JP2023513370A - 線維芽細胞を用いた脳性麻痺の治療 - Google Patents

線維芽細胞を用いた脳性麻痺の治療 Download PDF

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Abstract

【課題】線維芽細胞またはその誘導体を用いた脳性麻痺の治療または予防のための方法および組成物を提供する。【解決手段】いくつかの態様において、本明細書で開示されるのは、線維芽細胞またはその誘導体を用いた脳性麻痺の治療または予防のための方法および組成物である。本明細書で開示されるのは、対象において神経新生を誘導し、及び/又は炎症を軽減することができる線維芽細胞及びその誘導体である。いくつかの態様において、開示された方法は、条件付き線維芽細胞を使用することを含んでいる。線維芽細胞は、治療効果を高めることができる薬剤、例えばオキシトシン及び/又はヒト絨毛性ゴナドトロフィン(hCG)で条件付けすることができる。【選択図】なし

Description

本出願は、2020年2月13日に出願された米国仮特許出願連続番号62/976、048の優先権を主張し、この出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本開示の実施形態は、少なくとも細胞生物学、分子生物学、及び医学の分野を包含する。
脳性麻痺(CP)と呼ばれる状態は、周産期(出生前、出生時、または出生前後)、または脳がまだ発達中の乳児の最初の数年の間に起こる脳損傷に起因する身体障害をもたらす一連の障害に与えられる総称である。神経細胞の健康に悪影響を及ぼすCPの危険因子としては、例えば、新生児脳低酸素虚血、脳実質内出血または脳室内出血、新生児敗血症が挙げられる。CPの症状は、このグループの障害を持つ人の間で非常に異なる場合がある。症状は、軽度または重度、体の片側のみまたは両側、腕または脚のどちらかで顕著、または腕と脚の両方が関与しているケースがある。症状は通常、子供が3歳になる前に見られ、場合によっては、出生時に存在するか、または特定されることもある。
CPには、痙性、ジストニック、運動障害、失調、低張性、および混合を含むいくつかの異なるタイプがある。最も一般的なタイプである痙性CPの症状には、伸びない固い筋肉(時間の経過とともにさらに固まることがある)、異常な歩行および姿勢運動(腕を側面に向かって倒す、膝を組むまたは触れる、脚は「はさみ」運動をする、つま先で歩く)、固くて全開しない関節(関節拘縮と呼ぶ)、筋力低下または一群の筋肉の運動喪失(麻痺)、がある。症状は、片腕または片足、体の片側、両足、または両腕と両足のいずれかに現れる。現時点では、CPの主要な危険因子である新生児の脳低酸素虚血に対する唯一の有効な介入方法は、治療的低体温法(頭部または身体の冷却)である。現在、治療法がないため、医師は主に産科医療を改善し、未熟児、低出生体重児、周産期感染症などのCP前および周産期の主要危険因子を最小限に抑えることによってCPを予防しようと試みている。硫酸マグネシウムは、最近、超早産児のCPリスクを減少させることが示されたが、まだ臨床に導入されていない。従って、硫酸マグネシウムの実際の有効性はまだ知られていない。
CPは、小児期における重度の運動障害の最も頻繁な原因であり、その背景となる有病率は、生児1000人当たり2人であると認識されている。この状態は、発達中の胎児又は乳児の脳に生じた非進行性の障害に起因する、活動制限を引き起こす運動及び姿勢の発達の永久的障害と定義される。大多数の場合、元の「障害」は、脳室周囲の脳白質に対する虚血性-低酸素性損傷の発生であり、これは成人の虚血性損傷と原理的に類似している。
CP患者の剖検標本では、白質損傷、脳室内進展を伴う胚軸出血、大脳皮質、及び大脳基底核、視床の損傷が確認されている。原因因子としては、直接的な虚血・低酸素障害や、場合によっては母体感染などが考えられ、いずれも胎児CNSにおける炎症性サイトカインの活性化、脱髄、興奮毒性などを引き起こす。CP誘導のこれらの機構は、周産期における虚血/低酸素、グルタミン酸興奮毒性、又は細菌/ウイルス病原体のメディエーターの誘導が、CPと同様の神経行動異常を誘発する動物モデルによって支持される。
現在、CPの治療は対症療法であり、CPに伴う筋緊張亢進を抑えるために筋弛緩剤としてバクロフェン(Liorisol(登録商標))の投与が行われている。さらに、場合によっては、治療的電気刺激(TES)を用いて、弱った筋肉への血流を増加させ、損傷した組織を修復するために成長因子や栄養素をより多く体内に送り込むことができるようにする。もうひとつの方法は、選択的脊髄後根切断術(SDR)で、筋肉から脊髄に入る感覚神経線維の一部を外科的に切断するものである。これにより、脊髄のバランスが良くなり、けいれんを抑えることができるが、治療後に理学療法に取り組む必要がある。
