JP2015523142A - 操作した三次元の結合組織構成物およびそれを製造する方法 - Google Patents
操作した三次元の結合組織構成物およびそれを製造する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015523142A JP2015523142A JP2015518544A JP2015518544A JP2015523142A JP 2015523142 A JP2015523142 A JP 2015523142A JP 2015518544 A JP2015518544 A JP 2015518544A JP 2015518544 A JP2015518544 A JP 2015518544A JP 2015523142 A JP2015523142 A JP 2015523142A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cells
- connective tissue
- tissue
- cell
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
- A61L27/3804—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
- A61L27/3834—Cells able to produce different cell types, e.g. hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells, marrow stromal cells, embryonic stem cells
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/08—Muscles; Tendons; Ligaments
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
- A61L27/3886—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells comprising two or more cell types
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/0062—General methods for three-dimensional culture
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
- C12N5/0652—Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
- C12N5/0652—Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
- C12N5/0654—Osteocytes, Osteoblasts, Odontocytes; Bones, Teeth
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
- G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2502/00—Coculture with; Conditioned medium produced by
- C12N2502/13—Coculture with; Conditioned medium produced by connective tissue cells; generic mesenchyme cells, e.g. so-called "embryonic fibroblasts"
- C12N2502/1352—Mesenchymal stem cells
- C12N2502/1358—Bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSC)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2502/00—Coculture with; Conditioned medium produced by
- C12N2502/28—Vascular endothelial cells
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Botany (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Rheumatology (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
Abstract
Description
本出願は、2012年6月19日に出願の米国特許第61/661,768号、および2013年3月13日に出願の米国特許第13/801,780号の利益を主張し、これら各々は、その全体が引用によって本明細書に組み込まれる。
バイオインクを支持体上に堆積させる工程;およびバイオインクをインキュベートする工程であって、それによって、バイオインクが、凝集することができ、生きている、三次元の結合組織構成物を形成することができる工程、を含み、ここで前記インキュベートする工程は、約1時間から約30日間の期間を有し;但し、多能性細胞が、1つ以上の分化シグナルにさらされることを条件とする。
特に他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明の属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書および添付の請求項に使用されるように、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈がはっきりと特に指示していない限り、複数の言及を含む。本明細書の「または」へのあらゆる言及は、特に他に明記のない限り、「及び/又は」を包含するように意図される。
組織工学は、臓器の増強、修復、または置換を介して組織機能を回復、維持、または改善する生物学的代替物の開発に向けて、工学とライフサイエンスの原理を適用して組み合わせる学際的分野である。
典型的な組織工学に対する基本的なアプローチは、生体適合性である且つ最終的に生体分解性である環境(例えば、スキャフォールド)に生細胞を蒔き、その後、始原細胞の個体群がさらに拡大する且つ成熟するように、この構成物をバイオリアクター内で培養し、移植後に標的組織をもたらすことである。生物学的な細胞外マトリックス(ECM)を模倣する適切なスキャフォールドによって、発達中の組織は、インビトロおよびインビボの成熟後に所望の臓器の形態および機能の両方を取り入れ得る。しかしながら、天然組織様の構造を有する十分に高い細胞密度を達成することは、スキャフォールドの全体にわたって細胞の分布および空間的配置を制御する能力が限定されるため、困難である。これらの限定によって、結果的に、機械的性質が乏しい及び/又は機能が不十分な組織または臓器がもたらされ得る。さらなる困難は、スキャフォールドの生体分解、残留ポリマーの捕捉、および製造プロセスの工業上のスケールアップに関係している。スキャフォールドがないアプローチが試みられてきた。現在のスキャフォールドがないアプローチは、いくつかの制限を受ける:
・各層が異なる細胞型を含む、または空間的に閉じ込められる具体的な細胞区画を含む、多層構造などの、複雑な幾何学的構造は、天然組織様の結果を再生可能に達成するために、具体的なアーキテクチャー内で細胞タイプの明確で高分解能の配置を必要とし得る。
・尺度および幾何学的形状は、拡散及び/又は栄養供給に対する機能的な血管網のための必要条件によって限定される。
・組織の生存能力は、拡散を限定し、栄養に対する細胞のアクセスを制限する制限物質によって損なわれ得る。
・複合体の広いアレイ(a broad array)、三次元のトポロジーを有する、細胞を含む組織及び/又は臓器を生成することができる。
・発生生物学の原則を活用することによって、天然の組織形成プロセスの環境条件を模倣する。
・製造の自動化した手段と適合性があり、スケーラブルである。
幾つかの実施形態では、結合組織部分を含む、操作した組織の少なくとも1つの成分およびそのアレイが、バイオプリントされた。さらなる実施形態では、培養組織は全体的にバイオプリントされた。またさらなる実施形態では、バイオプリントされた構成物は、細胞溶液、細胞懸濁液、細胞を含むゲルまたはペースト、細胞濃縮液、多細胞体(例えば、シリンダー、スフェロイド、リボンなど)(総称して「バイオインク」)、および随意に、三次元の送達装置(例えば、バイオプリンター)による生体適合性の表面上の制限物質(例えば、ヒドロゲル及び/又は多孔質膜から成る)を含む、細胞の、三次元の、自動化された、コンピューター支援の堆積に基づいて、急速なプロトタイピング技術を利用する方法で作られる。本明細書で使用されるように、幾つかの実施形態では、組織及び/又は臓器に言及するために使用されるときの、用語「操作した(engineered)」は、細胞、細胞溶液、細胞懸濁液、細胞を含むゲルまたはペースト、細胞濃縮液、多細胞集合体(例えば、バイオインク)、およびそれらの層が、コンピュータースクリプトに従うコンピューター支援のデバイス(例えば、バイオプリンター)によって、三次元構造を形成するために位置付けられることを意味する。さらなる実施形態では、コンピュータースクリプトは、例えば、1つ以上のコンピュータープログラム、コンピューターアプリケーション、またはコンピューターモジュールである。またさらなる実施形態では、三次元の組織構造は、初期の形態形成における自己集合現象に類似した細胞またはバイオインクのプリンティング後の融合を介して形成される。
連続的な及び/又は碁盤目状のバイオプリンティングの利点は、バイオプリントされた組織の増加した生産性を含むということである。別の限定しない潜在的な利点は、バイオプリンターを、以前に堆積したバイオインクの要素と並べる必要性を排除することであり得る。連続的なバイオプリンティングはまた、随意に注射器の機構を使用して、バイオインクの大きな貯蔵器からのより大きな組織の印刷を促進し得る。
