JP2010529987A - invitroで培養および増殖させた自己複製性コロニー形成細胞を用いる疾患および障害の治療 - Google Patents

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Abstract

本発明は、低次継代および長期継代培養した、in vitro培養した自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)を用いた、多種多様な疾患および障害を予防および治療し、組織および器官を修復および再生するための方法および細胞の使用に関する。例えば、成人骨髄由来体細胞(ABM−SC)またはそのような細胞によって産生される組成物は、単独で、または他の成分と併用すると、例えば心血管、神経、外皮、皮膚、歯周および免疫媒介性の疾患、障害、病状および傷害を治療するのに有用である。

Description

発明の背景
本発明は、一般に、様々な疾患および障害の治療のための、in vitro培養した自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)、およびそのような細胞によって産生される組成物の生成および使用に関する。そのようなCF−SCの一例は、成人ヒト骨髄由来体細胞(hABM−SC)である。
本発明は、in vitroで培養し、増殖させた、自己複製性コロニー形成細胞によって産生される様々な可溶性または分泌組成物の生成を調節(すなわち、上方制御または下方制御)するための、培養中のCF−SC細胞集団の操作にも関する。
本発明の分野は、細胞ベースおよび組織工学的療法、詳細には、薬学的に許容される担体(薬学的に許容される溶液、または一時的、永久的もしくは生物分解性マトリックス)への組込みまたはそれとの混合を介した投与を含めた、CF−SC、またはそのような細胞によって産生される組成物を使用および/または投与する方法にも関する。
細胞ベースの療法
全体の目的が損傷組織の機能的および/または美容的な修復である、慢性および急性の組織損傷を管理および治療するための細胞ベースの療法の利用には、2つの主要な選択肢がある。これらの細胞ベースの療法の選択肢には、以下のものが含まれる。1)細胞置換−長期移植を確立することによる損傷組織を置換するための細胞の使用;2)栄養因子の供給−長期移植なしで細胞によって送達または産生される因子の放出を介した内因性修復機構を刺激するための、細胞および細胞によって産生される組成物(例えば、成長因子)の使用。
本発明は、長期の細胞移植に依存しない、細胞ベースの療法の使用に関する。詳細には、本発明は、様々な疾患および障害、特に限定的自己複製能を有する組織および器官(例えば神経および心臓の組織および器官)に関係するものの治療における、細胞および細胞によって産生される組成物の使用に関する。
組織損傷の管理および治療における細胞ベースの治療選択肢は、自己由来または同種異系の細胞の使用の可能性も提供する。これらは、それぞれ、一定の利点および欠点を有する。自己由来細胞の使用は、以下の因子またはパラメータを含む。
・患者が提供者である;
・患者別の細胞生成物の製造を必要とする;
・細胞生成物の同一性、純度および効力の変動性;ならびに
・治療するとの臨床判断と移植用細胞の入手可能性との間のラグタイム。
対照的に、同種異系細胞の使用は、以下の因子またはパラメータを含む。
・提供者は、第二者である(すなわち、提供者は患者でない);
・提供者変動性に付随するリスク;
・細胞生成物の製造バッチにつき複数の患者を治療できる;
・細胞生成物の同一性、純度および効力の一貫性の向上;ならびに
・治療するとの臨床判断と細胞生成物の入手可能性との間のラグタイムの低減。
本発明は、主に、同種異系細胞の使用を含む治療に関する。しかし、自己由来細胞を用いてこれらの同じ治療を実施することも、同様に可能であろう。
器官および組織修復
哺乳動物の体のある組織の再生能は、何世紀もの間知られており、例えば、皮膚および骨のような組織は、傷害を受けた後に自らを修復することが知られている。しかし、中枢神経系(すなわち、脳および脊髄)、末梢神経系および心臓のいくつかの状態および疾患は、影響された組織における再生能の欠損のため、ヒトに有害な影響を及ぼす。これらの状態および疾患には、例えば、脊髄損傷、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、パーキンソン病、脳卒中、ハンチントン病、外傷性脳損傷、脳腫瘍、ファブリー病、心臓疾患(例えば、うっ血心不全および心筋梗塞)が含まれる。臨床上の管理戦略は、例えば、損傷を受けた組織(例えば、ニューロン、グリア細胞、心筋)の置換または修復よりも、さらなる損傷または傷害の予防に注目することが多く、それらには外来性のステロイドおよび合成の、非細胞性医薬による治療が含まれ、それらは、ステロイドまたは合成薬の連続投与に依存し得る様々な成功度を有する。
例えば、大多数の脊髄損傷は圧縮傷害であり、残りの症例は脊髄の完全な離断を含む。脊髄損傷のための現在の治療処置には、外科的および非外科的処置を通して脊柱を物理的に安定させること、およびステロイド療法により炎症応答を阻止することによる、さらなる脊髄損傷の予防が含まれる。
さらに、加齢は、哺乳動物に影響を及ぼすほとんどすべての一般的な疾患に対する主要なマイナス要素であり、皮膚、骨、目、脳、肝臓、腎臓、心臓、血管系、筋肉、その他のものを含む多くの組織の変性における加齢の基本的特徴の1つである。さらに、ある体組織のすでに限定されている再生能は、人生の過程でほとんどすべての組織衰退において、年齢、組織の維持および修復機構によって衰退することが知られている。
したがって、疾患および状態、特に、ヒトの神経および心臓の疾患ならびに加齢性変性状態のための、新しい、改善された有効な治療方法を開発する必要がある。
赤血球形成
健康なヒトまたは他の哺乳動物の造血細胞は、限定された長期自己複製能を通常有しない。しかし、血液の破滅的な損失(またはその他の形での血液の補助的供給の必要性)の可能性は、献血血液の限定的供給と合わさって、赤色血液供給をin vitroで増強、維持または生成する方法が非常に望ましいことを意味する。
血液は、血漿として知られる流体媒体中に懸濁するいくつかの型の細胞からなる、非常に専門化した循環組織である。細胞性の構成要素は以下の通りである:ヘモグロビン(肺で酸素と結合してそれを体組織へ輸送する鉄含有タンパク質)を含むので、呼吸ガスを運び、その赤色を与える赤色の血球(赤血球)、疾患と戦う白色の血球(白血球)、および血液の凝固で重要な役割をする細胞断片である血小板(栓球)。しばしば、血液に関係する医学用語は、「血液」を意味するギリシア語の単語「haima」に由来する、hemo−またはhemato−(イギリス英語:haemo−およびhaemato−)で始まる。血球は、骨髄において、造血と呼ばれる過程で生成される。血球は、脾臓および肝臓によって分解される。健康な赤血球は120日の血漿半減期を有し、その後、それらは造血過程によって形成される新しい赤血球によって組織的に置換される。血液輸血は、血液の最も一般的な治療的使用である。それは、通常、ヒト献血者から得られる。異なる血液型があり、誤った血液の輸血は重度の合併症の原因となることがあるので、正しい型が輸血されるように交差適合試験が実施される。
輸血のための血液提供者の不足および赤血球の不十分な供給は、世界で共通する、患者の治療における問題点である。したがって、赤血球の利用可能性を増加させる新しく、改善された、有効な方法は、赤血球供給の世界的不足の少なくとも一部を緩和する手段を提供するであろうから、その必要性がある。
皮膚
本発明は、一部、皮膚創傷の治療に関する。表皮置換製品、真皮置換製品、人工皮膚製品および創傷被覆材などの、皮膚創傷のためのいくつかの異なる治療法が今日利用できる。これらのいくつかの例を、下で簡潔に記載する。
表皮の置換製品
製造業者によると、EPICEL(商標)(Genzyme社、Cambridge、MA)は、火傷の治療のための患者自身の皮膚の生検材料から増殖させた、自己由来の表皮細胞皮膚で構成される。細胞は、マウス支持細胞系と共培養され、自己由来の表皮のシートにされる。
製造業者によると、MYSKIN(商標)(CellTran社、Sheffield、S1 4DP United Kingdom)は、火傷、潰瘍および他の非治癒創傷の治療のための、培養した自己由来の表皮代用品である。MYSKIN(商標)は、個々の患者の組織から増殖させた生細胞を含む。MYSKIN(商標)は、それらが治癒を開始することができる創傷への細胞の移動を促進する、高度重合体様コーティング上のケラチノサイト(表皮細胞)の層を含む。MYSKIN(商標)は、細胞送達、創傷被覆をサポートし、滲出物管理を可能にするために、医療グレードのシリコーン基質層を用いる。
製造業者によると、EPIDEX(商標)(Modex Therapeutics社、Lausanne、Switzerland)は、非外科的方法で患者から直接採取された髪に由来する幹細胞および前駆細胞から直接増殖させた、自己由来の表皮皮膚同等物である。
製造業者によると、CELLSPRAY(商標)(Clinical Cell Culture Europe社、Cambridge CB2 1NL、United Kingdom)は、速やかな表皮カバーを提供し、治癒を促進し、傷跡の状態を最適化するために損傷皮膚の上に噴霧される、培養上皮自家移植懸濁液である。
真皮置換製品
製造業者によると、INTEGRA(商標)真皮再生鋳型(Integra LifeSciences社、Plainsboro、New Jersey)は、皮膚置換用の二層膜系である。真皮置換層は、制御された空隙率および規定の分解速度で製造される、架橋ウシ腱コラーゲンの線維およびグリコサミノグリカン(コンドロイチン−6−硫酸)の多孔性マトリックスで作製される。一時的な表皮代用層は、合成ポリシロキサン重合体(シリコーン)で作製され、創傷からの水分損失を制御する働きをする。コラーゲン真皮置換層は、創傷床に由来する線維芽細胞、マクロファージ、リンパ球および毛細管の浸入のためのマトリックスの役目を果たす。
製造業者によると、DERMAGRAFT(商標)(Advanced Biohealing社、La Jolla、CA)は、全層糖尿病性潰瘍のために指示される、生物分解性メッシュ骨格上に増殖させた同種異系新生児線維芽細胞である。
製造業者によると、PERMACOL(商標)(Tissue Science Laboratories社、Andover、MA 01810)Permacol(商標)外科用移植材料は、ヒト体内に移植した場合、非アレルギー性で持続性である、ブタ真皮由来のコラーゲンである。
製造業者によると、TRANSCYTE(商標)(Advanced Biohealing社、La Jolla、CA 92037)TRANSCYTE(商標)は、ヒト包皮由来線維芽細胞の一時的皮膚代用品(同種異系)である。本製品は、ポリマー膜および、無菌条件下においてナイロンメッシュ上でin vitro培養した新生児のヒト線維芽細胞からなる。細胞増殖の前に、このナイロンメッシュをブタの真皮コラーゲンで被覆して、ポリマー膜(シリコーン)に結合させる。この製品を火傷に適用すると、この膜は透明な合成表皮を提供する。ヒト線維芽細胞に由来する一時的な皮膚代用品は、一時的な防御バリアを提供する。TRANSCYTE(商標)は透明であり、目視による創傷床の直接モニタリングを可能にする。
製造業者によると、RENGRANEX(商標)ゲル(Ortho−McNeil Pharmaceutical社(C)ETHICON社)は、ゲル内の組換え体PDGFで作製された、局所用創傷ケア製品である。
人工皮膚製品(表皮および真皮の複合製品)
製造業者によると、PERMADERM(商標)(Cambrex Bio Science Walkersville社、Walkersville、MD)PERMADERM(商標)は、自己由来の皮膚の表皮および真皮の層から構築され、重度の火傷の治療に指示される。この製品は柔軟性があり、患者と一緒に成長することが報告されている。
製造業者によると、ORCEL(商標)(Ortec International社、New York、NY)は、ウシコラーゲンで培養した同種異系表皮細胞および線維芽細胞から作製された二層構築物で、分層火傷に指示される。製造業者は、この製品で治療した2人のヒト患者において、それぞれ2週時または3週時に検出可能な製品由来のDNAの証拠を報告していない。
製造業者によると、APLIGRAF(商標)(Smith & Nephew社、London、WC2N 6LA United Kingdom)は、ウシコラーゲンで培養した同種異系表皮細胞および線維芽細胞であり、静脈性脚潰瘍に指示される。
創傷被覆材
製造業者によると、3M(商標)TEGADERM(商標)透明膜被覆材(3M社、St.Paul、MN)は、外部の汚染物に対して細菌およびウイルスのバリアを提供する通気性フィルムである。
製造業者によると、TISSEEL(商標)VHフィブリンシーラント(Baxter社、Deerfield、IL)は、止血の補助としての使用を指示される。
発明の要旨
本発明は、安定細胞集団およびそれによって生成される組成物の生成および使用に関する。本明細書で用いるように、用語「安定細胞集団」とは、哺乳動物の生物体(例えばマウス、ラット、ヒト、イヌ、ウシなど)に導入されても、専門化した1つまたは複数の細胞型(例えば軟骨細胞、脂肪細胞、骨細胞など)に分化した細胞の検出可能な生成をもたらさない、単離され、in vitroで培養した細胞集団を意味し、そこでは、細胞集団内の細胞は、少なくとも1つの治療上有用な組成物(例えば、膜に結合しているか可溶性のTNF−α受容体、IL−1Rアンタゴニスト、IL−18アンタゴニスト、表1A、1B、1Cなどに示す組成物など)の検出可能なレベルを発現するか、または発現する能力もしくは発現するように誘導される能力を維持する。
本発明の安定細胞集団の別の特徴は、細胞が異所性分化を示さないということである。用語「異所性」は、「間違った場所」または「場違い」を意味する。用語「異所性」は、「置換」を意味するギリシア語「ektopis」(「ek」は外、+「topos」は場所=場違い)が語源である。例えば、異所性腎臓は、通常の場所にないものであり、または、子宮外妊娠は「異所性妊娠」である。本文脈では、異所性分化の例は、心臓組織に導入されると、骨組織様カルシウム沈着および/または骨化を起こす細胞であろう。この現象は、例えば、間葉性幹細胞が心臓組織に注入されるときに起こることが証明されている。Breitbachら、「Potential Risks of Bone Marrow Cell Transplantation Into Infarcted Hearts」、Blood、110巻、4号(2007年8月)を参照。
本発明は、様々な疾患および障害の治療のための、増殖させた、in vitro培養した自己複製性コロニー形成体細胞(以下、「CF−SC」と称す)、ならびにそのような細胞によって産生される生成物の生成および使用に関する。さらに、本発明は、様々な疾患および障害の治療のための、長期間増殖させた、in vitro培養した自己複製性コロニー形成体細胞(以下、「exCF−SC」と称す)、ならびにそのような細胞によって産生される生成物の生成および使用にも関する。exCF−SCは、in vitroでの培養中、少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の細胞集団倍加を経た自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)である。したがって、in vitroで増殖させた自己複製性コロニー形成体細胞は、以下、「CF−SC」と称す(したがって、特に明記しない限り、この用語は、集団の約30回未満の倍加(例えば、集団の約5回未満、約10回未満、約15回未満、約20回未満、約25回未満の倍加)を経た細胞集団、そのうえ、in vitroで集団の約30回を超える倍加、約40回を超える倍加または約50回を超える倍加を経た細胞集団の両方を包含する)。CF−SCの一特定例は、成人のヒト骨髄由来体細胞(以下、「ABM−SC」と称す)である。さらに、exCF−SCの一特定例は、in vitro培養中に、細胞集団の少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の倍加を経た、成人ヒト骨髄由来体細胞である(以下、「exABM−SC」と称す)。したがって、特に明記しない限り、用語「ABM−SC」は、集団の約30回未満の倍加(例えば、集団の約5回未満、約10回未満、約15回未満、約20回未満、約25回未満の倍加)を経たABM−SC細胞集団、そのうえ、in vitroで集団の約30回を超える倍加、約40回を超える倍加または約50回を超える倍加を経たABM−SC細胞集団の両方を包含する。本明細書で用いるように、用語「長期間増殖させた」は、細胞集団の少なくとも約30回以上の倍加を経た細胞集団を指し、そこでは、細胞は老齢化、不死化していなく、元の細胞種で見られる正常な核型を維持し続ける。
本明細書で用いるように、用語「自己複製の実質的な能力」は、複数世代の細胞後代の生成をもたらす多数の細胞分裂周期を通り抜ける能力を有することを意味する(したがって、各細胞分裂で、1つの細胞は2つの「娘細胞」を生成し、少なくとも1つの娘細胞はさらなる細胞分裂が可能である)。「自己複製の実質的な能力」の1つの尺度は、細胞の少なくとも約10回、15回、20回、25回、30回、35回、40回、45回、50回またはそれ以上の倍加を経る細胞集団の能力によって示される。「自己複製の実質的な能力」の別の尺度は、(同じか類似した培養条件が維持される場合)細胞継代培養後の組織培養容器内で再増殖するか、または集密に近づく細胞集団の能力の維持によって示される。したがって、初期の細胞培養倍加の間(例えば、細胞集団が集団の約10回を超える倍加を経る前)に、そのような再増殖のために必要とされる時間の少なくとも約25%、50%、60%、70%、80%、90%、95%または100%の期間で、細胞集団が組織培養容器で再増殖し続ける場合に、「自己複製の実質的な能力」の例が実証される。「自己複製の実質的な能力」の別の尺度は、集団倍加時間の一貫した速度、または集団倍加の一貫した、比較的速やかな速度の維持である。
本明細書で用いるように、用語「実質的に多分化能のない」は、in vitroまたはin vivoで、複数の異なる細胞型に分化することができない細胞集団を意味する。実質的な多分化能を有する細胞の例は、in vitroまたはin vivoで赤血球、T細胞、B細胞、血小板、その他に分化することができる造血幹細胞である。実質的な多分化能を有する細胞の別の例は、例えば、骨細胞(骨)、脂肪細胞(脂肪)または軟骨細胞(軟骨)に分化することができる間葉性幹細胞である。対照的に、「実質的に多分化能のない」細胞集団の細胞は、in vitroで、または生物体もしくは標的組織に導入された場合はin vivoで、複数の細胞型に分化することができない。本発明の好ましい実施形態では、「実質的に多分化能のない」細胞集団は、細胞集団内の細胞の少なくとも約80%、90%、95%、98%、99%または100%が、in vitroまたはin vivoで検出が可能になるように、複数の細胞型に分化するように誘導することができない細胞集団である。「単分化能」細胞または「単分化能前駆細胞」は、実質的に多分化能を有しない細胞の例である。
本明細書で用いるように、「幹細胞」は以下の2つの特性を有する1つまたは複数の細胞を意味する:1)未分化状態を維持しつつ、多数の細胞分裂周期を通り抜ける能力である、自己複製能;および、2)1種類または複数種類の成熟細胞型に変化し、そのような変化の後には、細胞分裂周期を経ることはもはやない能力(例えば、骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、などへ変化する能力)である分化能。本明細書で用いるように、分化能は、細胞が全能性、多能性、多分化能性または単分化能性の前駆細胞であることを意味する。「間葉性幹細胞」はこの同じ定義の幹細胞であるが、前記細胞は、間葉組織(例えば骨髄、脂肪質または軟骨)から誘導されたか、または得られた。Horwitzら、「Clarification of the nomenclature for MSC: The International Society for Cellular Therapy position statement」、Cytotherapy、7巻、5号、393〜395頁(2005年);および、その中の引用文献を参照。
本明細書で用いるように、「全能性」は、細胞起源の生物体の任意の成長段階で見られるような、任意の細胞型になることができる細胞を意味する。全能性細胞は、一般的に受精卵の最初の数分裂によって(すなわち、卵と精子細胞との融合の後)生成される。したがって、全能性細胞は、胚および胚体外の細胞型に分化することができる。
本明細書で用いるように、「多分化能」は、細胞起源の生物体で見出される3つの胚層(内胚葉、中胚葉、外胚葉)のいずれかに由来する細胞に分化することができる細胞を意味する。
本明細書で用いるように、「多能」は、数種類(すなわち、複数の型)の分化細胞を生成することができる細胞を意味する。間葉性幹細胞は、多能性細胞の例である。
本明細書で用いるように、「単分化能」は、1細胞型だけを生成することができる細胞を意味する。単分化能細胞は自己複製の性質を有するが、ただ1種類の成熟細胞型に変化することができる。
本明細書で用いるように、「正常な核型」は、その細胞が由来する種で一般に見出され、それが正常とみなされる数および構造の染色体を含む遺伝的組成物を有することを意味する。
本明細書で用いるように、「結合組織」は、従来の分類で通常参照される4つの型の組織の1つである(他は、上皮、筋肉および神経組織)。結合組織は生物体および器官の構造および支持体に含まれ、中胚葉に通常由来する。本明細書で用いるように、「結合組織」は、「真性結合組織」、「専門化した結合組織」および「胚性結合組織」と呼ばれることもある組織を含む。
「真性結合組織」には、輪紋状の(または疎な)結合組織が含まれ、それは、器官および上皮を適所に保持し、コラーゲンおよびエラスチンを含む様々なタンパク性線維を有する。真性結合組織には、靭帯および腱を形成する緻密な結合組織(または線維性結合組織)も含まれる。
「専門化した結合組織」には、血液、骨、軟骨、脂肪および網様の結合組織が含まれる。網様の結合組織は、リンパ様器官(リンパ節、骨髄および脾臓)を支える軟骨格を形成する網様線維(微細なコラーゲン、III型)のネットワークである。
「胚性結合組織」には、間葉性結合組織および膠様結合組織が含まれる。間葉(別名胚性結合組織)は、主に胚の中胚葉(三層胚盤の中間層)から発達する組織の塊である。粘稠度は粘性であり、間葉は、コラーゲン束および線維芽細胞を含む。間葉は、血管、血液関係の器官および結合組織に後に分化する。膠様結合組織(または粘液組織)は、胎児成長の間に見られる種類の結合組織である。それは、ウォートンゼリー(へその緒で細胞を保護、遮蔽する役目を果たす、へその緒の中のゲル状物質)の成分として、最も容易に見出される。
本明細書で用いるように、「不死化された」は、in vitroで無限回の細胞倍加を経ることができる細胞または細胞系を指す。不死化された細胞は、絶えず分裂する細胞の能力に対する自然の制限を除去または回避する遺伝的変更を通して、そのような能力を得る。対照的に、「非不死化」細胞は、生物体から直接採取されてin vitroで培養した場合(「一次細胞培養」を生成する)、老化(分裂能力を失うこと)し、死に至る前に限定回数の細胞倍加を経ることができる真核細胞である。例えば、ほとんどの型の哺乳動物の非不死化細胞の一次培養物は、分化、老化または致死の前に、比較的明確であるが再現可能的に限定された範囲の細胞倍加(一次細胞型によって決まる)を通常経ることができる。
本明細書で用いるように、「長期の移植」は、それに対して(または、その中に)提供者細胞が投与から約4週間を超えた後に送達された標的組織の中に(またはその一部として)存在する提供者細胞の検出可能な存在を意味する。「約4週間を超える」には、約5、6、7、8、10、12、14、16、18、20および24週間を超える期間が含まれる。「約4週間を超える」には、約6カ月、8カ月、10カ月、12カ月、18カ月、24カ月、30カ月、36カ月、42カ月および48カ月を超える期間も含まれる。
本発明は、in vitroで培養され、増殖させた自己複製性コロニー形成細胞によって産生される様々な可溶性の、または分泌された組成物の産生を調節(すなわち、上方制御または下方制御)するための、培養中のCF−SCおよびexCF−SC細胞集団の操作にも関する。
本発明は、骨の細胞(骨細胞)に分化する能力の喪失を特徴とする長期間増殖させた細胞集団にも関する。例えば、本発明は、補助的骨モルフォゲンであるノギン(Noggin)の存在下での培養の有無を含む、骨誘導条件下で培養した場合のカルシウム沈着を生じさせる能力の喪失を特徴とする、長期間増殖させた細胞集団に関する(実施例16を参照)。(マウスおよびヒトのノギン:例えば、U.S. National Center for Biotechnology PubMedタンパク質データベースアクセッション番号NP_032737およびNP_005441(それぞれ)を参照;また、例えば、Valenzuelaら、「Identification of mammalian noggin and its expression in the adult nervous system」、J. Neurosci.15巻(9号)、6077〜6084頁(1995年)を参照)。
本発明は、骨細胞に分化する能力の喪失および/または(上述の)カルシウム沈着を生成する能力の喪失を特徴とする長期間増殖させた細胞集団にも関するが、前記細胞集団は、少なくとも1つの治療上有用な組成物を分泌し続けるか、または分泌するかもしくは分泌するように誘導される能力を維持する。
本発明は、細胞ベースおよび組織工学的療法、詳細には、CF−SCおよびexCF−SC、またはそのような細胞によって産生される組成物を使用および/または投与する方法、例えば、薬学的に許容される担体(例えば薬学的に許容される溶液または一時的、永久的もしくは生物分解性マトリックス)への組込みまたはそれとの混合を介した投与にも関する。
本発明は、STRO−1細胞表面マーカーの発現が好ましくは陰性である、増殖させた(すなわち、in vitroで培養および継代培養した)、および長期間増殖させた細胞集団にも関する。例えば、Stewartら、「STRO−1, HOP−26 (CD63), CD49a and SB−10 (CD 166) as markers of primitive human marrow stromal cells and their more differentiated progeny: a comparative investigation in vitro」Cell Tissue Res.2003年9月;313巻(3号):281〜90頁;Dennisら、「The STRO−1+ marrow cell population is multipotential」Cells Tissues Organs.2002年;170巻(2〜3号):73〜82頁;Oyajobiら、「Isolation and characterization of human clonogenic osteoblast progenitors immunoselected from fetal bone marrow stroma using STRO−1 monoclonal antibody」、J Bone Miner Res.1999年3月;14巻(3号):351〜61頁を参照。
本発明は、追加の構造的および/または治療的な成分と一緒にCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)を含む、薬学的に許容される組成物の製造および使用にも関する。一例として、CF−SCまたはexCF−SC(例えば、ABM−SCまたはexABM−SC)およびコラーゲンを薬学的に許容される溶液で組み合わせて、例えば、皮膚障害(例えば、火傷、擦過、裂傷、潰瘍、感染症などの皮膚創傷)の治療、修復および再生で使用するための、液体、半固体または固体様の形態(マトリックス)の組成物を生成することができる。
一般に本発明は、長期継代培養したコロニー形成体細胞(exCF−SC)を含む、本明細書でコロニー形成体細胞(CF−SC)と呼ぶ自己複製性の細胞の使用に関する。そのような細胞の例は、様々な疾患および障害、特に、虚血、外傷および/または炎症を含む疾患および障害(例えば、急性心筋梗塞(AMI)による心不全および脳卒中)の治療で使用するための、長期継代培養した成人ヒト骨髄に由来する体細胞(exABM−SC)を含む成人ヒト骨髄に由来する体細胞(ABM−SC)である。
本発明で用いられる成人ヒト骨髄由来体細胞(ABM−SC)などの自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)は、米国特許出願公開第20030059414号(2001年9月21日に出願の米国特許出願第09/960,244号)および米国特許出願公開第20040058412号(2002年9月20日に出願の米国特許出願第10/251,685号)に記載のように調製される。これらの特許出願のそれぞれは、参照により完全に本明細書に組み込まれる。
詳細には、CF−SCが多集団倍加回数を通して基本的に一定の集団倍加速度を維持するように、細胞の源集団から(例えば、骨髄、脂肪、皮膚、胎盤、筋肉、臍帯血または結合組織から)単離されたCF−SCを、低濃度酸素条件(例えば、大気未満)の下で培養し、低い細胞密度で継代培養する。適当な細胞数へのCF−SCの増殖の後、CF−SCを用いて本発明の組成物を生成することができる。例えば、細胞集団の少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の倍加のCF−SCのin vitroでの増殖の後、exCF−SCを用いて本発明の組成物を生成することができる。一実施形態では、CF−SCおよびexCF−SCは、本発明で用いるように、骨髄に由来し、(それぞれ、本明細書でABM−SCおよびexABM−SCと称す)。
CF−SCおよびexCF−SCの一実施形態(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)は、本発明で用いるように、単離された細胞集団であり、そこでは、細胞集団の細胞はCD49cおよびCD90を同時発現し、細胞集団は、細胞集団の少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の倍加後に、約30時間未満の倍加速度を維持する。
CF−SCおよびexCF−SCの別の実施形態(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)は、本発明で用いるように、単離された細胞集団であり、そこでは、細胞集団の細胞は、CD49c、CD90、および、CD44、HLAクラス−1抗原およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンからなる群から選択される1つまたは複数の細胞表面タンパク質を同時発現し、細胞集団は、細胞集団の少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の倍加後に、約30時間未満の倍加速度を維持する。
