JP2019503828A - 酸素を移植細胞に提供するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年2月8日に出願された米国仮特許出願第62/292,623号に基づく優先権を主張し、ここにその内容全体が参照により完全に組み込まれる。
上面、底面、および側面により画定されているチャンバーを有し、対象の身体内への挿入のために構成されているハウジングであって、
a.上面、底面、および側面により画定されているチャンバーを有し、ハウジングのチャンバー内に配置されており、上面および底面が少なくとも1つのガス透過膜を含む、酸素供給容器、
b.酸素供給容器の上面および酸素供給容器の底面からなる群から選択される少なくとも1つの表面と接触する内表面、ならびに外表面を有し、移植細胞を含有する、少なくとも1つのヒドロゲル層、
c.酸素を酸素供給容器に送達するよう構成されており、酸素供給容器のチャンバーと流体連通した、少なくとも1つのポート、ならびに
d.外部からのガスの供給を受け取るよう構成されており、少なくとも1つのポートと流体連通した、少なくとも1つのアクセスポート
を含むハウジングを含み、
デバイスが、移植細胞の生存および/または機能を促進するよう構成されており、
酸素供給容器が、50〜600mmHgからの間の値の最低pO2を少なくとも24時間提供するよう、酸素を供給するようさらに構成されており、
酸素供給容器が、酸素が定期的に補充されるようさらに構成されている、
移植細胞を含有するデバイスを提供する。
上面、底面、および側面により画定されているチャンバーを有し、対象の身体内への挿入のために構成されているハウジングであって、
a.上面、底面、および側面により画定されているチャンバーを有し、ハウジングのチャンバー内に配置されており、上面および底面が少なくとも1つのガス透過膜を含む、酸素供給容器、
b.酸素供給容器の上面および酸素供給容器の底面からなる群から選択される少なくとも1つの表面と接触する内表面、ならびに外表面を有し、移植細胞を含有する、少なくとも1つのヒドロゲル層、
c.酸素を酸素供給容器に送達するよう構成されており、酸素供給容器のチャンバーと流体連通した、少なくとも1つのポート、ならびに
d.外部からのガスの供給を受け取るよう構成されており、少なくとも1つのポートと流体連通した、少なくとも1つのアクセスポート
を含むハウジングを含み、
デバイスが、移植細胞の生存および/または機能を促進するよう構成されており、
酸素供給容器が、20〜600mmHgからの間の値の最低pO2を少なくとも24時間提供するよう、酸素を供給するようさらに構成されており、
酸素供給容器が、酸素が定期的に補充されるようさらに構成されている、
移植細胞を含有するデバイスを提供する。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、100〜700マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、100〜600マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、300〜500マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのグルロン酸アルギネート層は、300〜400マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、400〜800マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、500〜800マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、600〜800マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、700〜800マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、400〜700マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのヒドロゲル層は、500〜600マイクロメートルの間の均等な厚さを有する。
いくつかの実施形態では、本発明のデバイスは、少なくとも1つのヒドロゲル層内に含有される移植細胞を含む。
(実施例)
材料および方法
動物、糖尿病の誘発、および前治療:Lewisラット(260〜280g)をHarlan(Rehovot,Israel)から購入し、85mg/Kg体重のストレプトゾトシン(STZ;Sigma,Israel)の単回の静脈内注入により糖尿病を誘導した。動物は、常時食餌に自由にアクセスでき、4日間連続またはそれを超えて非空腹時血糖が450mg/dlを超えるとき、糖尿病とみなされた。
大型動物(たとえば約10Kgのミニブタ)を支持するため、大型デバイスを構築した(実際の外観は図13、断面図は図14)。糖尿病ブタは、約6,500IEQ/kg体重の初期ラット膵島用量を含有する本発明のデバイスを受け入れた(N=4頭のミニブタ)。実施例1に記載の方法によりデバイスを組み立てた。
図17Aおよび図17Bは、本発明のデバイスの実施形態の膜を介した分子移動のグラフを示す。図17Aの結果は、膜(テフロン、0.4ミクロン)を通じたインスリン拡散を示す。膜がHM DMを使用して遮断されていたとはいえ、依然としてインスリンは膜を通過可能であった。これらのデータは、インスリンの移動率が膜の影響を受けず、IgGの移動率が有意に阻害されることを示す。図17Bは、インスリンがデバイスの含浸された膜(膵島/膜/アルギネートを含む)を通過可能である一方で、IgG抗体(丸印)を遮断することをさらに示す。含浸されていない(四角印−DM)、すなわちアルギネートなしの膜では、IgGは膜を通過すると考えられる。