本明細書には、幾つかの実施形態において、生きている、三次元の組織構成物が開示され、該三次元の組織構成物は:互いに凝集した、結合組織細胞を含み;ここで、三次元の結合組織構成物は、予め形成されたスキャフォールドがほぼない。さらなる実施形態では、構成物は、成形時及び/又は使用時に、予め形成されたスキャフォールドがほぼない。幾つかの実施形態では、組織は、結合組織構成物である。それ故、本明細書にはまた、幾つかの実施形態において、生きている、三次元の結合組織構成物が開示され、該三次元の結合組織構成物は:生きている、三次元の結合組織構成物を提供するために互いに凝集した、結合組織細胞を含み;ここで、三次元の結合組織構成物は、使用時に予め形成されたスキャフォールドがほぼない。幾つかの実施形態では、結合組織細胞は、間葉系幹/間質細胞、人工多能性幹細胞、及び/又は胚性幹細胞などの、多能性細胞に由来する。
さらなる実施形態では、結合組織構成物を含む操作した組織は、バイオプリンティング時に、最小の寸法で、約50μmと約500μmの間である。
本明細書には、幾つかの実施形態において、1つ以上のタイプの哺乳動物細胞を含む操作した結合組織が開示される。幾つかの実施形態では、操作した組織は、結合組織細胞を含む。幾つかの実施形態では、結合組織細胞は、多能性細胞に由来する。さらなる実施形態では、結合組織細胞は、間葉系幹/間質細胞に由来する。さらなる実施形態では、結合組織細胞は、人工多能性幹細胞に由来する。さらなる実施形態では、結合組織細胞は、胚性幹細胞に由来する。またさらなる実施形態では、操作した組織は、ヒト多能性細胞を含む。またさらなる実施形態では、操作した組織は、ヒト間葉系幹/間質細胞を含む。またさらなる実施形態では、操作した組織は、ヒト人工多能性幹細胞を含む。またさらなる幾つかの実施形態では、操作した組織は、ヒト胚性幹細胞を含む。
本発明の操作した組織で使用される細胞タイプは、当該技術分野に既知の任意の方法で培養され得る。細胞および組織の培養の方法は、当該技術分野で公知であり、例えば、Cell & Tissue Culture: Laboratory Procedures; Freshney (1987), Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Techniquesに記載され、それらの内容は、そのような情報のための引用によって本明細書に組み込まれる。本発明と併用して使用され得る、一般的な哺乳動物の細胞培養技術、細胞株、および細胞培養系も、Doyle, A., Griffiths, J. B., Newell, D. G., (eds.) Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures, Wiley (1998)に記載され、それらの内容は、そのような情報のための引用によって本明細書に組み込まれる。
本明細書には、特定の実施形態において、結合組織構成物を含む組織、そのアレイ、およびバイオプリントされた細胞を含む方法が開示される。幾つかの実施形態では、細胞は、バイオプリンターからバイオインクを堆積させる又は押し出すことによってバイオプリントされる。幾つかの実施形態では、「バイオインク」は、複数の細胞を含む、液体、半固体、または固体の組成物を含む。
幾つかの実施形態では、細胞は、幹細胞を含む。さらなる実施形態では、幹細胞は、ヒト幹細胞である。幾つかの実施形態では、細胞は、間葉系幹/間質細胞を含む。さらなる実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、ヒト間葉系幹/間質細胞である。幾つかの実施形態では、本明細書に開示される方法に使用される細胞のタイプは、生成されている構成物または組織のタイプに依存する。幾つかの実施形態では、バイオインクは、1つのタイプの細胞を含む。幾つかの実施形態では、バイオインクは、1つを超えるタイプの細胞を含む。
幾つかの実施形態では、バイオインクは、細胞培養培地を含む。細胞培養培地は、任意の適切な培地である。様々な実施形態では、適切な細胞培養培地は、限定しない例として、ダルベッコ燐酸緩衝生理食塩水、Earle’s Balanced Salts、Hanks’ Balanced Salts、Tyrode’s Salts、オルシーバー液、Gey’s Balanced Salt Solution、Kreb’s−Henseleit Buffer Modified、Kreb’s−Ringer Bicarbonate Buffer、Puck’s Saline、ダルベッコ変法イーグル培地、ダルベッコ変法イーグル培地/栄養素F−12Ham、栄養素混合物F−10Ham(Ham’s F−10)、培地199、最少必須培地イーグル、RPMI−1640培地、Ames’ Media、BGJb培地(Fitton−Jackson Modification)、Click’s培地、CMRL−1066培地、Fischer’s培地、Glascow最少必須培地(GMEM)、Iscove変法ダルベッコ培地(IMDM)、L−15培地(Leibovitz)、McCoy’s 5A変法培地、NCTC媒体、Swim’s S−77培地、Waymouth培地、William’s培地E、あるいはそれらの組み合わせを含む。幾つかの実施形態では、細胞培養培地は、変更されるか又は補足される。幾つかの実施形態では、細胞培養培地は、アルブミン、セレン、トランスフェリン、フェチュイン、砂糖、アミノ酸、ビタミン、成長因子、サイトカイン、ホルモン、抗生物質、脂質、脂質担体、シクロデキストリン、またはそれらの組み合わせをさらに含む。幾つかの実施形態では、細胞培養培地は、幹細胞分化培地である。さらなる実施形態では、幹細胞分化培地は、限定しない例として、骨分化培地、軟骨分化培地、または脂肪分化培地である。
幾つかの実施形態では、バイオインクは、細胞外マトリックスまたはその誘導体の1つ以上の成分をさらに含む。幾つかの実施形態では、「細胞外マトリックス」は、細胞によって生成され、細胞から細胞外空間へと輸送されるタンパク質を含み、ここで、タンパク質は、組織を一緒に保持するための支持として機能することで、引っ張り強度を提供し、及び/又は細胞シグナル伝達を促進する。細胞外マトリックス成分の例は、限定されないが、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、ヒアルロナート、エラスチン、およびプロテオグリカンを含む。例えば、多細胞集合体は、様々なECMタンパク質(例えば、ゼラチン、フィブリノゲン、フィブリン、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、エラスチン、及び/又はプロテオグリカン)を含み得る。ECM成分またはECM成分の誘導体は、多細胞集合体を形成するために使用される細胞ペーストに加えられ得る。細胞ペーストに加えられたECM成分またはECM成分の誘導体は、ヒトまたは動物源から精製され得るか、または当該技術分野に既知の組換え方法によって生成され得る。あるいは、ECM成分またはECM成分の誘導体は、細長い細胞体中の細胞によって自然に分泌され得るか、または細長い細胞体を作るために使用される細胞は、当該技術分野に公知の任意の適切な方法によって遺伝子操作され得ることで、1以上のECM成分またはECM成分の誘導体及び/又は1以上の細胞接着分子または細胞基質接着分子(例えば、セレクチン、インテグリン、免疫グロブリン、およびアドヒリン(adherins))の発現レベルを変化させることができる。ECM成分またはECM成分の誘導体は、多細胞集合体中の細胞の凝集を促進し得る。例えば、ゼラチン及び/又はフィブリノゲンは、細胞ペーストに適切に加えられ得、多細胞集合体を形成するために使用される。その後、フィブリノゲンは、トロンビンを加えることによってフィブリンに転換され得る。
幾つかの実施形態では、バイオインクは、押出化合物(すなわち、バイオインクの押出特性を変更する化合物)をさらに含む。押出化合物の例は、限定されないが、ゲル、ヒドロゲル、界面活性剤ポリオール(例えばPluronic F−127またはPF−127)、熱応答性ポリマー、UV光応答性ポリマー、ヒアルロナート、アルギナート、細胞外マトリックス成分(およびその誘導体)、ゼラチン、コラーゲン、ペプチドヒドロゲル、他の生体適合性の天然または合成のポリマー、ナノファイバー、および自己集合性ナノファイバーを含む。
例えば、細胞は、バイオインクを形作る前に、細胞間相互作用を増強するために、遠心分離後に遠心管の内部で適切にインキュベートされ得る。
幾つかの実施形態では、バイオインクは、多細胞体を含み、これはさらに、間葉系幹/間質細胞を含む。さらなる実施形態では、バイオインクは。多細胞体を含み、これはさらに、間葉系幹/間質細胞および1つ以上の他の細胞タイプを含む。またさらなる実施形態では、バイオインクは多細胞体を含み、これはさらに、間葉系幹/間質細胞および内皮細胞、線維芽細胞、または内皮細胞および線維芽細胞の両方を含む。
幾つかの実施形態では、構成物または組織を形成するために使用される多細胞集合体は、操作した組織に含められるすべての細胞タイプ(例えば、内皮細胞、平滑筋細胞、線維芽細胞など)を含み;このような例では、各細胞タイプは、結合組織構成物などの操作した組織を形成するために、(例えば、成熟の間に)適切な位置へと遊走する。他の実施形態では、構造を形成するために使用される多細胞集合体は、操作した組織に含められるすべての細胞タイプより少ない細胞タイプを含む。幾つかの実施形態では、各タイプの細胞は、多細胞集合体または組織の領域または層内に均一に分散される。他の実施形態では、各タイプの細胞は、多細胞集合体または組織の領域または層内の特定の領域に局在化する。
幾つかの実施形態において、本明細書には、互いに凝集した結合組織細胞を含む、操作した組織およびそのアレイが開示され、ここで、結合組織細胞は多能性細胞に由来する。
本明細書にはまた、互いに凝集した多能性細胞を含む、操作した組織およびそのアレイが開示され、ここで、多能性細胞は1つ以上の分化シグナルにさらされた。様々な実施形態では、多能性細胞は、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20またはそれ以上の分化シグナルにさらされた。