本開示は、個体における脳性麻痺の治療又は予防、又はその発症の遅延及び/又はその重症度の低減のための方法及び組成物に向けられる。特定の実施形態では、個体の寿命は、方法及び組成物を使用しない場合と比較して延長される。本明細書に開示される、いくつかの実施形態では、有効量の線維芽細胞を対象に提供することを含む、対象における脳性麻痺を治療又は予防する方法である。いくつかの実施形態では、対象は、約4歳以下である。いくつかの実施形態では、対象は、約2歳以下である。いくつかの実施形態では、対象は新生児である。いくつかの実施形態では、新生児は早産の新生児である。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、胎盤、臍帯血、末梢血、網、毛包、皮膚、骨髄、脂肪組織、またはウォートン・ゼリーから単離された線維芽細胞である。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、細胞増殖あたり14時間から21時間の速度でインビトロで増殖することができる。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、インビトロで培養した場合にインターロイキン-1(IL-1)を分泌することが可能である。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、約75%のコンフルエントで培養された場合に、100万個の線維芽細胞あたり1pg~77pgのIL-1を分泌することができる。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、インビトロで培養した場合、線維芽細胞成長因子1(FGF-1)を分泌する。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、約75%のコンフルエントで培養された場合、100万個の線維芽細胞あたり1pg~500pgのFGF-1を分泌することが可能である。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、混合リンパ球反応におけるT細胞増殖を低減させることができる。いくつかの実施形態では、T細胞増殖を減少させることは、対照の混合リンパ球反応と比較して20%より大きいT細胞増殖を減少させることを含んでいる。
いくつかの実施形態では、本方法は、提供の前に、線維芽細胞をヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)で培養することをさらに含む。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、100万個の線維芽細胞あたり1nM~1μMの間の濃度でhCGと共に培養される。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、100万個の線維芽細胞あたり10nM~100nMの間の濃度でhCGとともに培養される。いくつかの実施形態では、本方法は、提供の前に、線維芽細胞をオキシトシンとともに培養することをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、提供の前に、線維芽細胞をメトホルミンで培養することをさらに含む。いくつかの実施形態では、線維芽細胞は、IL-1を発現しない。いくつかの実施形態では、本方法は、被験体に神経保護剤を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態では、神経保護剤は、エリスロポエチン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、メトホルミン、GLP-1、ジメチルスルホキシド、フェルバメート、TGF-β、オーリントリカルボン酸、アムロジピン、MK-801、メマンチン、イルベサルタン、エブセレン、緑茶エキス、BMP-6、ミノサイクリン、ドキシサイクリンまたはセフトリキソンなどである。
