JP2014509205A - 生体材料の移植を容易にする平坦なデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、端部に閉止手段を備えた平坦な中央の多孔質体と、多孔質体に挿入される、統合された閉止要素を備えるプランジャと、移植される細胞がその上に堆積される１つまたは複数の接種トレイとから成る、生体材料の移植を容易にする平坦なデバイスに関する。デバイスはまた、多孔質体に挿入される２つ以上のアームを備えた櫛状のプランジャから成ることができる。

Description

本発明は、特に、慢性成人病、または生物学的因子の何らかの欠乏に起因する疾病を治療するための、生物学的因子を生成する細胞移植片に対する、医療用デバイスの使用に関連する生体臨床医学、バイオテクノロジー、バイオマテリアル、および他の主題の分野に関する。より具体的には、本発明は、インビトロまたはインビボのどちらかで任意の種類の株化細胞を移植するための、免疫学的特権部位（immunologically privileged site）のデバイス・ジェネレータに関する。

個人の生物学的因子の欠乏は、真性糖尿病、パーキンソン病、甲状腺機能低下症、ホルモン性疾患などの慢性成人病が発現する主要な原因である。

これらの疾病のうち一部の従来の治療は、一般的に、化学合成またはバイオテクノロジーによって得られる生成物を注射することによって、個人の欠乏している生物学的因子、またはそれらの生成を刺激する物質を適用投与（application administration）することから成っていた。この種の治療は、実際には達成が不可能である、因子を最適なレベルで維持するのに求められる投与の頻度に特に関係するいくつかの欠点を示す。それでもなお、これは、求められる限度で因子を維持するための最も簡単で安価な選択肢であるため、依然として最も頻繁に使用される方法である。

因子の生体利用効率を向上させるため、その放出を制御する方法、デバイス、および装置を開発する試みが行われてきた。

一代替形態は、求められるまたは必要な用量に基づいて生物学的因子の投与量を制御するポンプ、これら装置の使用によって単純化されてきたということについて言及しているが、それらのコストによりこれらの装置は全人口にとって負担可能なものではなくなっている。さらに、ユーザによる関与がその操作を最適化するために必要である。

試みられてきた別の代替形態は、生物学的因子を生成する細胞の移植である。しかし、細胞が受容体の本体と直接接触することによって、移植拒絶反応が引き起こされ、これは、栄養素のフローを妨げる組織が形成され、その結果細胞が破壊され、そのため、移植された細胞の寿命が比較的短く、生物学的因子の転移が制限されることによって明白である。したがって、それらの治療効果は不十分である。移植片を拒絶すると思われる組織は、リンパ球と呼ばれる細胞、血漿細胞、および抗体によって構成される。フィブロコラーゲンは、異物の本体が陽性である場合であってもそれらを覆う手段である。

細胞の直接移植に由来する移植拒絶の問題の回避を試みるため、細胞が隔離され、個人の免疫系と接触せず、それによって抗体の形成を妨げるように、細胞が入れられたチャンバまたはカプセルから一般的に成る様々なデバイスが設計されてきた。細胞を収容する移植用のデバイスは、一般的に、コラーゲンおよびアルギナートなどの天然ポリマー、またはポリアクリレート、ビニルアクリロニトリル、およびポリキシレンなどの合成ポリマーで作られる。

米国特許第５，６１４，２０５号 米国特許第５，５６９，４６２号 米国特許第５，７２５，８５４号 米国特許第６，７１６，２４６号 国際公開第２００９／０７５５５６号

http://www.genvec.com/ Pless G, Sauer IM. Bioartificial liver: current status. Implant Proc. 2005 Nov: 37（9）:3893-5 Michaels MG, Kaufman C, Volberding PA, Gupta P, Switzer WM, Heneine W, Sandstrom P, Kaplan L, Swift P, Damon L, Ildstad ST. Baboon bone-marrow xenoimplantat in a patient with advanced HIV disease: case report and 8- year follow-up. Implantation 2004 Dec 15; 78（11）:1582-9 Valdes-Gonzalez RA, Dorantes LM, Garibay GN, Bracho-Blanchet E, Mendez AJ, Davila-Perez R, Elliot RB, Teran L, White DJ. Xenoimplantation of porcine neonatal islets of Langerhans and Sertoli cells: a 4-year study. Eur J Endocrinol. 2005 Sep; 153（3）:419-27

例えば、特許文献１（Usala）では、ポリパラキシレン膜、および真性糖尿病治療のためのインスリンを生成する細胞培養物から成るマトリックスが記載されている。膜は、栄養素および生物学的因子は通過させるが、免疫薬（immune agents）は通過させない特定の孔隙率を有する。該特許は、生体適合性材料は拒絶を生じさせないことに言及している。