CF−SCおよびexCF−SCの別の実施形態(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)は、本発明で用いるように、単離された細胞集団であり、そこでは、細胞集団の細胞はCD49cおよびCD90を同時発現するが、細胞表面プロテインCD10の発現に陰性であり、細胞集団は、細胞集団の少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の倍加後に、約30時間未満の倍加速度を維持する。
CF−SCおよびexCF−SCの別の実施形態(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)は、本発明で用いるように、単離された細胞集団であり、そこでは、細胞集団の細胞は、CD49c、CD90、および、CD44、HLAクラス−1抗原およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンからなる群から選択される1つまたは複数の細胞表面タンパク質を同時発現するが、細胞表面プロテインCD10の発現に陰性であり、細胞集団は、細胞集団の少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の倍加後に、約30時間未満の倍加速度を維持する。
CF−SCおよびexCF−SCの別の実施形態(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)は、本発明で用いるように、単離された細胞集団であり、そこでは、細胞集団の細胞は、表1A、1Bおよび1Cに示す可溶性タンパク質からなる群から選択される1つまたは複数のタンパク質を発現し、細胞集団は、細胞集団の少なくとも約30回、少なくとも約40回または少なくとも約50回の倍加後に、約30時間未満の倍加速度を維持する。
損傷組織および器官は、例えば、疾患(例えば、遺伝性(遺伝的)または感染性の疾患(例えば細菌性、ウイルス性および真菌性の感染症))、物理的外傷(例えば火傷、裂傷、擦過、圧迫または侵襲性の組織および器官の傷害)、虚血、加齢、有毒化学物質曝露、電離放射線、ならびに免疫系の調節不全(例えば、自己免疫疾患)の結果生じることがある。
本発明は、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)、CF−SCおよびexCF−SCの精製タンパク質分画、CF−SCおよびexCF−SCの馴化培地の上清、ならびにCF−SCおよびexCF−SCの馴化培地に由来する細胞上清の分画の使用を包含する。本発明の一実施形態では、上述の成分は、追加の成分、例えばコラーゲンおよび/またはフィブリン(例えば、精製された天然のまたは組み換えられたヒト、ウシもしくはブタのコラーゲンまたはフィブリン)、および/またはポリグリコール酸(PGA)、および/または追加の構造的または治療的な化合物を含む生理的に適合する生物分解性マトリックスと組み合わせるか、それらに導入することができる。これらなどの組合せマトリックスは、損傷組織または器官の修復および/または再生を促進、増強および/または誘起するために、組織または器官の損傷部位に投与することができる。
本発明の実施形態は、液体、半固体または固体様状態で投与することができる薬学的に許容される組成物に組み込まれた、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)の使用を含む。本発明の実施形態は、関連する分野の熟練技術者によって通常用いられる方法によって、例えば、注射によるスプレー用またはエアゾール化された組成物として局所投与によって、および移植によって投与することができる。
組織再生療法のための、本発明に記載のCF−SCおよびexCF−SC(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)、これらの細胞によって産生される細胞および組成物の使用は、それ以前に記載された組織再生療法および生成物と比較していくつかの利点を提供することができる。例えば、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、それぞれABM−SCおよびexABM−SC)、exABM−SC細胞およびそれらによって産生される組成物の使用は、低減した炎症およびT細胞活性化などの低減した有害免疫応答を示すことができる組織再生療法手段を提供する。例えば、実施例3A、3B、5、18および19を参照。さらに、ABM−SCおよびexABM−SCは免疫学的にサイレントであるので、対象は、治療前にHLAを一致させるか事前調整する必要はない。実施例10、パートIIを参照;図17も参照のこと。
本発明は、造血を誘導、増強および/または維持するための(より詳細には、赤血球形成と呼ばれる過程において造血前駆細胞から赤色血球(赤血球)のin vitroでの生成および生産のための)、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、増殖させた、および長期増殖した成人ヒト骨髄に由来する体細胞(それぞれ、ヒトABM−SCおよびexABM−SC))、およびこれらの細胞によって産生される細胞生成物の使用にも関する。したがって、本発明の別の実施形態は、赤色血球(赤血球)の生成および生産を誘導、増強および/または維持するための、そのような細胞および/またはそのような細胞によって産生される組成物の使用を包含する。
本発明の分野の別の実施例は、そのような細胞、細胞集団およびそれらによって産生される組成物の使用を介した、免疫性、自己免疫性および炎症性の障害の予防および治療に関する。
別の実施例では、本発明は、皮膚(すなわち、表皮、真皮、角皮下層)の創傷の修復および再生のための組成物および方法を提供し、それには、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ヒトABM−SCおよびexABM−SC)またはそのような細胞によって産生される生成物、および追加の構造的または治療的化合物を組み込む、液体、半固体および固体様マトリックスの製造および使用が含まれる。
前臨床研究結果の例
in vivo前臨床薬理研究は、心筋梗塞および脳卒中の治療におけるABM−SCの有益な効果を証明した。例えば、(特に、AMI(急性心筋梗塞)後の心機能の回復におけるhABM−SCの効力を判定し、hABM−SCの分布および配置を評価するために)、心筋梗塞のラットモデルでhABM−SCの心臓内注射の影響を調査する研究において、hABM−SCが、心機能のかなりの改善および線維症のかなりの減少をもたらすことが示された。さらに、hABM−SCは、心臓注射から4週間後の心臓にも、また、注射から8週間後の調査した末梢器官のいずれにも残存しないことが観察された。さらに、ブタのAMIモデルにおける、(特に、MYOSTAR(商標)カテーテルによる、細胞の経皮的NOGA(商標)誘導心内膜心筋投与の実行可能性、安全性および有効性を評価するための)、ブタおよびヒトのABM−SCの安全性および有効性を調査する研究において、この特定の送達方法が十分に許容され、心臓パラメータのかなりの改善をもたらすことが証明された。同様に、(特に、虚血性脳卒中からの神経筋回復の促進における、hABM−SCの効力を判定するための)、hABM−SC送達の方法および脳卒中回復の比較では、静脈内または大脳内治療が神経筋活性のかなりの改善をもたらすことが観察された。
ヒト成人骨髄由来体細胞(ABM−SC、約27回の集団倍加時)によって分泌されたタンパク質の二次元SDS PAGEによる分離(pH3.5〜10;12%ポリアクリルアミド)を示す図である。ゲル上の各スポットは、サイズが約5〜200キロダルトン(kDa)の範囲に及ぶ、個別の異なるタンパク質を示す。X軸は、等電点(pH3.5〜10)によって分離されたタンパク質を示す。Y軸は、(12%ポリアクリアミドを通しての通過による)分子量によって分離されたタンパク質を示す。 神経増殖因子(NGF)、およびヒトexABM−SC(約43回の集団倍加時)に由来する馴化培地を使用した、PC−12の、神経細胞への分化を示す顕微鏡写真である。A)RPMI−ITS培地のみ。B)NGFを補ったRPMI−ITS。C)濃縮対照培地の1:50希釈液およびNGFを補ったRPMI−ITS。D)ヒトABM−SC由来濃縮馴化培地の1:50希釈液およびNGFを補ったRPMI−ITS。矢印は、神経突起の伸長を示す。パネルD中の神経突起の伸長の程度は、パネルBおよびCの神経突起の伸長の程度よりも、顕著にロバストである。 ヒトABM−SCを使用した、マイトジェン誘導T細胞増殖の阻害を示すグラフである。ロット番号:RECB801は、約19回の集団倍加時まで継代培養されているABM−SCを指し、ロット番号:RECB906は、約43回の集団倍加時まで継代培養されているexABM−SCを指す。T細胞の増殖を刺激するために、培養物に、2.5または10マイクロg/mLのフィトヘマグルチニンを接種した。次いで、細胞を72時間後に採集し、CD3−PC7抗体を用いて染色した。ヒト間葉系幹細胞を、陽性対照として使用した。(ヒト間葉系幹細胞は、Cambrex Research Bioproductsから入手した;これは、現在、Lonza Group Ltd.、Basel、Switzerlandが所有する)。 外科的誘導切開創傷形成7日後のブタの皮膚を示す顕微鏡写真である(左の2つのパネル、共に実験群#4からの創傷)。A)同種異系のブタABM−SC(約28回の集団倍加時)を用いて治療した創傷No.3は、完全な創傷の閉鎖を示し、瘢痕を事実上全く伴わない。B)それと比較して、ビヒクルのみを用いて治療した創傷No.4は、目に見える瘢痕を示す。C)グラフ(右のパネル)は、両方の治療群からの組織切片の組織形態計測的スコア化を示し、ブタABM−SC治療創傷における組織球数の統計学的に有意な低下(p=0.03)を示す(統計学的有意性は、対応のない両側T検定を使用して決定した);「組織球」のバーを、PBSG治療とpABM−SC治療とで比較されたい。 治療7日後の切開創にわたる再上皮化の程度を示すグラフ(上のパネル)である。ブタABM−SC(約28回の集団倍加時)を用いて治療した創傷は、ビヒクルのみを用いて治療した創傷よりも厚い表皮を示した。左下のパネル中の顕微鏡写真は、ブタABM−SCを用いて治療した創傷における表皮の(組織学的に)完全かつ解剖学的に正確な修復を示す。右下のパネル中の顕微鏡写真は、この第7日時点において、皮下組織中で、(組織学的に)少なくとも一過性に生着しているように見える、ブタABM−SC(矢印)を示す。 細胞再構成24時間後に播種した、水和コラーゲンゲルの格子のABM−SC媒介収縮を示すグラフである。ヒトABM−SC(約27回の集団倍加時)を、生物分解性コラーゲンベースの液体培地中で(1.8×10細胞/mLで)再構成し、次いで、約4〜8℃で24時間保管した。翌日、液体の細胞懸濁液を、培養皿中に置いて、半固体のコラーゲンの格子を形成した。この半固体のコラーゲンの格子を、3日にわたり細胞培養インキュベーター中に維持して、収縮を促進した。細胞なしで調製したコラーゲンの格子は、収縮しなかった。このことから、収縮は、細胞の存在に依存することが実証されている。 約43回の集団倍加時におけるexABM−SCを活用した、異なる細胞濃度で播種した、水和コラーゲンゲルの格子のABM−SC媒介収縮を示すグラフである。データから、収縮の速度および絶対的な大きさは、細胞数に関係があることが実証されている。熱不活性化細胞は、ゲルを収縮させない。このことから、この活性は、生物物理学的な事象であることが実証されている。 約43回の集団倍加時におけるexABM−SCを活用した、水和コラーゲンゲルの格子中で、3日間培養した場合の、いくつかのサイトカインおよびマトリックスプロテアーゼ(すなわち、IL−6、VEGF、アクチビン−A、MMP−1およびMMP−2)のABM−SC媒介分泌を示すグラフである。 生物分解性コラーゲンベースの培地中で、液体(左のパネル)または半固体(右のパネル)として再構成したヒトABM−SCを示す顕微鏡写真である(約43回の集団倍加時のexABM−SCを活用した)。この処方を使用して再構成した場合、細胞懸濁液は、液体として、4℃で24時間超留まることができる。培養皿中に置き、37℃でインキュベートした場合、細胞懸濁液は、1〜2時間以内に凝固して、物理的に操作することができる半固体の構造を生じる。 生物分解性コラーゲンベースの培地中で再構成した(約43回の集団倍加時の)ヒトABM−SCを、3日間培養することによって形成した固体様の新生組織を示す顕微鏡写真である。左上のパネルは、引き伸ばした場合の組織の柔軟性を示す。右上のパネルは、固体様の新生組織の全体的な生地を示す。下のパネルは、ABM−SCによって合成された豊富な細胞外マトリックスを実証している、マッソントリクロームによって染色した組織の組織切片を示す。同一の方法によるが、細胞を欠いて構築した対照のゲルは、この方法によっては青色に染色されず、このことから、コラーゲンおよびグリコサミノグリカンに富むマトリックスが細胞によって生成されることが実証されている。 TNF−アルファの刺激がある場合とない場合との、ヒトABM−SCによって分泌された複数の再生促進性サイトカインの分量の例を示す図である。ABM−SCは、継代培養すると、潜在的に、血管新生、炎症および創傷治癒を増大することが知られている、治療濃度のいくつかの増殖因子およびサイトカインを分泌する。ABM−SCは、in vitroにおいて、いくつかのサイトカインおよび増殖因子を一貫して分泌することが示されており;これらには、血管新生促進因子(例えば、SDF−1アルファ、VEGF、ENA−78およびアンジオゲニン)、免疫調節物質(例えば、IL−6およびIL−8)、ならびに瘢痕阻害物質/創傷治癒調節物質(例えば、MMP−1、MMP−2、MMP−13およびアクチビン−A)がある。さらに、これらの因子のうちのいくつかの放出は、急性の組織傷害の経過の間に放出される炎症性サイトカインとして知られている、腫瘍壊死因子アルファ(TNF−アルファ)によっても調節される。 傷害−応答カスケード(傷害から瘢痕に至る炎症、再生および線維症)のモデル、ならびに炎症、再生および線維症に関与し得る分子の例を示す図である。 ヒトABM−SCを用いて治療したラットにおける改善された心機能の結果の例を示す図である。治療4週間後、ABM−SCを与えたラットは、有意により高い+dp/dt(圧力の正の最大変化率)値を示した(A)。第4週の+dp/dt値から第0週の値を差し引くことによって表した(「デルタ+dp/dt」)、研究期間の間の心機能の変化からは、ビヒクル治療ラットは、研究期間の間に心機能を低下させた(負のデルタ)が、一方、いずれかの細胞調製物を用いて治療した動物は、心機能の有意な改善を示すことが実証された(B)。ビヒクル治療ラットと比較して、ABM−SCを与えたラットは、有意により低いタウ値を示し(C)、このことから、左心室コンプライアンスの増加が示唆されている。タウは、等容性の左心室圧力の減衰の時定数である。圧力の負の最大変化率(−dp/dt)については、第4週の−dp/dt値から第0週の値を差し引くことによって表した(「デルタ−dp/dt」)、研究期間の間の心機能の変化からは、ビヒクル治療ラットは、研究期間の間に心機能を低下させた(負のデルタ)が、一方、細胞調製物を用いて治療した動物は、心機能の有意な改善を示すことが実証された(D)。[分散分析により、p<0.05、**p<0.01] hABM−SCを用いて治療したラットモデル心筋梗塞における線維症の低減および血管新生の増強を示す図である。半定量的スコア化を使用して、心筋梗塞7日後にビヒクルまたはABM−SCを与えたラットの心臓の梗塞のサイズの変化を評価した。ABM−SC投与約30日後に実施した病理組織診断解析からは、hABM−SCを与えたラットにおいて、ビヒクルと比較して、梗塞のサイズの有意な減少が示された。あらかじめ設定したスケールによると、hABM−SCを与えたラットは、ビヒクル対照よりも約2点低い組織学的スコアを示した。この図は、典型的な梗塞サイズの減少の例を示す。 心筋梗塞7日後にビヒクルまたはABM−SCを与えたラットの心臓構造の変化の、ABM−SC投与約30日後に実施した、組織学的測定から得られた結果を示す図である。 同種異系のヒトABM−SCおよびexABM−SCは、一方向性MLR(混合性リンパ球反応)アッセイにおいて、マイトジェン誘導T細胞の増殖を抑制することを示す図である。 同種異系のブタABM−SCは、二方向性MLR誘発実験において、T細胞媒介免疫応答を惹起しないことを示す図である。収集した試料について、分裂指数を、ベースライン、および治療後第3日または第30日において計算し、次いで、in vitroにおいて、培地、ビヒクル、pABM−SCまたはConAを用いて誘発した。ConAを用いて刺激したCD3+細胞については、第3日または第30日における、すべての動物からの平均分裂指数は、治療前および剖検時の両方における、ビヒクルおよびpABM−SC治療動物からのCD3+細胞の分裂指数よりも有意により高かった(p<0.05)。 3人の患者における、ベースライン(BL)測定値を、hABM−SCを用いた治療90日後に得た測定値と比較することによる、心臓の修復された灌流不足のサイズの変化を示す図である。 ベースライン(BL)測定値を、hABM−SCを用いた治療90日後に得た測定値と比較することによる、3人の患者において測定した心臓の駆出分画の変化を示す図である。 in vitroにおいて、hABM−SCによって分泌された赤血球新生性のサイトカイン(すなわち、IL−6、アクチビン−A、VEGF、LIF、IGF−II、SDF−IおよびSCF)の分量の例を示す図である。ABM−SCのロットを、サイトカインの分泌について、RAYBIO(商標)Human Cytokine Antibody Array(RayBiotech,Inc.)を使用して試験した。最初に、細胞を、無血清Advanced DMEM(GIBCO(商標))中で、3日間培養して、馴化培地(CM)を生成した。次いで、CMを、CENTRICON(商標)PLUS−20 Centrifugal Filter Unit(Millipore)を使用して濃縮してから解析した。 in vitroにおいて、exABM−SCが、TNF−αのレベルを用量依存性の様式で減少させることを示す図である。ヒトexABM−SC(約43回の集団倍加時)を、種々の播種密度(例えば、10,000細胞/cm、20,000細胞/cmおよび40,000細胞/cm)で培養した場合に、TNF−αのレベルを減少させる能力について試験した。細胞を、無血清Advanced DMEM(GIBCO(商標))中、単独でまたは10ng/mL TNF−αを補ってのいずれかで、3日間培養した。また、熱不活性化細胞も、陰性対照として含めた。TNFの濃度を、Y軸上に示す。(Y軸は、物質の、100×に濃縮されている培地中の濃度を示す)。 TNF−αの減少が、exABM−SC(約43回の集団倍加時)によるsTNF−RIおよびsTNF−RIIの分泌によって媒介されると思われることを示す図である。sTNF−RIの基礎レベルの発現は、炎症促進性の誘導物質の非存在下で生じ(A)、一方、sTNF−RIIは、最初にTNF−αを用いて予備刺激された場合に限って、かなりのレベルで検出される(B)。これらのデータから、播種した細胞数と、検出されたsTNF−RIおよびsTNF−RIIの両方のレベルとの間の反比例関係が明らかである。このことから、分泌された受容体自体が、TNF−αに結合し、それをマスクした状態をとり得ることが示唆されている(Y軸は、物質の、100×に濃縮されている培地中の濃度を示す)。 (約43回の集団倍加時のexABM−SCによる)IL−IRAの分泌レベルが、用量依存性であることを示す図である。IL−IRAの基礎レベルの発現は、炎症促進性の誘導物質の非存在下で生じるが、TNF−αを用いて予備刺激した場合、可溶性のレベルが約10倍加加する(Y軸は、物質の、100×に濃縮されている培地中の濃度を示す)。 exABM−SCによる、IL−1受容体アンタゴニスト(IL−1RA)およびIL−18結合タンパク質(IL−18BP)の発現を示す図である。ヒトexABM−SCは、TNF−アルファ等の炎症性シグナルの非存在下であっても、基礎レベルのIL−1受容体アンタゴニスト(IL−1RA;図36A)およびIL−18結合タンパク質(IL−18BP;図36B)を発現させる。 混合性PBMC反応アッセイにおいて、ヒトABM−SCが、TNF−アルファ(図25A)およびIL−13(図25B)のレベルを減少させ、かつ同時に、IL−2の発現上昇を誘導する(図25C)ことを示す図である(R=レスポンダーPBMC、Self=マイトマイシンC処理した、レスポンダーと同一のドナーから単離したPBMC、Stim=マイトマイシンC処理した、異なるドナーから単離したPBMC。) 混合性PBMC反応アッセイにおいて、ヒトABM−SCが、TNF−アルファ(図25A)およびIL−13(図25B)のレベルを減少させ、かつ同時に、IL−2の発現上昇を誘導する(図25C)ことを示す図である(R=レスポンダーPBMC、Self=マイトマイシンC処理した、レスポンダーと同一のドナーから単離したPBMC、Stim=マイトマイシンC処理した、異なるドナーから単離したPBMC。) 混合性PBMC反応アッセイにおいて、ヒトABM−SCが、TNF−アルファ(図25A)およびIL−13(図25B)のレベルを減少させ、かつ同時に、IL−2の発現上昇を誘導する(図25C)ことを示す図である(R=レスポンダーPBMC、Self=マイトマイシンC処理した、レスポンダーと同一のドナーから単離したPBMC、Stim=マイトマイシンC処理した、異なるドナーから単離したPBMC。) ヒトABM−SCを使用した、マイトジェン誘導ヒト抹消血単核細胞(PBMC)の増殖の阻害を示すグラフである。RECB801は、約19回の集団倍加時まで継代培養されているABM−SCの特定のロットを指し、#RECB906は、約43回の集団倍加時まで継代培養されているABM−SCの特定のロットを指す。PBMCの増殖を刺激するために、培養物に、2.5マイクロg/mLフィトヘマグルチニンを接種した。培養56時間後、細胞を、チミジン−[メチル−3H]でパルスし、第72時に、同位体の組込みを定量化した(CPM)。ヒト間葉系幹細胞を、陽性対照として含めた。
発明の詳細な説明
一般的に、幹細胞または他の初期段階の前駆細胞は、特定の分化経路に専念するので、柔軟性を失う。生体分子レベルでは、この過程が起こり始めるにつれて、細胞は、さもなければ細胞が分裂するようにまたは別の細胞型になるように働きかける、あるシグナル伝達分子(例えば、マイトジェンおよびモルフォゲン)に応答する能力を失う。したがって、細胞が分化を始めるにつれて、細胞は細胞周期を離れ(すなわち、それ以上有糸分裂を経ることができない)、細胞がそれ以上分裂できないG0と呼ばれる不可逆的状態に入る。G0に入ることは、複製老化(その特質には、細胞内タンパク質p21およびp53の発現の増加が含まれる)とも関連している。したがって、柔軟性(様々な細胞型に分化する能力)の喪失は、一般的に細胞分化または細胞老化の前兆と考えられる。さらに、柔軟性の喪失は、一般的に細胞の連続的自己複製能の喪失とも関連する。対照的に、この一般的で従来から認められているシナリオにとって予想外で驚くべき本発明の結果は、本発明のexCF−SC(例えば、exABM−SC)が、柔軟性の喪失にもかかわらず自己複製(比較的一定の速度の自己複製を含む)を継続することである。したがって、本発明の一実施形態は、連続した自己複製能を有する治療上有用な「末期細胞」(例えば、連続した自己複製および栄養支持因子(または「栄養支持細胞」)の生成が可能である細胞)である。別の実施形態では、本発明のexCF−SCおよびexABM−SCは、p21および/またはp53のかなりの量を発現しないが、前記分子の「かなりの量」とは、細胞老化(老化はp21、p53および/または他の細胞周期調節因子の十分な発現レベルを必要とすることがある)を示す量である。
さらに、本発明の分野のほとんどの専門家は、器官および組織の再生を生成または促進する限定された有用性または能力を有するための柔軟性を失った、非造血間質型細胞を予想するであろう。したがって、本発明の別の驚くべき予想外の結果は、柔軟性を失っても新しい組織をin vitroで生成し、in vivoで組織再生を促進する能力を保持する、長期継代培養したCF−SC(例えば、ABM−SC)を生成する能力である。
本発明は、とりわけ、本明細書でコロニー形成体細胞(CF−SC)(その例は、成人ヒト骨髄由来体細胞(ABM−SC)である)と呼ばれる自己複製性細胞を用いて、組織の修繕、再生および/または若返りを実施する方法を対象とする。本発明で用いられる成人ヒト骨髄由来体細胞(ABM−SC)などの自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)は、米国特許出願公開第20030059414号(2001年9月21日に出願の米国特許出願第09/260,244号)および米国特許出願公開第20040058412号(2002年9月20日に出願の米国特許出願第10/251,685号)に記載のように調製される。これらの特許出願のそれぞれは、参照により完全に本明細書に組み込まれる。米国特許仮出願第60/929,151号および60/929,152号(各々は、2007年6月15日に出願された)、米国特許仮出願第60/955,204号(2007年8月10日に出願された)および米国特許仮出願第60/996,093号(2007年11月1日に出願された)も、参照により本明細書に組み込まれる。
詳細には、細胞の源集団から(例えば、骨髄(ABM−SCおよびexABM−SC)、脂肪、皮膚、胎盤、筋肉、臍帯血または結合組織から)単離されたCF−SCを、適当な培地(例えば、それに限定されないが、4mMグルタミンおよび10%ウシ胎児血清を加えた最小必須培地−α(例えば、HYCLONE(商標)から入手可能))の存在下で細胞培養表面に付着させ、低酸素条件(例えば、それに限定されないが、約2〜5%のO、約5%のCO、窒素で平衡化)の下で培養し、その後、低い細胞密度(例えば約30〜1000細胞/cm)で継代培養して、CF−SCが、多集団倍加回数(例えば、それらに限定されないが、10、15、20、25、30、35、40、45および/または50回の集団倍加を経ること)を通して、基本的に一定の集団倍加速度(例えば、それに限定されないが、約30時間未満の倍加速度)を維持するようにする。
本発明の実施形態は、低酸素条件下で培養したCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)で生成することができ、前記O濃度は約1〜20%の範囲であり(例えば、O濃度は、約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%または20%である)、それにCOを加え、窒素で平衡化する。例えば、ABM−SCは低酸素条件下で培養することができ、前記O濃度は、約20%、約20%未満、約15%、約15%未満、約10%、約10%未満、約7%、約7%未満、約6%、約6%未満、約5%、約5%未満、約4%、約4%未満、約3%、約3%未満、約2%、約2%未満、約1%であるか;または、前記低い酸素条件は、約1%〜約20%、約1%〜約15%、約1%〜約10%、約1%〜約5%、約5%〜約20%、約5%〜約15%、約5%〜約10%、約10%〜約15%、約10%〜約20%、約2%〜約8%、約2%〜約7%、約2%〜約6%、約2%〜約5%、約2%〜約4%、約2%〜約3%、約3%〜約8%、約3%〜約7%、約3%〜約6%、約3%〜約5%、約3%〜約4%、約4%〜約8%、約4%〜約7%、約4%〜約6%、約4%〜約5%、約5%〜約8%、約5%〜約7%、約5%〜約6%の範囲、または約5%である。
本発明の実施形態は、低酸素条件下で培養したCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)で生成することができ、そこで、CO濃度は約1〜15%の範囲であり(例えば、CO濃度は、約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%または15%である)、それに低濃度Oを加え、窒素で平衡化する。本発明の実施形態は、細胞を低い細胞密度で播種することにより継代培養したCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)で生成することができ、前記細胞密度は、約1〜2500細胞/cmの範囲である(例えば、細胞密度は約1、2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000または2500細胞/cmである)。例えば、ABM−SCは、約2500細胞/cm未満、約1000細胞/cm未満、約500細胞/cm未満、約100細胞/cm未満、約50細胞/cm未満、約30細胞/cm未満または約10細胞/cm未満の播種密度で継代培養することができる。本発明の実施形態は、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)で生成することができ、そこにおいて、細胞集団倍加速度は約24〜96時間未満の範囲で維持される(例えば、細胞集団倍加速度は、約24、30、36、42、48、54、60、66、72、78、84、90または96時間未満に維持される)。本発明の実施形態はCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)で生成することができ、そこにおいて、細胞集団は、ある範囲の集団倍加、例えば約5〜50回の集団倍加を通して、基本的に一定の倍加速度を維持する(例えば、集団倍加速度は、約5〜10、5〜15、5〜20、5〜25、5〜30、5〜35、5〜40、5〜45または5〜50回の集団倍加の間維持される)。
本発明の実施形態は、液体、半固体または固体様状態であることができる薬学的に許容される組成物に組み込まれた、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)の使用を含む。用語「液体、半固体または固体様状態」の使用は、細胞が含まれる薬学的に許容される組成物が、1)一般的な液体状態(例えば、通常の生理食塩水におけるような)から、2)ゼリー様、ゲル状または粘弾性状態を含む低粘性から高粘性に至る広い範囲(そこにおいて、医薬組成物は、例えば、油または蜂蜜のような徐々に「にじむ」状態から、ゼリー様、柔軟、半弾性および/または展性であることができるますますゲル状または粘弾性の状態まで組成物の粘度が変化するように、非常に高いレベルから非常に低いレベルまでの細胞外水分を含む)まで;3)固体様状態(非常に低いレベルの細胞外水分を有する)であって、マトリックス中の生細胞が、それらが耐久性、非ゲル状であるが、依然として柔軟、半弾性および展性であるマトリックス(それは、例えば、哺乳動物の皮膚の同じ柔軟で、半弾性の特性のいくつかを有する)に当初懸濁された環境を改造した固体様状態まで;の広い範囲の物理的状態にわたることができることを示すものとする;図10Aおよび10Bを参照。
(注:非弾性としても知られる粘弾性は、塑性変形を受ける場合に、粘性および弾性の両特性を示す物質を記述するものである。蜂蜜と同様に、粘性物質は、ストレスが加えられると、時間と共に直線的に剪断流および歪みに抵抗する。弾性物質は引き伸ばされると直ちに伸び、ストレスが取り除かれるとそれらの元の状態にまた速やかに戻る。粘弾性物質はこれらの特性の両方の要素を有するので、時間依存性歪みを示す。)
液体、半固体および固体様溶媒中の細胞の臨床投与は、創傷の望ましくない滲出物を捕えることなく、創傷床の輪郭を形作る治療の適用を可能にする。
コラーゲンまたはフィブリンなどの可溶性のマトリックス成分をCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)と組み合わせることは、サイトカインおよびマトリックスメタロプロテイナーゼなどの重要な分泌タンパク質の発現を上方制御するように、細胞集団を誘導する。さらに、手術誘導性の創傷へのABM−SCの適用は、創傷の閉鎖を促進し、瘢痕化を予防し、それによって最小限の瘢痕をもたらすようである(実施例7を参照)。
