JP2012075439A - 組織から再生細胞を分離して濃縮するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】様々な組織から細胞を分離するのに用いられるシステム及び方法。特に、再生細胞、例えば幹細胞及び/又は始原細胞を脂肪組織から分離する自動化システム及び方法が説明される。本明細書に説明するシステム及び方法は、被験者の中に再注入するのに適する再生細胞を分離して濃縮する迅速で確実な方法を提供する。
【選択図】図4
Description
本出願は、2001年12月7日出願の米国特許仮出願第60/338,856号の恩典を主張する「PLA細胞で患者を治療するためのシステム及び方法」という名称の2002年12月9日出願の米国特許出願第10/316,127号の一部継続出願である。本出願はまた、2003年8月20日出願の「脂肪組織から細胞を分離するためのシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願第60/496,467号、及び2003年6月25日出願の「脂肪組織から細胞を分離するためのシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願第60/482,820号に対する優先権を主張するものである。全ての上述の出願の内容は、本明細書においてこの引用により明示的に組み込まれる。
本発明は、様々な組織から細胞、例えば、再生細胞を分離して濃縮するためのシステム及び方法に関する。本発明は、特に、脂肪組織から再生細胞、例えば、幹細胞及び/又は始原細胞を分離して濃縮するための自動化システム及び方法に関する。
本明細書に説明するあらゆる特徴又は特徴の組合せは、このような組合せに含まれる特徴が前後関係、本明細書、及び当業者の知識から明らかになる時に互いに矛盾しないという条件で本発明の範囲に含まれるものである。
本発明の付加的な利点及び態様は、以下の詳細説明及び特許請求の範囲において明らかになる。
本明細書で用いる場合、「再生細胞」とは、本発明のシステム及び方法を用いて得られるあらゆる異種又は相同細胞を意味し、これは、臓器、組織、又は生理的単位又はシステムの構造又は機能を完全に又は部分的に再生、復元、又は置換させるか又はそれに寄与することにより、治療的、構造的、又は美容的利点をもたらすものである。再生細胞の例には、ASC、内皮細胞、内皮前駆細胞、内皮始原細胞、マクロファージ、線維芽細胞、周皮細胞、平滑筋細胞、前脂肪細胞、分化又は脱分化脂肪細胞、ケラチノサイト、単分化能及び多分化能始原及び前駆細胞(及びその子孫)、及びリンパ細胞が含まれる。
本明細書で用いる場合、「幹細胞」とは、1つ又はそれよりも多くの特定の機能を行い、自己複製する能力を有する様々な他の細胞型に分化することができる多分化能再生細胞を意味する。本明細書で開示する幹細胞の一部は、多分化能とすることができる。
本明細書で用いる場合、「幹細胞数」又は「幹細胞頻度」とは、脂肪からの細胞(ADC)を低細胞密度(<10,000細胞/ウェル)で蒔き、MSC増殖を助ける増殖培地(例えば、10%ウシ胎仔血清、5%ウマ血清、及び抗生物質/抗真菌剤を補ったDMEM/F12培地)で増殖させるクローン検定で観察されるコロニーの数を意味する。細胞は2週間増殖させ、その後、培養物をヘマトキシリンで染色すると、50細胞よりも多いコロニーがCFU−Fとして計数される。幹細胞頻度は、蒔いた100有核細胞当たりのCFU−Fの数として計算される(例えば、1,000有核再生細胞で開始したプレートで15コロニーが計数されれば、幹細胞頻度は1.5%になる)。幹細胞数は、幹細胞頻度に得られる有核ADC細胞の総数を乗じたものとして計算される。再生細胞から増殖した高い割合(〜100%)のCFU−Fは、細胞表面分子CD105を発現するが、これは、骨髄由来幹細胞によっても発現される(Barry他、1999年)。CD105もまた脂肪組織由来幹細胞によって発現される(Zuk他、2002年)。
本明細書で用いる場合、「脂肪組織の単位」という用語は、個別の又は測定可能な量の脂肪組織を意味する。脂肪組織の単位は、その単位の重量及び/又は容積を判断することにより測定することができる。上述のように識別したデータに基づいて、PLA細胞の単位は、患者から除去されると、少なくとも0.1%の細胞成分が幹細胞である、すなわち、上述のように判断した幹細胞頻度が少なくとも0.1%である細胞成分を有する。本明細書の開示に関しては、脂肪組織の単位は、患者から除去した脂肪組織の全体量又は患者から除去した脂肪組織の全体量よりも少ない量を意味することができる。従って、脂肪組織の単位は、脂肪組織の別の単位と組み合わせて、個々の単位の合計である重量又は容積を有する脂肪組織の単位を形成することができる。
本明細書で用いる場合、「PLA細胞」という用語は、成熟脂肪細胞及び結合組織から活性細胞成分(例えば、修復性を含む成分)を分離するように処理された脂肪組織を意味する。この分画は、本明細書では「脂肪由来細胞」又は「ADC」と呼ぶ。一般的に、ADCは、脂肪組織からの細胞を洗い、分離し、濃縮することにより得られる再生細胞のペレットを意味する。ペレットは、一般的に、細胞が遠心分離チャンバ又は細胞濃縮装置の底部に凝集するように、細胞の懸濁液を遠心分離することにより得られる。