特許文献２（Martison et al.）は、対象の生物学的因子を生成する細胞の死亡率が、移植の虚血期間中は栄養素および廃棄物のフローが適切でないということによって起こることについて記載している。代替例は、細胞用のチャンバを備えたデバイスを使用することから成り、前記チャンバは、幅１５ミクロンおよび孔隙率５ミクロンのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの生体適合性材料によって免疫隔離されている。さらに、ミコフェノール酸、シクロスポリン、ラパマイシンなどの免疫抑制剤、またはコルチコステロイドなどの抗炎症剤などの免疫調節剤の使用が求められる。さらに、シクロスポリンなど、免疫反応を抑制し、移植物および／または移植片の認識および拒絶を阻害する製品を使用することが、血管新生に対して悪影響を有するので、移植（ｔｒａｎｓｐｌａｎｔ ｏｒ ｉｍｐｌａｎｔ）が失敗する可能性が増大することは周知である。移植片の材料が生体適合性であるにもかかわらず、移植後の比較的短期間の間でデバイスの周りに組織が形成され、不適切な血管新生が起こり、そのため、その領域の組織に供給される血流は非常に低速であり、したがって栄養素の利用可能性も低いので、上述のデバイスは、移植片の様々な欠点を十分に解決しない。

デバイスの構成材料は、浸透性であるにもかかわらず、移植細胞と患者の身体との間での栄養素および生物学的因子の交換に対する追加の障壁を構成する。特許文献３（Selawry）は、生物学的因子を生成する細胞とともに、セルトリ細胞を投与することを含む、疾病を治療する方法について特許請求しており、免疫学的特権部位を作成する試みが行われている。セルトリ細胞が、免疫寛容を促進するものであり、生物学的因子の生成に関与する細胞を保護するとともに、無期限にわたってそれらの機能を維持する要素を大量に含有することは周知である。しかし、この代替形態は拒絶を完全には抑制しないので、結果として、免疫抑制剤または免疫調節剤の投与を継続する必要があり、ひいては血管新生に悪影響を及ぼす。

より優れた代替形態は、特許文献４（Valdes）によるデバイスである。生体材料の移植を容易にする方法およびデバイスであり、悪性疾患の治療のため、生物学的因子を生成する細胞またはプライム化細胞を受容する免疫学的特権部位を作成するために、受容体によって生成されるフィブロコラーゲンを使用するデバイスについて記載している（特許文献５（Valdes）、細胞をプライム化する手順、および腫瘍の治療に対するその使用）。このデバイスによって生成されるフィブロコラーゲンの密度は比較的高いので、デバイスを隔離して維持することができ、したがって、新生血管から成るフィブロコラーゲンの厚い層が形成され、結果として免疫寛容を生み出す自然リザーバが作り出される。

特許文献４（Valdes）で言及されているデバイスの変形形態は、同じ円形デバイスであるが、１つのチューブのみを有する代わりに、一端にあるバンドで保持された、隣り合わせて水平に整列させた８個のチューブを提案している、Ｓｅｒｎｏｖａ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＣｅｌｌ Ｐｏｕｃｈ Ｓｙｓｔｅｍ（商標）である。しかし、このデバイスは依然として円形デバイスと同じ問題を有する。

一方、近年、臨床使用において異種移植の重要性が高まっており、この例は、パーキンソン病またはハンチントン病に罹患した２４名の患者の脳にブタ胎児の神経細胞を移植することに成功した実験である（パーキンソン病に対するブタ胎児神経細胞、Ｄｉａｃｒｉｎ， Ｉｎｃ．、１９９５年４月開始、第１相臨床実験。初期の臨床施設はマサチューセッツ州、Ｌａｈｅｙ Ｈｉｔｃｈｃｏｃｋ Ｃｌｉｎｉｃであった）。その目的は、移植細胞が、ヒト胎児の細胞の脳移植片と同様に挙動することを成し遂げることであった（非特許文献１）。その一方、疼痛信号を遮断することができる特定の物質を移植細胞に生成させる目的で、難治性疼痛を持つ３６名の末期がん患者の脊髄中にブタの副腎細胞を移植する、科学的経験が育まれた。（末期がんの疼痛緩和のため、脊髄の空間に胎児副腎細胞（カプセル化）を移植、Ｃｙｔｏｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ、ロードアイランド州）。両方の治療の成功は部分的であったが、非常に有望なものであった。

同じように、ある科学団体は、移植細胞を最終的に破壊するであろう患者の免疫反応の回避を試みることによって、５０名の糖尿病患者におけるインスリンの生成を刺激する目的で、ブタの脾臓細胞をカプセル化した（インスリン依存性の真性糖尿病治療のため、ブタ膵島（カプセル化）を移植、ＶｉｖｏＲｘ、ミネソタ州およびカリフォルニア州）。短期的な結果は非常に良好であったが、長期的には成功しなかった。

最近、相当数の科学団体は、肝不全患者を治療するため、肝細胞、遺伝子組換えのブタ肝臓（劇症肝不全の治療のため、遺伝子組換えのブタ肝臓をエックスビボ灌流に使用、Dｒ．Ｐｌａｔｔ、Dｕｋｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、ノースカロライナ州）、またはブタ肝細胞で構成されたバイオ人工肝臓（HｅｐａｔＡｓｓｉｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ ２０００）を使用する目的を持っている。この一例は、５４名の患者の血液を、移植を受けるまで、または肝機能が回復するまで生命を維持する一時的なブリッジとして使用される、ブタ肝細胞のバイオ人工肝臓に体外で通すという実験である（非特許文献２）。Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＡｌｌｅｓｈｅｎｙのＤｒ． Ｓｕｚａｎｎｅ Ｉｌｄｓｔａｄは、ヒヒからエイズ患者に骨髄を移植した際に科学的適合性を実現し、患者は１３日間生存した（非特許文献３）。（ＨＩＶに対するヒヒの骨髄移植、Ｄｒ． Ｉｌｄｓｔａｎｄ、ＵＣＳＦ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｈｏｓｐｉｔａｌ、単独患者治験、１９９５年８月にＦＤＡが治験の開始を認可した。移植は１９９５年１２月１４日に行った。ヒヒの細胞移植の証拠が欠如していることが１９９６年２月に報告された）。