幾つかの実施形態では、1つ以上の分化シグナルは、機械的シグナル、生体力学的シグナル、または物理的シグナル、またはそれらの組み合わせを含む。さらなる実施形態では、機械的シグナル、生体力学シグナル、または物理的シグナルは、限定しない例として、伸長、曲げ、圧縮、増加した大気圧、流動によって引き起こされた剪断力、およびそれらの組み合わせを含む。
操作した組織構成物の成形に関連した、多くの期間が、1つ以上の分化シグナルへの多能性細胞(例えば、幹細胞)の露出に適している。幾つかの実施形態では、幹細胞は、組織構成物の成形前に、1つ以上の分化シグナルにさらされる。さらなる実施形態では、細胞は、バイオインクの生成前に、または組織構成物を形成するために細胞/バイオインクの堆積の前(例えば堆積前(pre−deposition))に、細胞培養中に1つ以上の分化シグナルにさらされる。またさらなる実施形態では、1つ以上の分化シグナルへの堆積前の露出は、組織構成物を形成するために、細胞/バイオインクの堆積の、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30日目前、またはそれより前にある。幾つかの実施形態では、1つ以上の分化シグナルへの堆積前の露出は、組織構成物を形成するために、細胞/バイオインクの堆積の、約5日前から約21日前にある。幾つかの実施形態では、1つ以上の分化シグナルへの堆積前の露出は、組織構成物を形成するために、細胞/バイオインクの堆積の、約0日前から約5日前にある。
種々様々な技術および方法は、具体的な組織表現型への多能性細胞(例えば、幹細胞)の分化の評価に適している。幾つかの実施形態では、顕微鏡法および染色は、具体的な化学物質、細胞表面抗原、細胞小器官、細胞構造、及び/又は細胞群を特定することによって、分化を評価するために使用される。結合組織の表現型への間葉系幹/間質細胞の分化の評価に関して、幾つかの実施形態では、(カルシウム結晶を染色する)アリザリンレッドS及び/又はフォン・コッサ(リン酸カルシウム堆積物を染色する)が、骨形成を特定する、および随意に定量化するために利用される。さらなる例として、アルカリフォスファターゼの高まったレベルは、この酵素が骨芽細胞活性の副産物であるために生じる活性な骨形成を示し;それ故、幾つかの実施形態では、アルカリフォスファターゼ染色が、骨表現型への分化を検出するために使用される。幾つかの実施形態では、酵素結合抗体免疫吸着アッセイ(ELISA)が、具体的な化学物質、細胞表面抗原、細胞小器官、細胞構造、及び/又は細胞群を特定することによって、分化を評価するために使用される。結合組織の表現型への間葉系幹/間質細胞の分化の評価に関して、幾つかの実施形態では、オステオポンチン(骨芽細胞中で発現された細胞外の構造タンパク質)のためのELISAが、骨形成を特定する、および随意に定量化するために利用される。
幾つかの実施形態では、本明細書には、結合組織構成物を含む、操作した結合組織、およびそのアレイが開示され、これらは、任意の予め形成されたスキャフォールドがほぼない。さらなる実施形態では、「スキャフォールド」は、ポリマースキャフォールドおよび多孔性ヒドロゲルなどの合成のスキャフォールド、予め形成された細胞外マトリックスの層および脱細胞化組織などの非合成のスキャフォールド、および操作した組織及び/又は臓器の物理的構造に不可欠である、および組織及び/又は臓器から取り除かれない、任意の他のタイプの予め形成されたスキャフォールドを指す。
幾つかの実施形態では、本明細書には、結合組織構成物を含む、操作した組織のアレイが開示される。幾つかの実施形態では、「アレイ」は、複数の試験がサンプル上で行われることを可能にする、1つ以上の試験が複数のサンプル上で行われることを可能にする、またはその両方を可能にするように空間的に配置された、複数の要素の関連性を含む科学的ツールである。幾つかの実施形態では、アレイは、スクリーニングの方法および機器に適応しているか又は適合性があり、これは、高スループットのスクリーニングに関連するアレイを含む。さらなる実施形態では、アレイによって、複数の試験を同時に行うことができる。さらなる実施形態では、アレイによって、複数のサンプルを同時に試験することができる。幾つかの実施形態では、アレイは、細胞のマイクロアレイである。さらなる実施形態では、細胞のマイクロアレイは、固体担体の表面上の生細胞の多重の照合(multiplex interrogation)を可能にする研究ツールである。他の実施形態では、アレイは、組織のマイクロアレイである。さらなる実施形態では、組織のマイクロアレイは、アレイにおいて集められた複数の個別の組織または組織サンプルを含み、これによって、複数の生化学的、代謝的、分子的、または組織学的な解析の実施が可能となる。
幾つかの実施形態では、本明細書で開示される、結合組織構成物を含む、操作した結合組織、およびそのアレイは、インビボでのアッセイに使用される。幾つかの実施形態では、「アッセイ」は、有機サンプルまたは生体サンプル(例えば、細胞集合体、組織、臓器、有機体など)において、物質(例えば、化学物質、分子、生化学物質、薬物など)の存在または活性を試験または測定するための手順である。さらなる実施形態では、アッセイは、定性的アッセイおよび定量的アッセイを含む。またさらなる実施形態では、定量的アッセイは、サンプル中の物質の量を測定する。
本明細書には、幾つかの実施形態において、結合組織構成物を含む組織を構成する方法が開示され、該方法は、随意に間葉系幹/間質細胞に由来する、結合組織細胞を含むバイオインクを調製する工程;バイオインクを支持体上に堆積させる工程;およびバイオインクをインキュベートする工程であって、それによって、バイオインクが、凝集することができ、生きている、三次元の結合組織構成物を形成することができる工程、を含み、ここで前記インキュベートする工程は、約1時間から約30日間の期間を有する。本明細書にはまた、幾つかの実施形態において、結合組織構成物を含む組織を構成する方法が開示され、該方法は、間葉系幹/間質細胞を含むバイオインクを調製する工程;バイオインクを支持体上に堆積させる工程;およびバイオインクをインキュベートする工程であって、それによって、バイオインクが、凝集することができ、生きている、三次元の結合組織構成物を形成することができる工程、を含み、ここで前記インキュベートする工程は、約1時間から約30日間の期間を有する。幾つかの実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、バイオインクを支持体上に堆積させる約1−21日前と、バイオインクを支持体上に堆積させた約1−21日間後との間の1以上の時間間隔で、1つ以上の分化シグナルにさらされる。幾つかの実施形態では、前記方法は、バイオプリンティングを利用する。さらなる実施形態では、前記方法は、使用時に任意の予め形成されたスキャフォールドのない又はほぼない、結合組織構成物を含む操作した組織を生成する。
幾つかの実施形態では、前記方法は、1つ以上のタイプの哺乳動物細胞を含むバイオインクを調製する工程を含む。さらなる実施形態では、前記方法は、結合組織細胞を含むバイオインクを調製する工程を含む。さらなる実施形態では、前記方法は、結合組織細胞を含むバイオインクを調製する工程を含み、ここで結合組織細胞は、間葉系幹/間質細胞に由来する。幾つかの実施形態では、前記方法は、間葉系幹/間質細胞をさらに含むバイオインクを調製する工程を含む。さらなる実施形態では、前記方法は、間葉系幹/間質細胞を含むバイオインクを調製する工程を含み、ここで間葉系幹/間質細胞は、1つ以上の分化シグナルにさらされた。幾つかの実施形態では、前記方法は、内皮細胞及び/又は線維芽細胞をさらに含むバイオインクを調製する工程を含む。
タンジェント流ろ過(「TFF」)は、細胞を濃縮または圧縮する別の適切な方法である。幾つかの実施形態では、化合物は、必要とされる押出特性をもたらすために細胞懸濁液と混合される。適切な化合物は、限定しない例として、界面活性剤ポリオール、コラーゲン、ヒドロゲル、Matrigel(商標)、ナノファイバー、自己集合性ナノファイバー、ゼラチン、フィブリノゲンなどを含む。
所望の三次元構造を生成するために、多くの方法が、支持体上へとバイオインクを堆積させるのに適切である。例えば、幾つかの実施形態では、多細胞集合体は、互いに接して手動で置かれるか、ピペット、ノズル、または針からの押出によって適所に堆積されるか、またはバイオプリンターなどの、自動化した、コンピューター支援の機器によって位置付けられる。
幾つかの実施形態では、堆積したバイオインクは、インキュベートされる。さらなる実施形態では、インキュベーションによって、バイオインクは、凝集して、生きている、三次元の結合組織構成物を形成することができる。幾つかの実施形態では、バイオインクは、凝集して、細胞培養環境(例えば、ペトリ皿、細胞培養フラスコ、バイオリアクターなど)において組織を形成する。さらなる実施形態では、バイオインクは、凝集して、バイオインクに含まれる細胞タイプの成長を促進するのに適切な条件を有する環境において組織を形成する。1つの実施形態では、バイオインク/組織構成物は、付着及び/又は凝集を促進する細胞培養培地を含有している因子及び/又はイオンの存在下で、約5%のCO2を含有している湿気のある環境において、約37℃でインキュベートされる。他の実施形態では、バイオインク/組織構成物は、0.1%−21%のO2を含有している環境で維持される。
幾つかの実施形態では、方法は、操作した組織の生存率を増加させるための工程をさらに含む。さらなる実施形態では、これらの工程は、制限物質の一時的または半永久的な格子状構造(lattice)を介して組織と培養培地との間の直接的な接触を提供する工程を含む。幾つかの実施形態では、組織は、多孔性の又は間隙のある(gapped)材料において制限される。栄養素に対する操作した組織の細胞の少なくとも幾つかの直接的なアクセスによって、操作した組織の生存率は増加する。