さらに、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)の見かけの免疫調節特性(例えば、実施例4を参照)は、これらの細胞を組み込む組成物および療法を、皮膚に関係する免疫的障害および疾患、例えば、それらに限定されないが、慢性炎症性皮膚症、乾癬、扁平苔癬、エリテマトーデス(LE)、移植片対宿主病(GVHD)および薬疹(すなわち、皮膚の薬物有害反応)の治療にとって魅力のあるものにする。
CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)の馴化培地からの分泌タンパク質および細胞上清分画は、無血清状態から製造し、濃縮し、それらをin vivo使用に適するようにする方法で調製することができる。このように調製された場合、ABM−SCからの無血清馴化培地は、治療上有効な濃度で多数の再生促進性のサイトカイン、成長因子およびマトリックスプロテアーゼを含むことが証明された(表1A、1Bおよび1Cを参照)。ABM−SCによって産生される数百の可溶性因子の複合混合物は、2D SDS PAGEによって識別することができる(図1を参照)。個々のタンパク質および他の巨大分子は、これらのゲルから切り取り、当技術分野で日常実施される技術、例えばMALDI−TOF質量分析(マトリックス支援レーザー脱離イオン化−飛行時間分光分析)を用いて同定することができる。
開示されている方法(ならびにクロマトグラフィーまたは中空繊維細胞培養系などの他の単離技術)を利用して、所望のタンパク質または細胞上清分画を単離、透析、凍結乾燥し、固体として保存するか、または、治療的投与のために適当な媒体で再構成することができる。一実施形態では、タンパク質または細胞上清分画は、半固体のコラーゲンまたはフィブリンベースの媒体で再構成され、創傷床に局所的に塗布されよう。
CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)によって産生される生成物に加えて、任意の数および種類の薬学的に許容される小分子から大きな高分子化合物(脂質、タンパク質および核酸などの生物学的製剤を含む)までを、薬学的に許容される担体、例えば、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)、またはそのような細胞によって産生される生成物が含まれる生物分解性マトリックスと一緒の投与のために組み込むことができる。非常に小さな標本として、そのような追加の分子は、ほんの少しのカテゴリーの例を挙げれば、抗炎症剤、抗生物質、ビタミン類およびミネラル(例えばカルシウム)などの小分子医薬を含むことができる。同様に、生物学的製剤の非常に小さな標本は、細胞外マトリックスタンパク質、血漿凝固タンパク質、抗体、成長因子、ケモカイン、サイトカイン、脂質(例えばカルジオリピンおよびスフィンゴミエリン)ならびに核酸(例えばリボザイム、アンチセンスオリゴヌクレオチドまたはcDNA発現構築物)を含むことができ;これらには、そのような分子の治療上有用な変異体および誘導体、例えば、様々なアイソフォーム、断片およびサブユニット、ならびに置換、挿入および欠失変異体が含まれる。本明細書で提供される教示と合わせて、任意の数の追加の構造的または治療上有用な化合物を、薬学的に許容される担体、例えば、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)、またはそのような細胞によって産生される生成物が含まれる生物分解性マトリックスと一緒の投与のために含めることができるであろうことが、当分野の技術者には理解できるので、これらは単に例として指摘するだけである。
本発明の一実施形態は、糖尿病患者、例えば、糖尿病患者の足もしくは静脈性脚潰瘍、または術後の創傷における、創傷閉鎖を刺激する方法を包含する。創傷閉鎖の刺激は、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)またはそのような細胞によって産生される生成物を、天然に存在する細胞外マトリックスおよび/または血漿タンパク質成分、例えば、精製された天然または組換えのヒト、ウシ、ブタ、または組換え型のコラーゲン、ラミニン、フィブリノーゲンおよび/またはトロンビンと組み合わせた医薬組成物による治療で促進することができる。医薬組成物は、ヒトを含む哺乳動物に、組織損傷の部位に投与することができる。別の実施形態では、局所投与される生物分解性マトリックスは、精製された天然または組換えのコラーゲン、フィブリノーゲンおよび/またはトロンビンなどの成分を、同種異系CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)と組み合わせた混合物から作られる。
本発明の別の実施形態では、同種異系細胞およびマトリックスの医薬組成物は、in vitroで長期間(例えば、それに限定されないが、1日〜1カ月またはそれ以上)培養され、結合組織の新規形成をもたらす。本発明の別の実施形態では、生物分解性マトリックスは、ウシコラーゲンまたはポリグリコール酸である。別の実施形態では、医薬組成物は、低下させた酸素圧条件、例えば、それに限定されないが、約4〜5%Oに等しい酸素圧、5%CO、窒素による平衡の条件下で、無血清細胞培地で培養される。
一実施形態では、本発明は、医薬組成物を調製する方法であって、
可溶性のコラーゲン、無血清細胞培地であってグルタミン、炭酸水素ナトリウムおよびHEPES(任意選択で、インスリン、トランスフェリンおよび/またはセレニウムの補充を含む)を加えたものを含む溶液を調製するステップと、
溶液にCF−SCまたはexCF−SC(例えば、ABM−SCまたはexABM−SC)を再懸濁するステップと、
細胞懸濁液を組織の型またはその同等物に移し、例えば細胞培養インキュベーターに置いた場合、37℃で固めるステップと
を含む方法を含む。
医薬組成物を調製する上記の方法は、約4〜5%Oと等しい低い酸素圧条件、5%CO、窒素による平衡の下で長期間(例えば、それに限定されないが、1〜3日以上)、培養物をインキュベートするステップをさらに含むことができる。
別の実施形態では、本発明は、医薬組成物を調製する方法であって、
フィブリノーゲンおよびトロンビンを含む溶液を調製するステップと、
溶液にCF−SCまたはexCF−SC(例えば、ABM−SCまたはexABM−SC)を再懸濁するステップと、
再懸濁した溶液を開放創に投与するステップと
を含む方法を含む。
別の実施形態では、本発明は、医薬組成物を調製する方法であって、
可溶性のコラーゲン、無血清細胞培地であってグルタミン、炭酸水素ナトリウムおよびHEPES(任意選択で、インスリン、トランスフェリンおよび/またはセレニウムの補充を含む)を加えたものを含む溶液を調製するステップと、
CF−SCまたはexCF−SC(例えば、ABM−SCまたはexABM−SC)に由来する細胞上清の1つまたは複数の分画を溶液に混合するステップと、
溶液を組織の型またはその同等物に移し、例えば細胞培養インキュベーターに置いた場合、37℃で固めるステップと
を含む方法を含む。
医薬組成物を調製する上記の方法は、組織の型またはその同等物を、約18〜21%Oと等しい大気酸素圧条件および5%COの下でインキュベートするステップをさらに含むことができる。
別の実施形態では、本発明は、医薬組成物を調製する方法であって、
フィブリノーゲンおよびトロンビンを含む溶液を調製するステップと、
CF−SCまたはexCF−SC(例えば、ABM−SCまたはexABM−SC)に由来する細胞上清の1つまたは複数の分画を溶液に混合するステップと、
溶液を開放創に投与するステップと
を含む方法を含む。
別の実施形態では、本発明は、特に以下に起因する組織損傷の治療における組織再生を包含する:免疫関係の障害(例えば自己免疫疾患);炎症(急性および慢性の炎症性障害を含む);虚血(例えば心筋梗塞);外傷(例えば火傷、裂傷および擦過);感染症(例えば細菌、ウイルスおよび真菌による感染症);ならびに、慢性皮膚創傷。本発明は、多様な損傷および障害、例えば、それらに限定されないが、中枢神経系(脳)および末梢神経系(例えば、脊髄)の神経性の損傷および障害(例えば、神経外傷および神経変性疾患によって起こり得るものなど)の治療を包含する。本発明の別の実施形態は、骨、結合組織および軟骨の再生を必要とする疾患および障害、慢性および急性の炎症性肝疾患、血管不全、ならびに角膜および黄斑の変性の治療を包含する。本発明の別の実施形態は、心血管および肺の損傷および障害を治療すること(例えば、心筋虚血と血管の修復および再生)を包含する。本発明の別の実施形態は、膵臓および肝臓の組織、ならびに他の内分泌腺および外分泌腺の損傷および障害を治療することを包含する。本発明の別の実施形態は、胸腺、ならびに他の免疫細胞生成、収容器官の損傷および障害を治療することを包含する。本発明の別の実施形態は、尿生殖器系(例えば、尿管および膀胱)の損傷および障害を治療することを包含する。本発明の別の実施形態は、ヘルニアおよび脱出組織を治療することを包含する。本発明の別の実施形態は、心臓弁の治療、修復、再生および再建を包含する。
CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)またはCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)に由来するタンパク質および細胞上清分画は、固体様コラーゲンに基づく装置で再構成することもできる。細胞をそのような方法で再構成する場合、固体様コラーゲンマトリックスを数日間にわたって改造して、それ自身の特有のマトリックスを作製する新組織を生成する。そのようなCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)に由来する新組織は、柔軟で、縫合可能であり、生体活性である(例えば、図6、7および10A〜Cを参照)。これらの構造物は、滅菌、化学架橋、凍結乾燥またはさらに処理して、細胞を生育不能に、およびさらなる増殖ができないようにすることもできた。
そのような装置は、全層熱傷創傷を含む火傷の治療で、特に有益であろう。血管が新生した創傷床を再建するために、重度火傷の患者は、死滅組織の外科的切除の後、人工真皮代用物でしばしば治療される。創傷床が治癒した後、これらの患者は、宿主表皮の再成長を試みるために、上皮細胞の人工皮膚製品または塗布剤で続けて治療される。
例えば本明細書に記載されているような組成物は、従来の人工真皮製品(例えば、DERMAGRAFT(商標))の代わりに用いられる場合、望ましくないT細胞媒介免疫反応を阻害または低減することによって、その後移植される同種異系皮膚の寿命を延ばすことができる(実施例5を参照)。T細胞媒介免疫応答を調節することによって、本発明の組成物は、患者自身の皮膚の再成長を刺激するのに十分な時間、人工皮膚の以降の再適用を可能にすることができる。
上記のABM−SCは、以下の特性を示すことが明らかになっている:
in vitro
・血管形成および組織修復で重要なサイトカインの分泌。
・瘢痕およびマトリックスターンオーバーの予防および阻害のための因子の放出。
・血管形成促進活性を示す内皮細胞の移動の促進。
in vivo
・急性心筋梗塞(AMI)および脳卒中の複数の動物モデルにおける予後のかなりの改善。
・心臓内または大脳内への有効で十分に耐えられる細胞送達。
・注射から8週間後の組織に細胞が検出されない。
・細胞に対する測定可能な免疫応答がない。
本発明の一実施形態では、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)によって分泌されるいくつかの再生促進細胞因子を、損傷を受けた組織および器官(例えば急性心筋梗塞(AMI)または脳卒中による心不全によって損傷を受けた心臓およびニューロンの器官および組織)の治療、修復、再生および/または若返りにおいて用いることができる。これらには、図11に示すABM−SCなどのCF−SCが分泌することができる因子が含まれる。例えば、これらの因子には、それらに限定されないが、SDF−1α、VEGF、ENA−78、アンジオゲニン、BDNF、IL−6、IL−8、ALCAM、MMP−2、アクチビン、MMP−1、MMP−13、MCP−1が含まれる。図11を参照。追加の因子、例えば表1A、1Bおよび1Cに記載のものなども、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)が分泌することができる。例えば表1A、1Bおよび1Cを参照。
CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)による再生促進因子の分泌は、馴化細胞培地の生成を誘導するための、または患者への細胞の投与の前に細胞を初回刺激するための刺激因子(例えば腫瘍壊死因子−α(TNF−α))による前処理によって、増強または誘導することができる。
急性虚血、外傷または炎症は、罹患器官および組織における一群の細胞事象および化学的事象をもたらす。例えば、図12を参照。炎症相では、傷害部位への因子の放出および細胞の流入が起こる。再生相では、機能的組織の適切な修復のために、循環細胞の動員が起こる。そして、線維化相では、器官機能に障害を起こす可能性のある線維性瘢痕の沈着が起こる。さらに、様々なサイトカインおよび他の生体分子が、これらの過程の各々で多様な役割をする。例えば、図12を参照。
本発明のCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)の使用は、炎症を治療および予防する方法、線維化(すなわち、組織瘢痕)を低減しながら器官および組織の再生を刺激する方法、ならびに、刺激されたか刺激されていないCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)によって産生される組成物(例えば、サイトカイン、プロテアーゼ、細胞外マトリックスタンパク質など)を通して血管形成を刺激する方法を含む。
別の実施形態では、CF−SCおよびexCF−SCは、線維化の生物学的過程を阻害することができる。線維化は、多くのヒト組織における創傷治癒、瘢痕化および炎症の自然の副産物である。瘢痕組織が最適な器官機能に必要とされる細胞を置換するので、線維性瘢痕化とも呼ばれる線維化は、特に心臓および中枢神経系(CNS)において、最適な機能を有する組織の再生にとってかなりの障害である。本明細書で開示される細胞による治療は、線維化を予防または低減するのを助け、それによって損傷組織の治癒を促進する。線維化は、膜結合細胞表面分子を含む、2つ以上の分泌タンパク質または細胞産生組成物の相加作用または相乗作用によって予防することができる。さらに、投与されたCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)によって誘導または産生されるマトリックスプロテアーゼは、線維化の予防で重要な役割を果たすことができる。
本発明の別の使用例では、新血管形成とも呼ばれる血管形成が、所望の組織で増加する。新しく形成された組織には血液が供給されなければならないので、血管形成、すなわち新しい血管の形成は再生医療の重要な構成要素であり、本発明がそのための治療である変性過程、疾患進行または急性傷害の間に内皮細胞が失われる場合は、血管形成は重大である。したがって、CF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)またはそのような細胞によって産生される組成物の使用は、標的の組織および器官(特に、例えば損傷を受けた心臓組織)における血管形成の刺激に有益である。血管形成は組織修復の重要な要素であり、損傷組織の治癒を最適化するために、線維化の阻害と一緒に作用することができる。
本発明の別の使用例は、投与される細胞の移植なしの、再生または若返り過程の刺激を含む。in vivo研究は、ヒトABM−SCまたはexABM−SCの長期細胞移植または組織特異分化が一般に見られないことを示し、これらの細胞が組織再生を刺激する機構が、細胞置換を介したものではなく、代わりに、細胞自体および/またはそれらが産生する因子への宿主応答を介したものであることを示唆する。しかし、骨髄でのABM−SCの役割が構造的および栄養的な支援を提供することであることを考慮すると、これは驚きではない。したがって、本発明は損傷を受けた組織および器官の治療を含み、そこでは、投与されたCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)は、永久的であるか長期的な組織または器官の移植を示さない。代わりに、治療的なCF−SCおよびexCF−SC(例えば、ABM−SCおよびexABM−SC)は、かなりのレベルまたは現在検出可能なレベルで修復組織の一部になることなく、栄養支援因子を提供し、細胞死を抑制し、線維化を阻害し、炎症(例えば、免疫細胞炎症性応答)を阻害し、細胞外マトリックスのリモデリングを促進し、かつ/または血管形成を刺激する。
本発明のさらなる実施例は、投与された細胞が、しばらくしてから実験動物のどこにも検出されないことを教示し、投与された細胞が体から完全に取り除かれることを示唆する。これは、損傷組織の修復において、分泌された因子が必須の役割を演ずることを示唆する。
その有用性を例示する本発明のさらに別の実施例では、本明細書で開示されるhABM−SCは、1つの提供源に由来する。このように、これらの細胞は患者では同種異系細胞移植片であり、これらの移植された細胞が有害な免疫応答を刺激する可能性があることが示唆されよう。しかし、驚くべきことに、本明細書で開示される移植された同種異系細胞がin vitroでマイトジェン誘導性のT細胞増殖を実際に抑制すること、およびin vivoでT細胞依存性免疫応答の誘導を回避することができることが認められる。T細胞媒介免疫応答は、治癒、再生および若返り過程に有害である免疫過程における、重要な因子である。
本明細書で用いるように、「有効量」は、組織、器官または生物系(例えば、免疫系)の性能、機能、統合性、構造または組成で検出可能な改善を生成するのに十分な量であり、前記改善は、損傷を受けた組織、器官または生物系の完全または部分的な改善、修復、補修、再生または治癒を示す。
表1A、1Bおよび1Cは、無血清細胞培地で継代培養した場合にヒトABM−SCによって分泌される、サイトカイン、成長因子、可溶性受容体およびマトリックスプロテアーゼの広範なリストを示す。培地上清濃縮物#1=4mMのL−グルタミンを補った高度DMEM(Gibco(商標))。培地上清濃縮物#2=インスリン−トランスフェリン−セレニウム−A(Gibco(商標))を補った4mMのL−グルタミンおよびHEPES(HyClone)を含むRPMI−1640。
結果は、これらの条件下で培養した場合、ABM−SCによって組織再生および免疫系の調節にとって重要な多数の栄養因子および可溶性受容体が、治療的に適切なレベルで産生されることを証明する。特に、より早期の実験は、表1A、1Bおよび1Cに示すものなどの分泌タンパク質レベルを達成するために、インスリン、トランスフェリンおよびセレニウムを基礎培地に補充することが必要とされることを証明した。
免疫障害
本発明の細胞および組成物は、とりわけ、免疫性、自己免疫性および炎症性の疾患および障害を予防、治療および/または改善するために用いることができる。そのような障害の一部の例を、下に示す。これらのリストは例示に過ぎず、すべての免疫性、自己免疫性および炎症性の疾患および障害に関して包括的であることを意図していないし、以下のものを、本発明の細胞および組成物で治療することができる病状に関して限定するものと解釈するべきでもない。
完全または部分的な自己免疫病因を有する一部の疾患例:急性散在性脳脊髄炎(ADEM)、アジソン病、強直性脊椎炎、抗リン脂質抗体症候群(APS)、無形成性貧血、自己免疫性肝炎、自己免疫性卵巣炎、セリアック病、クローン病、1型糖尿病、妊娠性類天疱瘡、グッドパスチャー症候群、グレーブス病、ギランバレー症候群(GBS)、橋本病、特発性の血小板減少性紫斑病、川崎病、エリテマトーデス、多発硬化症、重症筋無力症、眼球クローヌスミオクローヌス症候群(OMS)、視神経炎、オードの甲状腺炎、天疱瘡、悪性貧血、多発関節炎、原発性胆汁性肝硬変症、関節リウマチ、ライター症候群、シェーグレン症候群、高安の動脈炎、側頭動脈炎(別名「巨細胞性動脈炎」)、温式自己免疫溶血性貧血およびヴェーゲナー肉芽腫症。
自己免疫に関連すると疑われる一部の疾患例。全身性脱毛、ベーチェット病、シャーガス病、慢性疲労症候群、自律神経障害、子宮内膜症、化膿性汗腺炎、間質性膀胱炎、ライム病、斑状強皮症、神経ミオトニー、ナルコレプシー、乾癬、サルコイドーシス、強皮症、潰瘍性大腸炎、白斑および外陰部痛。
一部の免疫過敏性疾患および障害の例:アレルギー性喘息、アレルギー結膜炎、アレルギー性鼻炎(「花粉症」)、アナフィラキシー、重症筋無力症、血管性浮腫、アルサス反応、アトピー性皮膚炎(湿疹)、自己免疫溶血性貧血、自己免疫性悪性貧血、セリアック病、接触性皮膚炎(ツタウルシ毒発疹、好酸球増加、胎児赤芽球症、農夫肺(例えばアルサス型反応)、グッドパスチャー症候群、グレーブス病、グレーブス病、橋本甲状腺炎、新生児溶血性疾患、免疫複合体糸球体腎炎、免疫性血小板減少、重症筋無力症、天疱瘡、リウマチ熱、関節リウマチ、血清病、亜急性細菌性心内膜炎、らい症状、マラリアの症状、結核の症状、全身性エリテマトーデス、側頭動脈炎、輸血反応、移植拒絶およびじんま疹(皮疹)。
一部の炎症性障害の例:アレルギー、強直性脊椎炎、関節炎、喘息、自閉的全腸炎、自己免疫疾患、ベーチェット病、慢性炎、糸球体腎炎、炎症性腸疾患(IBD)、炎症性腸疾患、骨盤炎症性疾患、乾癬、乾癬性関節炎、再灌流傷害、関節リウマチ、移植拒絶および血管炎。
一部の免疫不全障害の例:B細胞欠乏症(例えばX連鎖の無ガンマグロブリン血症および選択的免疫グロブリン欠乏症)、T細胞欠乏症(例えばディジョージ症候群(胸腺形成不全)、慢性皮膚粘膜カンジダ症、過剰IgM症候群およびインターロイキン−12受容体欠乏症)、複合型T細胞およびB細胞異常(例えば重度の複合型免疫不全症(SCID)、ウィスコットアルドリッチ症候群および毛細血管拡張性運動失調)、補体欠乏症(例えば遺伝性の血管性浮腫または遺伝性血管神経性浮腫および発作性夜間ヘモグロビン尿症)、食細胞欠乏症(例えば白血球接着欠損症、慢性肉芽腫症(CGD)、チェジアック−東症候群、ジョブ症候群(過剰IgE症候群)、循環好中球減少、ミエロペルオキシダーゼ欠乏症、ブドウ糖−6−リン酸脱水素酵素欠乏症およびインターフェロン−γ欠乏症)、ならびに分類不能型免疫不全症(CVID)、バイサイ症候群および後天性免疫不全症候群(AIDS)。
本発明の実施形態
本発明の特定の実施形態には、以下のものが含まれる。
A1. 対象に1つまたは複数の生物学的組成物の治療上有用な量を投与する方法であって、前記対象に自己複製性コロニー形成細胞の単離集団を投与することを含み、前記細胞集団内の細胞は実質的に多能的分化能を有さず、前記細胞は正常な核型を有し、前記細胞は不死化されていない方法。
A2. 対象に1つまたは複数の生物学的組成物の治療上有用な量を投与する方法であって、
(i)自己複製性コロニー形成細胞の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
(ii)前記対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することと
を含み、
前記細胞集団内の細胞は実質的に多能的分化能を有さず、前記細胞は正常な核型を有し、前記細胞は不死化されていない方法。
A3. 対象の損傷組織を修復、治療しまたはその再生を促進する方法であって、前記対象に自己複製性コロニー形成細胞の単離集団の有効量を投与することを含み、前記細胞集団内の細胞は実質的に多能的分化能を有さず、前記細胞は正常な核型を有し、前記細胞は不死化されていない方法。
A4. 対象の損傷組織を修復、治療しまたはその再生を促進する方法であって、
(i)自己複製性コロニー形成細胞の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
(ii)前記対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することと
を含み、
前記細胞集団内の細胞は実質的に多能的分化能を有さず、前記細胞は正常な核型を有し、前記細胞は不死化されていない方法。
A5. 対象の炎症、免疫または自己免疫活性を治療または低減する方法であって、前記対象に自己複製性コロニー形成細胞の単離集団の有効量を投与することを含み、前記細胞集団内の細胞は実質的に多能的分化能を有さず、前記細胞は正常な核型を有し、前記細胞は不死化されていない方法。
A6. 対象の炎症、免疫または自己免疫活性を治療または低減する方法であって、
(i)自己複製性コロニー形成細胞の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
(ii)前記対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することと
を含み、
前記細胞集団内の細胞は実質的に多能的分化能を有さず、前記細胞は正常な核型を有し、前記細胞は不死化されていない方法。
A7. 投与の前に、前記細胞集団が、前記集団内の細胞に多能的分化能を失わせるのに十分な回数の集団倍加の間in vitroで継代培養されている、実施形態A1〜A6のいずれかに記載の方法。
A8. 前記細胞集団が単分化能を有する、実施形態A1〜A7のいずれか1つに記載の方法。
A9. 前記細胞が実質的な自己複製能を有する、実施形態A1〜A8のいずれかに記載の方法。
A10. 投与の前に、前記細胞集団が、実質的な自己複製能を保持しながら集団倍加回数の間in vitroで継代培養されている、実施形態A1〜A9のいずれかに記載の方法。
A11. 前記単離細胞集団内の細胞が胚性幹細胞でない、実施形態A1〜A10のいずれか1つに記載の方法。
A12. 前記単離細胞集団内の細胞が、幹細胞、間葉性幹細胞、造血幹細胞、多能性成体前駆細胞(MAPC)、多能性成体幹細胞(MASC)または線維芽細胞でない、実施形態A1〜A11のいずれか1つに記載の方法。
A13. 前記細胞が、
a)骨細胞、b)脂肪細胞およびc)軟骨細胞
からなる群から選択される1つまたは複数の細胞型に分化しない、実施形態A1〜A12のいずれか1つに記載の方法。
A14. 前記細胞が、骨誘導条件下での治療の後にカルシウムの検出可能なレベルを沈着させない、実施形態A1〜A13のいずれか1つに記載の方法。
A15. 前記骨誘導条件が外部供給ノギンへの曝露を含む、実施形態A14に記載の方法。
A16. 前記単離細胞集団内の細胞が結合組織に由来する、実施形態A1〜A15のいずれか1つに記載の方法。
A17. 前記単離細胞集団内の細胞が間質細胞である、実施形態A1〜A16のいずれか1つに記載の方法。
A18. 前記単離細胞集団内の細胞がCD49cおよびCD90を同時発現させる、実施形態A1〜A17のいずれか1つに記載の方法。
A19. 前記細胞集団が複数回のin vitro細胞倍加を通してほぼ一定の倍加速度を維持する、実施形態A1〜A18のいずれか1つに記載の方法、
A20. 前記細胞が、
a)CD10、b)STRO−1およびc)CD106/VCAM−1
からなる群から選択される1つまたは複数の抗原の検出可能な発現に陰性である、実施形態A1〜A19のいずれか1つに記載の方法。
A21. 前記細胞が、
a)CD44、b)HLAクラス1抗原およびc)β(ベータ)2−ミクログロブリン
からなる群から選択される1つまたは複数の抗原の検出可能な発現に陽性である、実施形態A1〜A20のいずれか1つに記載の方法。
A22. 前記細胞が、
a)TNF−RI、b)可溶性TNF−RI、c)TNF−RII、d)可溶性TNF−RII、e)IL−1Rアンタゴニストおよびf)IL−18結合タンパク質
からなる群から選択される組成物の検出可能な量を発現または分泌する、実施形態A1〜A21のいずれか1つに記載の方法。
A23. 前記細胞が、表1A、1Bおよび1Cに示す組成物からなる群から選択される組成物の検出可能な量を発現または分泌する、実施形態A1〜A21のいずれか1つに記載の方法。
A24. 前記単離細胞集団内の細胞が、
a)骨髄、b)脂肪組織/脂肪、c)皮膚、d)胎盤、e)へその緒、f)腱、g)靭帯、h)筋肉筋膜およびi)他の結合組織
からなる群から選択される組織源から最初に単離される、実施形態A1〜A23のいずれか1つに記載の方法。
A25. 前記組織源がヒトである、実施形態A24に記載の方法。
A26. 前記細胞集団が、
a)1〜5回の細胞倍加、b)5〜10回の細胞倍加、c)10〜20回の細胞倍加、d)20〜30回の細胞倍加、e)30〜40回の細胞倍加、f)40〜50回の細胞倍加、g)1〜50回の細胞倍加、h)5〜50回の細胞倍加、i)10〜50回の細胞倍加、j)20〜50回の細胞倍加、k)30〜50回の細胞倍加、l)1〜10回の細胞倍加、m)1〜20回の細胞倍加、n)1〜30回の細胞倍加、o)1〜40回の細胞倍加、p)5〜20回の細胞倍加、q)5〜30回の細胞倍加、r)5〜40回の細胞倍加、s)10〜30回の細胞倍加、t)10〜40回の細胞倍加、およびu)20〜40回の細胞倍加
からなる群から選択される数回のin vitro細胞倍加を通してほぼ一定の倍加速度を維持する、実施形態A1〜A25のいずれか1つに記載の方法。
A27. 前記細胞集団が、
a)少なくとも約10回の集団倍加、b)少なくとも約15回の集団倍加、c)少なくとも約20回の集団倍加、d)少なくとも約25回の集団倍加、e)少なくとも約30回の集団倍加、f)少なくとも約35回の集団倍加、g)少なくとも約40回の集団倍加、h)少なくとも約45回の集団倍加、およびi)少なくとも約50回の集団倍加
からなる群から選択される集団倍加回数を経ている、実施形態A1〜A26のいずれか1つに記載の方法。
A28. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が、前記細胞集団の細胞表面において、またはそれに結合される、実施形態A1〜A27のいずれか1つに記載の方法。
A29. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が、前記細胞集団の細胞外環境へ分泌される、実施形態A1〜A28のいずれか1つに記載の方法。
A30. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が、
a)タンパク質、b)炭水化物、c)脂質、d)脂肪酸、e)脂肪酸誘導体、d)ガスおよびe)核酸
からなる群から選択される1つまたは複数の分子である、実施形態A1〜A29のいずれか1つに記載の方法。
A31. 前記タンパク質が、
a)グリコシル化タンパク質、b)サイトカイン、c)ケモカイン、d)リンフォカイン、e)成長因子、f)栄養因子、g)形態発生タンパク質およびh)ホルモン
からなる群から選択される、実施形態A30に記載の方法。
A32. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が、
a)脂肪酸、b)脂肪酸誘導体、c)受容体分子、d)サイトカイン、e)ケモカイン、f)リンフォカイン、g)成長因子、h)栄養因子、i)形態発生タンパク質およびj)ホルモン
からなる群から選択される分子に結合して不活性化するか、またはその生物活性を低減する、実施形態A31に記載の方法。
A33. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が、