疾病治療のための異種移植の最も有望な結果の１つは、Ｄｒ． Ｒａｆａｅｌ Ｖａｌｄｅｓのグループによって実現されたものであり（非特許文献４）、彼らは、細胞の移植を容易にするためのデバイス内のブタ脾臓細胞の移植を使用することによって、Ｉ型真性糖尿病と診断された患者群を、１０年を超える長期間にわたってインスリン投与を行うことなく制御下に置くことができた（特許文献４、Valdes）。結果は、結果的にインスリンが生成されることによって、移植細胞の存続が達成されることを示した。

生物学的因子の欠乏による複合的疾患を治療するための細胞および組織の具体的な適用に関して、移植片、特に異種移植片の臨床的な未来は非常に有望であり、がん治療の補足的方法として評価されている。

特許文献４（Valdes）で言及されているデバイスによって、有望な結果が得られているが、このデバイスは依然としていくつかの欠陥を有している。円形デバイスには、新しいフィブロコラーゲン組織と、生物学的因子を所望のように生成するために移植された生体材料との間の接触面積が限定されるという不都合がある。円形デバイスの限定された接触面積に対する可能な解決策は、Ｓｅｒｎｏｖａ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＣｅｌｌ Ｐｏｕｃｈ Ｓｙｓｔｅｍ（商標）のような複数のデバイスを使用するというものである。しかし、これらの円筒状要素はそれぞれ、移植される生体材料を充填しなければならず、このプロセスは、円筒中の均質性も細胞の生存率も保証しない。一方、円形デバイスに関して提供される記載によれば、血管新生したフィブロコラーゲンと接触している移植細胞のみが短期間生存するため、所望の生物学的因子の生体材料プロデューサの移植によって死空間が残り、それによって移植されたデバイスの機能が制限される。したがって、単一または複数どちらかの円筒状構造によって構成される円形デバイスは、細胞の生存度および特にデバイスの中央に発生する死空間を正確に決定できないという不具合を有する。細胞は内部チャンバ内で塊状のままであるため、多数の移植細胞が栄養素を受け取らないことによって生存しないことが死亡の要因である。生存数に加えて、移植細胞は定量化または制御することができない。

言及されたデバイスの他の不具合は、デバイスに移植される生体材料を充填する方法と関係がある。移植される細胞は、水性媒体中に懸濁され、媒体がデバイスの１つまたは複数の円形チューブ内へとオリフィスに導入されると、移植される細胞の特定量の死亡は避けられない。さらに、血管新生した組織の表面に付着する細胞の数は不確定である。

したがって、本発明の目的の１つは、パーキンソン病、ＳＮＣ、およびがんなどの疾病を治療する細胞の移植など、疾病治療のための生物学的因子の細胞プロデューサの移植を受けるために使用することができる、改善されたデバイス、免疫学的特権部位のジェネレータを提供することである。このデバイスは、内部に作られる死空間および移植細胞の生存度に対する制御の欠落と関連する、円形デバイスが特に有する不具合を極限まで最小限に抑えるべきである。

本発明の別の目的は、多数の細胞が血管と接触することができ、それによってより多数の細胞の生存を助け、結果として生物学的因子を生成するより良好な性能を助けるような形で、栄養素および生物学的因子の適切に転移させる良好な血管新生を可能にするため、特定の特性を有する免疫学的隔離部位を提供することである。

本発明の別の目的は、移植された材料のより確実な定量化を可能にするとともに、移植後の材料のより高い生存率を可能にし、その結果、長期にわたるデバイスの機能性を維持する、生体材料の移植に対するより安全でより効率的な方法を提供することである。

この目的および他の目的については、以下の本発明の詳細な説明においてより詳細に記載する。

図１−Ａは、プランジャ（３０）が挿入されたデバイスを示す図であって、フィブロコラーゲンが既に形成されているときにプランジャの引抜きを容易にするくさび（３２）を一端（３１）に有する、デバイスの全体図であり、図１−Ｂは、細胞培養トレイ（６０）が挿入されたデバイスの全体図である。 デバイスの正中線上の矢状断面図を示し、図２−Ａは、デバイスの一端にくさび（３２）を有するデバイス（２０）の本体に挿入されたプランジャ（３０）をより詳細に示す図、図２−Ｂは、細胞培養トレイ（６０）が挿入されたデバイスの本体（２０）を示す図であり、その２つの側面の周りに最小限の空間があり、そのことによって、移植細胞すべてがフィブロコラーゲンの新生血管と接触することが可能になることが示される図である。 移植細胞の付着を可能にするそのグリッド状の基部を示す、トレイの正面図である。 トレイが本体（２０）に挿入されると、細胞培養トレイ（６０）の両面に固着された細胞が新生血管と直接接触するのに十分な空間が残るように機能する当接部／支持体（６１）が端部にあることを示す、細胞培養トレイ（６０）の側面図である。 一箇所の切開のみで様々な細胞培養トレイを挿入することができることを利点とする、培養トレイと交換される異なるプランジャ（３０）が挿入された、本発明の好ましい一実施形態を示す図である。