1つの実施形態では、本明細書には、生きている、三次元の結合組織構成物が開示され、該三次元の結合組織構成物は、生きている、三次元の結合組織構成物を提供するために互いに凝集した、結合組織細胞を含み;ここで、三次元の結合組織構成物は、使用時に予め形成されたスキャフォールドがほぼない。幾つかの実施形態では、結合組織細胞は、間葉系幹/間質細胞に由来する。さらなる実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、哺乳動物の脂肪組織に由来する。さらなる実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、哺乳動物の骨髄に由来する。他の実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、非脂肪の、非骨髄組織源に由来する。幾つかの実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、三次元の結合組織構成物の成形前に、1つ以上の分化シグナルにさらされた。幾つかの実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、三次元の結合組織構成物の成形中に、1つ以上の分化シグナルにさらされた。幾つかの実施形態では、間葉系幹/間質細胞は、三次元の結合組織構成物の成形後に、1つ以上の分化シグナルにさらされた。幾つかの実施形態では、三次元の結合組織構成物は、バイオプリントされた。さらなる実施形態では、三次元の結合組織構成物は、押出化合物をさらに含み、該押出化合物は、バイオプリンティングに対する細胞の適合性を改善する。幾つかの実施形態では、結合組織は、骨、軟骨、腱、および靭帯から成る群から選択される。幾つかの実施形態では、三次元の結合組織構成物は、哺乳動物の内皮細胞をさらに含む。さらなる実施形態では、結合組織細胞の内皮細胞に対する割合は、約5:1から約20:1の間である。またさらなる実施形態では、結合組織細胞の内皮細胞に対する割合は、約9:1である。幾つかの実施形態では、三次元の結合組織構成物は、哺乳動物の線維芽細胞をさらに含む。幾つかの実施形態では、三次元の結合組織構成物は、シートまたはパッチの形態である。幾つかの実施形態では、三次元の結合組織構成物は、別々の補填体の1つ以上をさらに含み、各補填体は、生体適合材料を含み、ここで1つ以上の補填体は、凝集した細胞において間隙または空間を作り出す。特定の実施形態では、各補填体は、実質的に、細胞の移動および内方成長に抵抗する。
MSCを、L−グルタミンが補足された低グルコースのDMEMにおいて5−10%(v:v)のウシ胎児血清を含有した基本培地を使用して、標準的な細胞培養条件下で培養且つ拡大した。幾つかの場合は、MSCを、低い(3−5%)酸素条件下で培養した。
2%および4%(w/v)のNovoGel(商標)溶液の調製
1gまたは2g(それぞれ2%または4%に対して)のNovoGel(商標)(Organovo,San Diego,CA)を、50mlのダルベッコ燐酸緩衝生理食塩水(DPBS;Invitrogen Corp., Carlsbad, CA)中に溶解した。簡潔に言うと、NovoGel(商標)が完全に溶解するまで、DPBSおよびNovoGel(商標)を、持続的に撹拌しながら、ホットプレート上で85℃まで加熱する。NovoGel(商標)溶液を、25分間125℃で、蒸気滅菌によって殺菌する。温度が36.5℃を超えて維持される限り、NovoGel(商標)溶液は液相にとどまる。この温度以下で、相転移が生じ、NovoGel(商標)溶液の粘度が増加し、およびNovoGel(商標)は固形ゲルを形成する。
NovoGel(商標)の金型を、10cmのペトリ皿に合うTeflon(登録商標)の金型を使用して、(細胞シリンダーの形態での)バイオインクのインキュベーションのために成形した。簡潔に言うと、Teflon(登録商標)の金型を、70%のエタノール溶液を使用して、および45分間、金型をUV光にさらして、予め殺菌した。殺菌した金型を、10cmのペトリ皿(VWR International LLC,West Chester,PA)の上部に置き、しっかりと取り付けた。このアセンブリ(Teflon(登録商標)の金型+ペトリ皿)を、縦に維持し、45mlの予め暖められた、無菌の2%のNovoGel(商標)溶液を、Teflon(登録商標)の金型とペトリ皿との間の空間に注いだ。その後、アッセンブリを1時間室温で横に置き、NovoGel(商標)の完全なゲル化を可能にした。ゲル化後、Teflon(登録商標)のプリントを取り除き、NovoGel(商標)の金型を、DPBSを使用して2回洗浄した。その後、17.5mlのHASMC培地を、バイオインクをインキュベートするために、NovoGel(商標)の金型に加えた。
(混合した細胞のシリンダーの形態で)バイオインクを調製するために、MSCおよびHAECを、個々に収集し、その後、予め決められた比率で混合した。簡潔に言うと、培養培地を、コンフルエントな培養フラスコから取り除き、細胞を、DPBS(1ml/5cm2の成長地域)で洗浄した。細胞を、10分間、トリプシン(1ml/15cm2の成長地域;Invitrogen Corp.,Carlsbad,CA)の存在下で、インキュベーションによって培養フラスコの表面から分離した。MSCを、0.15%のトリプシンを使用して分離し、一方で、HAECを、0.1%のトリプシンを使用して分離した。インキュベーション後に、適切な培養培地を、フラスコに加えた(トリプシンの容積に対して2X容積)。細胞懸濁液を、6分間200gで遠心分離にかけ、その後、上清溶液を完全に除去した。細胞ペレットを、それぞれの培地中に再懸濁し、血球計を使用して数えた。適切な容積のMSCおよびHAECを混合して、(総細胞集団の%として)10%のHAECおよび残りの90%のMSCを含有する混合した細胞懸濁液を得た。混合した細胞懸濁液を、5分間200gで遠心分離にかけ、その後、上清溶液を完全に除去した。混合した細胞ペレットを、6mlのMSC培地中に再懸濁し、20mlのガラスバイアル(VWR International LLC,West Chester,PA)に移動させ、その後、60分間150rpmで、および37℃および5%のCO2で、オービタルシェーカー上でインキュベートした。これによって、細胞が互いに凝集し、細胞−細胞接着を開始することが可能となる。インキュベーション後に、細胞懸濁液を、15mlの遠心分離管に移動させ、5分間200gで遠心分離にかけた。上清培地の除去後、細胞ペレットを、400μlのMSC培地中に再懸濁し、数回ピペットアップおよびピペットダウンすることで、すべての細胞塊が壊れたことを確認した。細胞懸濁液を、15mlの遠心管の内部に置いた0.5mlのマイクロチューブ(VWR International LLC,West Chester,PA)へ移動させ、その後、4分間2000gで遠心分離にかけ、高密度の及びコンパクトな細胞ペレットを形成した。上清培地を吸収し、50mmの長さの細胞シリンダーを生み出すように、細胞を、吸収によってキャピラリーチューブ(OD 1.5mm、ID 0.5mm、L 75mm;Drummond Scientific Co.,Broomall,PA)へ移動させた。キャピラリーチューブの内部の細胞ペーストを、20分間、37℃および5%のCO2で、MSC培地中にインキュベートした。その後、細胞シリンダーを、キャピラリーが供給されたプランジャーを使用して、キャピラリーチューブから(MSC培地によって覆われた)NovoGel(商標)の金型の溝へと押し出した。バイオインクを、24時間37℃および5%のCO2でインキュベートした。
培養したMSCを、バイオプリンターでの堆積前の5日間継続的に、1x骨分化培地(CombiCult(商標)Media;Plasticell,Inc.,London,UK)によって処理した。1日目に、MSCを、本明細書に記載される方法を使用して、バイオインクを生成するために使用した。0日目に、バイオインクを、バイオプリントして、組織構成物を形成した。バイオインク融合に続いて、組織構成物を、細胞分化のために評価した。
操作した結合組織構成物を、バイオインク押出機構を使用するNovoGen MMX Bioprinter(商標)(Organovo,Inc.,San Diego,CA)を利用してバイオプリントした。バイオインクを、90%のMSC:10%のHAECの比率で、MSCおよびヒト大動脈の内皮細胞(HAEC)から構成した。構成物を、5mm x 8mmのシートの形態で、Transwell(登録商標)の透過性の支持膜上へと直接バイオプリントした。
培養したMSCを、以下の実験プロトコルに従って、骨分化培地によって処理した:
骨分化培地にさらしたMSCを含む結合組織構成物を、結合組織に特異的な分化の程度のために評価した。結合組織構成物を、切断し、ホルマリン固定し、パラフィン包埋し、およびアリザリンレッドS染色(カルシウム結晶を染色する)およびフォン・コッサ染色(リン酸カルシウム堆積物を染色する)にさらし、その後、顕微鏡法が続いた。結合組織構成物を、オステオポンチン発現のためのアルカリフォスファターゼ染色およびELISAにもさらした。例えば、図2および3を参照。
Claims (56)
- 操作した、生きている、三次元の結合組織構成物であって、前記構成物は、
