JP2005529631A - 組織工学による靱帯、腱、および他の組織を産生するためのマトリックス - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生物工学による組織、特に靱帯および腱を産生するために用いられるマトリックスまたは足場構造に向けられる。より詳しく述べると、本発明は、それを必要とするレシピエントに移植するために、多能性細胞をエクスビボでその上に播種してもよく、細胞が増殖して前十字靱帯に分化する新規絹骨格マトリックスに関する。
毎年、何十万人のアメリカ人が、膝、肘、手、肩、手首、および顎の靱帯および腱を捻挫、断裂、または破断する(Langerら、Science 260:920〜926(1993))。特に重要なものは膝の前十字靱帯である。アメリカだけでも毎年200,000人を超える人々が、前十字靱帯(ACL)を断裂または破断すると予想される(Albrightら、1999、第42章、「Knee and Leg:Soft-Tissue Trauma」、「Orthopaedic Knowledge Update 6」、アメリカ整形外科学会)。ACLは、前脛骨並進の一次安定化剤として、および外反内反膝屈曲角形成の第二の安定化剤として作用し、スポーツの損傷および交通事故に関連した屈曲-回転-外反力に起因する破断または断裂を多くの場合受けやすい。破断または断裂は多くの場合、重度の運動制限、疼痛および不快感に至り、スポーツおよび運動に参加できなくなる。ACLの障害は、三つの範疇に分類される:(1)靱帯性(引っ張り応力による靱帯線維の断裂)、(2)骨折を伴わない骨-靱帯界面での障害、ならびに(3)骨および靱帯の結合部位での骨折を伴う骨-靱帯界面の障害。最も一般的なタイプのACL障害は、第一の範疇、すなわち靱帯性である。
本発明は、エクスビボで靱帯および腱を産生する新規の絹繊維骨格のマトリックスを提供する。より詳しく述べると、本発明は、骨髄間質細胞(BMSCs)のような多能性細胞を播種してもよい新規絹繊維骨格のマトリックスを用いて、機械的および生物学的に機能的な前十字靱帯を作製することに向けられる。新規マトリックスと多能性細胞とを含む機械的および生物学的に自己由来または同種異系の前十字靱帯は、バイオリアクター環境内で調製して、移植前にインビトロでデノボ靱帯組織形成を誘導してもよい。意外にも、新規絹繊維骨格のマトリックスは、今ではバイオリアクター内で培養の際に方向性の機械的刺激を必要とすることなく、靱帯系列へのBMSCの分化を支持することが判明している。本発明者らは、機械刺激は、分化および組織発達プロセスを増強する場合に限って役立つと考えている。
[A]類似の細胞およびそれを取り巻く細胞内物質の集合体。体内には基本的な四つの組織が存在する:1)上皮;2)血液、骨、および軟骨を含む結合組織;3)筋組織;ならびに4)神経組織。
本発明は、その上に多能性細胞を播種して、細胞が増殖して靱帯および腱線維芽細胞に分化し、それによって前十字靱帯(ACL)、または他の靱帯、腱、もしくは組織の形成が得られる、新規絹繊維骨格のマトリックスに向けられる。新規絹繊維骨格のマトリックスは、ワイヤロープ(ねじれたまたは編まれたような)形態の繊維を有するように設計され、これは天然の前十字靱帯(下記の表1を参照されたい)と同一の機械特性を示し、マトリックスの構造および形態に単純な変化を加えることによって如何なる所望の靱帯または腱組織(下記の表2を参照されたい)も形成することができる。
実施例1
a.絹被膜の調製
図1Aに示す未加工のカイコガの繊維を抽出して、天然の絹フィブロインをコーディングする膠様タンパク質であるセリシンを除去した(図1A〜Cを参照されたい)。1群あたり適当数の繊維を平行に配置して、0.02 M Na2CO3水溶液および0.3%(w/v)アイボリー石けん溶液において90℃で60分間抽出した後、水で十分にすすいで膠様のセリシンタンパク質を抽出した。
絹繊維骨格のマトリックスの機械的特性を予測するために、鎖3本のワイヤロープに関するコステロの等式を導出した。導出されたモデルは、マトリックスの全体的な強度および剛性を所定のレベルの幾何学的階層に関してピッチ角の関数として計算するために、抽出された絹繊維材料の特性および所望のマトリックス幾何学的階層を組み合わせて考慮に入れる一連の等式である。
SEMによって決定したように、90℃で60分後に完全なセリシンの除去を認めた(図1A〜Cを参照されたい)。絹繊維からのセリシンの除去は、繊維の超構造を変化させ、それによってよりなめらかな繊維表面が得られ、その下に存在する絹フィブロインが出現して(図1A〜Cに示す)、平均直径は20〜40 μmの範囲であった。フィブロインは、極限の引っ張り強さの有意な15.2%減少を示した(1.033±0.042 N/繊維〜0.876±0.1 N/繊維)(p<0.05、対応のあるスチューデントt-検定)(図1Dを参照されたい)。最適にした絹マトリックスの機械的特性(図2を参照されたい)を、上記の表1、図3A(マトリックス1)および図3C(マトリックス2に関して)に概要する。最適にした絹マトリックスは、天然のACLと同等の値を示したことは、これらの結果から明らかであり、これらの値は平均で極限の引っ張り強さ(UTS)〜2100 N、剛性〜250 N/mm、降伏点〜2100 Nおよび破断時の33%伸長を有することが報告されている(Wooら、「The Tensile Properties of Human Anterior Cruciate Ligament(ACL)and ACL graft tissue.」、「Knee Ligaments:Structure, Function, Injury and Repair」D. Danielら編、レイブン出版社、279〜289頁(1990))。