本発明は、細胞の移植を容易にするための、皮下細胞組織に挿入される改善されたデバイスについて言及する。このデバイスは、円形デバイスの場合に生じる内部チャンバ内の死空間を減少させる平坦な形状であり、そのため、液体媒体中の細胞も直接移植することができるような形で、移植細胞と血管新生した表面との広範囲な接触が可能になるため、現在知られているデバイスとは異なる。さらに、新規なトレイを備え、その設計および形状によって、細胞を前部および後部側の両方に接種することができ、したがって、有用な空間がより一層増大するので、移植されるすべての細胞が側面に付着するような形で接種され、新生血管に直接接触し、その結果、細胞が媒体と相互作用することが可能になって、栄養素の欠乏がないので、細胞の生存率が増加し、結果としてデバイスの機能性が向上する。この新規な平坦または扁平なデバイスは、その培養トレイと併せて、フィブロコラーゲンで覆われたデバイスの本体に挿入する前に、移植する細胞をインビトロでトレイの両面に接種することを可能にする。このことによって、接種された細胞の量を正確に知ること、ならびに挿入前にそれらの生存度を決定することが可能になる。さらに、好ましい一実施形態では、また本発明の変形形態として、デバイスは、互いに隣り合い、一端で保持された、櫛を模したいくつかのプランジャで構成され、プランジャが細胞培養トレイと置き換えられると、移植手順が容易になる。培養トレイの数は移植される細胞の数に応じて決まる。最も広い培養トレイを使用することがより単純であると考えることができるが、櫛状に配置された独立したトレイ中の細胞を取り扱うことにより、本発明に記載されるデバイスによって移植される細胞の数をより良好に制御することが可能になることが、本発明によって証明されている。さらに、別の重要な態様は、多孔質体の寸法上の整合性が維持されることである。

本発明を用いて、慢性成人病、生物学的因子の欠乏によって発生する疾患を治療するための、または疾患の中でも特に悪性腫瘍を治療するための、任意の種類の株化細胞を培養することができる。

図１によれば、本発明のデバイス体は、好ましくは多孔質表面を有する１つの中空区画または中空体（２０）を含み、プランジャ（３０）を収納するキャビティを内部に有する、改善されたデバイスから成る。多孔質体（２０）の端部には、一方が１つの封止要素（５０）に接続した封止装置またはメカニズム（２１）を見出すことができ、他端（２１）は第２の封止要素（３１）に接続し、その一端はプランジャまたは第２の封止要素（６１）に接合され、これは、封止プラグ（３１）または（６１）を用いてデバイスが閉止されたときに、図２により詳細に見られるように、多孔質体（２０）の内部で前記プランジャ（３０）または細胞培養トレイ（６０）を堅く保持するような形で、細胞培養トレイ（６０）に統合される。

多孔質体（２０）は、好ましくは、生体適合性のステンレス鋼、生物分解性の不活性ポリマー、またはデバイスの装置の中間部品に寸法安定性を提供することができ、それによって、新生血管と細胞培養トレイ（６０）を用いて移植された細胞との接触を可能にする他の任意の材料で作ることができる、角および縁部が丸み付けられた長方形または正方形のグリッドで構成される。本発明の目的によれば、デバイスの多孔質体（２０）の孔隙率は、本発明の目的を達成するため、プライム化した抗腫瘍細胞の移植が必要とされる場合に、４０〜１５０メッシュ以上のメッシュサイズを有さなければならない。その一方で、この中間多孔質区画または多孔質体（２０）の長さは、必要とされる生物学的因子の生成を適切に助けるため、治療上の必要性に従って調整することができる。内部空間が好ましくは０．１ｍｍ〜３ｍｍの場合、好ましい長さは１０〜６００ｍｍである。デバイスは、封止要素（２１）をそれぞれ有する２つの端部を有する。このうちの１つは、封止要素が閉止されると、多孔質体（２０）の内部キャビティが封止されるようにして、プランジャ（３０）の封止要素（３１）、または細胞培養トレイ（６０）の封止要素（６１）に連結される。その他端において、封止要素（２１）は、多孔質体（２０）の封止要素（２１）に連結されると端部を封止し、多孔質体の底部にあるメッシュに対して連続性を与える形状および設計を有する、プラグ（５０）の封止要素（５１）に連結される。櫛状のプランジャを受け入れるモダリティの下で使用された場合、多孔質体（２０）は、櫛状のプランジャのアームに取り付けられる２つ以上の区画（ただし、４つが好ましい）に分割される。図５を参照のこと。