a)脂肪酸、b)脂肪酸誘導体、c)受容体分子、d)サイトカイン、e)ケモカイン、f)リンフォカイン、g)成長因子、h)栄養因子、i)形態発生タンパク質およびj)ホルモン
からなる群から選択されるコグネイトリガンドに結合する可溶性の受容体である、実施形態A32に記載の方法。
A34. 前記細胞が1つまたは複数の生物学的組成物の発現を増加させるように誘導される、実施形態A1〜A33のいずれか1つに記載の方法。
A35. 前記細胞が1つまたは複数の生物学的組成物を発現するように誘導される、実施形態A1〜A33のいずれか1つに記載の方法。
A36. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が表1A、1Bおよび1Cから選択される、実施形態A1〜A29のいずれか1つに記載の方法。
A37. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が、
a)TNF−RI、b)可溶性TNF−RI、c)TNF−RII、d)可溶性TNF−RII、e)IL−1Rアンタゴニストおよびf)IL−18結合タンパク質
からなる群から選択される、実施形態A1〜A29のいずれか1つに記載の方法。
A38. 前記細胞集団内の細胞が哺乳動物生物体に投与された場合に、組織または器官において、またはそれらと長期の移植を示さない、実施形態A1〜A37のいずれか1つに記載の方法。
A39. 前記細胞集団内の細胞が、1つまたは複数の治療上有用な組成物のほぼ一定の産生レベルをin vivoで維持する、実施形態A1〜A38のいずれか1つに記載の方法。
A40. 前記産生レベルが、
a)少なくとも約24時間、b)少なくとも約48時間、c)少なくとも約72時間、d)少なくとも約4日、e)少なくとも約5日、f)少なくとも約6日、g)少なくとも約7日、h)少なくとも約2週間、i)少なくとも約3週間、j)少なくとも約4週間、k)少なくとも約1カ月、l)少なくとも約2カ月、m)少なくとも約3カ月、n)少なくとも約6カ月、およびo)少なくとも約1年
からなる群から選択される時間尺度の間維持される、実施形態A39に記載の方法。
A41. 前記患者がヒトである、実施形態A1〜A40のいずれか1つに記載の方法。
A42. 前記方法が、
a)神経系の疾患または障害、b)心臓の疾患または障害、c)皮膚の疾患または障害、d)骨格筋の疾患または障害、e)呼吸器の疾患または障害、f)肝臓の疾患または障害、g)腎臓の疾患または障害、h)尿生殖器系の疾患または障害、i)膀胱の疾患または障害、j)内分泌系の疾患または障害、k)造血系の疾患または障害、l)膵臓の疾患または障害、m)糖尿病、n)眼の疾患または障害、o)網膜の疾患または障害、p)胃腸の疾患または障害、q)脾臓の疾患または障害、r)免疫系の疾患または障害、s)自己免疫性の疾患または障害、t)炎症性の疾患または障害、u)過剰増殖性の疾患または障害、およびv)癌
からなる群から選択される疾患または障害を治療するために用いられる、実施形態A1〜A41のいずれか1つに記載の方法。
A43. 前記細胞が遺伝子操作されている、実施形態A1〜A42のいずれか1つに記載の方法。
A44. 前記細胞が組換え核酸分子の導入によって遺伝子操作されている、実施形態A43に記載の方法。
A45. 実施形態A1〜A47のいずれか1つに記載の単離細胞集団を作製する方法であって、
i)生物体から細胞源集団を得ることと、
ii)前記細胞源集団をin vitroで培養することと
を含む方法。
B1. 自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)またはそのような細胞に由来する馴化細胞培地、および精製された天然に存在するかまたは単離された組換え細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質の薬学的に許容される混合物を含む組成物。
B2. 前記CF−SCが骨髄に由来する、実施形態B1に記載の組成物。
B3. 前記CF−SCがヒトに由来する、実施形態B1またはB2に記載の組成物。
B4. 前記CF−SCが、ヒトを含む成体哺乳動物に由来する、実施形態B1〜B3のいずれか1つに記載の組成物。
B5. 前記CF−SCが、表1A、1Bおよび1Cに示す1つまたは複数の分泌タンパク質を発現する、実施形態B1〜B4のいずれか1つに記載の組成物。
B6. 前記細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質が、
a)コラーゲン、b)エラスチン、c)フィブロネクチン、d)ラミニン、e)エンタクチン(ニドゲン)、f)ヒアルロン酸、g)ポリグリコール酸(PGA)、h)フィブリノーゲン(第I因子)、i)フィブリン、j)プロトロンビン(第II因子)、k)トロンビン、l)アンチトロンビン、m)組織因子VIIaの補因子(第III因子)、n)プロテインC、o)プロテインS、p)プロテインZ、q)プロテインZ関連のプロテアーゼ阻害因子、r)ヘパリン補因子II、s)第V因子(プロアクセレリン、不安定因子)、t)第VII因子、u) 第VIII因子、v)第IX因子、w)第X因子、x)第XI因子、y)第XII因子、z)第XIII因子、aa)フォンウィルブラント因子、ab)プレカリクレイン、ac)高分子キニノーゲン、ad)プラスミノーゲン、ae)プラスミン、af)組織プラスミノーゲン活性化因子、ag)ウロキナーゼ、ah)プラスミノーゲン活性化因子阻害因子−1、および、ai)プラスミノーゲン活性化因子阻害因子−2
からなる群から選択される分子の1つまたは複数の完全長、または選択的プロセシングされたアイソフォーム、タンパク分解断片もしくはサブユニットを含む、実施形態B1〜B5のいずれか1つに記載の組成物。
B7. 精製された天然に存在するかまたは単離された組換えサイトカインまたはケモカインをさらに含む、実施形態B1〜B6のいずれか1つに記載の組成物。
B8. 前記細胞外マトリックス、血漿タンパク質、サイトカインおよび/またはケモカインがヒトに由来する、実施形態B1〜B7のいずれか1つに記載の組成物。
B9. 前記薬学的に許容される混合物が半固体または固体のマトリックスを形成する、実施形態B1〜B8のいずれか1つに記載の組成物。
B10. 実施形態B1〜B8のいずれか1つに記載の組成物で損傷組織を治療する方法であって、前記組成物が液体である方法。
B11. 液体が注射によって適用される、実施形態B10に記載の方法。
B12. 実施形態1〜9のいずれか1つに記載の組成物で損傷組織を治療する方法であって、前記組成物は液体として適用されるが、その後、半固体または固体のマトリックスを形成する方法。
B13. 前記組織が、
a)疾患、b)物理的外傷、c)虚血、d)加齢、e)火傷、f)細菌感染症、g)ウイルス感染症、h)真菌感染症、および、i)免疫系の調節不全
からなる群から選択される状態の結果として損傷を受ける、実施形態B10〜B12に記載の方法。
B14. 前記損傷組織が皮膚である、実施形態B13に記載の方法。
B15. 顔の皮膚の若返りのために、実施形態B1〜B9のいずれか1つに記載の組成物を用いる方法。
B16. 前記組成物が急性炎症を阻害する、実施形態B1〜B9のいずれか1つに記載の組成物を用いる方法。
C1. 損傷を受けた器官または組織の治療、修復、再生または治癒のための方法であって、損傷を受けた器官または組織の前記治療、修復、再生または治癒を達成するために、前記損傷を受けた器官または組織を、自己複製性コロニー形成体細胞またはそのような細胞から産生される組成物の有効量と接触させることを含む方法。
C2. 前記損傷を受けた器官または組織を、
a)損傷を受けた器官または組織への注射、b)損傷を受けた器官または組織への塗布、c)損傷を受けた器官または組織の近位への注射、d)損傷を受けた器官または組織の近位への塗布、およびe)静脈内投与
からなる群から選択される手段によって、自己複製性コロニー形成体細胞またはそのような細胞から産生される組成物の有効量と接触させる、実施形態C1に記載の方法。
C3. 前記細胞が骨髄に由来する、実施形態C1またはC2に記載の方法。
C4. 前記細胞がヒトである、実施形態C1〜C3のいずれか1つに記載の方法。
C5. 前記細胞または前記細胞によって産生される組成物が、有害な免疫応答(例えば細胞性自己免疫)、線維化(瘢痕化)および/または有害な組織リモデリング(例えば、心室のリモデリング)を阻害または低減する、実施形態C1〜C4のいずれか1つに記載の方法。
C6. 前記細胞または前記細胞によって産生される組成物が、炎症を制御し、かつ/または急性炎症を阻害する、実施形態C1〜C5のいずれか1つに記載の方法。
C7. 前記細胞または前記細胞によって産生される組成物が、血管形成を刺激または増強する、実施形態C1〜C5のいずれか1つに記載の方法。
C8. 前記細胞が、前記損傷を受けた器官または組織へのかなりのもしくは検出可能なレベルの永久的または長期の移植を示さない、実施形態C1〜C5のいずれか1つに記載の方法。
C9. 前記損傷器官が、心臓、脳および脊髄からなる群から選択される、実施形態C1〜C8のいずれか1つに記載の方法。
C10. 前記損傷組織が、心臓組織、ニューロン組織(中枢および末梢の神経系組織を含む)ならびに血管組織(主要および非主要な動脈、静脈および毛細管を含む)からなる群から選択される、実施形態C1〜C8のいずれか1つに記載の方法。
D1. 自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)またはそのような細胞に由来する馴化細胞培地、および精製された天然に存在するかまたは単離された組換え細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質の薬学的に許容される混合物を含む組成物。
D2. 前記CF−SCが骨髄に由来する、実施形態D1に記載の組成物。
D3. 前記CF−SCがヒトに由来する、実施形態D1またはD2に記載の組成物。
D4. 前記CF−SCが、ヒトを含む成体哺乳動物に由来する、実施形態D1〜D3のいずれか1つに記載の組成物。
D5. 前記CF−SCが、表1A、1Bおよび1Cに示す1つまたは複数の分泌タンパク質を発現する、実施形態D1〜D4のいずれか1つに記載の組成物。
D6. 前記細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質が、
a)コラーゲン、b)エラスチン、c)フィブロネクチン、d)ラミニン、e)エンタクチン(ニドゲン)、f)ヒアルロン酸、g)ポリグリコール酸(PGA)、h)フィブリノーゲン(第I因子)、i)フィブリン、j)プロトロンビン(第II因子)、k)トロンビン、l)アンチトロンビン、m)組織因子VIIaの補因子(第III因子)、n)プロテインC、o)プロテインS、p)プロテインZ、q)プロテインZ関連のプロテアーゼ阻害因子、r)ヘパリン補因子II、s)第V因子(プロアクセレリン、不安定因子)、t)第VII因子、u)第VIII因子、v)第IX因子、w)第X因子、x)第XI因子、y)第XII因子、z)第XIII因子、aa)フォンウィルブラント因子、ab)プレカリクレイン、ac)高分子キニノーゲン、ad)プラスミノーゲン、ae)プラスミン、af)組織プラスミノーゲン活性化因子、ag)ウロキナーゼ、ah)プラスミノーゲン活性化因子阻害因子−1、および、ai)プラスミノーゲン活性化因子阻害因子−2
からなる群から選択される分子の1つまたは複数の完全長、または選択的プロセシングされたアイソフォーム、タンパク分解断片もしくはサブユニットを含む、実施形態D1〜D5のいずれか1つに記載の組成物。
D7. 精製された天然に存在するかまたは単離された組換えサイトカインまたはケモカインをさらに含む、実施形態D1〜D6のいずれか1つに記載の組成物。
D8. 前記細胞外マトリックス、血漿タンパク質、サイトカインおよび/またはケモカインがヒトに由来する、実施形態D1〜D7のいずれか1つに記載の組成物。
D9. 前記薬学的に許容される混合物が半固体または固体のマトリックスを形成する、実施形態D1〜D8のいずれか1つに記載の組成物。
D10. 実施形態D1〜D8のいずれか1つに記載の組成物で損傷組織を治療する方法であって、前記組成物が液体である方法。
D11. 前記液体が注射によって適用される、実施形態D10に記載の方法。
D12. 実施形態D1〜D9のいずれか1つに記載の組成物で損傷組織を治療する方法であって、前記組成物は液体として適用されるが、その後、半固体または固体のマトリックスを形成する方法。
D13. 前記組織が、
a)疾患、b)物理的外傷、c)虚血、d)加齢、e)火傷、f)細菌感染症、g)ウイルス感染症、h)真菌感染症、および、i)免疫系の調節不全からなる群から選択される状態の結果として損傷を受ける、実施形態D10〜D12に記載の方法。
D14. 前記損傷組織が皮膚である、実施形態D13に記載の方法。
D15. 顔の皮膚の若返りのために、実施形態D1〜D9のいずれか1つに記載の組成物を用いる方法。
D16. 前記組成物が急性炎症を阻害する、実施形態D1〜D9のいずれか1つに記載の組成物を用いる方法。
D17. 損傷を受けた器官または組織の治療、修復、再生または治癒のための方法であって、損傷を受けた器官または組織の前記治療、修復、再生または治癒を達成するために、前記損傷を受けた器官または組織を、自己複製性コロニー形成体細胞またはそのような細胞から産生される組成物の有効量と接触させることを含む方法。
D18. 前記損傷を受けた器官または組織を、
a)損傷を受けた器官または組織への注射、b)損傷を受けた器官または組織への塗布、c)損傷を受けた器官または組織の近位への注射、d)損傷を受けた器官または組織の近位への塗布、およびe)静脈内投与
からなる群から選択される手段によって、自己複製性コロニー形成体細胞またはそのような細胞から産生される組成物の有効量と接触させる、実施形態D17に記載の方法。
D19. 前記細胞が骨髄に由来する、実施形態D17またはD18に記載の方法。
D20. 前記細胞がヒトである、実施形態D17〜D19のいずれか1つに記載の方法。
D21. 前記細胞または前記細胞によって産生される組成物が、有害な免疫応答(例えば細胞性自己免疫)、線維化(瘢痕化)および/または有害な組織リモデリング(例えば心室のリモデリング)を阻害または低減する、実施形態D17〜D20のいずれか1つに記載の方法。
D22. 前記細胞または前記細胞によって産生される組成物が、炎症を制御し、かつ/または急性炎症を阻害する、実施形態D12〜D21のいずれか1つに記載の方法。
D23. 前記細胞または前記細胞によって産生される組成物が、血管形成を刺激または増強する、実施形態D17〜D21のいずれか1つに記載の方法。
D24. 前記細胞が、前記損傷を受けた器官または組織へのかなりのもしくは検出可能なレベルの永久的または長期の移植を示さない、実施形態D17〜D21のいずれか1つに記載の方法。
D25. 前記損傷器官が、心臓、脳および脊髄からなる群から選択される、実施形態D17〜D24のいずれか1つに記載の方法。
D26. 前記損傷組織が、心臓組織、ニューロン組織(中枢および末梢の神経系組織を含む)ならびに血管組織(主要および非主要な動脈、静脈および毛細管を含む)からなる群から選択される、実施形態D17〜D24のいずれか1つに記載の方法。
D27. 新しい赤血球の生成をin vitroで誘導、増強および/または維持する方法。
D28. 前記誘導、増強または維持が、造血前駆細胞と自己複製性コロニー形成細胞との共培養によって達成される、実施形態D27に記載の方法。
D29. 前記自己複製性コロニー形成細胞がヒト骨髄由来体細胞(hABM−SC)である、実施形態D28に記載の方法。
D30. 前記hABM−SCが成体に由来する、実施形態D29に記載の方法。
D31. 前記共培養が、自己複製性コロニー形成細胞からの造血前駆細胞の分離を維持するために、半透過性バリアを利用し、一方、前記自己複製性コロニー形成細胞によって産生される組成物の前記バリアを越える交換を可能にする、実施形態D27〜D29のいずれか1つに記載の方法。
D32. 前記誘導、増強または維持が、造血前駆細胞と、自己複製性コロニー形成細胞によって産生される単離組成物との共培養によって達成される、実施形態D27に記載の方法。
D33. 前記自己複製性コロニー形成細胞がヒト骨髄由来体細胞(hABM−SC)である、実施形態D32に記載の方法。
D34. 前記hABM−SCが成体に由来する、実施形態D33に記載の方法。
D35. 前記単離組成物が凍結乾燥される、実施形態D32〜D34のいずれか1つに記載の方法。
D36. 前記単離組成物が低温保存される、実施形態D32〜D34のいずれか1つに記載の方法。
D37. 前記単離組成物が1つまたは複数の薬学的に許容される担体と混合される、実施形態D32〜D34のいずれか1つに記載の方法。
D38. 細胞由来の組成物および/または栄養因子を生成、単離、精製および/またはパッケージ化する方法。
D39. 馴化培地を生成する方法であって、前記培地が血清を含むか、無血清培地である方法。
D40. 馴化培地から分画および/または細胞由来の組成物を単離および精製する方法であって、前記培地が血清を含むか、無血清培地である方法。
D41. CD34+臍帯血細胞(CBC)を単離、低温保存および/または増殖させる方法。
D42. 前記CBCを懸濁培養中で増殖させる、実施形態D41に記載の方法。
D43. 前記CBCを自己複製性コロニー形成細胞のフィーダー層と共培養することによって増殖させる、実施形態D41に記載の方法。
D44. 前記自己複製性コロニー形成細胞がヒト骨髄に由来する体細胞(hABM−SC)である、実施形態D43に記載の方法。
D45. デキストロースで平衡させた塩溶液(BSSD)を含む洗浄溶液。
D46. 前記デキストロースが約4.5%デキストロースの濃度である、実施形態D45に記載の洗浄溶液。
D47. ヒト血清アルブミンをさらに含む、実施形態D45またはD46に記載の洗浄溶液。
D48. 前記ヒト血清アルブミンが約5%ヒト血清アルブミンの濃度である、実施形態D47に記載の洗浄溶液。
D49. 平衡塩溶液中にジメチルスルホキシド(DMSO)およびヒト血清アルブミンを含む、低温保存培地。
D50. 前記DMSO濃度が約5%であり、前記HSA濃度が約5%である、実施形態D49に記載の低温保存培地。
E1. 骨髄に由来する単離細胞集団であって、細胞集団の細胞の約91%を超えるものがCD49cおよびCD90を同時発現する、約30時間未満の倍加速度を有する細胞集団。
E2. ヒト骨髄に由来する、実施形態E1に記載の単離細胞集団。
E3. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞がCD34および/またはCD45を発現しない、実施形態E1またはE2に記載の単離細胞集団。
E4. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞が、GATA−4、Irx4およびNkx2.5からなる群から選択される少なくとも1つの心臓関連の転写因子をさらに発現する、実施形態E1、E2またはE3のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E5. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞が、
a)脳由来神経栄養因子(BDNF)、
b)シスタチン−C、
c)インターロイキン6(IL−6)、
d)インターロイキン7(IL−7)、
e)インターロイキン11(IL−11)、
f)神経成長因子(NGF)、
g)ニューロトロフィン3(NT−3)、
h)マクロファージ化学誘引物質タンパク質1(MCP−1)、
i)マトリックスメタロプロテイナーゼ9(MMP−9)、
j)幹細胞因子(SCF)、および
k)血管内皮細胞増殖因子(VEGF)
からなる群から選択される少なくとも1つの栄養因子をさらに発現する、実施形態E1、E2またはE3のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E6. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞が、p21またはp53をさらに発現し、p53の発現が、18s rRNAの10個の転写産物につきp53の最高約3000個の転写産物の相対的発現であり、p21の発現が、18s rRNAの10個の転写産物につきp21の最高約20,000個の転写産物の相対的発現である、実施形態E1、E2またはE3のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E7. a)少なくとも約15回の集団倍加、
b)少なくとも約20回の集団倍加、
c)少なくとも約25回の集団倍加、
d)少なくとも約30回の集団倍加、
e)少なくとも約35回の集団倍加、および
f)少なくとも約40回の集団倍加からなる群
から選択される集団倍加回数を通してin vitroで培養されている、実施形態E1、E2またはE3のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E8. 骨髄に由来する単離細胞集団を作製する方法であって、細胞集団の細胞の約91%を超えるものがCD49cおよびCD90を同時発現し、前記細胞集団が約30時間未満の倍加速度を有し、
a)低酸素条件または低い酸化的ストレス条件下で前記細胞集団の源を培養して接着性細胞集団を生成するステップと、
b)約2500細胞/cm未満の播種密度で接着性細胞集団を培養するステップと
を含む方法。
E9. 前記細胞集団がヒト骨髄に由来する、実施形態E8に記載の方法。
E10. 実施形態8パートa)の細胞集団源が、
a)約75000細胞/cm未満、および
b)約50000細胞/cm未満
からなる群から選択される初期播種密度で培養される、実施形態E8またはE9に記載の方法。
E11. 実施形態8パートb)の接着性細胞集団が、
a)約2500細胞/cm未満、
b)約1000細胞/cm未満、
c)約100細胞/cm未満、
d)約50細胞/cm未満、および
e)約30細胞/cm未満
からなる群から選択される播種密度で培養される、実施形態E8〜E10のいずれか1つに記載の方法。
E12. 前記低酸素条件が、
a)約1〜10%酸素、
b)約2〜7%酸素、
d)約20%未満酸素、
c)約15%未満酸素、
d)約10%未満酸素、
e)約5%未満酸素、および
f)約5%酸素
からなる群から選択される、実施形態E8〜E11のいずれか1つに記載の方法。
E13. 前記細胞集団の源を培養する前に前記細胞集団の源の中の赤血球を溶解することをさらに含む、実施形態E8〜E12のいずれか1つに記載の方法。
E14. 前記細胞集団の源を培養する前に、密度勾配を介した継代培養によって前記細胞集団の分画された源を選択することをさらに含む、実施形態E8〜E12のいずれか1つに記載の方法。
E15. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞がCD34および/またはCD45を発現しない、実施形態E8〜E14のいずれか1つに記載の方法。
E16. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞が、GATA−4、Irx4およびNkx2.5からなる群から選択される少なくとも1つの心臓関連の転写因子をさらに発現する、実施形態E8〜E15のいずれか1つに記載の方法。
E17. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞が、
a)脳由来神経栄養因子(BDNF)、
b)シスタチン−C、
c)インターロイキン6(IL−6)、
d)インターロイキン7(IL−7)、
e)インターロイキン11(IL−11)、
f)神経成長因子(NGF)、
g)ニューロトロフィン3(NT−3)、
h)マクロファージ化学誘引物質タンパク質1(MCP−1)、
i)マトリックスメタロプロテイナーゼ9(MMP−9)、
j)幹細胞因子(SCF)および
k)血管内皮細胞増殖因子(VEGF)
からなる群から選択される少なくとも1つの栄養因子をさらに発現する、実施形態E8〜E15のいずれか1つに記載の方法。
E18. CD49cおよびCD90を同時発現する前記細胞集団の細胞が、p21またはp53をさらに発現し、p53の発現が、18s rRNAの10個の転写産物につきp53の最高約3000個の転写産物の相対的発現であり、p21の発現が、18s rRNAの10個の転写産物につきp21の最高約20,000個の転写産物の相対的発現である、実施形態E8〜E15のいずれか1つに記載の方法。
E19. 前記単離細胞集団が、
a)少なくとも約15回の集団倍加、
b)少なくとも約20回の集団倍加、
c)少なくとも約25回の集団倍加、
d)少なくとも約30回の集団倍加、
e)少なくとも約35回の集団倍加、および
f)少なくとも約40回の集団倍加
からなる群から選択される集団倍加回数を通してin vitroで培養されている、実施形態E8〜E15のいずれか1つに記載の方法。
E20. 実施形態E1〜E7のいずれか1つに記載の単離細胞集団の使用であって、
a)変性性の状態、
b)急性傷害状態、
c)神経の状態、および
d)心臓の状態からなる群から選択される状態を起こしているヒトを治療するための医薬の製造における使用。
E21. 実施形態E1〜E7のいずれか1つに記載の単離細胞集団の使用であって、変性性または急性傷害状態を起こしているヒトを治療するための医薬の製造における使用。
E22. 骨髄に由来する単離細胞集団であって、細胞集団の細胞の約91%を超えるものがCD49cおよびCD90を同時発現する、低酸素条件下で約30時間未満の倍加速度を有する細胞集団。
E23. ヒト骨髄に由来する、実施形態E22に記載の単離細胞集団。
E24. 前記低酸素条件が約1〜10%酸素である、実施形態E22またはE23に記載の単離細胞集団。
E25. 前記低酸素条件が約5%酸素である、実施形態E24に記載の単離細胞集団。
E26. 約2500細胞/cm未満の播種密度で接着性細胞集団として培養される、実施形態E22〜E25のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E27. 前記播種密度が約1000細胞/cm未満である、実施形態E22〜E25のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E28. 前記播種密度が約100細胞/cm未満である、実施形態E22〜E25のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E29. 前記播種密度が約50細胞/cm未満である、実施形態E22〜E25のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E30. 前記播種密度が約30細胞/cm未満である、実施形態E22〜E25のいずれか1つに記載の単離細胞集団。
E31. 単離細胞集団を作製する方法であって、細胞集団の細胞の約91%を超えるものがCD49cおよびCD90を同時発現し、前記細胞集団が約30時間未満の倍加速度を有し、
a)ヒトから骨髄細胞を吸引するステップと、
b)骨髄穿刺液の赤血球成分を溶解するステップと、
c)非溶解骨髄細胞を組織培養装置に播種するステップと、
d)非溶解骨髄細胞を表面に付着させるステップと、
e)5%酸素条件下で接着性細胞を培養するステップと、
f)30細胞/cmの播種密度で接着性細胞を継代培養するステップと
を含む方法。
E32. 実施形態E31に記載の方法によって入手可能な単離細胞集団。
E33. 実施形態E31に記載の方法によって得られた単離細胞集団。
E34. 単離細胞集団を作製する方法であって、細胞集団の細胞の約91%を超えるものがCD49cおよびCD90を同時発現し、前記細胞集団が30回の細胞倍加の後に約30時間未満の倍加速度を有し、
a)ヒトから骨髄細胞を吸引するステップと、
b)密度勾配を介した継代培養によって細胞集団の分画された源を選択するステップと、
c)分画化細胞を組織培養装置に播種するステップと、
d)分画化細胞を表面に付着させるステップと、
e)5%酸素条件下で接着性細胞を培養するステップと、
f)30細胞/cmの播種密度で接着性細胞を継代培養するステップと
を含む方法。
E35. 実施形態E34に記載の方法によって入手可能な単離細胞集団。
E36. 実施形態E34に記載の方法によって得られた単離細胞集団。
(実施例1)
成人骨髄由来体細胞の生理活性:
無血清馴化培地の生成
分泌タンパク質の固相抗体捕捉(これについても以下に記載する)等のアッセイ中で使用するために、無血清馴化培地の生成を、以下の記載に従って実施した。
ヒトexABM−SC(ロット番号:RECB−819;約43回の集団倍加時)を解凍し、4mM L−グルタミン(カタログ番号:SH30034.01.ロット番号:134−7944、(HYCLONE(商標)Laboratories Inc.、Logan、UT、USA))を補ったAdvanced DMEM(GIBCO(商標);カタログ番号:12491−015、ロット番号:1216032(Invitrogen Corp.、Carlsbad、CA、USA))、または4mM L−グルタミンを含有し、Insulin−Transferrin−Selenium−A(ITS)(GIBCO(商標);カタログ番号:51300−044、ロット番号:1349264)を補ったHyQ(登録商標)RPMI−1640(HYCLONE(商標)カタログ番号:SH30255.01、ロット番号:ARC25868)のいずれかの中に再懸濁した。次いで、細胞懸濁液を、T−225cmCELLBIND(商標)(Corning Inc.、NY、USA)培養フラスコ(培養表面が、特許されているマイクロ波プラズマ処理を用いて処理されている;米国特許第6,617,152号を参照されたい)(n=3)中、36mLの培地中に、20,000細胞/cmで播種した(各条件につき、n=3)。培養物を、37℃の加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO、残部は窒素)中に、約24時間置いた。次いで、同じ日に、培養物に新鮮培地を再供給して、非付着性デブリを除去し、インキュベーターに戻した。第3日に、細胞培養培地を、20mLのCENTRICON(商標)PLUS−20 Centrifugal Filter Unit(Millipore Corp.、Billerica、MA、USA)を使用し、製造者の指示に従って濃縮した。手短にいうと、濃縮器を、1140×Gで45分間遠心分離した。濃縮した上清を、清浄な2mLクライオバイアルに移し、−80℃で保管した。また、新鮮培地も、陰性対照として使用するために、記載に従って濃縮した。次いで、フラスコから、0.25%ブタトリプシンEDTA(CELLGRO(商標);カタログ番号:30−004−C1(Mediatech Inc.、Herndon、VA、USA))を使用して、細胞を除去した。次いで、10%ウシ胎仔血清を含有する、等容量の細胞培養培地をさらに添加することによって、トリプシンを中和した。細胞計数および生存率解析をそれぞれ、COULTER(商標)AcT10Series Analyzer(Beckman Coulter、Fullerton、CA)およびトリパンブルー排除アッセイを使用して実施した。