生きている、三次元の結合組織構成物を提供するために互いに凝集した、結合組織細胞を含み;ここで、前記構成物は、使用時に予め形成されたスキャフォールドがほぼない、ことを特徴とする、操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。 - 前記構成物が、神経支配されていないことを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 結合組織細胞が、インビトロで多能性細胞に由来する結合組織細胞を含むことを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 多能性細胞が、組織特異的な前駆体、間葉系幹/間質細胞、人工多能性幹細胞、および胚性幹細胞の1つ以上を含むことを特徴とする、請求項3に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 多能性細胞が、哺乳動物の脂肪組織に由来することを特徴とする、請求項3に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 多能性細胞が、哺乳動物の骨髄に由来することを特徴とする、請求項3に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 多能性細胞が、非脂肪の、非骨髄組織源に由来することを特徴とする、請求項3に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 多能性細胞が、前記構成物の成形前に、1つ以上の分化シグナルにさらされたことを特徴とする、請求項3に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 多能性細胞が、前記構成物の成形中に、1つ以上の分化シグナルにさらされたことを特徴とする、請求項3に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 多能性細胞が、前記構成物の成形後に、1つ以上の分化シグナルにさらされたことを特徴とする、請求項3に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 前記構成物が、バイオプリントされたことを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 押出化合物をさらに含み、該押出化合物が、バイオプリンティングに対する細胞の適合性を改善することを特徴とする、請求項11に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 結合組織が、骨、軟骨、腱、および靭帯から成る群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 以下の細胞タイプ:血管細胞、内皮細胞、線維芽細胞、周細胞、幹/前駆細胞、免疫細胞、の1つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 実質的に、シート、パッチ、環、チューブ、立方体、多面体、または球体の形態であることを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 実質的に、インビボでの天然のヒト結合組織の形状または構造を模倣する形状の形態であることを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 損傷、疾患、または変性の部位での被験体における移植のための、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 別々の補填体の1つ以上をさらに含み、各補填体が、生体適合材料を含み、ここで1つ以上の補填体は、凝集した細胞において間隙または空間を作り出すことを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 各補填体が、実質的に、細胞の移動および内方成長に抵抗することを特徴とする、請求項1に記載の操作した、生きている、三次元の結合組織構成物。
- 操作した、生きている、三次元の結合組織構成物のアレイであって、
各構成物は、生きている、三次元の結合組織構成物を提供するために、多能性細胞を1つ以上の分化シグナルにさらす工程、を含むプロセスによって成形され;ここで各結合組織構成物は、使用時に予め形成されたスキャフォールドがほぼなく、培養中に維持されることを特徴とする、アレイ。 - 各構成物が、神経支配されていないことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 多能性細胞が、組織特異的な前駆体、間葉系幹/間質細胞、人工多能性幹細胞、および胚性幹細胞の1つ以上を含むことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 多能性細胞が、哺乳動物の脂肪組織に由来することを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 多能性細胞が、哺乳動物の骨髄に由来することを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 多能性細胞が、非脂肪の、非骨髄組織源に由来することを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 多能性細胞が、前記構成物の成形前に、1つ以上の分化シグナルにさらされたことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 多能性細胞が、前記構成物の成形中に、1つ以上の分化シグナルにさらされたことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 多能性細胞が、前記構成物の成形後に、1つ以上の分化シグナルにさらされたことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 各構成物が、バイオプリントされたことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 結合組織が、骨、軟骨、腱、および靭帯から成る群から選択されることを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 1つ以上の結合組織構成物が、以下の細胞タイプ:内皮細胞、線維芽細胞、幹/前駆細胞、周細胞、衛星細胞、または血管細胞、の1つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 1つ以上の結合組織構成物が、1つ以上の結合組織を含む複組織構成物であることを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 1つ以上の結合組織構成物が、結合組織および非結合組織を含む複組織構成物であることを特徴とする、請求項32に記載のアレイ。
- 1つ以上の結合組織構成物が、骨組織および非結合組織を含む複組織構成物であることを特徴とする、請求項33に記載のアレイ。
- インビトロでのアッセイに使用するための、請求項20に記載のアレイ。
- 創薬、薬物検査、毒性学的検査、疾患モデル、三次元の生物学研究、および細胞スクリーニング、の1つ以上における使用のための、請求項35に記載のアレイ。
- 1つ以上の分化シグナルが、機械的シグナル、生体力学的シグナル、可溶性シグナル、または物理的シグナル、あるいはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 1つ以上の結合組織構成物が、1つ以上の別々の補填体をさらに含み、各補填体が、生体適合材料を含み、ここで1つ以上の補填体は、凝集した細胞において間隙または空間を作り出すことを特徴とする、請求項20に記載のアレイ。
- 各補填体が、実質的に、細胞の移動および内方成長に抵抗することを特徴とする、請求項38に記載のアレイ。
- 生きている、三次元の結合組織構成物を成形するための方法であって、該方法は、
支持体上に堆積され、1つ以上の分化シグナルにさらされた多能性細胞を含む、バイオインクをインキュベートする工程であって、それによって、バイオインクが、凝集することができ、生きている、三次元の結合組織構成物を形成することができる工程を含み、ここで、前記インキュベートする工程は、約1時間から約30日間の期間を有することを特徴とする、方法。 - 多能性細胞が、間葉系幹/間質細胞、人工多能性幹細胞、および胚性幹細胞の1つ以上を含むことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 多能性細胞が、哺乳動物の脂肪組織に由来することを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 多能性細胞が、哺乳動物の骨髄に由来することを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 多能性細胞が、非脂肪の、非骨髄組織源に由来することを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 結合組織細胞が、バイオインクを支持体上に堆積させる約1−21日前とバイオインクを支持体上に堆積させた約1−21日後との間の1つ以上の時間間隔で、1つ以上の分化シグナルにさらされることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- バイオインクが、バイオプリンティングによって堆積されることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記構成物が、バイオプリンティング使用時に、任意の予め形成されたスキャフォールドがほぼないことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記構成物が、神経支配されていないことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 結合組織が、骨、軟骨、腱、および靭帯から成る群から選択されることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- バイオインクが、以下の細胞タイプ:血管細胞、内皮細胞、線維芽細胞、周細胞、幹/前駆細胞、免疫細胞、の1つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- バイオインクが、押出化合物をさらに含むことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 1つ以上の分化シグナルが、機械的シグナル、生体力学的シグナル、可溶性シグナル、または物理的シグナル、あるいはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 1つ以上の別々の補填体を堆積させる工程をさらに含み、各補填体が、生体適合性材料を含み、ここで1つ以上の補填体は、凝集した細胞において間隙または空間を作り出すことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 各補填体が、実質的に、細胞の移動および内方成長に抵抗することを特徴とする、請求項53に記載の方法。