プランジャ（３０）は、多孔質体（２０）のキャビティに導入することができるようなサイズ、形状、および設計を有し、くさび（３２）を有する封止要素（３１）を一端に有するので、外来物質による内部キャビティの汚染を防ぐ目的で、プランジャによって多孔質体の内部を封止（２０）することが可能になる。プランジャは、その端部の外側にくさび（３２）を有し、その主要な機能は、プランジャを多孔質体から引き抜くときに高い強度で引き抜くように、プランジャを多孔質体に対してしっかりと保持することである。プランジャ（３０）は、拒絶されることなく哺乳動物の生体に導入することができ、それと同時に、フィブロコラーゲンによるコーティングを促進するため、生体から異物に対する重要な応答を生じるはずである、任意のバイオマテリアルで作られる。テフロンは、本発明に好ましい材料である。デバイスが櫛状のものに相当する場合、プランジャ（３０）の詳細は、図２Ａおよび図５でより詳細に見ることができる。

培養トレイ（６０）は、多孔質体（２０）に導入することができる設計および形状を有する。その封止要素（６１）は、多孔質体の封止要素に連結されると内部キャビティを封止し、それによって接種および移植された細胞の成長が促進される。その前部（６０ａ）および後部（６０ｂ）側は、医学等級のステンレス鋼メッシュ、または移植のために許容される他の任意の材料で作られ、接種される細胞が前部（６０ａ）および後部（６０ｂ）側の両面に付着することが可能になるような孔隙率を有し、後続ステップにおいて、デバイスの本体（２０）に挿入することが可能になる。培養トレイ（６０）は、その縁部それぞれに、トレイを多孔質体の内部空間に適合させるような形状および寸法を有する当接部／支持体（６２）を有する。かかる当接部／支持体の機能は、細胞培養トレイを多孔質体（２０）内部で固定させることであり、トレイがこの位置で固定されると、培養トレイ（６０）内に接種され、フィブロコラーゲンで覆われた多孔質体（２０）の内部チャンバ内に移植された細胞と、新生血管との間の直接接触を助けるため、培養トレイ（６０）の側面（６０ａおよび６０ｂ）と多孔質体（２０）の内側前部（２０ａ）および後部（２０ｂ）側との間に必要な空間を提供する。本発明の好ましい一実施形態では、この空間は０．１ｍｍ〜３ｍｍである。図３および４は、培養トレイ（６０）のさらなる詳細を示す。

本発明の好ましい一実施形態では、図５に見られるように、様々な培養トレイ（６０）が隣り合って使用される。培養トレイの数は、受け入れる生体によって求められる細胞数を移植するために求められる数である。より幅広い多孔質体（２０）が崩壊するのを回避するため、１つのみの代わりにより幅広のいくつかの細胞培養トレイ（６０）が使用されてもよい。

本発明の手順によれば、細胞移植のための改善されたデバイスは、任意の哺乳動物の皮下組織内に導入された後で、多孔質体（２０）の封止要素（２１）に連結されたプランジャ（３０）に適合される第１の封止要素（３１）が異物反応を生じ、それによって、デバイスが移植された哺乳動物のフィブロコラーゲンによってデバイスが覆われる。くさび（３２）によって促進されるプランジャ（３０）の引抜きが行われた後で、内部部位に免疫学的隔離または特権が与えられるが、このことは、前もってまたはインビトロで培養された細胞培養物を収容したトレイ（６０）を収納するのに適している。細胞培養の新規なトレイ（６０）は、細胞を両面で培養することができ、その当接部／支持体（６２）のおかげで、細胞培養トレイ（６０）をデバイスの多孔質体（２０）の内部チャンバ内で固定したままにすることができる設計を有し、その結果、前部（６０ａ）および後部（６０ｂ）側の一方または両方に接種された細胞がフィブロコラーゲンの新生血管と直接接触するのに十分な内部空間がチャンバ内に残る。本発明の好ましい一実施形態では、この空間は０．１〜３ｍｍの範囲である。

中間多孔質体（２０）を構成するグリッドの孔隙率は、本明細書で説明される手順および患者の生体の機能に従って、フィブロコラーゲン中の新生血管のサイズの決定要因であることが分かっている。したがって、メッシュまたはポアのサイズは、最近形成されたフィブロコラーゲンのチューブに与えられる用途の種類に従って決定される。

好ましいモダリティの１つによれば、プランジャ（３０）の封止要素（３１）またはプラグ（５０）の封止要素（５１）はそれぞれ、選択的に、封止されていることをユーザに保証できるようにフックのクリック音を発する、締結要素としてのラッチを備えた、押圧作動式の（press-activated）封止要素で構成される。封止要素は、多孔質体の封止要素（２１）の１つに挿入され、それによって多孔質体を封止要素（３１）または（５１）に対して保持する。

出願人は、デバイスの多孔質体（２０）の厚さは、新生血管のサイズに関係することを見出している。したがって、孔隙率は、有効な治療効果を維持するにあたって、移植される細胞の生存および成長に対する最も適切な条件に従って規定される。

デバイスは、医学等級の生体適合性材料を用いて製造される。これらの材料は、例えば、ある種のステンレス鋼、バージンポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、チタン、生物分解性ポリマー、バイオポリマーなどで作ることができる。

生体材料の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイスの説明から推論することができるように、その構成部品は機械加工によって、または射出成形によって作ることができる。選択されるプロセスは使用される構成材料に応じて決まる。