2D SDS−PAGEを実施するために、ヒトABM−SC(ロット番号:PCH627;約27回の集団倍加時)を解凍し、4mM L−グルタミン(HYCLONE(商標);カタログ番号:SH30034.01、ロット番号:134−7944))を補ったHyQ(登録商標)Minimum Essential Medium(MEM)、Alpha Modification(HYCLONE(商標);カタログ番号:SH30265.01、ロット番号:ASA28110)、または4mM L−グルタミン(HYCLONE(商標);カタログ番号:SH30034.01、ロット番号:134−7944)を補ったRPMIl640(HYCLONE(商標);カタログ番号:SH30255.01)のいずれかの中に再懸濁した。次いで、細胞懸濁液を、T−225cmCELLBIND(商標)培養フラスコ(n=3)中、36mLの培地中に、24〜40,000細胞/cmで播種した(各条件につき、n=3)。培養物を、37℃の加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO、残部は窒素)中に、約24時間置いた。同じ日に、培養物に新鮮培地を再供給して、非付着性デブリを除去し、次いで、インキュベーターに戻した。翌日、馴化培地を収集、プールし、1140×Gで15分間遠心分離し、細胞デブリを除去し、次いで、無菌の遠心分離用チューブに移して、−80℃で短期間保管した。
(実施例2)
分泌因子の二次元(2−D)SDS PAGEによる分離(図1)
馴化培地および対照培地の凍結した一定分量(試料)を、Kendrick Labs,Inc.(Madison、WI)に、解析のために送った。使用前に、試料を解凍し、室温まで加温した。約50mLの各試料を凍結乾燥し、次いで、200マイクロLのSDS Boiling Buffer(5%ドデシル硫酸ナトリウム、5%ベータメルカプトエタノールエタノール、10%グリセロールおよび60mM Tris、pH6.8)および2mLの超純水の中に再溶解させた。次いで、試料を、6〜8,000MWCOメンブランを使用して、5mM Tris、pH7.0に対して、4℃で2日間透析した。最後の透析は、水のみを使用して実施した。試料を再度、凍結乾燥し、200マイクロLのSDS Boiling Buffer中に再溶解させ、沸騰水浴中で5分間加熱してから、ゲルに添加した。
二次元ゲル電気泳動を、以下のO’Farrell(O’Farrell, P.H.、J. Biol. Chem.250巻:4007〜4021頁、1975年)の方法に従って実施した。最初に、等電点電気泳動を、内径2.0mmのガラス製チューブ中で、2.0%アンフォライン、pH3.5〜10(Amersham Biosciences、Piscataway、NJ)を使用して、20,000ボルト−時間で実施した。次いで、50ngのIEF内部標準(トロポミオシン)を、各試料に添加した。トロポミオシンの標準は、ゲル上の基準点として使用され、MW33,000およびpI5.2のより低いポリペプチドのスポットを有する二重線として移動する。このセットのアンフォラインためのチューブゲルのpH勾配を、表面pH電極を使用して決定した。
緩衝液0(10%グリセロール、50mmジチオスレイトール、2.3%SDS、0.0625M tris、pH 6.8)中で10分間平衡化した後、各チューブゲルを、濃縮用ゲルの上部に封着した。この濃縮用ゲルは、それ自体、12%アクリルアミドスラブゲル(厚さ1.0mm)の上部に置かれている。SDSスラブゲルの電気泳動を、25mAで約5時間実施した。以下のタンパク質(Sigma Chemical Co.)を、分子量の標準として、単一のウエルに、ゲルのアガロース部分において添加した(このアガロースは、チューブゲルとスラブゲルとの間に流し込まれている):ミオシン(220,000ダルトン)、ホスホリラーゼA(94,000ダルトン)、カタラーゼ(60,000ダルトン)、アクチン(43,000ダルトン)、炭酸脱水素酵素(29,000ダルトン)、およびリゾチーム(14,000ダルトン)。銀染色後、標準は、アクリルアミドスラブゲルの塩基性の縁部上に、バンドとして出現する(OakleyらAnal. Biochem.105巻:361〜363頁、1980年)。次いで、ゲルを、2枚のセロハン紙の間で、酸性の端部を左にして乾燥させた(図1)。ゲルを、質量分析による解析に使用する意図がある場合には、ゲルを、O’ConnellおよびStults(O’ConnellおよびStults、Electrophoresis.18巻:349〜359頁、1997年)の銀染色の方法を使用して染色する。
結果から、提供した方法を使用すると、ヒトABM−SCを、動物血清の非存在下で培養して、分泌タンパク質に富む馴化培地を生成することができ、そのようなタンパク質を、個別に同定および単離することができることが示されている。あるいは、そのようにして生成した馴化培地はまた、発現タンパク質を分子量の範囲に基づいて分画することによって処理することもできる。タンパク質の濃縮および分画についての技法は、当業者であれば、周知しており、日常的に使用している。これらの技法には、親和性クロマトグラフィー、中空繊維ろ過、2D PAGE、および低吸収限外ろ過等の技法がある。
(実施例3A)
ヒトABM−SCによる再生促進性サイトカインの分泌
ヒトABM−SCを、AFGl04培地を含有する細胞培養「T型」フラスコ中、6,000生存細胞/cmで、三つ組みで蒔いた。細胞を24時間付着および平衡化させた後、培地を完全に交換し、フラスコを72時間インキュベートした。培地を収集、遠心分離し、市販の比色分析ELISAアッセイキットを使用するサイトカインの解析まで、−80℃で保管した。分泌サイトカインの放出の解析のために、姉妹フラスコを、10mg/mL TNF−アルファで処理した。これは、72時間のインキュベーションの最後の24時間の間に添加した。それぞれについて、細胞および上清の3ロットのフラスコを、独立に基礎条件および刺激条件について調製、処理および保管し、それぞれ、基礎条件フラスコA、BおよびC、または刺激条件フラスコA、BおよびCと指定した。
結果から、ABM−SCは、継代培養すると、潜在的に、血管新生、炎症および創傷治癒を増大することが知られている、治療濃度のいくつかの増殖因子およびサイトカインを分泌することが示されている。図11を参照されたい。したがって、ABM−SCは、in vitroにおいて、いくつかのサイトカインおよび増殖因子を一貫して分泌することが示されており;これらには、血管新生促進因子(例えば、SDF−1アルファ、VEGF、ENA−78およびアンジオゲニン)、免疫調節物質(例えば、IL−6およびIL−8)、ならびに瘢痕阻害物質/創傷治癒調節物質(例えば、MMP−1、MMP−2、MMP−13およびアクチビン−A)がある。さらに、これらの因子のうちのいくつかの放出は、急性の組織傷害の経過の間に放出される炎症性サイトカインとして知られている、腫瘍壊死因子アルファ(TNF−アルファ)によっても調節される。
(実施例3B)
分泌因子の固相捕捉および同定(表1A,1Bおよび1C)
馴化培地を、サイトカイン、プロテアーゼおよび可溶性受容体等の、種々のタンパク質の存在について、RAYBIO(商標)Human Cytokine Antibody Array(RayBiotech,Inc.、Norcross、GA、USA)を使用する固相抗体捕捉タンパク質アレイによってスクリーニングした。手短にいうと、使用前に、馴化培地の凍結した一定分量を解凍し、室温まで加温した。アレイのメンブランを、8ウエルのトレイ(Cシリーズ1000)のウエル中に置いた。各ウエルに、2mLの1×Blocking Buffer(RayBiotech,Inc.)を添加し、次いで、室温で30分間インキュベートして、メンブランをブロックした。次いで、各容器から、Blocking Bufferをデカントし、次いで、メンブランを、(Blocking Bufferを用いて1:10に希釈した)馴化培地と共に、室温で1時間インキュベートした。新鮮な細胞培養培地を、PBSの代わりに陰性対照として使用した。次いで、各容器から、試料をデカントし、2mLの1×Wash Buffer I(RayBiotech,Inc.)を用いて室温で5分間振とうしながら3回洗浄した。次いで、1つのウエル中に、アレイのメンブランを、1×Blocking Buffer中で調製した1mLのビオチン統合二次抗体と共に置き、室温で1時間インキュベートした。次いで、アレイをWash Bufferを用いて数回洗浄した。1×Blocking Bufferを用いて1:1000に希釈した2mLのHRP統合ストレプトアビジンを各メンブランに添加し、次いで、室温で2時間インキュベートした。次いで、メンブランを1×Wash Bufferを用いて数回洗浄した。化学発光のための検出試薬を、製造者(RayBiotech,Inc.)の指示に従って調製し、各メンブランに適用し、室温で2分間インキュベートした。次いで、メンブランをプラスチック製シート上に、タンパク質側を上にして置いた。次いで、メンブランの反対側を、別の一枚のプラスチック製シートを用いて覆った。メンブランから、気泡を、プラスチックのしわを伸ばすことによって一掃した。次いで、メンブランを、X線フィルム(Kodak X−OMAT AR(商標)フィルム)に曝し、次いで、フィルム現像機を使用して現像した。
表1A、1Bおよび1Cは、無血清細胞培養培地中で継代培養した場合のヒトABM−SCによって分泌されたサイトカイン、増殖因子、可溶性受容体およびマトリックスプロテアーゼの広範なリストを示す。培地上清濃縮物#1=4mM L−グルタミンを補ったAdvanced DMEM(Gibco(商標))。培地上清濃縮物#2=4mM L−グルタミンおよびHEPES(Hyclone)を含有し、Insulin−Transferrin−Selenium−A(Gibco(商標))を補ったRPMI−1640。
結果から、これらの条件下で培養した場合、組織の再生および免疫系の調節に重要な、多数の栄養性因子および可溶性受容体が、ABM−SCによって生成されることが実証されている。とりわけ、より早期の実験からは、基礎培地をインスリン、トランスフェリンおよびセレンで補うことが、表1A、1Bおよび1Cに示すレベル等の分泌タンパク質のレベルを達成するために必要であることが実証された。表1A、1Bおよび1Cに示すタンパク質のレベルは、RAYBIO(商標)Human Cytokine Antibody Array(RayBiotech,Inc.)を使用して査定した。値は、平均光学密度(O.D.)として表す。(試験試料については、N=2。対照については、N=4。)(+)を付けて報告する値は、それぞれの陰性対照の平均O.D.値を2標準偏差超上回る、その特定の分析対象の平均O.D.値を指す。(−)を付けて報告する値は、それぞれの陰性対照の平均O.D.値を2標準偏差超は上回らない、その特定の分析対象の平均O.D.値を指す。
(実施例4)
成人骨髄由来体細胞の生理活性:
in vitroにおける、分泌因子によって増強された神経新生(図2)
最初に、コラーゲンの保存液を、ラット尾部コラーゲン(Sigma Chemical)を0.1N酢酸中に3.0mg/mLの最終濃度で再懸濁することによって調製した。次いで、コラーゲンベースの培地を、本明細書に記載するように、若干の改変を加えた、Bellら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、76巻、3号、1274〜1278頁(1979年3月)の記載に従って調製した。手短にいうと、ラット尾部コラーゲン溶液を、5mM L−グルタミン(CELLGRO(商標))を補ったDMEM5×(JRH Biosciences)、Antibiotic−Antimycotic Solution(CELLGRO(商標))、ならびに緩衝溶液(4.7:2.0:3.3の比の0.05N NaOH(Sigma Chemical)、2.2%NaHCO(Sigma Chemical)および60mM HEPES(JRH Biosciences))と混合することによって、コラーゲン培地を調製した。約500マイクロLのコラーゲン細胞懸濁液を、24ウエル培養プレートの各ウエルに添加した。次いで、この24ウエルプレートを、37℃の加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO、残部は窒素)中に、1時間置いて、コラーゲン溶液を凝結させた。凍結したラットPC−12を解凍し、4mM L−グルタミンを補ったRPMI−1640およびInsulin−Transferrin−Selenium−A(GIBCO(商標))を補ったHEPES(HYCLONE(商標))の中で洗浄し、25℃、350×gで5分間遠心分離した。細胞ペレットを、同一溶液中に、75,000生存細胞/mLの濃度で、136ng/mLラットベータ−NGF(β−NGF)(Sigma Chemical)を有する状態と有しない場状態とで再懸濁した。これらは、濃縮RPMI−1640/ITS非馴化培地(陰性対照として使用した)の1:50希釈液、および濃縮RPMI−1640/Insulin−Transferrin−Selenium−A(ITS)馴化培地の1:50希釈液である(培地は、実施例1の記載に従って馴化した;馴化培地および非馴化培地、陰性対照培地は、実施例1の記載に従って濃縮した)。次に、各コホートについて、1mLの細胞懸濁液を、2つのゲル(1mLのゲル)のそれぞれの表面にわたり均一に分注し、次いで、位相差顕微鏡によって確認した。次いで、プレートを、37℃の加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO2、残部は窒素)中に置いた。3日毎に、使用済み培地を、新鮮培地で交換した。第10日に、画像を撮影した。
これらの結果から、PC12の、NGFによる神経細胞への分化は、ヒトABM−SCによって生成された馴化培地で補った場合、劇的に増大されることが実証されている。興味深いことに、培養物中の軸索および神経突起の数によって査定した場合、神経分化の程度は、馴化培地を単独で添加した場合には、顕著ではなかった。NGF単独の存在下では、何らかの神経突起の伸長が観察されたが、培養物を馴化培地で補うことによって、神経突起の数および長さの両方が劇的に増加した。我々の研究室の以前の研究から、すべての標準的な公開されている試験済み実験条件下では、RPMI培地をインスリン、トランスフェリンおよびセレンで補うことが、PC12の神経分化については決定的に重大な意味をもつことが示された。これらのデータから、ヒトABM−SCによって馴化した培地は、神経突起の伸長を、RPMI/ITS培地を単独で用いて、またはNGFを含有するRPMI/ITS培地を用いて得られるレベルを上回って補うまたは誘導する構成成分を含有することが示されている。
(実施例5)
成人骨髄由来体細胞の生理活性:
in vitroにおける、マイトジェン誘導T細胞増殖の阻害
ヒトABM−SC(ロット番号:RECB801、約18回の集団倍加時)およびexABM−SC(RECB906、約43回の集団倍加時)を、75cmフラスコ中、4mMグルタミンおよび10%血清ロット選択、ガンマ線照射、ウシ胎仔血清(HYCLONE(商標))を補った完全培地(Minimal Essential Medium−Alpha(HYCLONE(商標))中に、6000生存細胞/cmの濃度で蒔き、加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO2、残部は窒素)中、37℃でインキュベートした。24時間後、使用済み培地を吸引し、15mLの新鮮培地で交換した。ヒト間葉系幹細胞(hMSC、カタログ番号:PT2501、ロット番号:6F3837;Cambrex Research Bioproductsから入手した;これは、現在、Lonza Group Ltd.、Basel、Switzerlandが所有する)を、75cmフラスコ中、15mLのMesenchymal Stem Cell Growth Medium(MSCGM(商標);Lonza Group Ltd.、Basel、Switzerland)中に、6000生存細胞/cmの濃度で蒔き、加湿インキュベーター中、大気Oおよび5%COにおいて、37℃でインキュベートした。24時間後、使用済み培地を吸引し、15mLの新鮮なMSCGM(商標)で交換した。96時間後に、培養物中のヒトABM−SC(hABM−SC)およびhMSCの両方を採集した。採集したhABM−SCおよびhMSCを、96ウエルの丸底プレート中、RPMI完全培地(HYCLONE(商標))中に、25,000生存細胞/mLの濃度で蒔いた。ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、1.25マイクロM CarboxyFluoroscein Succinimidyl Ester(CFSE)中で標識し、RPMI完全培地中、250,000細胞/ウエルで、hMSC、ロット番号:RECB801のhABM−SC、ロット番号:RECB906のhABM−SCと一緒に、または単独で培養した。T細胞の増殖を刺激するために、培養物に、2.5または10マイクロg/mLのフィトヘマグルチニン(Sigma Chemical)を接種した。次いで、細胞を72時間後に採集し、CD3−PC7抗体(Beckman Coulter)を用いて、製造者の指示に従って染色し、Beckman FC500Cytometer上で、FlowJo8.0ソフトウエア(Tree Star, Inc.、Ashland、OR)を使用して解析した。分裂指数について、CD3+細胞のみを解析した。図3を参照されたい。
これらの知見から、exABM−SCは、T細胞の活性化および増殖を阻害する能力を有し、したがって、T細胞媒介移植片拒絶、T細胞の調節不全が関与する自己免疫障害を抑制するための治療剤として、または通常であれば免疫原性である皮膚製品に対する免疫寛容の状況を誘導するために有用であり得ることが実証されている。したがって、同種異系の皮膚製品の外科的適用を待つ熱傷患者を治療するために、そのような細胞によって生成された同種異系のヒトexABM−SCまたは組成物の使用を想定することができるであろう。そのような実施形態では、最初に、解放創を、そのような細胞によって生成されたexABM−SCまたは組成物を用いて治療することが、創傷床の再構築を、宿主細胞を惹起して傷害部位まで移動させることによって支援するためのみならず、また、同種異系の皮膚または皮膚代用物の長期の生着を可能にする環境を提供するためにも作用し得る。
(実施例6)
in vivo投与のための、水性ビヒクル中におけるブタABM−SCの再構成
ブタABM−SCを、60細胞/cmで播種し、第4日に、再供給し、全部で6日間増殖させた。細胞を収集し、その後に使用するまで凍結した。凍結した一定分量のブタABM−SCを解凍し、DPBSG(4.5%グルコースを補ったDulbecco’s Phospahte Buffered Saline(CELLGRO(商標)))中で洗浄し、25℃、350×gで5分間遠心分離した。細胞ペレットを、DPBSG中に、約50,000/マイクロLの濃度で再懸濁した。細胞計数および生存率アッセイをそれぞれ、COULTER(商標)AcT10Series Analyzer(Beckman Coulter、Fullerton、CA)の使用およびトリパンブルー排除によって実施した。次いで、細胞懸濁液を、1ccツベルクリンシリンジ中に充填した。
(実施例7)
成人骨髄由来体細胞の生理活性:
切開創傷の、同種異系のブタABM−SCを用いた治療
2頭のYucatanブタ、体重57kg〜78kgに麻酔を施し、無菌手術に備えた。4つの、長さ約50mmの切開創傷を、2頭の動物(第3および4)の両側に、脊椎傍および胸部領域の皮膚に沿って、メスの刃を用いて、動物1頭当たり全部で8つ設けた。エピネフリンを浸漬させた無菌ガーゼを病変部位中に挿入することによって、出血を止めた。次いで、ガーゼを約10〜20分後に取り除き、各創傷を、ブタABM−SCを12回に分けて切開部の周りに均等間隔で注射して単回投与し、創傷床自体にも追加の10〜300マイクロLを適用して治療した。同様に、対照の創傷には、ビヒクル(DPBSG)のみを注射した。次いで、創傷をSteri−Strips(商標)(3M)用いて閉じ、動物を、保護用のアルミニウム製ジャケットを用いて覆った。ジャケットを、毎日数回点検して、安定かつ適切な位置に確実に保った。創傷の包帯剤を、毎日モニターし、変化を第0、1、3、5および7日に写真撮影した。第7日には、病理組織診断のために、動物を安楽死させた。ホルマリン固定パラフィン包埋組織切片を調製し、H&Eによって染色した。組織形態計測的スコア化を、熟練の獣医病理学者が、治療群に関して盲検で実施した。
創傷治療7日後に、同種異系のブタABM−SCを用いて治療した病変は、目に見える瘢痕化の徴候はほとんど示さなかった(図4)が、一方、ビヒクルを用いて治療した病変は、瘢痕化の目に見える徴候を示した。創傷の組織形態計測的解析は、ABM−SCを用いて治療した創傷においては、組織マクロファージ(組織球)の著しい低下を示したが、一方、査定した、その他の組織学的スコアのいずれにおいても顕著な差は見られなかった。
再上皮化の程度(創傷治癒率のおおよその指標)について、類似の組織切片をスコア化すると、ABM−SCを用いて治療した切片は、切開部位に再配置する上皮細胞量の著しい増加を示した(図5)。
(実施例8)
液体、半固体または固体様の治療剤としてのin vivo投与のための、コラーゲンビヒクル中でのヒトABM−SCの生理活性(図6〜9)
ヒトABM−SC(ロット番号:PCH610;約27回の集団倍加)を、コラーゲンベースの生物分解性ビヒクル中で再構成し、4℃で保管した場合、少なくとも24時間は、(ゲル収縮アッセイにおける細胞の生理活性によって実証される)高い細胞生存率を保持する。このように保管すると、コラーゲン溶液は、液体として留まり、生存率の顕著な喪失を伴わず、懸濁状態で細胞を保存する(図6)。次いで、創傷修復のin vivoアッセイを使用して、細胞の生理活性を査定することができる。このアッセイを実施するために、最初に、コラーゲンの保存液を、ラット尾部コラーゲン(Sigma Chemical)を0.1N酢酸中に3.0mg/mLの最終濃度で再懸濁することによって調製した。コラーゲン培地を、本明細書に記載するように、若干の改変を加えた、Bellら(Proc. Natl. Acad. Sci. USA、76巻、3号、1274〜1278頁(1979年3月))の記載に従って調製した。手短にいうと、ラット尾部コラーゲン溶液を、5mM L−グルタミン(CELLGRO(商標))を補ったDMEM5×(JRH Biosciences)、Antibiotic−Antimycotic Solution(CELLGRO(商標);カタログ番号:30−004−C1)、ならびに緩衝溶液(4.7:2.0:3.3の比の0.05N NaOH(Sigma Chemical)、2.2%NaHCO(Sigma Chemical)および60mM HEPES(JRH Biosciences))と混合することによって、コラーゲン培地を調製した。凍結したヒト成人骨髄由来体細胞(hABM−SC)を解凍し、DMEM1×中で洗浄し、25℃、350×gで5分間遠心分離した。細胞ペレットを、DMEM1×中に、約72,000全細胞/マイクロLの濃度で再懸濁した。次いで、50マイクロリットルの細胞懸濁液を、2mLのコラーゲン培地に添加し、穏やかに粉砕し(すなわち、穏やかにピペット操作で上下させて、コラーゲン培地中に細胞の均一な懸濁液を得)、約1,800細胞/マイクロLの最終細胞濃度を得た。次いで、細胞懸濁液を、約4〜8℃で一晩保管した。翌日、液体の細胞懸濁液を、15mL円錐管から移し、24ウエルの細胞培養プレート中に、約500マイクロL/ウエルで分注した。次いで、プレートを、37℃の加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO、残部は窒素)中に1時間置いて、コラーゲンを半固体のゲルに凝固させた。次いで、ゲルを、24ウエルプレートから、使い捨ての無菌のへら(VWR)を使用して取り出し、12ウエルの培養プレートに移した。次いで、ゲルを、1つのウエル当たり1.0mLのDMEM1×中に浮かべた。陰性対照として、ゲルを、細胞なしで、記載に従って調製した。各条件について、3つのウエルに播種した(n=3)。
ゲル収縮が用量依存性である程度を評価するために、類似のアッセイを実施した。この場合、ヒトexABM−SC(ロット番号:RECB819;約43回の集団倍加時)を、低温保管から取り出した直後に、コラーゲン溶液中に、異なる細胞濃度で再構成した(図7)。最初に、コラーゲンの保存液を、ラット尾部コラーゲン(Sigma Chemical)を0.1N酢酸中に3.0mg/mLの最終濃度で再懸濁することによって調製した。
次いで、コラーゲン培地を、本明細書に記載するように若干の改変を加えた、Bellら(1979年)の記載に従って調製した。手短にいうと、ラット尾部コラーゲン溶液を、5mM L−グルタミン(CELLGRO(商標))を補ったDMEM5×(JRH Biosciences)、Antibiotic−Antimycotic Solution(Cellgro(商標))、ならびに緩衝溶液(4.7:2.0:3.3の比の0.05N NaOH(Sigma Chemical)、2.2%NaHCO(Sigma Chemical)および60mM HEPES(JRH Biosciences)))と混合することによって、コラーゲン培地を調製した。凍結したヒト成人骨髄由来体細胞(hABM−SC)を解凍し、DMEM1×中で洗浄し、25℃、350×gで5分間遠心分離した。細胞ペレットを、DMEM1×中に、約40,000、80,000および200,000の生存細胞/マイクロLの濃度で再懸濁した。50マイクロリットルの各細胞懸濁液を、2mLのコラーゲン培地に添加し、穏やかに粉砕した。約500マイクロLのコラーゲン細胞懸濁液を、24ウエル培養プレートの各ウエルに添加した。次いで、プレートを加湿した、37℃の3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO、残部は窒素)中に1時間置いて、コラーゲン溶液を凝固させた。次いで、ゲルを、プレートから、使い捨ての無菌のへら(VWR)を使用して取り出し、12ウエルの培養プレートに移した。ゲルを、1つのウエル当たり1.0mLのDMEM1×中に浮かべた。
陰性対照として、ゲルを、最も高い濃度のhABM−SC(5×l0/mL)を使用して、細胞を(生物学的活性を排除するために)熱不活性化する以外は、上記の記載に従って調製した。最初に、最初の細胞懸濁液を、水を含有する加熱ブロック中、DMEM1×培地中で40分かけて70℃まで加熱すること(熱伝達)によって、熱不活性化細胞を調製した。各条件について、3つのウエルに播種した(n=3)。
ゲルが長時間にわたり収縮する程度を決定するために、最初または出発時の表面積パーセントを、フラットベッドスキャナを使用して第0、24、48および72時間にとらえたデジタル画像から計算した。各画像から、ゲルの直径を、水平方向および垂直方向の両方で測定し、次いで、平均した。結果から、ゲル収縮の速度および程度の両方が、用量依存性の様式で影響を受けたことが実証されている(図7)。
これらの半固体のゲル中でヒトABM−SCから生成された特定の分泌タンパク質のレベルを決定するために、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)を、ゲルの周囲の液体培地から収集した、馴化細胞培養上清上で(培養の第3日に)実施した(図8)。上清を、無菌の15mL円錐管に移し、1140×gで15分間遠心分離して、細胞デブリを除去した。次いで、上清を、2mLクライオバイアルに移し、短期の保管のために−80℃に移した。アッセイの当日、使用前に、上清を解凍し、室温まで平衡化させた。ELISA解析を、IL−6、VEGF、アクチビン−A、pro−MMP−1およびMMP−2を検出するために実施した(ELISAは、製造者の指示に従って実施し;すべてのキットは、R&D Systems,Inc.(Minneapolis、MN、USA)から購入した)。結果から、治療上意味のあるレベルの栄養因子を、これらの半固体の新生組織(neotissue)によって生成させることができ、これらのレベルを、細胞濃度を加減することによって制御することができることが実証されている。熱不活性化細胞のみを含有する培養物中では、測定した栄養因子の検出可能なレベルは認められなかった。アッセイ条件間における統計学的比較を、一元配置分散分析によって決定した(***p<0.001)。
また、ヒトABM−SCを、コラーゲン溶液中で再構成して、外用治療剤として使用することができるであろう、大型フォーマットの半固体の構造を構築することもできる(図9)。そのような構造を構築するために、最初に、コラーゲンの保存液を、ラット尾部コラーゲン(Sigma Chemical)を0.1N酢酸中に3.0mg/mLの最終濃度で再懸濁することによって調製した。ラット尾部コラーゲン溶液を、5mM L−グルタミン(CELLGRO(商標))を補ったDMEM5×(JRH Biosciences)、Antibiotic−Antimycotic Solution(CELLGRO(商標))、ならびに緩衝溶液(6:2:2の比の0.286N NaOH(Sigma Chemical)、1.1%NaHCO(Sigma Chemical)および100mM HEPES(JRH Biosciences))と混合することによって、水性コラーゲン培地を調製した。凍結したhABM−SCを解凍し、1×DMEM中で洗浄し、次いで、25℃、350×gで5分間遠心分離した。細胞ペレットを、1×DMEM中に、約90,000細胞/マイクロLの濃度で再懸濁した。次いで、約1.1mLの細胞懸濁液を、20mLコラーゲン培地に添加し、穏やかに粉砕して、5×10細胞/mLの最終細胞濃度を達成した。コラーゲンの最終濃度は、1.8mg/mLであった。次いで、細胞懸濁液を、10cmペトリ皿(形成皿)中に分注した。分注したコラーゲン溶液中の細胞の有効用量は、約100×10生存細胞であった。次いで、細胞懸濁液を含有する10cm形成皿を、加湿した37℃のインキュベーター(5%CO)中に1時間置いて、コラーゲン溶液を凝固させた。次いで、半固体のゲルを、10cm形成皿から、注意深く取り出し、15cmペトリ皿(培養皿)に移し、写真撮影した。
ヒトABM−SCおよびコラーゲンに由来する固体様の新生組織を構築するためには、上記で記載した半固体の構造を、37℃の加湿細胞培養インキュベーター(5%CO)中に戻して、さらに2日間置くことができる(図10)。固体様の新生組織を形成するために、最終コラーゲン溶液が(1.8mg/mLに代わって)1.4mg/mLである以外は、上記の記載に従って調製した半固体のゲルを、10cm形成皿の縁部から注意深く取り外し、15cm培養皿中、Antibiotic−Antimycotic Solution(CELLGRO(商標))を含有する、約82mLの1×DMEM中に浮かべた。次いで、半固体のゲルを、37℃の加湿インキュベーター(5%CO)中に移して、さらに48時間、出発コラーゲン基質を含まない、マトリックスの固体様構造へのリモデリングを促進した。次いで、固体様の新生組織を、15cm培養皿から取り出して、写真撮影した(図10Aおよび10B)。マッソントリクローム染色による新生組織の組織学的解析から、マトリックスは、新たに合成されたヒトのコラーゲンおよびプロテオグリカンに富むことが実証されている(図10C)。対照のコラーゲンのゲルは、この方法によっては染色しない。コラーゲンおよびプロテオグリカンは、青色に染色する。
これらの研究の結果から、ABM−SC凍結貯蔵物を、解凍時に分注し、コラーゲンベースの液体培地中で再構成することができ、これは、液体の懸濁液、半固体の構築物または固体様の新生組織として治療に使用することができるであろうことが示されている。細胞懸濁液は、そのようにして調製し、約4〜10℃で保管した場合、満足な細胞生存率を24時間超維持しながら、液体として留まる。したがって、臨床応用に向けてABM−SCを処方するために、そのような方法を利用することは、細胞を投与する臨床医に相当な自由度をもたらすであろう。この懸濁液は、液体の注射剤として投与することができ、またはそうでなければ、創傷床に外用として適用することができるであろう。後者の場合、液体の細胞懸濁液を、創傷の外形に成型し、次いで、(例えば、約37度Cまで加温して)半固体の構造に凝結させることが想定されるであろう。あるいは、この懸濁液を、半固体の構築物または固体様の新生組織を製造するように使用することもできるであろう。