2つの動物モデルにおける前臨床的結果は、以下のデバイスの能力を証明した。すなわち、(1)ドナーの酸素需要量を支持する能力、(2)同種同系、同種異系、および異種移植細胞を、宿主免疫系から保護する能力、(3)糖尿病動物において正常に近いグルコース制御を達成する能力、ならびに(4)糖尿病動物(ラットおよびブタ)において、健常動物パターンと類似するグルコース薬物動態パターンを達成する能力。
対象は63歳の男性であり、1957年以来I型糖尿病(T1D)患者と診断されてきた。彼は関連合併症を有しておらず、CSII下で許容可能な血糖管理を受けていた。治験デザインは以下のとおりである。すなわち、マクロカプセル化ヒト膵島(2,100IEQ/kg BWの限界質量を有する)を皮下に移植した。免疫抑制は提供しなかった。一次エンドポイントは、安全性および実施可能性(酸素補給を含む)を評価することであり、二次エンドポイントは、代謝制御(たとえばHbA1cのモニタリング)、インスリン必要量の決定、および陽性C−ペプチドの評価を研究することであった。
Prodo(CA)からヒト膵島を購入した。到着時に約500個の膵島を90mmのペトリ皿に配置し、10%のウシ血清を添加した10mlのRMPI/CMRL(50/50%)(Bet−Hemek,Israel)とともに培養した。
BAC(ウシ副腎細胞)を、屠殺されたばかりの1〜3歳のウシのウシ副腎から、Haidan A, et al., 1998、Vukicevic V, et al., 2012、Chung KF, et al., 2009に記載の方法に従い、コラゲナーゼ消化により単離した。
ヒト胚性幹細胞株WA01(H1)の多能性維持を、放射線照射マウス胚性フィーダーとの共培養を通じて達成した。増殖因子枯渇マトリゲル(BD Biosciences 354230)上への継代と、それに続く、分化プロトコルを開始する前のMEF馴化培地における3日間の増殖により、多能性細胞の分化が生じた。
Claims (17)
- 上面、底面、および側面により画定されているチャンバーを有し、対象の身体内への挿入のために構成されているハウジングであって、
a.上面、底面、および側面により画定されているチャンバーを有し、ハウジングのチャンバー内に配置されており、上面および底面が少なくとも1つのガス透過膜を含む、酸素供給容器、
b.酸素供給容器の上面および酸素供給容器の底面からなる群から選択される少なくとも1つの表面と接触する内表面、ならびに外表面を有し、移植細胞を含有する、少なくとも1つのヒドロゲル層、
c.酸素を酸素供給容器に送達するよう構成されており、酸素供給容器のチャンバーと流体連通した、少なくとも1つのポート、ならびに
d.外部からのガスの供給を受け取るよう構成されており、少なくとも1つのポートと流体連通した、少なくとも1つのアクセスポート
を含むハウジングを含み、
デバイスが、移植細胞の生存および/または機能を促進するよう構成されており、
酸素供給容器が、20〜600mmHgの間の値の最低pO2を少なくとも24時間提供するよう、酸素を供給するようさらに構成されており、
酸素供給容器が、酸素が定期的に補充されるようさらに構成されている、
移植細胞を含有するデバイス。 - 少なくとも1つのヒドロゲル層が、グルロン酸アルギネートを含む、請求項1に記載のデバイス。
- 移植細胞が、ランゲルハンス島、幹細胞、副腎細胞、インスリン分泌細胞、ベータ細胞、幹細胞由来インスリン産生細胞、幹細胞由来ベータ細胞、幹細胞由来アルファ細胞および遺伝子組換え細胞からなる群から選択される、請求項1に記載のデバイス。
- 移植細胞がヒトである、請求項1に記載のデバイス。
- 移植細胞が、同種異系細胞、異種細胞、同種同系細胞および自己細胞からなる群から選択される、請求項1に記載のデバイス。
- 対象の免疫系から移植細胞を保護する、請求項1に記載のデバイス。
- 少なくとも1つのヒドロゲル層の外表面が、免疫保護膜を含む、請求項1に記載のデバイス。
- 免疫保護膜が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンまたはコラーゲンを含む、請求項7に記載のデバイス。
- 対象の身体内に、皮下位置、筋内位置、腹腔内位置、腹膜前位置、および大網位置からなる群から選択される位置において移植される、請求項1に記載のデバイス。
- 酸素供給容器のチャンバーに送達される酸素が、21%から95%の間の濃度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 酸素が、酸素供給容器のチャンバーに、200から950mmHgの間の初期分圧で送達される、請求項1に記載のデバイス。
- 少なくとも1つのヒドロゲル層内に含有される移植細胞が、細胞1,000,000個/cm2から細胞100,000,000個/cm2の間の値の密度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 少なくとも1つのヒドロゲル層内に含有される移植細胞が、1,000IEQ/cm2から15,000IEQ/cm2の間の値の密度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 少なくとも1つのヒドロゲル層が、100から800マイクロメートルの間の均等な厚さを有する、請求項1に記載のデバイス。
- 少なくとも1つのアクセスポートが、機器から離れて移植される、請求項1に記載のデバイス。
- 少なくとも1つのアクセスポートが、対象の身体内に、皮下位置、筋内位置、腹腔内位置、腹膜前位置、および大網位置からなる群から選択される位置において移植される、請求項15に記載のデバイス。
- 酸素が、酸素供給容器のチャンバーからヒドロゲル層内に含有された移植細胞へと、酸素供給容器の少なくとも1つのガス透過膜を通じて通過する、請求項1に記載のデバイス。
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