細胞の単離と培養
適当な条件を形成すれば、所望の靱帯線維芽細胞系列への分化を指示できることから、骨髄間質細胞(BMSC)、骨原性、軟骨原性、腱原性、脂肪細胞原性、および筋原性系列に分化することができる多能性細胞を選択した(Markolfら、J. Bone Joint Surg., 71A:887〜893(1989);Caplanら、「Mesenchymal stem cells and tissue repair」、「The Anterior Cruciate Ligament:Current and Future Concepts」、D.W. Jacksonら編、レイブン出版社、ニューヨーク(1993);Youngら、J. Orthopaedic Res. 16:406〜413(1998))。
凍結したP1 hBMSCsを解凍して、5×103個/cm2で再度播種して(P2)、ほぼコンフルエントに達してからトリプシン処理して、マトリックス播種のために用いた。滅菌した(エチレンオキサイド)絹マトリックス(特にマトリックス1および2のコード1本、平行な抽出絹繊維の束30本およびコラーゲン繊維のワイヤロープ)に、細胞容積を最少にして、細胞-マトリックス接触を増加するように、テフロンブロックに機械処理した特注の播種チャンバー(全量1 ml)に細胞を播種した。細胞のスラリー(3.3×106個BMSCs/ml)と共に4時間インキュベーション後の播種したマトリックスを、実験期間のあいだ適当量の細胞培養用培地を含むペトリ皿に移した。
絹マトリックスに対する骨髄間質細胞の反応も同様に調べた。BMSCsは、培養1日後、絹およびコラーゲンマトリックスに容易に接着してその上で増殖し(図4A〜Cおよび図10Aを参照されたい)、隣接する繊維を架橋するように細胞伸長部を形成した。図4Dおよび図10Bに示すように、構築物を覆う均一な細胞シートを培養14日目および21日目でそれぞれ認めた。MTT分析によって、播種したBMSCsによる完全なマトリックスの被覆が培養14日後に確認された(図5を参照されたい)。マトリックス1(図6Aを参照されたい)およびマトリックス2(図6Bを参照されたい)において増殖させた細胞の総DNA定量から、BMSCsが絹構築物上で増殖して成長し、培養21日後および14日後にそれぞれ測定したDNAが最高量であったことを確認した。
バイオリアクター系における骨髄間質細胞からの靱帯形成に及ぼす定方向の多次元機械刺激の影響に洞察を与える研究を行う。バイオリアクターは、発達中の靱帯に対して独立したしかし同時の周期的な多次元のひずみ(例えば、並進、回転)を適用することができる。7〜14日間の静的な休息期間の後(播種後時間)、回転的および並進的ひずみ率ならびに直線および回転変形は、1〜4週間のあいだ一定である。並進的ひずみ(3.3%〜10%、1〜3 mm)および回転的ひずみ(25%、90°)を、周波数0.0167 HzでBMSCsを播種した絹骨格のマトリックスに同時に適用し(1分間当たりの応力および弛緩の完全な1サイクル);機械的負荷を行わない播種したマトリックスを有するそれ以外の同一のセットのバイオリアクターを対照とした。実験期間において靱帯を一定の周期的ひずみに曝露した。
Claims (174)
- エクスビボで既定のタイプの靱帯または腱を産生するために用いられるワイヤ-ロープ形状を有する絹繊維骨格のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項1記載のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスがカイコガの繊維から得られるフィブロインを含む、請求項2記載のマトリックス。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維とを含む、請求項1記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹および絹フィブロイン繊維と、一つまたは複数の絹の泡沫、被膜、メッシュ、またはスポンジとの複合体を含む、請求項1記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項1記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項1記載のマトリックス。
- マトリックス上に播種される多能性細胞または線維芽細胞をさらに含む、請求項1記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来である、請求項9記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が同種異系である、請求項9記載のマトリックス。
- 多能性細胞が、骨髄間質細胞および成人細胞または胚幹細胞からなる群より選択される、請求項9記載のマトリックス。
- 線維芽細胞が成熟ヒトACL線維芽細胞である、請求項9記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、既定の靱帯または腱を形成する、請求項9記載のマトリックス。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項9記載のマトリックス。