また、これらのデータから、これらの方法によって調製した場合、得られた組成物もそれぞれ、種々の型の創傷、特に、皮膚が関与する創傷の修復を媒介するために重要な生理活性を示すことが示されている。
したがって、コラーゲンベースの液体培地中で調製したexCF−SC(例えば、exABM−SC)、またはそのような細胞によって生成された組成物は、解放創を治療するために外用として、または顔の若返りのための皮膚充填材の注射用代替物として使用することができるであろう。
半固体の形態では、exCF−SC(例えば、exABM−SC)またはそのような細胞によって生成された組成物は、損傷した全厚みの皮膚が外科的に除去された重度の熱傷患者を治療するために外用として使用し、したがって、皮膚代替物として作用することができるであろう。
exCF−SC(例えば、exABM−SC)によって生成された固体の新生組織を、ヒト死体皮膚(ALLODERM(商標))、ブタ皮膚(PERMACOL(商標))およびその他の動物由来構築物(INTEGRA(商標))の代替物として、外科的に使用することができるであろう。さらに、また、これらのデータから、これらの種々の構築物のそれぞれの効力を、細胞またはこれらの細胞によって生成された組成物の用量を変化させることによって制御することができることも示されている。
(実施例9)
hABM−SCを用いて治療したラットにおける、心機能の改善
ヒトABM−SCの、心筋梗塞後の動物への投与から、(ABM−SC等の)CF−SCが、血管新生を刺激し、線維症を低減することによって、心機能を改善し、心臓組織の損傷の修復を増強することが実証されている。図15を参照されたい。冠状動脈を閉塞する、したがって、心臓の病変(すなわち、心臓の損傷部位)を生み出すことによる、急性心筋梗塞のラットモデルを活用した。病変ラットに、hABM−SCまたはビヒクルのいずれかを心臓内に注射した。
心機能による方法:雌雄両方のSprague−Dawleyラット(約3月齢)に、正中胸骨切開によって、左前下行枝(LAD)の周りに絹製の結紮糸を常置することにより、実験的に誘導した心筋梗塞を起こした。この手順の5日後、ラットに、シクロスポリンA治療の標準的な投与計画を開始し、これを研究の持続期間にわたって継続した。梗塞後第7〜8日に、ラットに麻酔を施し、挿管し、肋間を切開して、心臓の心尖部を暴露させた。次いで、超音波Millarカテーテルを、心室壁を通して挿入し、一定期間の圧力を約30〜60秒間の期間にわたって測定し、記録した。梗塞の生成および心機能の圧力/時間測定のこのモデルは、心機能に対する細胞療法の効果を査定することができる、標準的な十分に特徴付けられたモデルである(例えば、Muller−Ehmsenら、Circulation.、105巻(14号):1720〜6頁(2002年)を参照されたい)。
試験組成物を、30ゲージの、死腔の少ない針を付けた、100マイクロL Hamiltonシリンジを使用して送達した。2〜3分にわたって、それぞれ20マイクロLを5回注射した。4回の注射は、目に見える梗塞の周りに等距離で実施し、第5の注射は、変色領域によって決定された梗塞部位の中心内部に直接施した。注射後、切開部を縫合して閉じ、気胸を低減し、動物を人工呼吸器から離し、抜管した。注射4週間後(梗塞5週間後)、動物に再度麻酔を施し、心臓を正中胸骨切開によって暴露させ、Millarカテーテルを挿入した。Dp/dt測定値を、上記の記載に従って得、その後、ラットは、大量失血によって安楽死させた。
心機能からの結果(図13):治療4週間後、ABM−SCを与えたラットは、有意により高い+dp/dt(圧力の正の最大変化率)値を示した(A)。第4週の+dp/dt値から第0週の値を差し引くことによって表した(「デルタ+dp/dt」)、研究期間の間の心機能の変化からは、ビヒクル治療ラットは、研究期間の間に心機能を低下させた(負のデルタ)が、一方、いずれかの細胞調製物を用いて治療した動物は、心機能の有意な改善を示すことが実証された(B)。
ビヒクル治療ラットと比較して、ABM−SCを与えたラットは、有意により低いタウ値を示し(C)、このことから、左心室コンプライアンスの増加が示唆されている。タウは、等容性の左心室圧力の減衰の時定数である。圧力の負の最大変化率(−dp/dt)については、第4週の−dp/dt値から第0週の値を差し引くことによって表した(「デルタ−dp/dt」)、研究期間の間の心機能の変化からは、ビヒクル治療ラットは、研究期間の間に心機能を低下させた(負のデルタ)が、一方、細胞調製物を用いて治療した動物は、心機能の有意な改善を示すことが実証された(D)。[分散分析により、p<0.05、**p<0.01]
心臓構造による方法:Sprague−Dawleyラットに、左前下行枝(LAD)の周りに絹製の結紮糸を常置することによって、実験的に誘導した心筋梗塞を起こした。動物に、シクロスポリンA治療の標準的な投与計画(10mg/kg s.c.、毎日)を与え、これを研究の持続期間にわたって継続した。
梗塞後第7〜8日に、ラットに麻酔を施し、挿管し、肋間を切開して、心臓の心尖部を暴露させた。心機能に到達、その後、被験物質を、30ゲージの、死腔の少ない針を付けた、100マイクロL Hamiltonシリンジを使用して送達した。2〜3分にわたって、それぞれ20マイクロLを5回注射した。4回の注射は、目に見える梗塞の周りに等距離で実施し、第5の注射は、変色領域によって決定された梗塞部位の中心内部に直接施した。注射後、切開部を縫合して閉じ、気胸を低減し、動物を人工呼吸器から離し、抜管した。注射4週間後(梗塞5週間後)、動物に再度麻酔を施し、心臓を正中胸骨切開によって暴露させ、心機能を入手した。機能測定完了後、ラットを、大量失血によって安楽死させた。最初、ラットに、ケタミン(75mg/kg)とメデトミジン(0.5mg/kg)との混合物を使用して、深く麻酔を施した。次いで、胸腔を外科的に暴露させ、心臓を解体し、10%中性緩衝ホルマリン中に浸漬固定した。次いで、心臓全体を3つの部分に分け、包埋用の型の中に正しい位置で置き、パラフィン包埋処理した。次いで、心臓組織の6μmの薄片を作り、ヘモトキシリン&エオシン(H&E)、またはマッソントリクロームによって染色した。また、それぞれの心臓からの少なくとも6つの切片もそれぞれ、ヘモトキシリン/エオシン、およびトリクロームを用いて染色した。具体的には、トリクローム染色によって、コラーゲン(青色)対筋肉組織(赤色)の視覚化が可能になる。コラーゲンが、瘢痕組織の存在(再生の不在)を示すことから、コラーゲンの、正常な心筋に対する比を決定した。半定量的スコア化のスケールを考案し、0を、検出可能なコラーゲンなしとし、5を、最大/重度とした。次いで、染色した切片を、組織形態計測的スコア化のために、委員会認定の病理学者に送った。
各スライドが、心室(2)の1/3遠位の心室中部領域(1)からの心室、および心室の心尖部(3)の両方の横断面の様子を示す、心臓の3つの横断面を含有した。組織形態計測的解析のために、以下の段階付けスキームを使用した。
組織損傷の場所:左心室(LV)、右心室(LV)、両心室(BV)。
影響を受けた心室の損傷のパーセント(傷害のサイズ):パーセントで示す(0〜100%)
心室の実験的に損傷した領域の厚さスコア:推定したミリメートル厚さに基づいて1〜4の段階で示す。組織切片中の既知の目印と比較する(例えば、平均的な赤血球は、直径7ミクロンであり;平均的な心筋線維束は、直径30ミクロンである)。段階1(0.5mm未満);段階2(0.5mm〜1mm);段階3(1mm〜1.5mm);段階4(1.5mm+)。
組織損傷領域における新血管新生:(0〜4の段階、正常(0)〜最初の組織損傷の全領域にわたる新血管新生(4)。
最初の血管損傷:血栓症および/または残存する血管デブリの除去の結果生じた炎症を伴う、以前から存在する血管の変性/壊死を含み、0〜4の段階で表し、0を、血管の損傷が存在しない状態とし、4を、影響を受けた領域全体にわたる血管の損傷とする。
組織損傷領域内の線維症の程度:線維症なし(0)から、梗塞の手順によって引き起こされた損傷の最初の領域の線維症および瘢痕化の、20%ずつ増加するレベル(4)まで、0〜4の段階で表す。例えば、20%の心室の線維症には(1)の段階を割り当て、40%の心室の線維症には(2)の段階を割り当て、60%には(3)を割り当て、60%超には(4)を割り当てる。
心臓構造からの結果:その後、ラットを堵殺し、心臓組織の薄片を作り、染色した。委員会認定の獣医病理学者が、半定量的スコア化を実施し(図15)、心筋梗塞7日後にビヒクルまたはABMSCを与えたラットの心臓の梗塞のサイズの変化を評価した。病理組織診断解析からは、hABM−SCを与えたラットにおいて、ビヒクルと比較して、梗塞のサイズの有意な減少が示された。
あらかじめ設定したスケールによると、hABM−SCを与えたラットは、ビヒクル対照よりも約2点低い組織学的スコアを示した。図14は、典型的な梗塞のサイズの減少の例を示す。病理組織診断解析から、hABM−SCは、梗塞の区域において、線維症を低減し、血管新生を増加させることが決定され(図15)、これは、再生促進活性と一致する。したがって、hABM−SCを用いて治療したラットは、心臓組織構造の劇的な改善を示すことが観察された。図14および15を参照されたい。
(実施例10)
成人骨髄由来体細胞は、免疫媒介応答を抑制する
パートI:一方向性MLR(混合性リンパ球反応)アッセイにおける、マイトジェン誘導T細胞増殖の抑制。
方法:ヒトABM−SCおよびexABM−SC(それぞれロット番号:RECB801およびRECB906)を、75cmフラスコ中、15mLの完全培地、すなわち、4mM L−グルタミン(カタログ番号:SH30034.01.ロット番号:134−7944、(HYCLONE(商標)Laboratories Inc.、Logan、UT、USA))を補ったAdvanced DMEM(GIBCO(商標);カタログ番号:12491−015、ロット番号:1216032(Invitrogen Corp.、Carlsbad、CA、USA))、または4mM L−グルタミンを含有し、Insulin−Transferrin−Selenium−A(ITS)(GIBCO(商標);;カタログ番号:51300−044、ロット番号:1349264)を補ったHyQ(登録商標)RPMI−1640(HYCLONE(商標)カタログ番号:SH30255.01、ロット番号:ARC25868)等中で、6000生存細胞/cmの濃度で蒔き、加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO、残部は窒素)中、37℃でインキュベートした。24時間後、使用済み培地を吸引し、15mLの新鮮培地で交換した。ヒト間葉系幹細胞(hMSC)(Lonza BioScience、以前のCambrex Bioscience、カタログ番号:PT2501、ロット番号:6F3837)を、75cmフラスコ中、15mLのMSCGM(商標)(Lonza BioScience)中に、6000生存細胞/cmの濃度で蒔き、加湿インキュベーター中、大気Oおよび5%COにおいて、37℃でインキュベートした。24時間後、使用済み培地を吸引し、15mLの新鮮MSCGM(商標)で交換した。96時間後に、培養物中のhABM−SCおよびhMSCの両方を採集した。採集したhABM−SCおよびhMSCを、96ウエルの丸底プレート中、RPMI完全培地(Hyclone)中に、25,000生存細胞/mLの濃度で蒔いた。ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、1.25μM CarboxyFluoroscein Succinimidyl Ester(CFSE)中で標識し、RPMI完全培地中、250,000細胞/ウエルで、hMSC、RECB801、RECB906と一緒に、または単独で培養した。T細胞の増殖を刺激するために、培養物に、2.5または10マイクログラム/mLのフィトヘマグルチニン(Sigma Chemical)を接種した。次いで、細胞を72時間後に採集し、CD3−PC7抗体(Beckman Coulter)を用いて、製造者の指示に従って染色し、Beckman FC500Cytometer上で、FlowJoソフトウエアを使用して解析した。分裂指数について、CD3+細胞のみにゲートをかけて解析した。
結果:同種異系のヒトABM−SCおよびexABM−SCは、一方向性MLRアッセイにおいて、マイトジェン誘導T細胞の増殖を抑制する。図16を参照されたい。
パートII:同種異系のブタABM−SCは、二方向性MLR誘発アッセイにおいて、T細胞媒介免疫応答を惹起しない。
方法:ブタ全血を、第0日(治療前)にイムノアッセイのために、かつ剖検時(治療後第3日または第30日)に細胞免疫応答解析のために収集した。各動物からのPBMCを、pABM−SC、マイトジェンConAと共に、または培地単独で培養した。試料を、フローサイトメトリーによって解析し、増殖量を、FlowJoソフトウエアを使用して計算した。
全血試料を、DPBS(Dulbecco’s PBS)−2%ブタ血清を用いて1:1に希釈した。希釈血液を、(2:1の希釈血液対Ficollの比で)Ficoll上に重ね、350×Gで30分間遠心分離し、遠心分離の回転を制動ゼロで止めた。得られた上部層を吸引した。中間層は、所望の単核細胞を含有し、これを、各試料についてプールし、DPBS−2%ブタ血清を用いて3回洗浄した。洗浄後、ペレットを、20mLのACK溶解緩衝液中に再懸濁し、3分間インキュベートして、残余の赤血球細胞を除去し、次いで、250×Gで5分間遠心分離した。ペレットを、20mLのDPBS−2%ブタ血清中で洗浄し、5mLのRPMI完全培地(RPMI−1640、10%ブタ血清、2mM L−glut、20mM HEPES、0.1mM NEAA、1×Penn−Strep)中に再懸濁した。細胞を、遠心分離により、20×10細胞/mLの濃度で凍結し、氷冷した凍結用培地(ブタ血清中の10%DMSO)中に再懸濁し、即時に2mLクライオバイアルに添加し、変速凍結フリーザー(cryorate freezer)中に置いた(凍結速度=−25℃/分、−40℃まで、+15℃/分、−12.0℃まで、−1℃/分、−40℃まで、−10℃/分、−120℃まで)。細胞は、バイアル1本当たり2mLの一定分量で、液体窒素の蒸気相中に使用まで保管した。
第0日に、各試験条件について、研究テンプレートに従って、pABM−SCを、96ウエル培養皿中、AFG−104培地中に、10,000細胞/ウエルの濃度で蒔いた。プレートを、低いO(4〜5%)、約5%CO、残部は窒素を有する加湿インキュベーター中、37℃で一晩インキュベートした。
翌日、PBMCを、CFSE(カルボキシ−フルオレセインジアセテート、スクシンイミジルエステル)を用いて標識した。手短にいうと、PBMCのバイアルを37℃の水浴中で解凍し、10mLのRPMI完全培地を用いて洗浄し、細胞を300×Gで遠心分離し、DPBS中に再懸濁した。細胞濃度を加減して、10×10細胞/mLとし、0.625mMの最終濃度のCFSEと共に、5分間インキュベートした。細胞を即時に40mLの氷冷DPBS/5%ブタ血清中で洗浄し、300×Gで10分間遠心分離した。細胞を再度25mLのDPBS/5%ブタ血清中で洗浄し、前回と同様に遠心分離した。細胞を10mLのRPMI完全培地中で洗浄した。この洗浄は、3回目でありかつ最終回でもあった。細胞濃度を加減して、5×10細胞/mLの最終濃度とした。以下の研究テンプレートに従って、標識したPBMCを、アッセイプレートに添加した。AFG−104培地を吸引し、100マイクロLのRPMI完全培地で交換した。100マイクロLのRPMI完全培地を、非刺激ウエルに添加し、RPMI完全培地中に20マイクロg/mL ConAを有する100マイクロLの培地を、刺激ウエルに添加し、4.5%グルコース−RPMI完全培地を、ビヒクルの細胞に添加した。研究テンプレートに従って、96ウエルプレート中に、1ウエル当たり500,000標識PBMCを蒔いた。プレートを、37℃、大気O(高いO)、加湿して、5%CO、窒素なしで、5日間インキュベートした。与えられた各血液試料について、すべての条件を、3つ組みで完了した。サブセットの血液試料について、ビヒクル刺激を完了したが、培地単独と有意に異なることはなかった。同時培養5日後、フローサイトメトリーのために、細胞を96ウエルプレートからフローチューブへ移すことによって、細胞を採集した。間接染色を、標準的なプロトコールに従って実施した。使用した一次抗体は、ビオチン統合マウス抗−ブタCD3モノクローナル抗体であり;続いて、ストレプトアビジン−PE−Cy7二次試薬に曝した。細胞を、200マイクロLの流し洗浄緩衝液中に再懸濁し、Coulter FC500装置上で解析した。
結果:収集した試料について、分裂指数を、ベースライン、および治療後第3日または第30日において計算し、次いで、in vitroにおいて、培地、ビヒクル、pABM−SCまたはConAを用いて誘発した。ConAを用いて刺激したCD3+細胞については、第3日または第30日における、すべての動物からの平均分裂指数は、治療前および剖検時における、ビヒクルおよびpABM−SC治療動物からのCD3+細胞の分裂指数よりも有意により高かった(p<0.05)。図17を参照されたい。
(実施例11)
臨床開発
最初の急性心筋梗塞から30〜60日後の成人コホートに、心内膜心筋注射により投与した、単回漸増用量のhABM−SCの安全性を評価するために、第1相、非盲検、用量増加研究が行われた。この研究の第1の目的は、NOGA(商標)またはNOGA XP(商標)電気機械的心臓マッピングシステム(electromechanical cardiac mapping system)によって案内されるMYOSTAR(商標)カテーテルを使用して、複数の心内膜心筋注射によって送達された単回漸増用量のhABM−SCの安全性および実現可能性を調査することであった。第2の目的は、左心室容積、寸法、心筋梗塞のサイズおよび電圧によって測定される、単回漸増用量のhABM−SCの予備的な有効性を調査することであった。
研究プロトコールにより、試験対象を、安全性について頻繁にモニターして12カ月間追跡する。有効性の査定は、第90日および第6月の追跡調査来院時に実施される。意図する研究集団は、先行する30日以内に急性心筋梗塞(AMI)を発症し、経皮的血管再生による治療が成功し、TIMI IIまたはより高い血流を回復し、心筋灌流イメージング(SPECT)によって測定した場合、30%以上の左室駆出分画を示す、30〜75歳齢の同意した成人である。
選択および除外基準:この研究の選択基準は、(1)30〜75歳齢であること(すべて);(2)(心筋灌流イメージング[SPECT]によって確認されたMIと一致するECG変化に加えて、正常レベルと比較して、心特異的トロポニンI(cTnI)酵素濃度の倍加を引き起こした、最も最近のMIとして定義される)AMIから30〜60日が経過していること;(3)経皮的血管再生が成功し、梗塞領域へのTIMI IIまたはより高い血流を回復したこと;(4)出産可能な女性の場合、妊娠検査(血清_hCG)が負であること(投与前24時間以内);(5)心筋灌流イメージング(SPECT)によって測定した場合、左室駆出分画(LVEF)が、>30%であること;(6)ベースラインにおいて、心臓酵素試験(CPK、CPK MB、cTnI)が正常範囲内であること;(7)通院可能でなければならないことを含む。
この研究の除外基準は、(1)登録6カ月以内の、経皮的または外科的な血管再生を必要とする場合がある顕著な冠状動脈の狭窄;(2)左心室(LV)の血栓(移動性または壁在性);(3)高いグレードの房室ブロック(AVB);(4)AMI後>48時間の、頻繁な、再発性、持続性(>30秒)または非持続性の心室頻脈;(5)心臓内のマッピングおよび注射の手順の間に対象の安全を妨げる恐れがある臨床的に顕著な心電図上の異常;(6)制御されてない心拍数を伴う心房細動;(7)重度の心臓弁疾患(例えば、大動脈狭窄、僧帽弁狭窄、弁の交換を必要とする重度の心臓弁機能不全);(8)心臓弁交換の病歴;(9)突発性心筋症;(10)重度の末梢血管疾患;(11)正常上限(ULN)の>3倍の肝臓酵素(アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ[AST]/アラニンアミノトランスフェラーゼ[ALT]);(12)>2.0mg/dLの血清クレアチニン;(13)先行する3年以内の活性な癌の病歴(基底細胞癌を除く);(14)過去の骨髄移植;(15)既知のヒト免疫不全ウイルス(HIV)感染;(16)胸部X線(CXR)または血液培養による、同時感染または敗血症の証拠;(17)登録前30日以内の実験的臨床治験への参加;(18)登録前6カ月以内のアルコールまたは娯楽的薬物の乱用;(19)登録前14日以内の大規模な外科手術または大外傷;(20)既知の自己免疫疾患(例えば、全身性エリテマトーデス[SLE]、多発性硬化症);(21)プロトロンビン(PT)または部分トロンボプラスチン時間(PTT)の、検査正常値と比較した、臨床的に顕著な上昇;(22)血小板減少(<50,000/mm3の血小板数);(23)先行する3カ月以内の、抗糖尿病薬治療計画の変更、またはHbAlc>7.0%として定義される、不適切に制御されているI型またはII型糖尿病;(24)収縮期血圧(SBP)>180mmHgおよび/または拡張期血圧(DBP)>100mmHgとして定義される、制御されていない高血圧;(25)AMI>24時間後の向イオン性薬物の使用;(26)治験責任者の意見によると、対象を過度の危険に曝すまたは研究の目的を妨げる恐れがある、血行動態不安定、不安定な不整脈および挿管等のその他の併存する状態;(27)治験責任者の意見によると、対象の、プロトコールに従う能力を妨げる、対象の安全を損なうまたは研究結果の解釈を妨げる恐れがある何らかのその他の主要な病気;ならびに(28)適切なCTスキャン評価のための造影剤注射に対する禁忌症(アレルギーまたは損なわれた腎機能のいずれか)を含む。
研究薬物の投与量および投与:同一コホートの対象には、3日より短い間隔では投与せず、以前のコホートのすべての対象について、少なくとも3週間の安全性データを精査してから、次のコホートの投与までに、約4週間の間隔をあける。
コホート 用量
コホート1 30×l0細胞
コホート2 100×l0細胞
コホート3 300×10細胞
コホート4 300×10細胞またはMTD
投与当日には、ベースライン評価の完了後およびNOGA(商標)またはNOGA XP(商標)電気機械的マッピングシステム(Biosense Webster、Diamond Bar、CA)を用いた経皮的心室マッピングの直後に、hABM−SCの複数、逐次の注射を、MYOSTAR(商標)カテーテルを使用して、経皮的にLVから接近して心筋中に直接送達する。
研究手順:予定されているhABM−SC投与前21日以内に、見込みがある対象から同意を得、スクリーニングを行う。投与は、AMIから30〜60日後以内に行わなければならない。また、適格性を決定するためのスクリーニング手順は、病院のSOPが追加(すなわち、カテーテル処置の直前)の試験を必要としない限り、ベースラインの値としても使用する。治療の有効性についてのベースラインの試験は、6分間歩行試験、NYHA分類、B型ナトリウム利尿ペプチド(BNP)濃度についての血液分析、心エコー、左右の心臓カテーテル処置、心筋灌流イメージング(SPECT)、およびNOGA(商標)またはNOGA XP(商標)電気機械的マッピングからなる。入院当日には、追加のベースラインの血液試験(出産可能な女性対象の場合、妊娠検査[血清_hCG]を含む)を行い、適格性を確認する。投与の当日(研究第0日)には、対象に、NOGA(商標)またはNOGA XP(商標)電気機械的心臓マッピングを行い、MYOSTAR(商標)カテーテルを左心室中に留置する。hABM−SCの用量を、複数、逐次の心内膜心筋注射により、(NOGA(商標)またはNOGA XP(商標)によって画定された)損傷した心筋組織中に投与する。hABM−SCの投与後、起こり得る壁内の穿孔を検出するために心エコーを実施し、対象を集中治療室(ICU)に直接入れて、連続心臓遠隔測定によりモニターしながら、最短24時間観察する。合併症のない安定な対象は、ICUから、レベルのより低い病室に移し(心臓モニターを行う)、次いで、投与手順から72時間経過すると退院帰宅させる。合併症を有する対象は、ICUに留め、安定し、レベルのより低い病室に移すのが適切になるまで、最適な医療管理下に置く。安全性評価を、hABM−SCの投与後第7、14、21、60および90日、ならびに第6および12月に実施する。有効性の評価を、手順後第90日および第6月に実施し、これには、それぞれ、コントラスト増強心エコー、心筋の再灌流および生存率の解析(SPECT)、左右の心臓カテーテル処置(第90日のみ)、6分間歩行試験、NYHA分類、ならびにNOGA(商標)またはNOGA XP(商標)電気機械的マッピング(第90日のみ)によって測定される、左心室の容積、寸法、心筋梗塞のサイズおよび電圧が含まれる。
この研究の安全性エンドポイントは、(1)研究プロトコール中に詳述する有害事象;(2)CBC、CMP、CPK/CPK MB、cTnl、PT/PTTおよびHLA抗体解析を含めた血液または血液構成成分の、ベースラインからの臨床的に顕著な変化;(3)心電図(ECG)または心臓の遠隔測定によって査定された心臓の電気的な活動の、ベースラインからの臨床的に顕著な変化;(4)24時間ホルター心電図によって査定された心臓の電気的な活動の、ベースラインからの臨床的に顕著な変化;(5)(手順後の)心エコー図によって査定された周術期心筋穿孔;ならびに(6)集中的な神経学的検査を含めた身体検査によって査定された肉体的および心理的な状況の、ベースラインからの臨床的に顕著な変化を含む。脳血管アクシデント(脳卒中)と一致する徴候および症状が観察される場合には、神経学的な助言を得て、さらに評価する
有効性のエンドポイント:モニターすべき有効性のエンドポイントは、(1)心筋灌流イメージング(SPECT)によって測定される、ベースラインと比較した収縮末期容量および/または拡張末期容量;(2)心筋灌流イメージング(SPECT)によって測定される、ベースラインと比較した心筋梗塞のサイズ;(3)コントラスト増強2−D心エコーによって測定される、ベースラインと比較した収縮末期寸法および/または拡張末期寸法;(4)NOGA(商標)またはNOGA XP(商標)電気機械的マッピングによって測定される、ベースラインおよび(主要な実験室から提供された)以前の対照と比較した、hABM−SCを注射した心筋領域における活動電位電圧の振幅;(5)左右の心臓カテーテル処置によって決定される、ベースラインと比較した心拍出量および圧力勾配;(6)6分間歩行試験によって査定される、ベースラインと比較した生活の質;ならびに(7)定期身体検査を実施する医師によって査定される、ベースラインと比較した、機能による心血管疾患のクラス(NYHA機能分類スキーム)を含む。
hABM−SCの心内膜心筋への送達:hABM−SCは、心室チャンバー内部から、カテーテルにより案内された直接的な注射によって心筋へ送達される。hABM−SCの心内膜心筋への送達は、NOGA(商標)Cardiac Navigation System(in vivoにおける、インタクトな心筋の物理的、機械的および電気的な特性の三次元視覚化のための最も高度なシステムの1つ;Biosense−Webster製、Diamond Bar、CA)の援助によって達成される。実際の注射は、Cordis MYOSTAR(商標)/カテーテルを用いて実施する。NOGA(商標)システムによって、左心室の心機能のリアルタイムの観測、心臓組織の損傷の検出、カテーテルの尖端の観察および留置が可能になる。AMI後の患者の衰弱した心臓の状態を考慮して、(心臓切開による送達または直接的な心臓内への送達と比較した場合)比較的非侵襲性の送達システム、すなわち、NOGA(商標)マッピングシステムと併用するMYOSTAR(商標)Injection Catheterを、hABM−SCの投与のために選択した。
予備的な結果:5人の患者から、予備的な結果が得られている。最初の3人の患者は、最初の用量群(30×10細胞)に含まれ、残りの2人の患者は、第2の漸増用量(100×10細胞)を投与された。全体的に、hABM−SCは、すべての患者において耐用性良好であり、数人の患者において認められた心機能の改善の何らかの傾向を示した。以下に、より詳細な結果を論じる。
安全性に関する知見:いずれの患者においても、(治療の前および後の抗体プロファイリングによって測定した場合)同種異系の免疫応答は見出されなかった。
心機能の査定:NOGA電気機械的マッピング:機能のマッピングを、治療時および細胞治療後第90日において実施した。代表的な単極性電圧マップが、第1用量コホートの第2患者から得られた。明確な電圧の不足を、梗塞領域において認めることができた(データ示さず)。15回の細胞注射を、梗塞の辺縁部において、単極性電圧を案内として使用して実施した。追跡第90日に、単極性電圧の明確な改善を認めることができ、梗塞の区域中に正常に近い電圧が広がっていた。類似の程度の電圧の改善を、第1、3および4患者においても認めた(データ示さず)。
心筋灌流イメージング(SPECT):灌流イメージングを、ベースライン時、細胞治療後第90日および第6月において、以前に公開されている方法に従って実施した。
すべての画像を、デジタルでとらえ、解析した。この解析から、24時間の洗い出し再スキャンと併せて、基礎条件およびアデノシンストレス条件下において、駆出分画、灌流不足のサイズおよび心室容積を導いた。以下に、各時点における、各患者についての結果を論じる。
灌流不足:一般に、灌流不足のサイズは、全体的な梗塞のサイズを示すと考えられているが、これは、治療患者については、追跡の6カ月にわたり、減少する、または未変化に留まるのいずれかであった。全心室壁の4〜5%未満までに解消した不足を意味する「臨床的に顕著である」とみなされる不足の減少を、2人の患者が示した。これらの症例の両方において、改善した領域は、NOGAマッピングによって測定された電圧の改善した領域に対応した。NOGAマッピングは、研究段階であるとみなされているが、このデータは、単極性電圧が、梗塞サイズの測定に代わることができるという仮説の妥当性を支持している。
駆出分画(EF):一般に、研究した患者における駆出分画は、改善するか、または比較的未変化に留まった。1人の患者は、全体的なEFの顕著な(6カ月の間に63%から50%への)減少を経験したが、この患者は、細胞治療の過程の間に、細胞の完全な用量が実際に心内膜心筋に投与されたか否かが疑われる重大な有害事象を経験した。2人の患者は、この患者群について予想された増加をはるかに上回るEFの増加を示した。プラセボ対照を欠くことから、この改善の機構についての何らかの結論を導くことはできない。
拡張末期容量(EDV):EDVを、ベースライン時ならびに治療後第90日および第6月において測定した。一般に、EDVは、すべての患者において、6カ月の追跡期間にわたり未変化に留まった。このことから、これらの患者においては、顕著なリモデリングは生じなかったことが示唆されている。
図18は、3人の患者における、ベースライン(BL)測定値を、hABM−SCを用いた治療90日後に得た測定値と比較することによる、心臓の修復された灌流不足のサイズの変化を示す。図19は、ベースライン(BL)測定値を、hABM−SCを用いた治療90日後に得た測定値と比較することによる、3人の患者において測定した心臓の駆出分画の変化を示す。