本明細書で用いる場合、「治療に有効な用量の再生細胞」とは、有利か又は望ましい臨床効果をもたらすのに十分な量の再生細胞を意味する。この用量は、1回又はそれよりも多い投与で投与することができると考えられる。しかし、どれが有効用量と見なされるかの正確な判断は、以下に限定されるものではないが、患者の年齢、大きさ、疾患の種類又は範囲、疾患の段階、再生細胞の投与経路、用いる補助療法の種類又は範囲、進行中の疾患過程及び望ましい治療の種類(例えば、積極的治療法に対して従来の治療法)を含む各個人に固有の因子に基づくであろう。
本明細書で用いる場合、「被検体」という用語には、温血動物、好ましくはヒトを含む哺乳類が含まれる。好ましい実施形態では、被検体は霊長類である。更に好ましい実施形態では、被検体はヒトである。
脂肪組織は、当業者に公知のあらゆる方法により得ることができる。例えば、脂肪組織は、脂肪吸引(注射器又は動力補助付き)によるか、又は脂肪組織切除、例えば、吸引補助脂肪形成、超音波補助脂肪形成、及び切除的脂肪組織切除、又はその組合せにより患者から除去することができる。脂肪組織は、除去して収集され、本明細書に説明した本発明のシステムのいずれかの実施形態により処理することができる。収集される組織の量は、ドナーの肥満度指数及び年齢、収集に利用可能な時間、到達可能な脂肪組織収集部位の利用可能性、併用中及び既存の医薬品及び条件(例えば、抗凝固剤療法)、及び組織を収集する臨床目的を含む多くの因子に依存する。例えば、痩せ型個体から抽出される脂肪組織100mlの再生細胞パーセントは、肥満ドナーから抽出される場合よりも大きい(表1)。これは、恐らく肥満個体の方が脂肪含量が多いという希釈効果を反映するものである。従って、本発明の態様の1つによれば、過体重ドナーからは、痩せ型の患者から引き抜くであろう量に比較して大量の組織を得ることが望ましいと考えられる。この所見はまた、本発明の有用性が大量の脂肪組織を有する個体に限定されないことも示している。
洗浄溶液23及び脱凝集剤24のための容器は、内容物を無菌的に保持することができるあらゆる適切な容器、例えば、臨床の場で用いられるIVバッグのような折畳み可能バッグとすることができる。これらの容器は、洗浄溶液及び脱凝集剤を収集チャンバ20の内部に送出することができるように収集チャンバ20に連結された導管12eのような導管12を有することができる。洗浄溶液及び脱凝集剤は、生理食塩水23及び/又は脱凝集剤24のための容器の外側に印加される単純重力圧力によるか、又は導管、例えば、図4の導管12dに容量式ポンプを付けることを含むいずれかの当業技術で公知の方法で収集チャンバ20の内部に送出することができる。自動化実施形態では、システムの処理装置は、最初にユーザにより入力された情報(例えば、処理される組織の容積)に基づいて、様々なパラメータ、例えば、生理食塩水の容積及び洗浄に必要な時間又は反復回数、及び、脱凝集に必要な脱凝集剤の濃度及び量及び時間を計算する。代替的に、量及び時間等は、ユーザが手動で操作することができる。
システム10の一実施形態では、処理チャンバ30には、浸出濾過及び沈殿を用いて再生細胞を分離して濃縮するフィルタアセンブリ36が用いられる。限定ではなく一例として、処理チャンバ30は、図6に示すように側壁30a、上面30b、及び底面30cを有するほぼ円筒形本体であるとして形成される。上面30bには無菌液口32が設けられる。
別の態様では、細胞集団は、レシピエントに入れて、再吸収可能なプラスチック鞘又は「MacroPore Biosurgery,Inc.」により製造されるもののような他の材料及び関連構成要素により囲むことができるであろう(例えば、米国特許第6,269,716号、第5,919,234号、第6,673,362号、第6,635,064号、第6,653,146号、第6,391,059号、第6,343,531号、及び第6,280,473号を参照されたい)。
以下の表IIは、本発明のシステム及び方法による脂肪由来再生細胞を得るのに用いることができる供給品の例を特定するものである。
本発明のシステムの手動実施形態は、以下の段階及び情報により実施することができるが、これらは例示的に挙げたものであり、決して限定するものではない。最初に、患者から脂肪組織を収集する。組織回収ライン又はサンプリング部位連結器を開放し、600ml血液バッグの側部ポートにスパイクを装填する。ほぼ10mlの脂肪組織を平滑カニューレを通して10ml注射器に収集する。平滑カニューレを比較的鋭い針(14G)と交換する。サンプリング部位をヨウ素ワイプで拭く。脂肪組織をサンプリング部位を通して600mlバッグ内に注入する。次に、注射器及び針を鋭利物チャンバに廃棄する。十分な組織がバッグに入るまでこれらの段階を繰り返す。十分な組織は、患者及び用途の臨床的特異性に基づいてケースバイケースで判断される。
処理チャンバの流体通路を確実に無菌状態に維持することができるように回転密封ネットワーク30.1が含まれる。更に、処理チャンバの流体通路には、処理チャンバの遠心分離チャンバが回転している間であっても、いつでも無菌状態で(例えば、薬剤又は洗浄溶液を加えるために)進入することができる。
上述のように多くの文献及び特許が参照されている。参照した文献及び特許の各々は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている。
均等物
当業者は、通常以上ではない実験を用いて本明細書に説明した本発明の特定的な実施形態に対する多くの均等物を認識するか又は確認することができるであろう。このような均等物は、特許請求の範囲に含まれるものとする。
Claims (51)
- 組織から再生細胞を分離して濃縮するための自動化システムであって、