- 産生される靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項1記載のマトリックス。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項15記載のマトリックス。
- マトリックス上に播種した多能性細胞または線維芽細胞を含む、エクスビボで既定の靱帯または腱を産生するために用いられるワイヤ-ロープ形状を有する絹繊維骨格のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項17記載のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスがカイコガのカイコ繊維から得られるフィブロインを含む、請求項18記載のマトリックス。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項17記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹および絹フィブロイン繊維と、一つまたは複数の絹の泡沫、被膜、メッシュ、またはスポンジとの複合体を含む、請求項17記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項17記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項17記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来である、請求項17記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が同種異系である、請求項17記載のマトリックス。
- 多能性細胞が、骨髄間質細胞および成人細胞または胚幹細胞からなる群より選択される、請求項17記載のマトリックス。
- 線維芽細胞が成熟ヒトACL線維芽細胞である、請求項17記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、既定の靱帯または腱を形成する、請求項17記載のマトリックス。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項17記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞を播種したマトリックスがインビトロでバイオリアクターにおいて培養される、請求項17記載のマトリックス。
- 産生される靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項15記載のマトリックス。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項31記載のマトリックス。
- マトリックス上に播種して、バイオリアクター内で静的な環境でインビトロで培養される多能性細胞または線維芽細胞を含む、エクスビボで既定のタイプの靱帯または腱を産生するために用いられるワイヤ-ロープ形状を有する絹繊維骨格のマトリックス。
- バイオリアクターが、細胞の増殖および再生にとって適当な条件を提供する、請求項33記載のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項33記載のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスがカイコガのカイコ繊維から得られるフィブロインを含む、請求項35記載のマトリックス。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項33記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹および絹フィブロイン繊維と、一つまたは複数の絹の泡沫、被膜、メッシュ、またはスポンジとの複合体を含む、請求項33記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項33記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項33記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来である、請求項33記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が同種異系である、請求項33記載のマトリックス。
- 多能性細胞が、骨髄間質細胞および成人細胞または胚幹細胞からなる群より選択される、請求項33記載のマトリックス。
- 多能性細胞が成熟ヒトACL線維芽細胞である、請求項33記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、既定の靱帯または腱を形成する、請求項33記載のマトリックス。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項33記載のマトリックス。
- 産生される靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項33記載のマトリックス。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項47記載のマトリックス。
- マトリックス上に播種され、バイオリアクター内でインビトロで培養される多能性細胞または線維芽細胞を含む、エクスビボで既定の靱帯または組織を産生するために用いられるワイヤ-ロープ形状を有する絹繊維骨格のマトリックス。