上記は、以下の詳細な説明がより良く理解されるように、本開示の特徴及び技術的利点をむしろ大まかに概説した。以下、本明細書の特許請求の範囲の主題を形成する追加の特徴及び利点が記載されるであろう。開示された着想及び特定の実施形態は、本意匠の同じ目的を遂行するための他の構造を修正又は設計するための基礎として容易に利用され得ることが、当業者には理解されるはずである。また、そのような同等の構造は、添付の特許請求の範囲に規定されるような精神および範囲から逸脱しないことも、当業者によって理解されるべきである。 本明細書に開示された意匠の特徴と考えられる新規な特徴は、組織および動作方法の両方に関して、さらなる目的および利点とともに、以下の説明からより良く理解されるであろう。しかしながら、詳細な説明は、例および説明の目的のみのために提供され、本開示の限界の定義として意図されないことが、明示的に理解されるものとする。
脳性麻痺(CP)発症は、例えば母体感染によるものであれ、虚血/低酸素症によるものであれ、共通の特徴を有しているように思われる。1つの具体例は、CP患者における局所的又は全身的な炎症である。CP患者では、TNF-αなどの炎症性サイトカインの全身的な上昇や、toll like receptorシグナルへの応答性が報告されている。CPに関連するその他の炎症性サイトカインには、IL-18、IFN-γ、IL-12が含まれる。CP患者に見られるその他の共通点としては、慢性脱髄、白質減少、神経細胞喪失を引き起こす興奮毒性などの証拠がある。CPの炎症仮説は、様々な神経学的障害を誘発し、共通の疾患表現型をもたらす動物モデルでの研究によって裏付けられている。具体的には、グルタミン酸作動薬であるイボテン酸の新生児皮質内注射による興奮毒性障害、片側または両側の頸動脈閉塞による虚血・低酸素障害、エンドトキシン単独または虚血・低酸素・グルタミン酸作動薬との併用による炎症性傷害などがある。これらの動物モデルは、いずれも脳損傷、脱髄、神経行動異常など、互いに、また臨床のCPと類似した症状を呈する。いくつかの臨床報告では、間葉系幹細胞が神経再生を誘導する可能性が示唆されており、CP患者にとって有益である可能性がある。このことは、幹細胞で治療され回復したCPの動物モデルにおける研究によって裏付けられている。さらに、間葉系幹細胞の抗炎症作用により、通常は炎症によって阻害されるはずの内因性の修復過程が起こるようになる可能性がある。本明細書において認識されるのは、例えば、抗炎症特性を有する細胞治療薬など、脳性麻痺の根本原因を治療することができる治療薬に対する必要性である。
本明細書に開示されるのは、いくつかの実施形態において、脳性麻痺を含む新生児脳損傷及びその後遺症の治療に有用な方法、手段、及び物質の組成物である。本開示の実施形態は、脳性麻痺に罹患している、または脳性麻痺を発症する危険性がある患者への線維芽細胞(例えば、再生線維芽細胞)の投与を提供するものである。線維芽細胞は、単独で、または1つ以上の追加の療法と組み合わせて提供されてもよい。例えば、線維芽細胞は、神経刺激の手段と一緒に提供されてもよい。神経刺激の手段の例としては、内因性神経幹細胞を活性化する薬剤の投与、経頭蓋磁気刺激などが挙げられる。
II.定義の例
長年の特許法の慣例に従い、特許請求の範囲を含め、本明細書でcomprisingという単語と一緒に使用される場合、単語「a」及び「an」は、「1つ又は複数」を表す。本開示のいくつかの実施形態は、本開示の1つ以上の要素、方法ステップ、及び/又は方法から構成されてもよいし、本質的に構成されてもよい。本明細書に記載される任意の方法又は組成物は、本明細書に記載される任意の他の方法又は組成物に関して実施することができ、異なる実施形態が組み合わされてもよいことが企図される。
本明細書で使用される場合、用語「又は」及び「及び/又は」は、互いに組み合わせて又は排他的に複数の成分を記述するために利用される。例えば、”x、y、及び/又はz”は、”x”単独、”y”単独、”z”単独、”x、y、及びz”、”(x及びy)又はz”、”x又は(y及びz)”、又は”x又はy又はz”を指すことが可能である。x、y、またはzは、実施形態から具体的に除外され得ることが特に企図される。
本出願を通じて、用語「約」は、値を決定するために採用される装置又は方法についての誤差の標準偏差を含むことを示すために、細胞及び分子生物学の領域におけるその平易かつ通常の意味に従って使用される。
本明細書で使用する「同種異系」とは、自然環境下では免疫学的に不適合である、又は免疫学的に不適合となり得る、別の身体からの組織又は細胞又は他の材料を指し、同じ種の1又は複数の個体からのものであるが、このような材料は、免疫学的に不適合である。