a.再生細胞が組織から分離されるように該組織の脱凝集を容易にする、患者から除去された組織を受け取る収集チャンバと、
b.前記収集チャンバに連結されて該収集チャンバから前記脱凝集組織を受け取る処理チャンバと、
c.前記処理チャンバに連結することができ、該処理チャンバに存在する前記脱凝集組織から再生細胞を濃縮する遠心分離装置と、
d.前記収集チャンバ、前記処理チャンバ、前記遠心分離装置、及び関連接続部と通信することができ、かつ制御することができるプログラマブル処理装置と、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記組織は、脂肪組織であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記再生細胞は、幹細胞であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記再生細胞は、始原細胞であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記再生細胞は、幹細胞及び始原細胞の組合せであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記分離されて濃縮された再生細胞は、患者の中に注入するのに適していることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記再生細胞は、患者を治療するために使用されることを特徴とする請求項6に記載のシステム。
- 前記収集チャンバは、更に、組織を保持して遊離脂質、血液、及び洗浄溶液から成る群から選択された非組織成分を濾過して除去するために該収集チャンバ内のフィルタケージに収容されたフィルタから成ることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記収集チャンバは、回転可能シャフトが撹拌される時にパドルが組織の脱凝集を促進するようなパドルから成る回転可能シャフトの撹拌を通して組織の脱凝集を容易にすることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記パドルは、前記収集チャンバ内のフィルタケージに取り付けられていることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記回転可能シャフトは、磁気撹拌子を通じて撹拌されることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記収集チャンバは、回転可能シャフトが回転される時にパドルが組織の脱凝集を促進するようなパドルから成る回転可能シャフトの回転を通して組織の脱凝集を容易にすることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記回転可能シャフトは、駆動機構を通じて回転されることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 洗浄溶液供給装置を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記洗浄溶液は、生理食塩水であることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 脱凝集剤供給装置を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記脱凝集剤は、コラゲナーゼ、トリプシン、リパーゼ、ヒアルロニダーゼ、デオキシリボヌクレアーゼ、「Liberase H1」、ペプシン、又はそれらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項16に記載のシステム。
- 前記処理チャンバは、遠心分離装置における前記脱凝集組織の遠心分離中に該処理チャンバに存在する該脱凝集組織を保持するための1つ又はそれよりも多い遠心分離チャンバから成ることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記1つ又はそれよりも多い遠心分離チャンバは、前記遠心分離装置における前記脱凝集組織の遠心分離中に前記濃縮再生細胞を収集するための1つ又はそれよりも多い産出チャンバを更に含むことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
- 前記1つ又はそれよりも多い産出チャンバは、遠心分離中に異なる角度に傾斜され、かつ前記濃縮再生細胞の収集に対して異なる角度に傾斜されることを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- 前記1つ又はそれよりも多い産出チャンバは、前記濃縮再生細胞の収集に対する前記角度に到達するように手動で再位置決めすることができることを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- 前記濃縮再生細胞は、注射器を用いて除去されることを特徴とする請求項21に記載のシステム。
- 前記処理チャンバは、前記脱凝集組織の無菌で収集することを容易にする回転密封部から成ることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記回転密封部は、回転シャフト、2つ又はそれよりも多い軸受部、3つ又はそれよりも多いリップ密封部、外側ハウジング、円形チャンネル、及び円形バネから成ることを特徴とする請求項23に記載のシステム。