- バイオリアクターが、細胞の増殖および再生にとって適当な条件を提供する、請求項49記載のマトリックス。
- マトリックスが、バイオリアクターによって提供される一つまたは複数の機械的シグナルを受ける、請求項50記載のマトリックス。
- 機械的シグナルに、周期的な並進的ひずみおよび回転的ひずみを適用することが含まれる、請求項51記載のマトリックス。
- 機械的シグナルの大きさ、持続および組み合わせが、インビボで天然の靱帯または腱が経験するものに近づくように培養期間において変化する、請求項52記載のマトリックス。
- 機械的シグナルが、インビボで天然の靱帯または腱が経験する機械的刺激を模倣する、請求項51記載のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項49記載のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスがカイコガのカイコ繊維から得られるフィブロインを含む、請求項55記載のマトリックス。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項49記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹および絹フィブロイン繊維と、一つまたは複数の絹の泡沫、被膜、メッシュ、またはスポンジとの複合体を含む、請求項49記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項49記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項49記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来である、請求項49記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が同種異系である、請求項49記載のマトリックス。
- 多能性細胞が、骨髄間質細胞および成人細胞または胚幹細胞からなる群より選択される、請求項49記載のマトリックス。
- 多能性細胞が成熟ヒトACL線維芽細胞である、請求項49記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、既定の靱帯または腱を形成する、請求項49記載のマトリックス。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項49記載のマトリックス。
- 産生される靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項49記載のマトリックス。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項67記載のマトリックス。
- マトリックスに被験者からの自己由来細胞を播種して、被験者からの動的な機械的シグナルを曝露する、特定の靱帯または腱を必要とする被験者にインビボで移植するための既定の靱帯または組織を産生するために用いられるワイヤ-ロープ形状を有する絹繊維骨格のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項69記載のマトリックス。
- 絹繊維骨格のマトリックスがカイコガのカイコ繊維から得られるフィブロインを含む、請求項70記載のマトリックス。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項69記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹および絹フィブロイン繊維と、一つまたは複数の絹の泡沫、被膜、メッシュ、またはスポンジとの複合体を含む、請求項69記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項69記載のマトリックス。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項69記載のマトリックス。
- 自己由来細胞が多能性細胞または線維芽細胞である、請求項69記載のマトリックス。
- 線維芽細胞が成熟ヒト前十字靱帯線維芽細胞である、請求項76記載のマトリックス。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、所望の靱帯または腱を形成する、請求項76記載のマトリックス。
- 産生される靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項78記載のマトリックス。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項79記載のマトリックス。
- 以下の段階を含む、エクスビボで既定のタイプの靱帯または腱を産生する方法:
(a)マトリックス形成の前後いずれかに、マトリックス内に細胞を均一に固定するために、円柱形の絹繊維骨格マトリックスの内部またはその上に多能性細胞または線維芽細胞を播種する段階;
(b)播種したマトリックスの反対の端部に第一および第二のアンカーを結合させる段階;ならびに
(c)細胞の増殖および再生に適した条件下で段階(b)のアンカーを結合させたマトリックスにおいて細胞を培養する段階。 - マトリックスが、ワイヤ-ロープ形状を有する繊維を含む、請求項81記載の方法。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項81記載の方法。