(実施例12)
赤血球細胞のin vitro生成のための、ヒトABM−SCおよびそれに由来する組成物
骨髄の微小環境が、造血を支持および調節するために必要なマトリックス分子、増殖因子およびサイトカインの必須の組合せをもたらすことはよく知られている(Dexterら、1981年)。造血細胞の自己複製および系列によって制限される分化を推進することが知られている、栄養因子の全部ではないにしても、大部分が、間葉系支持細胞に由来する(Quesenberryら、1985年)。RoeckleinおよびTorok−Storb(1995年)は、これらの細胞の比較的純粋な集団の内部であっても、造血を示差的に支持する亜集団を単離することができることを示した。これらの以前の刊行物に記載されている不死化クローンとは異なり、本明細書の記載に従って活用するhABM−SCは、これらに限定されないが、IL−6(Ullrichら、1989年)、LIF(Coryら、1991年)、SDF−1(Hodoharaら、2000年)、SCF(Daiら、1991年)、アクチビン−A(Shaoら、1992年)、VEGFおよびIGF−II(Miharadaら、2006年)を含めた、赤血球新生を誘導および維持するために重要な多くの因子を分泌する、CD45陰性、CD90/CD49c同時陽性、非造血性の支持細胞の純粋な集団である(図20)。
造血前駆体(例えば、胚性幹細胞(ES)、造血幹細胞(HSC)、臍帯血細胞(CBC)または方向付けされた赤芽球前駆体(BFU−E))の出発集団から赤血球細胞を生成するために、ヒトABM−SCおよび/またはそのような細胞によって生成された組成物を活用して、造血前駆体の赤芽球への増殖および分化のために必要な、またはそうした増殖および分化を補うために必要な赤血球新生因子の「カクテル」を送達することによって、赤血球新生を、誘導、増強および/または維持することができる。図20を参照されたい。
(実施例13)
細胞由来組成物および栄養因子の生成、単離、精製および包装
二段階のダウンストリームバイオプロセスが、ヒトABM−SCおよびexABM−SCによって生成された分泌増殖因子、サイトカイン、可溶性受容体およびその他の巨大分子等の組成物を、製造、収集および精製するために開発されている。細胞によって生み出された化学量論比等で生成された、分泌細胞組成物のこのカクテルは、再生促進性の治療用細胞培養試薬として、かつ/またはin vitroにおいて、細胞および組織の再生を研究するための研究ツールとして絶大な可能性を有する。そのような組成物はまた、懸濁培地中の出発赤血球前駆細胞集団の増殖および系列に適した分化を支持するための、細胞自体の代替物としても使用することができる。
無血清馴化培地の生成
凍結保存されたヒトABM−SC(ロット番号:P25−T2S1F1−5)を解凍し、1リットルの、4mM L−グルタミン(HYCLONE Laboratories Inc.、Logan、UT、USA カタログ番号:SH30255.01)を補ったAdvanced DMEM(GIBCO、カタログ番号:12491−015、ロット:284174(Invitrogen Corp.、Carlsbad、CA、USA))中に再懸濁する。
細胞を、Corning(登録商標)CellBind(登録商標)polystyrene CellSTACK(登録商標)ten chamber(カタログ番号:3312、(Corning Inc.、NY、USA))中に、1cm当たり20,000〜25,000細胞の密度で播種する。CellSTACK(登録商標)ten chamberユニットの一方のポートに、CellSTACK(登録商標)Culture chamber filling accessory(Corning(登録商標)カタログ番号:3333、(Corning Inc.、NY、USA))を付け、他方のポートには、CellSTACK(登録商標)Culture chamber filling accessory 37mm、0.1μM filter(Corning(登録商標)カタログ番号:3284、(Corning Inc.、NY、USA))を付ける。
培養物を、37℃±1℃のインキュベーター中に置き、血液ガス混合物(5±0.25%CO、4±0.25%O、残部は窒素(GTS、Allentown、PA))を用いて、5±0.5時間通気する。播種24±2時間後、培地を除去し、1リットルの新鮮培地で交換し、前記の記載に従って通気する。約72±2時間後、生物学的安全キャビネット内で、無血清馴化培地を、CellSTACK(登録商標)ten chamberユニットから無菌的に取り出し、1リットルのPETG瓶に移す。それに続いて、無血清馴化培地を、接線フローろ過(tangential flow filtration)によって処理する。
無血清馴化培地の単離および精製
接線フローろ過(TFF)を、上記の記載に従ってCellSTACK(登録商標)ten chamberユニットから回収した無血清馴化培地のリザーバ上で実施する。100キロダルトン(kD)の分子量カットオフを有するポリスルホン製中空繊維(カタログ番号:M1ABS−360−01P(Spectrum Laboratories,Inc.、Rancho Dominguez、CA、USA))を利用した。馴化した無血清のリザーバ(貯留物(retentate))を、中空繊維の管腔を管腔の面に対して接線方向に通して再循環させる。100kD以下の分子量を有する分子は、管腔を通過して、2リットルのPETG瓶中に入り;この画分は、透過物またはろ液と呼ばれる。貯留物は、容積が約50mL未満まで減少するまで連続して再循環させる。それに続いて、貯留物は廃棄し、さらなる処理のために、透過物は保持する。得られた透過物(約1リットル)は、低分子量の分子を含有する清澄な、無血清溶液であり、細胞デブリおよび大型の巨大分子は含まない。これを、本明細書では、第1画分と呼ぶ。
それに続いて、第1画分に対して、10キロダルトン(kD)の分子量カットオフを有するポリスルホン製中空繊維(カタログ番号:M11S−360−01P(Spectrum Laboratories,Inc.、Rancho Dominguez、CA、USA))を使用して、追加のTFFを行う。引き続き、第1画分を貯留物として使用し、中空繊維の管腔を管腔の面に対して接線方向に通して再循環させる。≦10kDのより小型の分子(すなわち、アンモニア、乳酸等)が、管腔を通過することが可能である。貯留物の容積が100mLまで減少したら、溶液のダイアフィルトレーションを開始する。1リットルの、フェノールレッドを含まないアルファ−MEM(HYCLONE、カタログ番号:RRl1236.01(HYCLONE Laboratories Inc.、Logan、UT、USA))を、貯留物のリザーバに、透過物がポンプで汲みだされる速度と同一の速度で添加し;したがって、リザーバの容積を一定に維持する。得られた貯留物は、分子量が10kDから100kDまでの範囲の小型分子のみを含有し;これを、本明細書では、第2画分と呼ぶ。
第2画分に対して、50キロダルトン(kD)の分子量カットオフを有するポリスルホン製中空繊維(カタログ番号:M15S−360−01P(Spectrum Laboratories,Inc.、Rancho Dominguez、CA、USA))を使用して、追加のTFFを行うことによって、第2画分をさらに処理することができる。したがって、第2画分を、中空繊維の管腔を管腔の面に対して接線方向に通して再循環させる。≦50kDのより小型の分子が、管腔を通過する。両方の処理ストリームを、産物として保持する。得られた透過物/ろ液は、主として、10kD〜50kDの分子で構成され(第3画分)、一方、貯留物は、50kD〜100kDの範囲の巨大分子を含む(第4画分)。
それぞれの得られた画分を、60mL PETG瓶(カタログ番号:2019−0060、Nalgene Nunc International Rochester NY)中で凍結する。
それに続いて、そのような単離タンパク質画分に対して、さらなる無菌的ダウストリーム処理および包装を行うことができる。この場合、そのような組成物を、透析、凍結乾燥し、LYOSPHERES(商標)(BIOLYPH(商標)製、Hopkins、Minnesota、USA)等の乾燥状態の生体適合性マトリックス中に再構成することができる。
(実施例14)
CD34+臍帯血細胞(CBC)の単離、凍結保存および増殖
系列が方向付けされた赤血球細胞(CFU−Eまたは網状赤血球)の大規模な生成物を、幹細胞または赤芽球前駆体(例えば、臍帯血細胞、胚性幹細胞、造血幹細胞およびBFU−E)の出発集団から、以下に記載する方法を利用して製造することができる。
健常な満期出産新生児から臍帯血をヘパリン処置血液収集袋中に収集する。塩化アンモニウム溶解溶液を臍帯血に添加し、次いで、この混合物を、室温、300×gで15分間遠心分離することによって、清浄な有核細胞調製物を作製する。上清を、細胞ペレットから吸引し、細胞ペレットを、5%ヒト血清アルブミンを有するBSSD(洗浄溶液)中で洗浄する。細胞を再度、室温、300×gで15分間遠心分離し、洗浄溶液を、細胞ペレットから吸引によって除去する。CD34+細胞を、MASC LSカラム(MACS(登録商標);Miltenyi Biotech、Gladbach、Germany)を使用する磁気細胞分離によって、確立されたプロトコールを使用して分離する。それに続いて、CD34+CBCを、CSM−55中に、約2×10細胞/mLで再懸濁し、速度制御フリーザーを使用して凍結保存する。
BSSD(4.5%デキストロースを有する平衡塩類溶液)を、以下のように調製する。平衡塩類溶液であるSterile Irrigating Solution(BSS;Baxter、Deerfield、IL、USA)に、450±0.5グラムのデキストロース(EMD Life Sciences、Gibbstown NJ USA)を添加し、BSSを用いて10.0リットルの最終容量とする。
CSM−55(凍結保存用培地5%DMSO、5%HSA)を、以下のように調製する。2リットルの瓶中で、1.4リットルのBSSDを、400mLの25%HSA(25%ヒト血清アルブミン溶液、ZLB Behring製、IL、USA)および200mLの50%DMSO(50%ジメチルスルホキシド、Edwards Lifesciences製、Irvine Ca USA)と組み合わせる。
洗浄溶液を、400mLのBSSDと100mLの25%HASとを用いて調製する。
懸濁培地中でのCD34+CBCの増殖
それに続いて、細胞を、1.0U/mL組換えヒトEPO(R&D Systems、カタログ番号:287−TC)、10個LYOSPHERES(商標)/Lを補ったStemSpan(登録商標)H300(StemCell Technology)中に再懸濁し、使い捨てのHYCLONE(商標)、灌流BIOPROCESS CONTAINER(商標)(バイオリアクター)または等価物中に、1.0×10/mLの細胞濃度で接種する。培養物を、新鮮培地の連続的な流れを使用して、37℃、5%CO、4%O残部は窒素に、3週間維持する。第14日に、Miharadaら、2006年の記載に従って、培養物に、糖質コルチコイドアンタゴニストであるミフェプリストンを補って、除核を加速させる。新鮮培地の連続的な流れは、第21日の採集まで、これらの条件下で、一定速度で維持する。
ヒトABM−SCフィーダー層上でのCBCの増殖
凍結保存したヒトABM−SCを解凍し、1.0U/mL組換えヒトEPO(R&D Systems、カタログ番号:287−TC)、4mM L−グルタミン、10%ロット選択、ガンマ線照射、ウシ胎仔血清(Hyclone)を補ったAdvanced RPMI Media1640(INVITROGEN(商標))中に再懸濁し、40層のcell culture factory(Corning)中に、10,000細胞/cmの密度で播種し、37℃で、5%CO、4%Oおよび残部は37℃の窒素下に維持する。第5日には、2分の1の容量の使用済み培地を、培養物から除去し、1.0×10CBC/mLと共に、2分の1の容量の新鮮培地をさらに添加することによって補充する。それに続いて、新鮮培地の不連続な流れ(オン−オフ−オン)を与えて、培地条件が、新鮮(オン)から馴化(オフ)へ、さらに再度新鮮培地(オン)に戻っての間を循環するのを可能にする。第14日には、上記の記載に従って、培養物に、糖質コルチコイドアンタゴニストであるミフェプリストンを補って、除核を加速させる。同時培養を、第21日の採集まで、これらの条件下で維持する。
(実施例15)
ABM−SCは、スカベンジャー受容体およびアンタゴニストを分泌し、腫瘍壊死因子−アルファのレベルを用量依存性の様式で減少させる
背景:本発明の実施形態は、対象の有害な免疫活性(炎症または自己免疫活性等)を、治療有効量のexABM−SCまたはexABM−SCによって生成された組成物を送達することによって、治療、低減または予防するための方法および組成物を含む。本発明の実施形態は、in vitroにおいて天然に存在する分泌組成物または分泌組成物の基礎レベルの生成を利用する、exABM−SCまたはそれによって生成された組成物の活用を含む。あるいはまた、本発明の実施形態は、exABM−SCを操作して、(例えば、TNF−アルファ等の炎症促進性因子の投与によって)生成される組成物の分量および種類を調節(上方制御または下方制御)することによる、exABM−SCまたはそれによって生成された組成物の活用も含む。
例えば、現在までに、exABM−SCが、サイトカインである腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)に関する少なくとも1つのスカベンジャー受容体、およびインターロイキン−1受容体(IL−1R)の少なくとも1つのアンタゴニスト、およびサイトカインであるインターロイキン−18(IL−18)の少なくとも1つの結合タンパク質(アンタゴニスト)を生成することが見出されている。したがって、本発明の実施形態は、治療上有用なタンパク質を未変性の形態で一貫して分泌する安定な細胞集団(exABM−SC等)の使用および投与のための方法および組成物を含む。
本明細書で使用する場合、用語「安定な細胞集団」は、単離し、in vitroにおいて培養した細胞集団を意味し、この細胞集団は、生存哺乳動物生物体(マウス、ラット、ヒト、イヌ、ウシ等)中に導入した場合、新しい(1つまたは複数の)細胞型((1つまたは複数の)神経細胞、(1つまたは複数の)心筋細胞、(1つまたは複数の)骨細胞、(1つまたは複数の)肝細胞等)に分化している細胞の検出可能な生成を生じることはなく、当該細胞集団中の細胞は、検出可能なレベルの少なくとも1つの治療上有用な組成物(可溶性TNF−アルファ受容体、IL−1Rアンタゴニスト、IL−18アンタゴニスト、表1A、1Bおよび1Cに示す組成物等)を分泌し続ける、またはそうした組成物を分泌する能力もしくはそうした組成物の分泌を誘導する能力を維持し続ける。
本発明の目的では、「スカベンジャー受容体」は、(膜に結合している、または細胞外環境中に遊離しているのいずれかの)任意の可溶性のまたは分泌された受容体であって、その同族のリガンドに結合およびそれを中和することが可能である受容体を意味することを意図する。
また、上記に列挙した炎症促進性因子に加えて、本開示を考慮すると、本発明の細胞集団によって生成される組成物の濃度および種類を操作するためには、本発明の細胞集団は、現在知られているまたは今後発見もしくは同定される因子も、任意の数、種類、組合せおよび/または異なる濃度で処理することができることが理解される。例えば、本発明の細胞集団は、好ましくは、IL−1アルファ、IL−1ベータ、IL−2、IL−12、IL−15、IL−18、IL−23、TNF−アルファ、TNF−ベータおよびレプチン等の因子を用いて処理することができる。しかし、好ましい因子のこの短いリストには、本発明の細胞集団を処理するために使用することができる異なる組成物の数に関して制限的である意図もなく、かつそのように解釈してもならない。また、(短い例として、核酸、脂質、炭水化物等のその他の生物学的巨大分子、ならびにジメチルスルホキシド(DMSO)および亜酸化窒素(NO)等の小型分子および化学物質等を含めた)多くのその他の型の化合物も、本発明の細胞集団を操作するために使用することができることが理解されるように、これらの組成物がタンパク質に制限されることもない。
方法:酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)(これについても以下に記載する)中で使用するために、無血清馴化培地の生成を、以下の記載に従って実施した。凍結保存されたヒトexABM−SC(ロット番号:MFG−05−15;約43回の集団倍加時)を解凍し、4mM L−グルタミン(カタログ番号:SH30034.01.ロット番号:134−7944、(HYCLONE(C)Laboratories Inc.、Logan、UT、USA))を補ったAdvanced DMEM(GIBCO(商標);カタログ番号:12491−015、ロット番号:1216032(Invitrogen Corp.、Carlsbad、CA USA))中に、10ng/mL TNF−αを有する状態と有しない場状態とで再懸濁した。次いで、細胞懸濁液を、T−225cmCELLBIND(商標)(Corning Inc.、NY、USA)培養フラスコ(培養表面が、特許されているマイクロ波プラズマ処理を用いて処理されている;米国特許第6,617,152号を参照されたい)(n=3)中、36mLの培地中に、10,000、20,000、40,000細胞/cmで播種した(各条件につき、n=3)。40,000細胞/cmで播種した熱不活性化細胞を、陰性対照として使用した。一定分量を無菌チューブへ移し、それを、(効率的な熱伝達のために)水を含有する70℃の加熱ブロック中で、約40分間インキュベートすることによって、細胞を熱不活性化した。培養物を、37℃の加湿した、3つのガスを有するインキュベーター(4%O、5%CO、残部は窒素)中に、約24時間置いた。次いで、同じ日に、培養物に、新鮮培地を再供給して、非付着性デブリを除去し、インキュベーターに戻した。第3日に、細胞培養培地を、20mLのCENTRICON(商標)PLUS−20 Centrifugal Filter Unit(Millipore Corp.、Billerica、MA、USA)を使用し、製造者の指示に従って濃縮した。手短にいうと、濃縮器を、1140×Gで45分間遠心分離した。濃縮した上清(100×最終濃度)を、清浄な2mLクライオバイアルに移し、後の使用まで、−80℃で保管した。
これらの接着培養物中のヒトABM−SCから生成された特定の分泌タンパク質のレベルを決定するために、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)を、第3日に、上記の記載に従って収集した、100×濃縮の、馴化した細胞培養の上清上で実施した。アッセイの当日、使用前に、上清を解凍し、室温まで平衡化させた。ELISA解析を実施して、TNF−α、可溶性TNF−RI(sTNF−RI)、可溶性TNF−RII(sTNF−RII)、IL−1受容体アンタゴニスト(IL−IRA)およびIL−2受容体アルファを検出した(製造者の指示に従って実施し;すべてのキットは、R&D Systems,Inc.(Minneapolis、MN、USA)から購入した)。
結果から、臨床上意味のあるレベルの分泌スカベンジャー受容体(例えば、sTNF−RI)および受容体アンタゴニスト(例えば、IL−IRA)が、これらの接着培養物によって生成され、これらのレベルを、細胞の濃度または用量を加減することによって制御することができることが実証されている(図21〜23)。重要なことには、また、これらのデータから、細胞が、それらが置かれた炎症性の環境に応答することも実証されている。例えば、強力な炎症性サイトカインであるTNF−アルファを用いて処置すると、細胞は、sTNF−RII(図22B)およびIL−IRA(図23)の分泌を上方制御する。興味深いことに、これらの試料培養物中、TNF−アルファのレベルは、細胞の播種密度を増加させる毎に有意に減少した(図21)。このことから、TNF−アルファ自体が、ABM−SCまたはABM−SCが分泌した因子のいずれかによって何らかの方法で捕捉されたことが示唆されている。
sTNF−RIおよびsTNF−RIIの両方が、TNF−アルファに結合し、その生物学的活性を中和することができることは十分に確立されている。測定可能なレベルのTNF受容体の両方の形態およびTNF−アルファ自体のそれぞれが、細胞播種密度が増加する毎に有意に減少していることから、このアッセイ系では、ABM−SC由来のsTNF−RIおよびsTNF−RIIが、TNF−アルファに結合し、それをマスクしている可能性が高い。
熱不活性化細胞のみを含有する培養物中では、測定した可溶性受容体および受容体アンタゴニストの検出可能なレベルは認められなかった。アッセイ条件間における統計学的比較を、一元配置分散分析によって決定した。
(実施例16)
骨形成誘導アッセイ:ヒトABM−SC細胞は、約25回の集団倍加を超えて増殖させた細胞集団を標準的な骨誘導条件に曝した場合または約30回の集団倍加を超えて増殖させた細胞集団を増強した骨誘導条件に曝した場合、in vitroにおいては、骨分化の性質を示さない
方法:ヒトABM−SCおよびexABM−SCを、1ウエル当たり、以降Mesenchymal Stem Cell Growth Medium(MSCGM(商標))と呼ぶ、MSCGM(商標)SingleQuot Kit(Lonza、カタログ番号:PT−4105)を補った、2.4mLのMesenchymal Stem Cell Basal Medium(MSCBM(商標);Lonza、カタログ番号:PT−3238)を有する6ウエル培養皿(Corning、カタログ番号:3516)中に、3100細胞/cmで播種した。約4時間後、MSCGM(商標)を、適切な試験条件に変化させた。陰性対照のウエルは、MSCGM(商標)単独または5ng/mL組換えマウスNoggin/Fc Chimer(R&D Systems、カタログ番号:719−NG)を補ったMSCGM(商標)のいずれかを再供給したウエルであった。試験ウエルは、Osteogenesis Induction Medium(OIM;Lonza カタログ番号:PT−3924およびPT−4120)単独(標準的な骨誘導条件)または5ng/mL組換えマウスNoggin/Fc Chimerを補ったOIM(増強した骨誘導条件)のいずれかを用いて処理したウエルであった。次いで、培養物を、加湿した、COインキュベーター中、37℃で維持し、新鮮培地を、3〜4日毎に2週間再供給した。14日後、培養物を処理して、Calcium Liquicolorキット(Stanbio、カタログ番号:0150−250)を製造者の指示に従って使用してカルシウムを決定した。SpectraMax Plus384マイクロプレートリーダーを使用して、550nmで、皿を読み取った。
結果:研究ロット番号:MCB109由来のヒトABM−SCおよびexABM−SCを、標準的な骨誘導条件(OIMのみ)下または増強した骨誘導条件(OIMおよびモルフォゲンであるノギン;OIM+ノギン)下で培養した。陰性対照の培養物を、増殖培地単独(MSCGM(商標))またはノギンを補ったMSCGM(商標)(MSCGM(商標)+ノギン)のいずれかの中で維持した。
約16回の集団倍加時のABM−SCは、OIM培地にノギンを補った場合、約6倍のカルシウム沈着の増加を示した(すなわち、約16回の集団倍加時のABM−SCは、OIM条件下では、約5マイクログラムのカルシウム/ウエルを沈着し、OIM+ノギンの条件下では、約30マイクログラム/ウエルを沈着した)。ABM−SCは、標準的なOIM条件下では、約16回の集団倍加を超えると、検出可能なレベルのカルシウムを沈着する能力を喪失したが、これは、ノギンを補うことによって逆転させることができた(すなわち、約25集団倍加時のexABM−SCは、OIM条件下では、検出可能なカルシウムを沈着しなかったが、一方、これらの同じ細胞は、OIM+ノギンの条件下では、約5マイクログラムのカルシウム/ウエルを沈着した)。対照的に、約30回の集団倍加を超えると(例えば、約35および43回の集団倍加時)、exABM−SCは、試験した条件(標準的なOIMまたは増強したOIM)のいずれの下でも、検出可能なレベルのカルシウムを沈着しなかった。
(実施例17)
ABM−SCによる、IL−1受容体アンタゴニスト(IL−1RA)およびIL−18 結合タンパク質(IL−18BP)の発現
方法:約43回の細胞集団倍加を経たヒトABM−SC(ロット番号:P17−T2S1F1−5)を解凍し、ブレフェルジンAを3マイクログラム/mL(1×)で補ったAFG増殖培地中に、播種し、加湿した、5%COインキュベーター中に、37℃で24時間置いた。次いで、培養細胞を、培養フラスコから、ブタトリプシンを使用して除去し、洗浄し、フローサイトメトリーのために、CALTAG FIX & PERM(登録商標)染色プロトコール(CALTAG LABORATORIES;これは、現在、Invitrogen Corp.(Carlsbad、California、USA)の一部である)に従って調製した。細胞を、FITC統合マウス抗−ヒトIL−1受容体アンタゴニスト(IL−1RA;eBioscience、カタログ番号:11−7015、クローンCRM17)抗体、そのまま、または無標識ウサギ抗−IL−18結合タンパク質(IL−18BP;Epitomics、カタログ番号:1893−1、クローンEP1088Y)、1:10に希釈、のいずれかを用いて、いずれの場合も、室温で45分間染色した。次いで、FITC−ウサギFITC−標識ヤギ抗−ウサギ抗体を使用して、IL−18BPを検出した。アイソタイプ対応の対照を、陰性対照として含めた(Beckman Coulter)。
結果:ヒトexABM−SCは、TNF−アルファ等の炎症性シグナルの非存在下であっても、基礎レベルのIL−1受容体アンタゴニスト(IL−1RA;図24A)およびIL−18結合タンパク質(IL−18BP;図24B)を発現させる。
(実施例18)
ヒトABM−SCは、TNF−アルファおよびIL−13の発現を減少させ、かつ同時に、IL−2の発現を増加させる
方法:ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、1)マイトマイシンC処理した、同一ドナー(レスポンダー+自己)からのPBMC、または2)マイトマイシンC処理した、異なるドナー(レスポンダー+刺激者)由来のPBMCのいずれかを有する24ウエルプレート中、5%ヒト血清アルブミン、10mM HEPES、2mMグルタミン、0.05mM2−メルカプトエタノール、100U/mLペニシリンおよび100マイクロg/mLストレプトマイシンを含有するRPMI−1640中で同時培養した。各起源からのPBMCをそれぞれ、4×10細胞/ウエルで播種した。各条件について、培養物に、ヒトABM−SCを40,000細胞/ウエルの播種密度で補う場合と、補わない場合とを設けた。培養物を、加湿した、5%COインキュベーター中に、37℃で7日間維持して、培地を馴化した。馴化した細胞培養物の上清を収集し、種々のサイトカインの存在について、SEARCHLIGHT(商標)9−Plexアッセイ(Pierce Protein Research Products、Thermo Fisher Scientific Inc.、Rockford、IL)を使用して解析した。統計学的解析を、一元配置分散分析(分散の解析)によって実施した。
結果:混合性PBMC反応について予想されるように、同種異系のPBMC(レスポンダー+刺激者)の同時培養の結果、TNF−アルファおよびIL−13のレベルの著しい増加が生じた。しかし、ヒトABM−SCを用いて誘発した場合、IL−13およびTNF−アルファの両方が有意に減少し(P<0.001)、このことから、ABM−SCを治療に活用して、慢性炎症障害または移植片拒絶を、炎症性媒介物質の局限的なまたは血清のレベルを低下させることによって治療できるであろうことが示唆されている。図25A、BおよびCを参照されたい。
ABM−SCが、自己性の(レスポンダー+自己)および同種異系の(レスポンダー+刺激者)の両方の混合性PBMC培養物において、IL−2の発現上昇を誘導し(P<0.001)、かつ同時にPBMCの増殖を抑制する点は、注目に値する。この結果は、T細胞増殖の促進におけるIL−2の重要性を考慮すると、幾分か矛盾するように思えるが、最近になって、マウスにおいて、IL−2経路の混乱の結果、免疫不全ではなく、リンパ系の過形成および自己免疫が生じることが示されており、このことから、IL−2の主要な生理学的役割が、T細胞応答を、増強するのではなく、制限または調整するものであり得ることが示唆されている(Nelson、「IL−2, Regulatory T−Cells, and Tolerance」、Jour. Immunol. 172巻:3983〜3988頁(2004年))。さらに、IL−2はまた、現在、in vivoにおいては、T細胞応答を抑制することによる自己寛容の促進に関して決定的に重大な意味をもち、これが生じる機構は、CD4+/CD25+調節性T細胞の増殖および成熟を通してであることも知られている。したがって、ABM−SCを治療に利用して、T調節性細胞の成熟を、IL−2の上方制御の誘導を通して間接的に支持することによって、T細胞寛容を誘導することができるであろうことが企図される。
(実施例19)
ヒトABM−SCは、マイトジェン誘導末梢血単核細胞の増殖を阻害する
方法:ヒト成人骨髄由来体細胞(ABM−SC)を、in vitroにおいて、5%CO下の加湿インキュベーター中で96時間培養し、次いで、96ウエル丸底プレート上に、RPMI完全培地(HYCLONE(商標))中に、25,000生存細胞/mLの濃度で継代した。ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、独立に、RPMI完全培地中、250,000細胞/mLで、またはABM−SCのロットRECB801(約19回の集団倍加まで継代培養)もしくはRECB906(約43回の集団倍加まで継代培養)と共にいずれかで培養した。PBMCの増殖を刺激するために、培養物に、2.5マイクロg/mLフィトヘマグルチニン(Sigma Chemical Co.)を接種した。培養56時間後、細胞を、チミジン−[メチル−3H](Perking Elmer、1マイクロCi/ウエル)でパルスした。細胞を、第72時に、Filtermasterハーベスターを使用して、ガラスフィルター上に採集した。フィルターを、Omnifilter plater中で、NXT TopCountシンチレーションカウンターを使用して読み取った。ヒト間葉系幹細胞を、陽性対照として含めた(ヒト間葉系幹細胞は、Cambrex Research Bioproductsから入手した;これは、現在、Lonza Group,Ltd、Basel、Switzerlandが所有する)。統計学的解析を、一元配置分散分析(分散の解析)によって実施した。
結果:PBMCの誘導増殖は、ABM−SCのいずれのロットを用いてチャンレンジした場合も、有意に減少した(P<0.001)。図26を参照されたい。間葉系幹細胞(MSC)を、陽性対照として含めた。これらのデータから、ABM−SCは、全PBMC集団のマイトジェン誘導増殖を阻害するのみならず、このアッセイ系中のABM−SCの存在は、調製物中の種々の細胞亜集団(例えば、単核球、顆粒球、リンパ球)の増殖も誘導しないことが示唆されている。
参考文献

Claims (94)