本発明によれば、上述したデバイスを使用することによって生体フィブロコラーゲンチューブを形成した生成物である、リザーバのモダリティの下で生体材料を移植する手順は、デバイスが移植されると哺乳動物の生体が多孔質体（２０）をフィブロコラーゲンで自然に覆うようにして、ヒトを含む任意の哺乳動物種の体内に、多孔質体（２０）の内部チャンバに挿入されたプランジャ（３０）とともにデバイスを移植することから成る。その後、フィブロコラーゲンの層が形成された後で、多孔質体（２０）の封止要素（２１）に連結された封止要素（３１）を有するデバイスの一部を露出させる目的で、くさび（３２）を用いてこのプロセスを促進することによってプランジャを引き抜く目的で、部分的な切開が作られる。プランジャ（３０）が引き抜かれた後で、培養トレイ（６０）上に接種された細胞の移植に適切な、血管新生したフィブロコラーゲンで作られたチャンバが存在する。その後、プランジャまたは平坦なタブレット（３０）が除去されると現れる開口部を通して、トレイを挿入することができる。多孔質体の封止要素（２１）と培養トレイの封止要素（６１）との連結によって、空間は封止されたままである。これらの用語において、生物学的因子の細胞プロデューサは、新生し血管化したコラーゲン繊維組織と接触するようになると生成を始め、その結果、生物学的因子が血流によって吸収される。別のモダリティでは、いくつかの細胞培養トレイ（６０）を有するデバイスが選択された場合、同じ手順に従うが、必要な細胞培養トレイ（６０）のみが挿入される。

治療の有効性を増大させるため、既知の技術によって遺伝子操作された細胞を使用して生物学的因子を生成することができる。

使用される培養物は、移植される細胞の観点から選択される。ナイアシンまたはアロピュリノールなどの細胞保護剤を活用して、トレイの必要なしに、デバイスによって生じた免疫学的特権空間に培養物を直接入れることができる。平坦なデバイスの形状のおかげで、移植細胞は圧縮されない。

出願人は、本発明に記載するデバイスを使用することによって、血管新生が良好で適切な半隔離された部位を得ることが可能になっており、したがって細胞の生存率がより良好な条件が存在することを見出している。同様に、円形デバイスに比べて、生物学的因子のより良好な交換率が得られる。

細胞の量は、文献で言及されている糖尿病の治療の場合、患者の体重１ｋｇ当たりランゲルハンス島約６，０００〜１２，０００個である。本発明の場合、それらが拒絶されないように免疫学的に保護するため、セルトリ細胞と組み合わせるか、または組み合わせないことができることが見出されている。これらのデバイスはまた、異なる疾病の治療に必要な任意の細胞培養物の移植に使用することができる。これには腫瘍に対するプライム化細胞が含まれるが、それは、特許文献４のデバイスにおける移植細胞が、受容側の生体によって拒絶されることなくデバイスから移動することが確認されているためであり、そのことによって、特許文献５（細胞をプライム化する手順、および腫瘍の治療に対するその使用）で言及されているようなこの種の治療に対する可能性が開かれている。

生物学的因子の細胞プロデューサの移植を助ける好ましい実施形態の下で、本発明の平坦または扁平な改善されたデバイス体を、重量１８０〜２００グラムのロングエバンスラットのサンプルの背側部分に移植した。同じ特性を備えたラットの第２群には、特許文献４（Valdes）「生体材料の移植を容易にする方法およびデバイス」で言及されている円形デバイスを移植した。本発明のデバイス体を有する１０匹のラット群、および対照群に対して、６５ｍｇ／ｋｇのストレプトゾトシンを静脈内投与することによって糖尿病を誘発した。両方の群の血糖値は３３７ｍｇ／ｄＬ程度で、重要な違いを示さなかった。

ランゲルハンス島の移植を両方の群で行い、既知の従来技術を使用してランゲルハンス島を隔離し保存したところ、平坦または扁平な改善されたデバイスを有するラット群は、細胞培養トレイ（６０）によって形成された部位にランゲルハンス島を受け入れるという違いがあった。一方、円形デバイスを移植した群では、形成されたフィブロコラーゲンチューブに細胞が直接移植された。両方の群に、ＩＥＱ５０，０００〜１００，０００個程度の同数の島を移植した。第一週の間は毎日、その後は週一回、血糖値を測定した。円形デバイスを有する動物群は、最初の三日間の間、二日連続して２５０ｍｇ／ｄＬを超える血糖を示したが、このこと自体が円形デバイスの機能性を説明している。

平坦なまたは改善された扁平なデバイスを有する動物は、血糖値がより著しく１５０ｍｇ／ｄＬまで減少したが、このことは円形デバイスに比べて４０％の改善を示している。このことは、生存している細胞数がより多く、機能的に活性である結果として、平坦なまたは改善された扁平なデバイスの性能がより良好であるものと解釈することができる。

