項24に記載の組成物を調製するための方法であって、以下:
a)ドナー胎児組織から生検材料を回収する工程;
b)該胎児組織から細胞系統を発達させる工程;
c)該胎児組織を増殖させ、そして未分化胎児細胞を高濃度に増殖させて細胞バンクを作製する工程;
d)該細胞バンク中の胎児タンパク質を安定化する工程;および
e)該胎児細胞をキャリアに組み込む工程、
を包含する、方法。 - 請求項24に記載の組成物を調製するための方法であって、以下:
a)未分化胎児細胞を得る工程;
b)該未分化胎児細胞を増殖させる工程;
c)該胎児細胞中の胎児タンパク質を安定化させる工程;および
d)該胎児細胞をキャリアに組み込む工程、
を包含する、方法。 - 請求項24に記載の組成物を調製するための方法であって、以下:
a)ドナー胎児組織から生検材料を回収する工程;
b)該胎児組織から細胞系統を発達させる工程;
c)該胎児組織を増殖させ、そして未分化胎児細胞を高濃度に増殖させて細胞バンクを作製する工程;および
d)該胎児細胞をキャリアに組み込む工程、
を包含する、方法。 - 請求項24に記載の組成物を調製するための方法であって、以下:
a)未分化胎児細胞を得る工程;
b)該未分化胎児細胞を増殖させる工程;および
c)該胎児細胞をキャリアに組み込む工程、
を包含する、方法。 - 皮膚の病気、障害または疾患を予防または処置するための方法であって、治療的に有効な量の請求項24に記載の組成物を、被験体の皮膚の感受性の領域、または冒された領域へ投与する工程を包含する、方法。
- 請求項33に記載の方法であって、前記皮膚の病気、障害または疾患が、炎症性の皮膚の病気である、方法。
- 請求項34に記載の方法であって、前記炎症性の皮膚の病気が、にきび、しみ、瘢痕、熱傷、挫傷、母斑、入れ墨、色素過剰、アトピー性皮膚炎、潰瘍周辺、湿疹、放射線皮膚炎、潰瘍、蕁麻疹、重度の乾燥、および白色萎縮からなる群より選択される、方法。
- 請求項35に記載の方法であって、前記炎症性の皮膚の病気が、潰瘍周辺である、方法。
- 請求項35に記載の方法であって、前記炎症性の皮膚の病気が、白色萎縮である、方法。
- 請求項35に記載の方法であって、前記炎症性の皮膚の病気が、色素過剰である、方法。
- 請求項33に記載の方法であって、前記被験体が、ヒト、非ヒト霊長類、野生動物、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウサギ、ラットおよびマウスからなる群より選択される、方法。
- 請求項39に記載の方法であって、前記被験体が、ウマである、方法。
- 請求項39に記載の方法であって、前記被験体が、ヒトである、方法。
- 皮膚の病気、障害または疾患に罹患した被験体を処置する方法であって、該方法が、コラーゲンマトリックスに組み込まれた未分化胎児皮膚細胞を含む、3次元皮膚組織同種移植片を投与する工程、ならびにキャリアおよび1つまたはそれ以上の未分化胎児細胞を単独でまたは1つまたはそれ以上の胎児タンパク質と組み合せて含む組成物を投与する工程を包含し、その結果、該皮膚の病気、障害または疾患が、時間につれて治癒する、方法。
- 請求項42に記載の方法であって、前記同種移植片および前記組成物が、連続的に投与される、方法。
- 請求項42に記載の方法であって、前記同種移植片および前記組成物が、同時に投与される、方法。
- 請求項42に記載の方法であって、前記被験体が、ヒト、非ヒト霊長類、野生動物、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウサギ、ラットおよびマウスからなる群より選択される、方法。
- 請求項45に記載の方法であって、前記被験体が、ウマである、方法。
- 請求項45に記載の方法であって、前記被験体が、ヒトである、方法。
- 請求項42に記載の方法であって、前記皮膚の病気、障害または疾患が、軽度の切り傷、熱傷、乾燥皮膚、皮膚の裂け目、皮膚裂傷、外科的創傷、事故外傷、肥厚性瘢痕、静脈潰瘍、圧迫潰瘍、糖尿病性潰瘍、動脈潰瘍、湿疹、乾癬、放射線皮膚炎、皮膚癌、蕁麻疹、皮斑様血管炎、白色萎縮、にきび、しみ、瘢痕、挫傷、母斑、入れ墨、色素過剰、アトピー性皮膚炎、潰瘍周辺、湿疹、放射線皮膚炎、潰瘍および蕁麻疹からなる群より選択される、方法。
- 請求項42に記載の方法であって、前記未分化胎児細胞が、胎児皮膚細胞である、方法。
- 請求項49に記載の方法であって、前記胎児皮膚細胞が、適切な培養条件下で真皮線維芽細胞または表皮ケラチン生成細胞に分化する、方法。
- 請求項42に記載の方法であって、前記コラーゲンマトリックスが、ウマコラーゲンを含む、方法。
- 請求項42に記載の方法であって、前記キャリアが、軟膏、ローション、クリーム、エマルション、マイクロエマルション、ゲルおよび溶液からなる群より選択される、方法。
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