  1. 1つまたは複数の生物学的組成物の治療上有用な量を器官、組織または対象に投与する方法であって、前記器官、組織または対象に骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団を投与することを含み、前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  2. 1つまたは複数の生物学的組成物の治療上有用な量を器官、組織または対象に投与する方法であって、
    (a)骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される前記1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
    (b)前記器官、組織または対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することとを含み、
    前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  3. 1つまたは複数の生物学的組成物の治療上有用な量を器官、組織または対象に投与する方法であって、前記器官、組織または対象に骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団を投与することを含み、前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる方法。
  4. 1つまたは複数の生物学的組成物の治療上有用な量を器官、組織または対象に投与する方法であって、
    (a)骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される前記1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
    (b)前記器官、組織または対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することとを含み、
    前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することとを含むステップによって骨髄から得られる方法。
  5. 組織の損傷を予防し、または損傷組織を修復、治療もしくはその再生を促進する方法であって、器官、組織または対象に骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団を投与することを含み、前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  6. 器官、組織または対象における組織の損傷を予防し、または損傷組織を修復、治療もしくはその再生を促進する方法であって、
    (a)骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
    (b)前記器官、組織または対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することとを含み、
    前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  7. 器官、組織または対象における組織の損傷を予防し、または損傷組織を修復、治療もしくはその再生を促進する方法であって、前記器官、組織または対象に骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団を投与することを含み、前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる方法。
  8. 器官、組織または対象における組織の損傷を予防し、または損傷組織を修復、治療もしくはその再生を促進する方法であって、
    (a)骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
    (b)前記器官、組織または対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することとを含み、
    前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる方法。
  9. 器官、組織または対象の炎症、免疫または自己免疫活性を治療または低減する方法であって、前記器官、組織または対象に骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団を投与することを含み、前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  10. 器官、組織または対象の炎症、免疫または自己免疫活性を治療または低減する方法であって、
    (a)骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
    (b)前記器官、組織または対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することとを含み、
    前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  11. 器官、組織または対象の炎症、免疫または自己免疫活性を治療または低減する方法であって、前記器官、組織または対象に骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団を投与することを含み、前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる方法。
  12. 器官、組織または対象の炎症、免疫または自己免疫活性を治療または低減する方法であって、
    (a)骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物を単離することと、
    (b)前記器官、組織または対象に前記1つまたは複数の生物学的組成物を投与することとを含み、
    前記CF−SCが多能的分化能を有さず、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することとを含むステップによって骨髄から得られる方法。
  13. 前記CF−SCが、
    a)CD29、
    b)CD59、
    c)CD147、
    d)CD166、および
    e)テロメラーゼ
    からなる群から選択される1つまたは複数の分子をさらに発現し、
    前記CF−SCが、
    f)CD11c、
    g)CD14、
    h)CD33、
    i)CD62P、
    j)CD80、
    k)STRO−1、
    l)HLAクラスII、
    m)CD178、
    n)p53、および
    o)p21
    からなる群から選択される1つまたは複数の分子をさらに発現しない、請求項1、2、5、6、9または10のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記低酸素条件が約5%酸素である、請求項3、4、7、8、11または12のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記低酸素条件が、
    a)約20%未満の酸素、
    b)約15%未満の酸素、
    c)約10%未満の酸素、
    d)約5%未満の酸素、
    e)約1〜10%の酸素、
    f)約2〜7%の酸素、
    g)約3〜6%の酸素、
    h)約4〜6%の酸素、および
    i)約4〜5%の酸素
    からなる群から選択される、請求項3、4、7、8、11または12のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記低い細胞播種密度が約200細胞/cm未満である、請求項3、4、7、8、11または12のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記低い細胞播種密度が約100細胞/cm未満である、請求項3、4、7、8、11または12のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記低い細胞播種密度が約50細胞/cm未満である、請求項3、4、7、8、11または12のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記低い細胞播種密度が約30細胞/cm未満である、請求項3、4、7、8、11または12のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記低い細胞播種密度が、
    a)約2500細胞/cm未満、
    b)約1000細胞/cm未満、および
    c)約500細胞/cm未満
    からなる群から選択される、請求項3、4、7、8、11または12のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記多能的分化能の欠如が、前記CF−SCが骨細胞に分化できないことを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記多能的分化能の欠如が、骨誘導条件下での前記CF−SCの治療の後に、前記CF−SCが検出可能なレベルのカルシウムを沈着できないことを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記治療が、
    a)デキサメタゾン、
    b)アスコルビン酸、および
    c)βグリセロリン酸
    からなる群から選択される1つまたは複数の成分を含有する培地への前記CF−SCの曝露を含む、請求項22に記載の方法。
  24. 前記治療がノギンへの曝露をさらに含む、請求項23に記載の方法。
  25. 前記多能的分化能の欠如が、前記CF−SCが軟骨細胞に分化できないことを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記多能的分化能の欠如が、前記CF−SCが脂肪細胞に分化できないことを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記CF−SCが単分化能を有する、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記CF−SCが実質的な自己複製能を有する、請求項1から27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記CF−SCが複数回のin vitro細胞倍加を通してほぼ一定の集団倍加速度を維持する、請求項1から28のいずれかに記載の方法。
  30. 前記CF−SCが、胚性幹細胞、造血幹細胞、間葉性幹細胞、多能性成体前駆細胞(MAPC)、多能性成体幹細胞(MASC)または線維芽細胞でない、請求項1から29のいずれか一項に記載の方法。
  31. 前記骨髄がヒト骨髄である、請求項1から30のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記細胞集団が、
    a)少なくとも約15回の集団倍加、
    b)少なくとも約20回の集団倍加、
    c)少なくとも約25回の集団倍加、
    d)少なくとも約30回の集団倍加、
    e)少なくとも約35回の集団倍加、
    f)少なくとも約40回の集団倍加、
    g)少なくとも約45回の集団倍加、および
    h)少なくとも約50回の集団倍加
    からなる群から選択される集団倍加回数を経ている、請求項1から31のいずれか一項に記載の方法。
  33. 前記器官、組織または対象がヒトである、請求項1から32のいずれか一項に記載の方法。
  34. a)神経の損傷、疾患または障害、
    b)心臓の損傷、疾患または障害、
    c)皮膚の損傷、疾患または障害、
    d)歯周部の損傷、疾患または障害、
    e)顎顔面の損傷、疾患または障害、
    f)骨格筋の損傷、疾患または障害、
    g)靭帯の損傷、疾患または障害、
    h)肺の損傷、疾患または障害、
    i)肝臓の損傷、疾患または障害、
    j)腎臓の損傷、疾患または障害、
    k)尿生殖器系の損傷、疾患または障害、
    l)膀胱の損傷、疾患または障害、
    m)内分泌の損傷、疾患または障害、
    n)造血系の損傷、疾患または障害、
    o)膵臓の損傷、疾患または障害、
    p)糖尿病、
    q)眼の損傷、疾患または障害、
    r)網膜の損傷、疾患または障害、
    s)胃腸の疾患または障害、
    t)脾臓の損傷、疾患または障害、
    u)免疫系の損傷、疾患または障害、
    v)自己免疫性の損傷、疾患または障害、
    w)炎症性の損傷、疾患または障害、
    x)過剰増殖性の損傷、疾患または障害、および
    y)癌
    からなる群から選択される、細胞、器官または組織の損傷、または疾患および障害を治療または予防するために用いられる、請求項1から33のいずれか一項に記載の方法。
  35. 前記損傷が器官または組織の移植の経過の間に器官または組織で予防される、請求項5から8のいずれか一項に記載の方法。
  36. 前記細胞が遺伝子操作される、請求項1から35のいずれか一項に記載の方法。
  37. 前記細胞が組換え核酸分子の導入によって遺伝子操作される、請求項36に記載の方法。
  38. 精製された天然に存在するかまたは単離された組換え細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質と、骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)との薬学的に許容される混合物を含む組成物であって、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LおよびCD106を発現しない組成物。
  39. 精製された天然に存在するかまたは単離された組換え細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質と、骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物との薬学的に許容される混合物を含む組成物であって、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない組成物。
  40. 精製された天然に存在するかまたは単離された組換え細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質と、骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)との薬学的に許容される混合物を含む組成物であって、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる組成物。
  41. 精製された天然に存在するかまたは単離された組換え細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質と、骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物との薬学的に許容される混合物を含む組成物であって、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる組成物。
  42. 前記細胞外マトリックスまたは血漿タンパク質が、
    a)コラーゲン、
    b)エラスチン、
    c)フィブロネクチン、
    d)ラミニン、
    e)エンタクチン(ニドゲン)、
    f)ヒアルロン酸、
    g)ポリグリコール酸(PGA)
    h)フィブリノーゲン(第I因子)、
    i)フィブリン、
    j)プロトロンビン(第II因子)、
    k)トロンビン、
    l)アンチトロンビン、
    m)組織因子VIIaの補因子(第III因子)、
    n)プロテインC、
    o)プロテインS、
    p)プロテインZ、
    q)プロテインZ関連のプロテアーゼ阻害因子、
    r)ヘパリン補因子II、
    s)第V因子(プロアクセレリン、不安定因子)、
    t)第VII因子、
    u)第VIII因子、
    v)第IX因子、
    w)第X因子、
    x)第XI因子、
    y)第XII因子、
    z)第XIII因子、
    aa)フォンウィルブラント因子、
    ab)プレカリクレイン、
    ac)高分子キニノーゲン、
    ad)プラスミノーゲン、
    ae)プラスミン、
    af)組織プラスミノーゲン活性化因子、
    ag)ウロキナーゼ、
    ah)プラスミノーゲン活性化因子阻害因子−1、および
    ai)プラスミノーゲン活性化因子阻害因子−2
    からなる群から選択される分子の1つまたは複数の完全長、または選択的プロセシングされたアイソフォーム、タンパク分解断片もしくはサブユニットを含む、請求項38から41のいずれか一項に記載の組成物。
  43. 精製された天然に存在するかまたは単離された組換えサイトカインまたはケモカインをさらに含む、請求項38から42のいずれか一項に記載の組成物。
  44. 前記CF−SCが、
    a)CD29、
    b)CD59、
    c)CD147、
    d)CD166、および
    e)テロメラーゼ
    からなる群から選択される1つまたは複数の分子をさらに発現し、
    前記CF−SCが、
    f)CD11c、
    g)CD14、
    h)CD33、
    i)CD62P、
    j)CD80、
    k)STRO−1、
    l)HLAクラスII、
    m)CD178、
    n)p53、および
    o)p21
    からなる群から選択される1つまたは複数の分子をさらに発現しない、請求項38または39に記載の組成物。
  45. 前記低酸素条件が約5%の酸素である、請求項40または41に記載の組成物。
  46. 前記低酸素条件が、
    a)約20%未満の酸素、
    b)約15%未満の酸素、
    c)約10%未満の酸素、
    d)約5%未満の酸素、
    e)約1〜10%の酸素、
    f)約2〜7%の酸素、
    g)約3〜6%の酸素、
    h)約4〜6%の酸素、および
    i)約4〜5%の酸素
    からなる群から選択される、請求項40または41に記載の組成物。
  47. 前記低い細胞播種密度が約200細胞/cm未満である、請求項40または41に記載の組成物。
  48. 前記低い細胞播種密度が約100細胞/cm未満である、請求項40または41に記載の組成物。
  49. 前記低い細胞播種密度が約50細胞/cm未満である、請求項40または41に記載の組成物。
  50. 前記低い細胞播種密度が約30細胞/cm未満である、請求項40または41に記載の組成物。
  51. 前記低い細胞播種密度が、
    a)約2500細胞/cm未満、
    b)約1000細胞/cm未満、および
    c)約500細胞/cm未満
    からなる群から選択される、請求項40または41に記載の組成物。
  52. 前記CF−SCが単分化能を有する、請求項38から51のいずれか一項に記載の組成物。
  53. 前記CF−SCが実質的な自己複製能を有する、請求項38から52のいずれか一項に記載の組成物。
  54. 前記CF−SCが複数回のin vitro細胞倍加を通してほぼ一定の集団倍加速度を維持する、請求項38から53のいずれかに記載の組成物。
  55. 前記CF−SCが、胚性幹細胞、造血幹細胞、間葉性幹細胞、多能性成体前駆細胞(MAPC)、多能性成体幹細胞(MASC)または線維芽細胞でない、請求項38から54のいずれか一項に記載の組成物。
  56. 前記骨髄がヒト骨髄である、請求項38から55のいずれか一項に記載の組成物。
  57. 前記細胞集団が、
    a)少なくとも約15回の集団倍加、
    b)少なくとも約20回の集団倍加、
    c)少なくとも約25回の集団倍加、
    d)少なくとも約30回の集団倍加、
    e)少なくとも約35回の集団倍加、
    f)少なくとも約40回の集団倍加、
    g)少なくとも約45回の集団倍加、および
    h)少なくとも約50回の集団倍加
    からなる群から選択される集団倍加回数を経ている、請求項38から56のいずれか一項に記載の組成物。
  58. 前記器官、組織または対象がヒトである、請求項38から57のいずれか一項に記載の組成物。
  59. 前記方法が、
    a)神経の損傷、疾患または障害、
    b)心臓の損傷、疾患または障害、
    c)皮膚の損傷、疾患または障害、
    d)歯周部の損傷、疾患または障害、
    e)顎顔面の損傷、疾患または障害、
    d)骨格筋の損傷、疾患または障害、
    x)靭帯の損傷、疾患または障害、
    e)呼吸器の損傷、疾患または障害、
    f)肝臓の損傷、疾患または障害、
    g)腎臓の損傷、疾患または障害、
    h)尿生殖器系の損傷、疾患または障害、
    i)膀胱の損傷、疾患または障害、
    j)内分泌系の損傷、疾患または障害、
    k)造血系の損傷、疾患または障害、
    l)膵臓の損傷、疾患または障害、
    m)糖尿病、
    n)眼の損傷、疾患または障害、
    o)網膜の損傷、疾患または障害、
    p)胃腸の疾患または障害、
    q)脾臓の損傷、疾患または障害、
    r)免疫系の損傷、疾患または障害、
    s)自己免疫性の損傷、疾患または障害、
    t)炎症性の損傷、疾患または障害、
    u)過剰増殖性の損傷、疾患または障害、および
    v)癌
    からなる群から選択される、細胞、器官または組織の損傷、疾患および障害を治療するために用いられる、請求項38から58のいずれか一項に記載の組成物。
  60. 前記細胞が遺伝子操作されている、請求項38から59のいずれか一項に記載の組成物。
  61. 前記細胞が組換え核酸分子の導入によって遺伝子操作される、請求項60に記載の組成物。
  62. 前記薬学的に許容される混合物が半固体または固体のマトリックスを形成する、請求項38から61のいずれか一項に記載の組成物。
  63. 請求項38から62のいずれか一項に記載の組成物で損傷組織を治療する方法であって、前記組成物が液体である方法。
  64. 前記液体が注射によって適用される、請求項63に記載の方法。
  65. 請求項38から64のいずれか一項に記載の組成物で損傷組織を治療する方法であって、前記組成物は液体として適用されるが、その後、半固体または固体のマトリックスを形成する方法。
  66. 前記CF−SCまたは前記CF−SCによって産生される1つまたは複数の生物学的組成物が、
    a)損傷を受けた器官または組織への注射、
    b)損傷を受けた器官または組織への塗布、
    c)損傷を受けた器官または組織の近位への注射、
    d)損傷を受けた器官または組織の近位への塗布、
    e)静脈内投与、および
    f)器官または組織の灌流
    からなる群から選択される手段によって投与される、請求項1から65のいずれか一項に記載の方法または組成物。
  67. 前記CF−SCまたは前記CF−SCによって産生される1つまたは複数の生物学的組成物が、
    a)有害免疫応答、
    b)線維化、
    c)有害な組織リモデリング、
    d)器官または組織の虚血、および
    e)細胞死
    からなる群から選択される1つまたは複数の生物学的作用を阻害または低減する、請求項1から66のいずれか一項に記載の方法または組成物。
  68. 前記有害免疫応答が、
    自己免疫応答、
    炎症、
    免疫細胞増殖、
    免疫細胞活性化、
    免疫細胞脱顆粒、および
    T細胞媒介免疫応答
    からなる群から選択される、請求項67に記載の方法または組成物。
  69. 前記CF−SCまたは前記CF−SCによって産生される1つまたは複数の生物学的組成物が、血管新生を刺激または増強する、請求項1から68のいずれか一項に記載の方法または組成物。
  70. 新しい赤血球の生成をin vitroまたはin vivoで誘導、増強および/または維持する方法であって、前記誘導、増強または維持が、造血前駆細胞と骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)との共培養によって達成され、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  71. 新しい赤血球の生成をin vitroまたはin vivoで誘導、増強および/または維持する方法であって、前記誘導、増強または維持が、造血前駆細胞と、骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物との共培養によって達成され、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCがCD13、CD44、CD49c、CD90、HLAクラス1およびβ(ベータ)2−ミクログロブリンを発現し、前記CF−SCがCD10、CD34、CD45、CD62LまたはCD106を発現しない方法。
  72. 前記CF−SCが、
    a)CD29、
    b)CD59、
    c)CD147、
    d)CD166、および
    e)テロメラーゼ
    からなる群から選択される1つまたは複数の分子をさらに発現し、
    前記CF−SCが、
    f)CD11c、
    g)CD14、
    h)CD33、
    i)CD62P、
    j)CD80、
    k)STRO−1、
    l)HLAクラスII、
    m)CD178、
    n)p53、および
    o)p21
    からなる群から選択される1つまたは複数の分子をさらに発現しない、請求項70または71に記載の方法。
  73. 新しい赤血球の生成をin vitroまたはin vivoで誘導、増強および/または維持する方法であって、前記誘導、増強または維持が、造血前駆細胞と骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)との共培養によって達成され、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる方法。
  74. 新しい赤血球の生成をin vitroまたはin vivoで誘導、増強および/または維持する方法であって、前記誘導、増強または維持が、造血前駆細胞と、骨髄由来の自己複製性コロニー形成体細胞(CF−SC)の単離集団によって産生される1つまたは複数の生物学的組成物との共培養によって達成され、前記CF−SCが正常な核型を有し、前記CF−SCが不死化されず、前記CF−SCが、
    i)組織培養処理表面に付着させると骨髄細胞が接着性コロニー形成単位を生成するように、前記骨髄細胞を低酸素条件下でインキュベートすることと、
    ii)前記接着性コロニー形成単位の細胞を低い細胞播種密度で継代培養することと
    を含むステップによって骨髄から得られる方法。
  75. 前記低酸素条件が約5%酸素である、請求項73または74に記載の方法。
  76. 前記低酸素条件が、
    a)約20%未満の酸素、
    b)約15%未満の酸素、
    c)約10%未満の酸素、
    d)約5%未満の酸素、
    e)約1〜10%の酸素、
    f)約2〜7%の酸素、
    g)約3〜6%の酸素、
    h)約4〜6%の酸素、および
    i)約4〜5%の酸素
    からなる群から選択される、請求項73または74に記載の方法。
  77. 前記低い細胞播種密度が約200細胞/cm未満である、請求項73または74に記載の方法。
  78. 前記低い細胞播種密度が約100細胞/cm未満である、請求項73または74に記載の方法。
  79. 前記低い細胞播種密度が約50細胞/cm未満である、請求項73または74に記載の方法。
  80. 前記低い細胞播種密度が約30細胞/cm未満である、請求項73または74に記載の方法。
  81. 前記低い細胞播種密度が、
    a)約2500細胞/cm未満、
    b)約1000細胞/cm未満、および
    c)約500細胞/cm未満
    からなる群から選択される、請求項73または74に記載の方法。
  82. 前記CF−SCが単分化能を有する、請求項70から81のいずれか一項に記載の方法。
  83. 前記CF−SCが実質的な自己複製能を有する、請求項70から82のいずれか一項に記載の方法。
  84. 前記CF−SCが複数回のin vitro細胞倍加を通してほぼ一定の集団倍加速度を維持する、請求項70から83のいずれか一項に記載の方法。
  85. 前記CF−SCが、胚性幹細胞、造血幹細胞、間葉性幹細胞、多能性成体前駆細胞(MAPC)、多能性成体幹細胞(MASC)または線維芽細胞でない、請求項70から84のいずれか一項に記載の方法。
  86. 前記骨髄がヒト骨髄である、請求項70から85のいずれか一項に記載の方法。
  87. 前記細胞集団が、
    a)少なくとも約15回の集団倍加、
    b)少なくとも約20回の集団倍加、
    c)少なくとも約25回の集団倍加、
    d)少なくとも約30回の集団倍加、
    e)少なくとも約35回の集団倍加、
    f)少なくとも約40回の集団倍加、
    g)少なくとも約45回の集団倍加、および
    h)少なくとも約50回の集団倍加
    からなる群から選択される集団倍加回数を経ている、請求項70から86のいずれか一項に記載の方法。
  88. 前記細胞集団がヒトである、請求項70から87のいずれか一項に記載の方法。
  89. 炎症、免疫または自己免疫活性の前記治療または低減が、
    a)IL−13の局所または全身レベルの低下、
    b)TNF−αの局所または全身レベルの低下、
    c)IL−2の局所または全身レベルの増加、
    d)局所または全身の免疫細胞増殖の減少、
    e)局所または全身の免疫細胞活性化の減少、および
    f)局所または全身の免疫細胞脱顆粒の減少
    からなる群から選択される1つまたは複数の変化をもたらす、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
  90. 前記免疫細胞増殖の減少が、
    a)単球、
    b)顆粒球、
    c)リンパ球、および
    d)好中球
    からなる群から選択される1つまたは複数の細胞型の増殖の阻害を含む、請求項89に記載の方法。
  91. 前記IL−2の局所または全身レベルの増加がT細胞調節細胞の成熟を補助する、請求項89に記載の方法。
  92. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が凍結乾燥される、請求項1から91のいずれか一項に記載の方法または組成物。
  93. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が低温保存される、請求項1から91のいずれか一項に記載の方法または組成物。
  94. 前記1つまたは複数の生物学的組成物が、1つまたは複数の薬学的に許容される担体と混合される、請求項1から91のいずれか一項に記載の方法または組成物。
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