本発明の好ましい一実施形態では、様々な独立した平坦なデバイスを挿入して、各受容体が必要とする細胞数を得る代わりに、平坦なまたは改善された扁平なデバイスがより幅広であり、プランジャの櫛状の形状が中央の多孔質体内で左右および／または上下に隣り合っており、その寸法はプランジャの幅に調整される。デバイスが新生血管とともにフィブロコラーゲンによって覆われた後で、櫛状のプランジャは、細胞培養トレイ、またはプランジャによって残された免疫学的特権空間に液体媒体中で直接移植された細胞に置き換えられる。これにより、改善されたデバイスの性能がより一層増大され、培養トレイの挿入が容易になるが、それは、受容側の生体に挿入されるデバイスの数に応じて様々な切開を作る代わりに、細胞培養トレイに置き換えられる櫛状のプランジャが位置する一箇所の切開のみが作られるためである。好ましい実施形態では、図５により詳細に見られるように、４つの培養トレイが使用される。

今日まで、前記発明を実現する出願人によって最も知られている方法は、本発明の説明に由来するものであることをここに述べる。

Claims (38)

1. 生体材料移植片の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイスであって、
   ａ．平坦もしくは扁平な、好ましくは長方形または正方形の中央の多孔質体と、
   ｂ．前記多孔質体の対応する端部にある封止メカニズムと、
   ｃ．その幾何学形状および寸法によってプランジャを前記多孔質体に堅く挿入することができる、統合された封止要素を備えたプランジャであって、
   生体組織と相互作用したときに、前記多孔質体による表面上でのフィブロコラーゲンの形成を助ける材料で作られた、プランジャと、
   ｄ．片面または両面（前部および後部）に細胞を堆積／培養する、１つまたは複数の細胞培養トレイと、
   ｅ．前記多孔質体によって形成される１つまたは複数のフィブロコラーゲンチャネル内におけるトレイを伴わない培養物とから構成されるデバイス。
2. 新規な平坦な形状によって、内部の死空間を減少させ、移植細胞と新生フィブロコラーゲン血管との間の有用な接触表面を増加させる、請求項１に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
3. 前記中央の多孔質体が、好ましくは、移植される細胞数と、幾何学形状および寸法の安定性を提供するとともにフィブロコラーゲンの形成を支援する機能を有する、挿入される１つもしくは複数の細胞培養トレイとに関して、治療上の用途および必要性による形状および可変の寸法を有するメッシュによって統合される、請求項１に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
4. グリッドサイズが好ましくは４０から１５０メッシュである、請求項３に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
5. 前記多孔質体の長さが好ましくは１０から３００ｍｍであり、前記多孔質体の内部空間が好ましくは０．１から２５０ｍｍである、請求項３に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
6. 前記多孔質体が、好ましくはその端部に、アセンブリ要素の連結を可能にする安全要素としてラッチを備えた圧力結合要素である封止要素を示す、請求項３に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
7. 前記プランジャが、前記多孔質体およびその近位端への挿入を可能にする形状および寸法を有し、前記プランジャが、前記多孔質体の前記封止要素に対する連結を可能にする前記アセンブリ要素のうち１つの一部であり、前記プランジャを保持するとともに、その引抜きを容易にする設計のくさびを示す、請求項１に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
8. 前記デバイスが、１つの多孔質面または両多孔質面を有する１つまたは複数の細胞培養トレイと、その端部にある当接部／支持体とを有し、それらがともに、インビトロでの培養、および移植される細胞の側面上での固定移植を可能にする、請求項１に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
9. １つまたは複数の前記細胞培養トレイの１つもしくは複数の側面が、一方は前部、他方は後部であり、好ましくは、医学等級の鋼メッシュまたは移植片として許容される他の任意の材料で作られ、細胞が表面の両面に付着することを可能にする孔隙率または表面を備える、請求項８に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
10. １つまたは複数の前記細胞培養トレイの１つもしくは複数の側面が、その端部に、端部を封止し隔離された内部空間を残すことによって、前記多孔質体に対する連結を可能にするアセンブリ要素を有する、請求項８に記載の生体材料移植片の移植を助ける改善されたデバイス。
11. １つまたは複数の前記細胞培養トレイが、その端部それぞれに、前記多孔質体の前記内部空間に対する連結を可能にする十分な幅を有する当接部／支持体を有する、請求項８に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
12. １つまたは複数の前記トレイの当接部／支持体が、前記多孔質体の内部に固定することを可能にし、このようにして、１つまたは複数の前記トレイの１つもしくは複数の前記側面と前記多孔質体との間に、接種され移植された細胞が新生血管と直接完全に接触するのに十分な空間を残す、請求項８に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
13. １つまたは複数の前記培養トレイの１つもしくは複数の前記側面と前記多孔質体の内壁との間の空間が、好ましくは０．１ｍｍから３ｍｍである、請求項１２に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
14. 前記デバイスが滅菌可能な材料で作られる、請求項１に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
15. 生体に移植された後で、フィブロコラーゲンの形成または堆積を促進し、血管新生したフィブロコラーゲンのリザーバが形成されるまで、前記堆積物をコーティングする機能に適合し、それによって前記血管新生したフィブロコラーゲンのリザーバ内への生体細胞の移植を可能にする、請求項１に記載の生体材料の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
16. 細胞が好ましくは生物学的因子の細胞プロデューサである、請求項１５に記載の生体材料の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