- 複数の、生きている、三次元の結合組織構成物を、生体適合性の表面上に又はその中に空間的に閉じ込めることによって、複数の、生きている、三次元の結合組織構成物をアレイへと構築する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記構成物が、損傷、疾患、または変性の部位での被験体における移植に適していることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261661768P | 2012-06-19 | 2012-06-19 | |
US61/661,768 | 2012-06-19 | ||
US13/801,780 | 2013-03-13 | ||
US13/801,780 US20140099709A1 (en) | 2012-06-19 | 2013-03-13 | Engineered three-dimensional connective tissue constructs and methods of making the same |
PCT/US2013/046519 WO2013192290A1 (en) | 2012-06-19 | 2013-06-19 | Engineered three-dimensional connective tissue constructs and methods of making the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015523142A true JP2015523142A (ja) | 2015-08-13 |
JP2015523142A5 JP2015523142A5 (ja) | 2016-08-04 |
Family
ID=49769324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015518544A Pending JP2015523142A (ja) | 2012-06-19 | 2013-06-19 | 操作した三次元の結合組織構成物およびそれを製造する方法 |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20140099709A1 (ja) |
EP (1) | EP2861270A4 (ja) |
JP (1) | JP2015523142A (ja) |
KR (1) | KR20150020702A (ja) |
CN (1) | CN104717987A (ja) |
AU (2) | AU2013277275B2 (ja) |
BR (1) | BR112014032074A2 (ja) |
CA (1) | CA2876659A1 (ja) |
HK (1) | HK1210439A1 (ja) |
IL (1) | IL236183A0 (ja) |
IN (1) | IN2015DN00017A (ja) |
RU (1) | RU2015100977A (ja) |
SG (1) | SG11201408405WA (ja) |
WO (1) | WO2013192290A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021512680A (ja) * | 2018-01-31 | 2021-05-20 | ロキット ヘルスケア インク. | 真皮再生シート用バイオインク組成物、これを用いたオーダーメード型真皮再生シートの製造方法、および該製造方法を用いて製造されたオーダーメード型真皮再生シート |
Families Citing this family (50)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8241905B2 (en) | 2004-02-24 | 2012-08-14 | The Curators Of The University Of Missouri | Self-assembling cell aggregates and methods of making engineered tissue using the same |
EP3059302A1 (en) | 2008-06-24 | 2016-08-24 | The Curators Of The University Of Missouri | Self-assembling multicellular bodies and methods of producing a three-dimensional biological structure using the same |
US9719068B2 (en) | 2010-05-06 | 2017-08-01 | Children's Hospital Medical Center | Methods and systems for converting precursor cells into intestinal tissues through directed differentiation |
AU2011318437B2 (en) | 2010-10-21 | 2015-02-26 | Organovo, Inc. | Devices, systems, and methods for the fabrication of tissue |
AU2011329002C1 (en) | 2010-11-15 | 2017-05-25 | Accelerated Biosciences Corp. | Generation of neural stem cells from human trophoblast stem cells |
US9499779B2 (en) | 2012-04-20 | 2016-11-22 | Organovo, Inc. | Devices, systems, and methods for the fabrication of tissue utilizing UV cross-linking |
KR102258565B1 (ko) | 2012-11-15 | 2021-05-28 | 알로소스 | 세절 연골 시스템 및 방법 |
EP2925860B8 (en) | 2012-11-30 | 2019-12-25 | Accelerated BioSciences Corp. | Methods of differentiating stem cells by modulating mir-124 |
WO2014130883A2 (en) | 2013-02-22 | 2014-08-28 | Allosource | Cartilage mosaic compositions and methods |
US9442105B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-09-13 | Organovo, Inc. | Engineered liver tissues, arrays thereof, and methods of making the same |
KR102138399B1 (ko) | 2013-03-15 | 2020-07-27 | 알로소스 | 천공된 골연골 동종이식 조성물 |
US20150037445A1 (en) | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Organovo, Inc. | Automated devices, systems, and methods for the fabrication of tissue |
EP3126490B1 (en) * | 2014-04-04 | 2020-09-30 | Organovo, Inc. | Engineered three-dimensional breast tissue, adipose tissue, and tumor disease model |
CA2949834A1 (en) | 2014-05-28 | 2015-12-03 | James Macormack Wells | Methods and systems for converting precursor cells into gastric tissues through directed differentiation |
KR101690872B1 (ko) | 2014-08-19 | 2016-12-29 | 이화여자대학교 산학협력단 | 편도 유래 중간엽 줄기세포로부터 인슐린 분비 세포의 분화 방법 |
CN107002033B (zh) | 2014-10-06 | 2021-08-10 | 奥加诺沃公司 | 工程化肾组织、其阵列及其制备方法 |
JP6804438B2 (ja) | 2014-10-17 | 2020-12-23 | チルドレンズ ホスピタル メディカル センター | 多能性幹細胞を使用するヒト小腸のin vivoモデル、並びにそれを作製、及び使用する方法 |
MA40598A (fr) | 2014-11-05 | 2017-09-13 | Oreal | Tissus cutanés tridimensionnels manipulés, ensembles correspondants et leurs procédés de production |
US10538725B1 (en) | 2014-11-14 | 2020-01-21 | Autodesk, Inc. | Multi-dimensional bioprinting system |
US9808490B2 (en) | 2014-11-26 | 2017-11-07 | Accelerated Biosciences Corp. | Induced hepatocytes and uses thereof |
KR102311639B1 (ko) * | 2015-03-26 | 2021-10-12 | 주식회사 티앤알바이오팹 | 심근조직 재생용 3차원 구조체의 제조방법 |