本明細書で使用する場合、「細胞株」は、一次細胞培養の1回以上の再培養によって形成された細胞集団のことを指す。再培養の各ラウンドは継代と呼ばれる。細胞が継代培養された場合、その細胞は継代されたものとみなされる。特定の細胞集団や細胞株は、継代回数によって参照されたり特徴づけられたりすることがある。例えば、10回継代した培養細胞集団は、P10培養と呼ばれることがある。一次培養、すなわち組織から細胞を分離した後の最初の培養をP0とする。一次継代培養後の細胞は二次培養(P1または継代1)と表現される。第二次継代培養の後、細胞は第三次培養(P2または継代2)となり、以下同様である。継代期間中に多くの集団倍加があり得ることは当業者に理解されよう;したがって、培養物の集団倍加の数は継代数よりも大きい。継代間の期間中の細胞の拡大(すなわち、集団倍加の数)は、播種密度、基質、培地、増殖条件、及び継代間の時間を含むがこれらに限定されない多くの因子に依存する。
本明細書で使用する「条件培地」は、特定の細胞又は細胞集団が一定期間培養され、その後除去されて、細胞又は細胞から分離された培地をいう。細胞が培地中で培養されると、他の細胞に栄養学的支援を与えることができる細胞因子が分泌されることがある。このような栄養因子には、ホルモン、サイトカイン、細胞外マトリックス(ECM)、タンパク質、小胞、抗体、顆粒などが含まれるが、これらに限定されるものではない。この例では、細胞因子を含む培地は、条件培地である。
本明細書で使用する場合、「栄養因子」は、細胞の生存、成長、増殖及び/又は成熟を促進及び/又は支援する物質を意味する。代替的に又は追加的に、栄養因子は、細胞の活性の増加を刺激する。
「包含する」、「含有する」、又は「によって特徴付けられる」と同義である用語「含む」は、包括的又は開放的であり、追加の、言及されていない要素又は方法ステップを排除しない。「からなる」という語句は、指定されていない要素、手順、または成分を除外する。「から本質的になる」という表現は、記載された主題の範囲を、指定された材料またはステップと、その基本的かつ新規な特性に重大な影響を与えないものに限定する。用語”comprising”(含む)の文脈で説明される実施形態は、用語”consisting of”(からなる)又は”consisting essentially of”(から実質的になる)の文脈でも実施され得ることが企図される。
治療された対象に対する未治療の対象における任意の症状の発現に言及する場合の用語「低減」、「阻害」、「減衰」、「抑制」、「減少」、「防止」及び文法的同等物(「低い」、「小さい」等を含む)は、任意の医学的訓練を受けた人員によって臨床的に関連すると認識される任意の量だけ未治療対象における症状よりも治療対象における症状の量及び/又は大きさが低いことを意味している。一実施形態では、処置された対象における症状の量及び/又は大きさは、未処置の対象における症状の量及び/又は大きさよりも少なくとも10%低い、少なくとも25%低い、少なくとも50%低い、少なくとも75%低い、及び/又は少なくとも90%低いである。
本明細書で使用する場合、用語「治療上有効な量」は、「有効量」、「治療上有効な用量」、及び/又は「有効量」と同義であり、それを必要としている個体において当業者が求めている生物学的、美容的又は臨床的反応を誘発する化合物の量を意味する。一例として、有効量は、細胞群の免疫原性を低下させるのに十分な量である。開示された方法の特定の用途のために投与されるべき適切な有効量は、本明細書に提供されるガイダンスを用いて、当業者によって決定され得る。例えば、有効量は、本明細書に記載されるように、インビトロ及びin vivoアッセイから外挿することができる。当業者は、治療の経過を通じて個体の状態を監視することができ、投与される本明細書に開示される化合物又は組成物の有効量をそれに応じて調整することができることを認識するであろう。
本明細書で使用する場合、用語「治療」、「処置」、又は「治療する」は、治療される個体又は細胞の自然経過を変更する試みにおける介入を指し、予防のため又は疾患又は状態の病理学的経過の間のいずれでも実施され得る。治療は、例えば、疾患の発生又は再発の防止、症状の緩和、及び疾患の直接的又は間接的な病理学的結果の減少、転移の防止、疾患の進行速度の低下、疾患状態の改善又は緩和、並びに寛解又は予後の改善を含む、様々な所望の結果の1以上を達成するために役立つことがある。