17. 前記生体細胞が好ましくはランゲルハンス島である、請求項１５に記載の生体材料移植片の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
18. 前記細胞が腫瘍に抵抗するプライム化細胞である、請求項１５に記載の生体材料の移植を助ける平坦なまたは扁平な改善されたデバイス。
19. 前記平坦なまたは新規な扁平な設計のデバイスが、前記細胞培養トレイとともに、細胞の生存率を向上することを可能にし、そのことによって、円形デバイスに比べて性能が改善される、生体材料移植片の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
20. ａ．様々なコンパートメントに分割された、平坦もしくは扁平な、好ましくは長方形または正方形の中央の多孔質体と、
    ｂ．前記多孔質体の対応する端部にある封止メカニズムと、
    ｃ．２つ以上のアームを備え、統合された封止メカニズムを備え、区画化された前記多孔質体内部に堅く挿入することができるような幾何学形状および寸法を備え、生体組織と相互作用したときに、前記多孔質体の表面上でのフィブロコラーゲンの形成を改善するような材料で作られた、櫛状のプランジャと、
    ｄ．前記櫛状のプランジャと同数の、前部および後部側で種細胞を培養するトレイとから構成される、生体材料移植片の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
21. 内部の死空間を減少させ、移植細胞とフィブロコラーゲンの新生血管とを接触させる有用な表面を増加させる、新規な平坦な形状を有する、請求項２０に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
22. 前記中央の多孔質体が、好ましくは、移植される細胞数による可変の寸法を有する平坦な形状のグリッドで構成され、幾何学形状および寸法の安定性を提供するとともにフィブロコラーゲンの形成を支援する機能を有する、挿入される細胞培養トレイの数に従って区画化される、請求項２０に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
23. グリッドサイズが好ましくは４０から１５０メッシュである、請求項２２に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
24. 前記多孔質体の長さが好ましくは１０から３００ｍｍであり、前記多孔質体の内部空間が好ましくは０．１から２５０ｍｍである、請求項２２に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
25. 前記多孔質体が、その端部に、圧力連結メカニズムである、またはアセンブリ要素の連結を可能にするための安全要素としてラッチを備えたアセンブリメカニズムを有する、請求項２２に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
26. 前記プランジャが、前記多孔質体の区画数に従って、前記多孔質体への挿入を可能にするような形状および寸法を備えた、２つ以上のトレイを備えた櫛状であり、前記デバイスが、その近位端において、前記多孔質体の前記アセンブリ要素に対する連結を可能にする前記アセンブリ要素のうち１つの一部であり、引抜きを容易にする前記プランジャを保持するような設計のくさびを示す、請求項２０に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
27. 前記デバイスが、１つおよび／または２つの多孔質面および端部にある当接部／支持体を示す、２つ以上の細胞培養トレイを有し、それらがともに、インビトロでの培養、および側面に移植される細胞の固定を可能にする、請求項２０に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
28. 前記細胞培養トレイが、一方は前部、他方は後部である２つの側面を有し、好ましくは、前記デバイスが、医学等級の鋼メッシュまたは移植片として許容される他の任意の材料で作られ、培養される細胞が表面の両面に付着することを可能にする孔隙率を備える、請求項２７に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
29. １つまたは複数の前記細胞培養トレイが、その端部それぞれに、前記多孔質体の前記内部空間に対する連結を可能にするような寸法および形状の当接部／支持体を有する、請求項２７に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
30. １つまたは複数の前記トレイの前記当接部／支持体が、前記多孔質体の内部に固定することを可能にし、このようにして、１つまたは複数の前記トレイの側面と前記多孔質体との間に、接種され移植された細胞が新生血管と直接完全に接触するような形で十分な空間を残す、請求項２７に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
31. 前記当接部／支持体によって残される前記細胞培養トレイと前記多孔質体の内壁との間の空間が、好ましくは０．１ｍｍから３ｍｍである、請求項２７に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
32. １つまたは複数の前記トレイの端部が、前記多孔質体に対する連結を可能にするアセンブリ要素を有し、このようにしてその端部を封止し、隔離された内部空間を残す、請求項２７に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
33. 前記デバイスが滅菌可能な材料で作られる、請求項２０に記載の生体材料の移植を助ける改善されたデバイス。
34. 生体に移植された後で、フィブロコラーゲンの形成または堆積を促進し、血管新生したフィブロコラーゲンのリザーバが形成されるまで、前記堆積物をコーティングする機能に適合し、それによって前記血管新生したフィブロコラーゲンのリザーバ内への生体細胞の移植を可能にする、請求項２０に記載の生体材料移植片の移植を助ける平坦な改善された扁平なデバイス。
35. 細胞が好ましくは生物学的因子のプロデューサである、請求項３４に記載の生体材料の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
36. 前記生体細胞が好ましくはランゲルハンス島である、請求項３４に記載の生体材料の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
37. 前記細胞が腫瘍に抵抗するプライム化細胞である、請求項３４に記載の生体材料の移植を助ける平坦なまたは改善された扁平なデバイス。
38. デバイスが、細胞の生存率に対する改善が得られ、結果として円形デバイスに比べて性能が改善される、櫛状のプランジャおよび様々な細胞培養トレイを備えた平坦／扁平な新規なデバイスを有する、生体材料を移植する平坦なまたは改善された扁平なデバイス。