JP2018083819A - カプセル化デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生物学的薬剤を保持するのに適した内部チャンバを備えた細胞カプセル化デバイスであって、内部チャンバは第1の半透層と第2の半透層の間に配置されると共にこの第1及び第2の半透層は内部チャンバの周囲を取り囲む支持フレームに取り付けられており、支持フレームは第1のフレーム要素及び第2のフレーム要素を備えると共にこの第1及び第2のフレーム要素は協働して第1及び第2の半透層をこれら層同士の間が所定の離間距離となるように位置決めしている、細胞カプセル化デバイス。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は生きている細胞を保持するためのカプセル化デバイスに関する。このようなデバイスは典型的には、ヒトを含む哺乳類などの動物に移植することが可能である。一実施形態では本デバイスは、任意選択において1つ又は複数の生物学的に活性な薬剤と組み合わせて細胞を内部に全体的にカプセル化することが可能な生物的適合性の免疫隔離性デバイスを備える。
本明細書に記載したデバイスにカプセル化し得る細胞は、任意のタイプの動物細胞(好ましくは哺乳類細胞)又はヒトの細胞を含むことが可能である。典型的にはこの細胞は、移植されると対象に対して治療上の恩恵となり得るものである。適当な細胞には、同種異系及び異種細胞、自家細胞又はこれらの派生種を含む。例えば、対象から幹細胞又は体細胞を取得しこれらの細胞から治療用細胞集団を導出することが望ましいことがある。このようなプロセスは典型的には、移植される細胞に対する免疫応答のリスクを低減させる。カプセル化デバイスでの使用に適した例示的な細胞型には、多能性幹細胞又はその派生種(好ましくは人工多能性幹(iPS)細胞、さらに好ましくはヒト人工多能性幹(hiPS)細胞)からなる凝集した又は単一の細胞懸濁液を含む。特定の実施形態では細胞は、膵臓始原細胞、グルコース応答性ベータ細胞、インスリン産生細胞、胚体内胚葉細胞、膵島細胞、腫瘍細胞、又はこれらの任意の組合せを備えることがある。
内部チャンバは第1と第2の半透層の間に配置される。各半透層は1つ又は複数の副層から成ることがある(例えば、各半透層は層状構造を備えることがある)。幾つかの実施形態では、副層のうちの1層のみが半透性である。
デバイスは第1及び第2の半透層が取り付けられる支持フレームをさらに備える。このフレームは、半透層に対する支持を提供すると共に、これらを内部チャンバの寸法を規定するように位置決めする。支持フレームは半透層の周囲を、例えば内部チャンバの周囲において層同士の間の空間を閉ざすようにして取り囲む。
所望の細胞(例えば、多能性又は部分的に分化させた細胞、組換え産物を発現するように改変された細胞及び/又は上で検討したような治療用薬剤を発現する細胞)が得られた後、この細胞をインビボでの移植のためにデバイスの内部チャンバに導入することができる。移植は典型的には、ある特定の系譜に向けて細胞の(さらなる)分化を誘導する。
デバイス内に細胞をカプセル化し終わると、デバイスは例えば哺乳類(ヒトやヒト以外の哺乳類)などの生きている動物に移植することが可能である。デバイスは、皮膚の下を含む様々な部位に(例えば、皮下的に)移植されることがある。別法としてデバイスは、髄腔内、脳内、骨内、又は腹腔内の部位に移植されることがある。
図1は、本発明に従ったカプセル化デバイス1の一実施形態を示している。デバイス1は、支持フレーム3によって取り囲まれた第1及び第2の半透層を備える。図1では、第1の(最上部の)半透層2だけしか見えていない。カプセル化デバイスは、楕円形から矩形の全般形状を有すると共に、物質(細胞を含む)を導入可能とするために通す装填ポート4と、組織内でデバイスをインビボで位置決めするための固定手段18と、をさらに備える。
ヒトのベータ細胞の更新可能なソースがあれば、基礎研究と細胞治療の両方に大きな恩恵を与えることになろう。膵臓始原細胞をヒト多能性幹細胞からインビトロで分化させることが可能であり、続く膵臓始原細胞のインビボでの移植の結果として機能ベータ細胞が産生される。Schulzら(2012年5月)PLoS ONE7(5):e37004は、膵臓始原細胞を多能性幹細胞株パネルから分化させ、カプセル化した機能ベータ細胞をインビボで産生するための手順について開示している。これら新たに確立された方法を使用して、部分的に分化させた細胞を実施例1に記載したようなデバイス内にカプセル化し、iPSC由来の膵臓始原細胞のインビボでの分化を完了させた(Cellular Dynamics Inc.により提供される未分化のiPSC株)。