本明細書を通じて、「一実施形態」、「実施形態」、「特定の実施形態」、「関連する実施形態」、「ある実施形態」、「追加の実施形態」、または「さらなる実施形態」またはそれらの組み合わせへの言及は、実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも一実施形態に含まれることを意味している。したがって、本明細書中の様々な場所における前述の語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、1つまたは複数の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わされてもよい。
本開示の様々な態様は、範囲形式で提示することができる。範囲形式での説明は、単に便宜上及び簡潔さのためであり、本開示の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。したがって、範囲の説明は、その範囲内の個々の数値だけでなく、可能なすべてのサブ範囲を、明示的に書き出されたかのように具体的に開示したものとみなされるべきである。例えば、1から6までのような範囲の記述は、1から3まで、1から4まで、1から5まで、2から4まで、2から6まで、3から6までのような下位範囲と、例えば1、2、3、4、5、6のようなその範囲内の個々の数値を具体的に開示したものと見なされるべきである。これは、範囲の広さに関係なく適用される。範囲が存在する場合、範囲は範囲の終点を含んでもよい。
本明細書で使用される「対象」という用語は、「個体」という用語と互換的に使用することができ、一般に、治療を必要とする個体を指す。対象は、哺乳類、例えば、ヒト、イヌ、ネコ、ウマ、ブタ、又はげっ歯類であることができる。対象は、患者、例えば、脳性麻痺を有するか又はその疑いがある、又はその恐れがある者であり得る。対象は、疾患を有していてもよいし、疾患が疑われていてもよい。対象は、無症状であってもよい。対象の性別は問わない。対象は、ある年齢、例えば、4歳以下、3歳以下、2歳以下、1歳以下、11ヶ月以下、10ヶ月以下、9ヶ月以下、8ヶ月以下、7ヶ月以下、6ヶ月以下であってもよい。5ヶ月以下、4ヶ月以下、3ヶ月以下、2ヶ月以下、1ヶ月以下、3週間以下、2週間以下、1週間以下、6日以下、5日以下、4日以下、3日以下、2日以下、1日以下、又は胎内であってもよい。対象が胎内の場合、20週齢、21週齢、22週齢、23週齢、24週齢、25週齢、26週齢、27週齢、28週齢、29週齢、030週齢、31週齢、32週齢、33週齢、34週齢、35週齢、36週齢、37週齢、38週齢、39週齢、又は40週齢であってもよい。
III. 疾患治療又は予防の方法及び組成物
本開示の態様は、脳性麻痺を処置または予防するための方法および組成物に関する。いくつかの実施形態において、個体の脳性麻痺を処置または予防することができる線維芽細胞が本明細書中に開示される。本開示の線維芽細胞は、例えば、脳性麻痺を罹患しているまたは脳性麻痺のリスクがある個体における炎症の低減、血管新生の刺激および/または神経発生の刺激において使用され得る。いくつかの実施形態において、本開示の方法は、有効量の線維芽細胞を個体に提供して、脳性麻痺を処置もしくは予防するかまたはその重症度および/もしくは発症の延期を低減する工程を含む。
先天性脳性麻痺の危険因子としては、例えば、低出生体重(5、4または3ポンド未満);早産(37、36、35、34、33、32、31または30週目より前);多子出産(双子、三つ子、四つ子など);補助生殖医療不妊症治療;妊娠中の感染症(例えば、妊娠中の赤ん坊の脳内および血液中のサイトカインを増加させるもの;例としては、水疱瘡、風疹、サイトメガロウイルス、細菌感染症などが挙げられる);黄疸;核黄疸;母体に甲状腺の問題があること、母体に知的障害があること;および/または出生時の合併症(例えば、胎盤剥離、子宮破裂、臍帯の問題)が挙げられる。後天性脳性麻痺(生後28日より後に生じる脳損傷)の危険因子は、通常、髄膜炎などの感染症または頭部損傷に関連し、それらとしては、脳への血流に関連する問題、例えば、脳血管障害、脳卒中、血液凝固の問題による脳出血、正しく形成しなかった血管、出生時に存在している心臓欠損、または鎌状赤血球症が挙げられる。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、その線維芽細胞の治療的な特性を高めることができる1つ以上の作用物質とともに培養される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、その線維芽細胞の免疫調節特性を高めることができる作用物質とともに培養される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、その線維芽細胞の神経発生特性を高めることができる作用物質とともに培養される。