- 絹繊維骨格のマトリックスがカイコガのカイコ繊維から得られるフィブロインを含む、請求項83記載の方法。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項81記載の方法。
- マトリックスが、絹および絹フィブロイン繊維と、一つまたは複数の絹の泡沫、被膜、メッシュ、またはスポンジとの複合体を含む、請求項81記載の方法。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項81記載の方法。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項81記載の方法。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来である、請求項81記載の方法。
- 多能性細胞または線維芽細胞が同種異系である、請求項81記載の方法。
- 多能性細胞が、骨髄間質細胞および成人細胞または胚幹細胞からなる群より選択される、請求項81記載の方法。
- 線維芽細胞が成熟ヒトACL線維芽細胞である、請求項81記載の方法。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、前十字靱帯を形成する、請求項81記載の方法。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項81記載の方法。
- アンカーが、ヒドロキシアパタイト、脱塩骨、チタン、ステンレススチール、高密度ポリエチレン、ダクロンおよびテフロンからなる群より選択される材料を含む、請求項81記載の方法。
- 段階(c)が、第一および第二のアンカーの一つまたは双方の運動による一つまたは複数の機械的な力をマトリックスが受ける段階をさらに含む、請求項81記載の方法。
- 力が第二のアンカーに関して第一のアンカーに対して独立しているが、同時に適用される、機械的な力に、周期的な並進的ひずみおよび回転的ひずみを適用することが含まれる、請求項96記載の方法。
- 機械的な力の大きさ、持続、および組み合わせが、インビボで天然の靱帯または腱が経験するものに近づくように培養期間において変化する、請求項96記載の方法。
- 段階(b)において第一のアンカーと第二のアンカーとに結合した播種されたマトリックスが、インビボで既定の靱帯または腱が経験する化学刺激を模倣する条件下でさらに培養される、請求項96記載の方法。
- マトリックスが、バイオリアクターにおいて培養されて機械的な力を受ける、請求項96記載の方法。
- 螺旋状に構築される線維を有する既定の靱帯または腱を産生するように経時的に適用される機械的な力の組み合わせであり、屈曲および伸長の組み合わせをシミュレートする機械的な力の組み合わせが適用される、請求項96記載の方法。
- 産生される靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項81記載の方法。
- 産生される靱帯または腱が前十字靱帯である、請求項102記載の方法。
- 機械的な力が、インビボで前十字靱帯が経験する機械的な刺激を模倣する、請求項96記載の方法。
- 以下の段階を含む、エクスビボで既定のタイプの靱帯または腱を産生する方法:
(a)マトリックス形成の前後いずれかに、マトリックス内に細胞を均一に固定するために、円柱形の絹繊維骨格マトリックスの内部またはその上に多能性細胞または線維芽細胞を播種する段階;
(b)播種したマトリックスの反対の端部に第一および第二のアンカーを結合させる段階;ならびに
(c)第一および第二のアンカーの一つまたは双方の運動による一つまたは複数の機械的な力をマトリックスに与えながら、細胞の増殖および再生に適した条件下で段階(b)のアンカーを結合させたマトリックスにおいて細胞を培養する段階。 - マトリックスが、ワイヤ-ロープ形状を有する繊維を含む、請求項105記載の方法。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項105記載の方法。
- 絹繊維骨格のマトリックスがカイコガのカイコ繊維から得られるフィブロインを含む、請求項107記載の方法。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項105記載の方法。
- マトリックスが、絹および絹フィブロイン繊維と、一つまたは複数の絹の泡沫、被膜、メッシュ、またはスポンジとの複合体を含む、請求項105記載の方法。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項105記載の方法。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項105記載の方法。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来である、請求項105記載の方法。
- 多能性細胞または線維芽細胞が同種異系である、請求項105記載の方法。
- 多能性細胞が、骨髄間質細胞および成人細胞または胚幹細胞からなる群より選択される、請求項105記載の方法。
- 多能性細胞が成熟ヒトACL線維芽細胞である、請求項105記載の方法。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、既定の靱帯または腱を形成する、請求項105記載の方法。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項105記載の方法。