治療用タンパク質をインビボで長期に送達するために遺伝的に改変された細胞株の移植を使用することが可能である。C2C12マウス筋芽細胞の細胞株は、治療用抗体を分泌するように遺伝的に改変した。細胞は低密度でデバイス内に装填した。細胞装填したデバイスを同種条件(allogeneic condition)下で成体マウスに皮下的に移植した。特異性のELISAを用いて血液サンプルから抗体血漿レベルを定量化した。移植後7週で、マウス血漿内に抗体を検出した。15週後に、概ね40μg/ml(図13参照)の抗体レベルが確立された。移植片は19週後にインビボで取り出し、インビトロで分泌レベルを測定した。デバイスによる分泌は平均して119μg/24時間(±66μg/24時間)であった。組織学的分析によって、C2C12細胞がデバイスチャンバ内部で非常に高い密度で生存していることが明らかとなった。
Claims (31)
- 生きている細胞を保持するのに適した内部チャンバを備える生体分子カプセル化デバイスであって、前記内部チャンバは第1の半透層と第2の半透層との間に配置されると共に、前記第1の半透層及び前記第2の半透層は前記内部チャンバの周囲を取り囲む支持フレームに取り付けられており、前記支持フレームは第1のフレーム要素及び第2のフレーム要素を備えると共に、前記第1のフレーム要素及び前記第2のフレーム要素は協働して、前記第1の半透層及び前記第2の半透層同士の間が所定の離間距離となるように前記第1の半透層及び前記第2の半透層を位置決めしている、生体分子カプセル化デバイス。
- 前記第1の半透層が前記第1のフレーム要素に取り付けられると共に前記第2の半透層が前記第2のフレーム要素に取り付けられており、且つ前記第1のフレーム要素と前記第2のフレーム要素とが前記内部チャンバの前記周囲を囲繞するために相互接続している、請求項1に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記第1のフレーム要素及び前記第2のフレーム要素の各々が、(a)前記第1の半透層又は前記第2の半透層が取り付けられる取付領域と、(b)スペーサ領域であって、前記第1のフレーム要素及び前記第2のフレーム要素が相互接続したときに前記スペーサ領域が前記取付領域同士の間に位置決めされ且つ一体となって前記第1の半透層及び前記第2の半透層同士の間の前記所定の離間距離を規定するようにしたスペーサ領域と、を備える、請求項1又は2に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記第1のフレーム要素と前記第2のフレーム要素とが一体に超音波溶接されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記第1の半透層及び/又は前記第2の半透層が前記支持フレームに超音波溶接されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記第1の半透層及び/又は前記第2の半透層と前記支持フレームとの間に接着剤封止をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記支持フレームが、前記内部チャンバ内への物質の導入を可能とさせる際に通す装填ポートをさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 組織内で前記生体分子カプセル化デバイスをインビボで位置決めするための固定手段をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記第1の半透層及び前記第2の半透層のそれぞれが、前記内部チャンバと接触した膜層と、前記内部チャンバの外部に対して前記膜層を覆っているメッシュ層と、を備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記膜層がポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート又はポリテトラフルオロエチレンを備え、及び/又は前記メッシュ層がナイロン、チタン、ステンレス鋼、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン又はポリエステルを備える、請求項9に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記内部チャンバ内にカプセル化された哺乳類細胞を保持するのに適している、請求項1〜10のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記カプセル化細胞がヒトの細胞である、請求項11に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記カプセル化細胞が、生きている哺乳類にインビボで移植されたときに前記生体分子カプセル化デバイス内においてさらなる熟成又は分化が可能な細胞である、請求項11又は12に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記カプセル化細胞が組換え産物を発現するように改変されている、請求項11又は12に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記カプセル化細胞が治療用薬剤を産生することが可能である、請求項11又は12に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 前記カプセル化細胞が免疫寛容化又はレシピエントの免疫化のために使用される、請求項11又は12に記載の生体分子カプセル化デバイス。
- 請求項1〜16のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイスを作成するための方法であって、
支持フレームに第1の半透層及び第2の半透層を取り付けて、前記生体分子カプセル化デバイス内の内部チャンバを囲繞するステップであり、前記支持フレームが第1のフレーム要素及び第2のフレーム要素を備え、且つ前記第1のフレーム要素及び前記第2のフレーム要素が前記第1の半透層及び前記第2の半透層を前記層同士の間が所定の離間距離となるように位置決めしている、ステップ
を含む方法。 - 前記第1の半透層を前記第1のフレーム要素に取り付けるステップと、前記第2の半透層を前記第2のフレーム要素に取り付けるステップと、前記第1のフレーム要素と前記第2のフレーム要素を係合させ前記内部チャンバの周囲を囲繞するステップと、を含む請求項17に記載の方法。
- 前記第1の半透層及び/又は前記第2の半透層を前記第1のフレーム要素及び/又は前記第2のフレーム要素に超音波溶接するステップを含む、請求項17又は18に記載の方法。
- 前記第1のフレーム要素と前記第2のフレーム要素とを一体に超音波溶接するステップを含む、請求項17又は18に記載の方法。
- 細胞を分化させるための方法であって、請求項1〜10のいずれか一項に記載の生体分子カプセル化デバイス内に前記細胞をカプセル化するステップと、前記生体分子カプセル化デバイスを生きている哺乳類内に移植するステップと、を含む方法。
- 生きている哺乳類内に組換え産物を発現させるための方法であって、請求項1〜10のいずれか一項に記載された生体分子カプセル化デバイス内に組換え産物を発現させるように改変された細胞をカプセル化するステップを含む方法。
- 生きている哺乳類内で治療用薬剤を産生するための方法であって、請求項1〜10のいずれか一項に記載された生体分子カプセル化デバイス内で治療用薬剤を産生するように改変された細胞をカプセル化するステップを含む方法。
- 免疫寛容化を誘導するため又は生きている哺乳類を免疫化するための方法であって、請求項1〜10のいずれか一項に記載された生体分子カプセル化デバイス内での細胞をカプセル化するステップを含む方法。
- 前記哺乳類がヒト以外である、請求項21〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カプセル化細胞がヒトの細胞である、請求項21〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記生体分子カプセル化デバイスが皮下的、髄腔内的、骨内的又は脳内的に移植される、請求項21〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 哺乳類内でカプセル化細胞をインビボで分化させるための請求項1〜10のいずれか一項に記載された生体分子カプセル化デバイスの使用。
- 哺乳類内で組換え産物をインビボで発現させるための請求項1〜10のいずれか一項に記載された生体分子カプセル化デバイスの使用。
- 哺乳類内で治療用薬剤をインビボで産生するための請求項1〜10のいずれか一項に記載された生体分子カプセル化デバイスの使用。
- 免疫寛容化又はインビボでの哺乳類の免疫化のための請求項1〜10のいずれか一項に記載された生体分子カプセル化デバイスの使用。
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