線維芽細胞は、その線維芽細胞を個体に提供する前に1つ以上の作用物質とともに培養されてもよい。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、有効量のオキシトシンとともに培養される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、有効量のヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)とともに培養される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、有効量のメトホルミンとともに培養される。
本開示の線維芽細胞は、1つ以上の血管新生ホルモンを分泌するために使用されることがあり、その血管新生ホルモンとしては、血管成長因子、内皮細胞成長因子、それらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されない。線維芽細胞は、様々な前駆細胞が存在する組織内で血管新生を誘導するために使用され得る。したがって、いくつかの実施形態において、本開示は、線維芽細胞を用いて組織内で新生血管形成を促進する方法を提供する。線維芽細胞は、その線維芽細胞が血管新生ホルモンを産生するのに十分な条件下において所望の組織に導入され得る。その組織内にそのホルモンが存在することにより、その組織内での新生血管形成が促進され得る。
いくつかの実施形態において、中枢神経系(CNS)への投与によって線維芽細胞が個体に提供される。CNSへの正確な投与様式は、疾患のタイプ、個体の年齢などをはじめとした因子に応じて変化し得る。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、脳内移植または血管内移植によってCNSに投与される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、直接注射によって所望の部位に導入される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、直接移植によって個体の脳に投与される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、単純な注射によって個体のCNS(例えば、脊髄)に投与される。
線維芽細胞の投与は、CPを処置するために間葉系幹細胞を使用した例に基づいて利用され得る。例えば、Chenらは、エキソビボ分化プロトコルを利用して、自己の間葉系幹細胞から神経様幹細胞を作製し、続いて、それらのCP患者への影響を評価した。中等度から重度の脳性麻痺を有する60人の患者を、6ヶ月間の追跡調査を含む、オープンラベル非ランダム化観察者盲検対照臨床試験に登録した。移植群では、合計30人の脳性麻痺患者に、自家NSC様細胞の移植(くも膜下腔に1~2×10細胞)およびリハビリテーション処置を行い、対照群では30人の患者に、リハビリテーション処置だけを行った。移植群の粗大運動能力測定スコアは、ベースラインスコアと比べて、処置後3ヶ月目(スコアの上昇は42.6だった。95%CI:9.8~75.3、P=.011)および6ヶ月目(スコアの上昇は58.6だった。95%CI:25.8~91.4、P=.001)において有意に高かった。コントロール群における粗大運動能力測定スコアの上昇は、有意でなかった。処置後1、3および6ヶ月目の言語指数(language quotients)の上昇は、両群のベースラインの指数と比べたとき、統計学的に有意でなかった。60人の患者がすべて生存し、どの患者も重篤な有害事象または合併症を発症しなかった。Wangらは、臍帯由来間葉系幹細胞の投与が、CPに対して治療効果を有するかをさらに明らかにするために、CPを有する8組(16人)の一卵性双生児を募集し、くも膜下注射を用いて同種異系の臍帯由来間葉系幹細胞を投与した。処置前ならびに処置の1および6ヶ月後に、粗大運動能力尺度(GMFM)および微細運動機能尺度(FMFM)を測定して、治療前後、一卵性双生児の2個体間および双子ペア間において、個体の結果を解析した。反復測定データ分散(Repeated-measured data variance)を用いて、治療前ならびに治療の1および6ヵ月後の患者のGMFMおよびFMFMスコアを解析した。この研究は、8組(16人)の小児全員が、治療後1ヶ月目および6ヶ月目の終わりに、治療前と比べてGMFMの有意な改善を有したのに対して、FMFMの回復は、統計学的に有意ではなかったことを報告した。