KR20160115204A (ko) * | 2015-03-26 | 2016-10-06 | 포항공과대학교 산학협력단 | 3차원 프린팅용 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 사용한 3차원 구조체의 제조방법 |
WO2017008035A1 (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-12 | The Trustees Of The University Of Pennesylvania | Decellularized organ-derived tissue engineering scaffolds |
JP6434624B2 (ja) | 2015-07-10 | 2018-12-05 | 富士フイルム株式会社 | 細胞構造体及び細胞構造体の製造方法 |
KR102078602B1 (ko) | 2015-07-23 | 2020-02-19 | 한국화학연구원 | 지방세포와 마크로파지의 3차원 공동 배양 방법 |
NZ776411A (en) | 2015-10-09 | 2023-09-29 | Deka Products Lp | Fluid pumping and bioreactor system |
US10934538B2 (en) | 2016-01-12 | 2021-03-02 | Cleveland State University | 3D-printed miniature biological constructs |
CA3016641A1 (en) | 2016-05-05 | 2017-11-09 | Children's Hospital Medical Center | Methods for the in vitro manufacture of gastric fundus tissue and compositions related to same |
US10345208B2 (en) | 2016-07-12 | 2019-07-09 | Deka Products Limited Partnership | System and method for applying force to a device |
US11254901B2 (en) | 2016-07-12 | 2022-02-22 | Deka Products Limited Partnership | System and method for printing tissue |
US11850324B2 (en) | 2016-10-12 | 2023-12-26 | Advanced Biomatrix, Inc. | Three-dimensional (3-D) printing inks made from natural extracellular matrix molecules |
US11299705B2 (en) | 2016-11-07 | 2022-04-12 | Deka Products Limited Partnership | System and method for creating tissue |
WO2018094194A1 (en) | 2016-11-17 | 2018-05-24 | Cleveland State University | Chip platforms for microarray 3d bioprinting |
CN110062764A (zh) | 2016-12-05 | 2019-07-26 | 儿童医院医学中心 | 结肠类器官及其制备和使用方法 |
US10570362B2 (en) | 2017-07-12 | 2020-02-25 | Deka Products Limited Partnership | System and method for transferring tissue |
US11262349B2 (en) | 2017-10-11 | 2022-03-01 | Cleveland State University | Multiplexed immune cell assays on a micropillar/microwell chip platform |
CA3079555A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Indiana University Research And Technology Corporation | Scaffold-free 3d bioprinting of porcine cells |
CN108409917B (zh) * | 2018-03-07 | 2021-03-30 | 广州锐澄医疗技术有限公司 | 一种羊膜固定器的制备方法 |
CO2018004340A1 (es) * | 2018-04-24 | 2018-07-19 | Univ Del Valle | Implante para la regeneración de tejidos |
CN113924104A (zh) * | 2019-03-29 | 2022-01-11 | 可隆组织基因有限公司 | 椎间盘退变的治疗 |
US11718823B2 (en) * | 2020-02-03 | 2023-08-08 | Purdue Research Foundation | Methods and materials for rapid preparation of 3D spheroids/organoids |
US20210378947A1 (en) * | 2020-06-03 | 2021-12-09 | Northeastern University | Biodegradable Implant for Sustained Trans-Nasal Delivery of Therapeutic Agents to the Brain |
CN113941029B (zh) * | 2020-07-17 | 2022-11-18 | 四川大学华西医院 | 一种3d打印神经导管及其应用 |
CN112251352B (zh) * | 2020-09-29 | 2022-06-07 | 中国肉类食品综合研究中心 | 一种3d生物组织专用培养装置和块状培育肉的制备方法 |
JP2024508806A (ja) | 2021-02-26 | 2024-02-28 | ユニバーシティ オブ ロチェスター | 骨格幹細胞の単離及びその使用 |
CN113403268B (zh) * | 2021-08-20 | 2022-01-07 | 北京大学第三医院(北京大学第三临床医学院) | 一种含干细胞外泌体的生物墨水及其制造方法 |
WO2023159107A1 (en) | 2022-02-18 | 2023-08-24 | The Forsyth Institute | Markers for skeletal stem cell and uses thereof |
WO2024080445A1 (ko) * | 2022-10-13 | 2024-04-18 | 바오밥헬스케어 주식회사 | 3차원 바이오프린팅 기술을 이용한 생선근육 형태 모사 근육을 포함하는 배양생선의 제조방법 및 이에 의해 제조된 배양생선 |
WO2024091824A1 (en) | 2022-10-26 | 2024-05-02 | Ada Forsyth Institute, Inc. | Differentiation and reprogramming of chondrocyte |
EP4375362A1 (en) | 2022-11-28 | 2024-05-29 | Universität Zürich | A rotating tissue culture insert for the position inside a rotatable roller bottle partially filled with a liquid for the cultivation of cells |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040096966A1 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-20 | Marylou Ingram | Replication of biological tissue |
US20090142307A1 (en) * | 2004-07-09 | 2009-06-04 | Athanasiou Kyriacos A | Shape-Based Approach for Scaffoldless Tissue Engineering |
WO2010128464A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | University Of Pécs | Lung tissue model |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040197375A1 (en) * | 2003-04-02 | 2004-10-07 | Alireza Rezania | Composite scaffolds seeded with mammalian cells |
US8043614B2 (en) * | 2004-03-09 | 2011-10-25 | Ahlfors Jan-Eric W | Autogenic living scaffolds and living tissue matrices: methods and uses thereof |
EP1904625B1 (en) * | 2005-05-24 | 2015-04-22 | The Regents of The University of California | Microscale micropatterned engineered in vitro tissue |