- 前記回転密封部は、回転シャフト、単一のゴム密封部、空気ガスケット、1つ又はそれよりも多いバネ装填密封部、及び2つのセラミック円板から成ることを特徴とする請求項23に記載のシステム。
- 廃棄物チャンバを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記廃棄物チャンバは、患者から除去された前記組織の前記非再生細胞成分を受け取ることを特徴とする請求項26に記載のシステム。
- 前記廃棄物チャンバに存在する前記非再生細胞成分は、コラーゲン、タンパク質、脂質、脂肪細胞、及び基質成分を含む成分を分離して濃縮するために遠心分離されることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
- 前記廃棄物チャンバに存在する前記非再生細胞成分は、コラーゲン、タンパク質、脂質、脂肪細胞、及び基質成分を含む成分を分離して濃縮するために濾過されることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
- 前記収集チャンバ及び前記処理チャンバは、チューブ接続を通じて連結されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記チューブ接続は、更に、センサから成ることを特徴とする請求項30に記載のシステム。
- 前記収集チャンバ及び前記処理チャンバは、1つ又はそれよりも多い弁、ポンプ、センサ、又はそれらの組合せを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記収集チャンバ、前記処理チャンバ、及び前記チューブ接続は、使い捨てであることを特徴とする請求項30に記載のシステム。
- 前記遠心分離装置及び前記処理装置は、再使用可能であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記遠心分離装置は、遠心分離モータ、遠心分離モータコントローラ、及び遠心分離ブレーキコントローラを更に含むことを特徴とする請求項32に記載のシステム。
- 前記処理装置は、1つ又はそれよりも多いポンプの使用を通じて組織の流れを誘導することにより、前記遠心分離チャンバ及び前記処理チャンバを制御することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記ポンプは、蠕動ポンプであることを特徴とする請求項36に記載のシステム。
- 前記ポンプは、再使用可能であることを特徴とする請求項37に記載のシステム。
- 前記処理装置は、ユーザがシステムにパラメータを入力するためのユーザインタフェースを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記処理装置は、パラメータを入力するようにユーザを案内し、予めプログラムされた段階を確認し、エラーを警告し、又はそれらを組合せたものを行う命令を表示するための表示画面を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 患者から除去された前記組織の一部分は、再生細胞を分離して濃縮するのに用いられ、残りの部分は、取りのけられることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記組織の残りの部分は、サンプルチャンバに取りのけられることを特徴とする請求項41に記載のシステム。
- 1つ又はそれよりも多い添加物が、システムに加えられることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記添加物は、成長因子、再懸濁流体、細胞培養試薬、細胞増殖試薬、細胞保存試薬、又は細胞修飾試薬、又はそれらの組合せから選択されることを特徴とする請求項43に記載のシステム。
- 再生細胞を培養するためのシステムであって、
a.患者から組織を除去し、
b.再生細胞を分離して濃縮するための第1のシステムを準備し、
c.前記再生細胞を培養するために前記第1のシステムに連結された第2のシステムを準備する、
ことを特徴とするシステム。 - 再生細胞を遺伝子的に操作するためのシステムであって、
a.患者から組織を除去し、
b.再生細胞を分離して濃縮するための第1のシステムを準備し、
c.前記再生細胞を培養するために前記第1のシステムに連結された第2のシステムを準備する、
ことを特徴とするシステム。 - 組織から再生細胞を分離して濃縮するためのシステムであって、
a.再生細胞が組織から分離されるように該組織の脱凝集を容易にする、患者から除去された組織を受け取る収集チャンバと、
b.前記収集チャンバに連結されて該収集チャンバから前記脱凝集組織を受け取る処理チャンバと、
c.前記脱凝集組織からの前記再生細胞を濃縮する少なくとも1つのフィルタアセンブリと、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記フィルタアセンブリは、浸出型濾過装置及び沈殿装置を含むことを特徴とする請求項47に記載のシステム。
- 前記フィルタアセンブリは、中空糸型濾過装置を含むことを特徴とする請求項47に記載のシステム。
- 前記フィルタアセンブリは、浸出型濾過装置を含むことを特徴とする請求項47に記載のシステム。
- 前記フィルタアセンブリは、溶出装置を含むことを特徴とする請求項47に記載のシステム。
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