- アンカーが、ヒドロキシアパタイト、脱塩骨、チタン、ステンレススチール、高密度ポリエチレン、ダクロンおよびテフロンからなる群より選択される材料を含む、請求項105記載の方法。
- 第二のアンカーに関して第一のアンカーに対して独立しているが、同時に適用される機械的な力に、周期的な並進的ひずみおよび回転的ひずみを適用することが含まれる、請求項105記載の方法。
- 機械的な力の大きさ、持続、および組み合わせが、インビボで天然の靱帯または腱が経験するものに近づくように培養期間において変化する、請求項105記載の方法。
- 段階(b)において第一のアンカーと第二のアンカーとに結合した播種されたマトリックスが、インビボで既定の靱帯または腱が経験する化学刺激を模倣する条件下でさらに培養される、請求項105記載の方法。
- マトリックスが、バイオリアクターにおいて培養されて機械的な力を受ける、請求項105記載の方法。
- 螺旋状に構築される繊維を有する既定の靱帯または腱を産生するように経時的に適用される機械的な力の組み合わせであり、屈曲および伸長の組み合わせをシミュレートする機械的な力の組み合わせが適用される、請求項105記載の方法。
- 産生される靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項105記載の方法。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項125記載の方法。
- 機械的な力が、インビボで既定の靱帯または腱が経験する機械的な刺激を模倣する、請求項105記載の方法。
- ワイヤ-ロープ形状を有し、エクスビボで既定の靱帯または腱を産生するようにマトリックス上で増殖および分化する多能性細胞または線維芽細胞を播種した絹繊維骨格のマトリックスを含む生物工学による組織。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項128記載の生物工学による組織。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項128記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項128記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項128記載の生物工学による組織。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来または同種異系である、請求項128記載の生物工学による組織。
- マトリックス上で多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項128記載の生物工学による組織。
- 自己由来または同種異系細胞が、それを必要とするレシピエントに移植するために分化して靱帯または腱を形成する同種異系移植片または自家移植片を形成する、請求項128記載の生物工学による組織。
- 産生される靱帯または腱が、ACL、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項128記載の生物工学による組織。
- 産生される靱帯または腱が前十字靱帯である、請求項136記載の生物工学による組織。
- 以下の段階を含む方法によって産生される生物工学による組織:
(a)マトリックス形成の前後いずれかに、マトリックス内に細胞を均一に固定するために、円柱形の絹繊維骨格マトリックスの内部またはその上に多能性細胞または線維芽細胞を播種する段階;
(b)マトリックスの反対の端部に第一および第二のアンカーを結合させる段階;ならびに
(c)細胞の増殖および再生に適した条件下で段階(b)のアンカーを結合させたマトリックスにおいて細胞を培養する段階。 - マトリックスが、ワイヤ-ロープ形状を有する線維を含む、請求項138記載の生物工学による組織。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項138記載の生物工学による組織。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項138記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項138記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項138記載の生物工学による組織。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来または同種異系である、請求項138記載の生物工学による組織。
- 多能性細胞または線維芽細胞がマトリックス上で増殖および分化して組織を形成する、請求項138記載の生物工学による組織。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項138記載の生物工学による組織。
- 段階(c)が、第一および第二のアンカーの一つまたは双方の動作による一つまたは複数の機械的な力をマトリックスが受ける段階をさらに含む、請求項138記載の生物工学による組織。
- 第二のアンカーに関して第一のアンカーに対して独立しているが、同時に適用される機械的な力に、周期的な並進的ひずみおよび回転的ひずみを適用することが含まれる、請求項147記載の生物工学による組織。