EP3059302A1 (en) * | 2008-06-24 | 2016-08-24 | The Curators Of The University Of Missouri | Self-assembling multicellular bodies and methods of producing a three-dimensional biological structure using the same |
US20110250688A1 (en) * | 2008-11-24 | 2011-10-13 | Immunotrex Corporation | Three Dimensional Tissue Generation |
US9592255B2 (en) * | 2010-07-01 | 2017-03-14 | The Regents Of The University Of Michigan | Scaffold-free three dimensional nerve fibroblast constructs |
AU2011318437B2 (en) * | 2010-10-21 | 2015-02-26 | Organovo, Inc. | Devices, systems, and methods for the fabrication of tissue |
HUE029316T2 (en) * | 2010-11-04 | 2017-03-28 | Univ Of Pecs | Tüdõszövetmodell |
US10072257B2 (en) * | 2012-02-29 | 2018-09-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Inverse patterning process for three-dimensional multi-compartmental micro-organization of multiple cell types |
EP3126490B1 (en) * | 2014-04-04 | 2020-09-30 | Organovo, Inc. | Engineered three-dimensional breast tissue, adipose tissue, and tumor disease model |
-
2013
- 2013-03-13 US US13/801,780 patent/US20140099709A1/en not_active Abandoned
- 2013-06-19 JP JP2015518544A patent/JP2015523142A/ja active Pending
- 2013-06-19 RU RU2015100977A patent/RU2015100977A/ru not_active Application Discontinuation
- 2013-06-19 AU AU2013277275A patent/AU2013277275B2/en active Active
- 2013-06-19 CA CA2876659A patent/CA2876659A1/en active Pending
- 2013-06-19 EP EP13807282.2A patent/EP2861270A4/en not_active Withdrawn
- 2013-06-19 BR BR112014032074A patent/BR112014032074A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2013-06-19 IN IN17DEN2015 patent/IN2015DN00017A/en unknown
- 2013-06-19 WO PCT/US2013/046519 patent/WO2013192290A1/en active Application Filing
- 2013-06-19 SG SG11201408405WA patent/SG11201408405WA/en unknown
- 2013-06-19 KR KR20157001197A patent/KR20150020702A/ko not_active Application Discontinuation
- 2013-06-19 CN CN201380043268.7A patent/CN104717987A/zh active Pending
-
2014
- 2014-12-11 IL IL236183A patent/IL236183A0/en unknown
-
2015
- 2015-11-12 HK HK15111190.8A patent/HK1210439A1/xx unknown
-
2017
- 2017-01-10 AU AU2017200162A patent/AU2017200162A1/en not_active Abandoned
-
2018
- 2018-08-10 US US16/100,655 patent/US20190062707A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040096966A1 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-20 | Marylou Ingram | Replication of biological tissue |
US20090142307A1 (en) * | 2004-07-09 | 2009-06-04 | Athanasiou Kyriacos A | Shape-Based Approach for Scaffoldless Tissue Engineering |
WO2010128464A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | University Of Pécs | Lung tissue model |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BIOMATERIALS, vol. 30, no. 30, JPN6017011831, 2009, pages 5910 - 5917 * |
TISSUE ENGINEERING: PART C, vol. 17, no. 1, JPN6017011827, 2011, pages 79 - 87 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021512680A (ja) * | 2018-01-31 | 2021-05-20 | ロキット ヘルスケア インク. | 真皮再生シート用バイオインク組成物、これを用いたオーダーメード型真皮再生シートの製造方法、および該製造方法を用いて製造されたオーダーメード型真皮再生シート |
JP7105898B2 (ja) | 2018-01-31 | 2022-07-25 | ロキット ヘルスケア インク. | 真皮再生シート用バイオインク組成物、これを用いたオーダーメード型真皮再生シートの製造方法、および該製造方法を用いて製造されたオーダーメード型真皮再生シート |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104717987A (zh) | 2015-06-17 |
WO2013192290A1 (en) | 2013-12-27 |
EP2861270A4 (en) | 2016-01-20 |
HK1210439A1 (en) | 2016-04-22 |
IL236183A0 (en) | 2015-01-29 |
SG11201408405WA (en) | 2015-01-29 |
BR112014032074A2 (pt) | 2017-06-27 |
KR20150020702A (ko) | 2015-02-26 |
IN2015DN00017A (ja) | 2015-05-22 |
CA2876659A1 (en) | 2013-12-27 |
US20190062707A1 (en) | 2019-02-28 |
AU2017200162A1 (en) | 2017-02-02 |
AU2013277275A1 (en) | 2015-01-29 |
EP2861270A1 (en) | 2015-04-22 |
AU2013277275B2 (en) | 2016-10-13 |
RU2015100977A (ru) | 2016-08-10 |
US20140099709A1 (en) | 2014-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190062707A1 (en) | Engineered Three-Dimensional Connective Tissue Constructs and Methods of Making the Same | |
AU2019203265B2 (en) | Engineered liver tissues, arrays thereof, and methods of making the same | |
US20210123906A1 (en) | Engineered Tissues for in vitro Research Uses, Arrays Thereof, and Methods of Making the Same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160615 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160615 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170405 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170605 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180109 |