- 機械的な力の大きさ、持続、および組み合わせが、インビボで天然の組織が経験するものに近づくように培養期間において変化する、請求項147記載の生物工学による組織。
- 機械的な力が、インビボで天然の組織が経験する機械的刺激を模倣する、請求項147記載の生物工学による組織。
- 段階(b)において第一のアンカーと第二のアンカーとに結合した播種されたマトリックスが、インビボで天然の組織が経験する化学刺激を模倣する条件下でさらに培養される、請求項147記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、バイオリアクターにおいて培養されて機械的な力を受ける、請求項147記載の生物工学による組織。
- 螺旋状に構築される繊維を有する組織を産生するように経時的に適用される機械的な力の組み合わせであり、屈曲および伸長の組み合わせをシミュレートする機械的な力の組み合わせが適用される、請求項147記載の生物工学による組織。
- 多能性細胞または線維芽細胞がマトリックス上で増殖および分化して、所望の靱帯または腱を形成する、請求項138記載の生物工学による組織。
- 靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項154記載の生物工学による組織。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項155記載の生物工学による組織。
- 以下の段階を含む方法によって産生される生物工学による組織:
(a)マトリックス形成の前後いずれかに、マトリックス内に細胞を均一に固定するために、円柱形の絹繊維骨格マトリックスの内部またはその上に多能性細胞を播種する段階;
(b)マトリックスの反対の端部に第一および第二のアンカーを結合させる段階;ならびに
(c)第一および第二のアンカーの一つまたは双方の運動による一つまたは複数の機械的な力をマトリックスに与えながら、細胞の増殖および再生に適した条件下で段階(b)の結合したマトリックスにおいて細胞を培養する段階。 - マトリックスが、ワイヤ-ロープ形状を有する繊維を含む、請求項157記載の生物工学による組織。
- 絹繊維骨格のマトリックスが、カイコの絹、クモの絹、遺伝子操作細胞、トランスジェニック植物およびトランスジェニック動物からの絹、培養細胞からの絹、天然の絹、天然の絹遺伝子のクローニングした全配列または部分配列からの絹、ならびに絹または絹様配列をコードする合成遺伝子からの絹からなる群より選択される絹フィブロインから構成される、請求項157記載の生物工学による組織。
- マトリックスが絹とコラーゲン繊維との複合体を含む、請求項157記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、絹と、コラーゲン、ポリ乳酸またはそのコポリマー、ポリグリコール酸またはそのコポリマー、ポリ無水物、エラスチン、グリコサミノグリカン、および多糖類からなる群より選択される一つまたは複数の分解性のポリマーとの複合体を含む、請求項157記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、絹と、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、およびポリウレタンからなる群より選択される一つまたは複数の非分解性ポリマーとの複合体を含む、請求項157記載の生物工学による組織。
- 多能性細胞または線維芽細胞が自己由来または同種異系である、請求項157記載の生物工学による組織。
- 多能性細胞または線維芽細胞が、マトリックス上で増殖および分化して、所望の靱帯または腱を形成する、請求項157記載の生物工学による組織。
- マトリックス上での多能性細胞または線維芽細胞の増殖および分化を増強する表面改変物質をさらに含む、請求項157記載の生物工学による組織。
- 第二のアンカーに関して第一のアンカーに対して独立しているが、同時に適用される機械的な力に、周期的な並進的ひずみおよび回転的ひずみを適用することが含まれる、請求項157記載の生物工学による組織。
- 機械的な力の大きさ、持続、および組み合わせが、インビボで天然の組織が経験するものに近づくように培養期間において変化する、請求項157記載の生物工学による組織。
- 機械的な力が、インビボで天然の組織が経験する機械刺激を模倣する、請求項157記載の生物工学による組織。
- 段階(b)における第一のアンカーと第二のアンカーとに結合した播種されたマトリックスが、インビボで天然の組織が経験する化学刺激を模倣する条件下でさらに培養される、請求項157記載の生物工学による組織。
- マトリックスが、バイオリアクターにおいて培養されて機械的な力を受ける、請求項157記載の生物工学による組織。
- 螺旋状に構築される繊維を有する組織を産生するように経時的に適用される機械的な力の組み合わせであり、屈曲および伸長の組み合わせをシミュレートする機械的な力の組み合わせが適用される、請求項157記載の生物工学による組織。
- 靱帯または腱が、前十字靱帯、後十字靱帯、回旋腱板腱、肘の内側側副靱帯、手の屈筋腱、顎関節の靱帯および腱、ならびに果外側靱帯からなる群より選択される、請求項164記載の生物工学による靱帯。
- 産生される靱帯が前十字靱帯である、請求項172記載の生物工学による靱帯。
- ワイヤ-ロープ形状を有し、マトリックス上で増殖および分化してエクスビボで前十字靱帯を産生する骨髄間質細胞を播種した絹繊維骨格のマトリックス。
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