一卵性双生児の2個体間の運動機能の改善には相関があったが、双子ペア間では相関がなかった。この著者らは、CPを有する小児における間葉系幹細胞媒介性の運動機能改善機構に遺伝的因子が寄与しているという仮説を立てることによって結論づけた。間葉系幹細胞によるCPの処置について、いくつかの症例報告が公開された。第1の症例報告では、11歳男児が、難産および出生後の仮死の明らかな病歴を有した;6月齢のとき、家族が、男児の視線が動き回ることに気がつき、注意力の欠如を示すことを認めた。7歳のときの脳MRI検査によって、当該小児が、視力障害(すなわち、背側視覚路損傷)を伴う脳性麻痺を有することが示された。当該患者を20日間入院させ、当該患者に自己の骨髄由来の間葉系幹細胞を4回、静脈内に注入した。移植前ならびに移植の1、6および12ヶ月後に、視覚誘発電位検査、心電図、通例の血液検査ならびに肝機能検査および腎機能検査を行った。当該患者は、入院中または手術後の追跡調査中にいかなる有害反応も有しなかった。退院後、当該患者は、移植前よりも順調に歩行できた;さらに、移植の6ヶ月後には、視力が有意に改善した(これは電気生理学的検査によっても裏付けられた)。報告された第2の症例は、臍帯由来間葉系幹細胞の投与を含んだ。小児が6月齢のとき、1回目の幹細胞移植における患者の長期追跡調査を行い、5年間追跡調査した。その患者に、臍帯由来間葉系幹細胞を各クールにおいて4回、静脈内注入し、全体として4クールの移植を行った。1回目の移植の前に、臨床検査、CDCC Infant Mental Development ScaleおよびGross Motor Function Measure-88(GMFM-88)をはじめとした一連の評価を行った。次いで、年1回の臨床検査に加えて、GMFM-88、Ashworth攣縮評価および包括的機能評価尺度を用いた年1回の評価を行った。さらに、移植の前および追跡調査の段階において、脳波記録法および脳磁気共鳴画像法を行った。リハビリテーションおよび安全性の追跡調査は、現在までの5年間、継続されている。入院中または手術後の追跡調査中に有害作用に関する訴えはなかった。スケール評価によると、運動機能は、正常レベルに回復した。言語機能は、有意に改善した。さらなる改善のために言語リハビリテーション療法を強化した。この報告は、いくつかのパラメータの改善を示すだけでなく、間葉系幹細胞治療と有効なリハビリテーションプログラムとの間に潜在的な相乗作用があることを示唆しているので、重要である。第3の症例報告は、CPを有する5歳女児を、その妹由来のMSCの静脈内および髄腔内投与で複数回処置し、28ヶ月間追跡調査したことを説明するものだった。粗大運動機能不全が改善された。他の利点としては、免疫の強化、体力の増大ならびに発声および理解の調整が挙げられた。一時的な微熱が、この処置中の唯一の副作用だった。この著者らは、間葉系幹細胞が、脳性麻痺を有する小児において症状を改善するのに安全かつ有効な治療であり得ると結論づけた。
いくつかの実施形態において、本開示の方法は、虚血イベント後の個体に線維芽細胞を静脈内投与して、その個体における虚血ペナンブラ(ischemic penumbra)を減少させ、それにより、細胞死および脳性麻痺発症を予防する工程を含む。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、1つ以上の神経保護化合物とともに提供され、1つ以上の神経保護化合物の活性を高める。神経保護化合物の例としては、カルシウムチャネルアンタゴニスト、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)レセプターアンタゴニスト、フリーラジカルスカベンジャー、抗細胞間接着分子1抗体、GM-1ガングリオシド、ガンマ-アミノ酪酸アゴニストおよび/またはナトリウムチャネルアンタゴニストが挙げられる。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、1つ以上のTNF-α阻害剤と組み合わせて提供される。TNF-α阻害剤は、TNF-αがTNF-αレセプターに結合しないようにするまたはTNF-αレセプターを活性化させないようにすることができる任意の作用物質であり得る。いくつかの実施形態において、TNF-α阻害剤は、シクロヘキシミド、オーラノフィン、金チオリンゴ酸ナトリウム、ロイコトリエンB4、インターロイキン-4、インターロイキン-13、ポリミキシンB、胆汁酸、インターロイキン-6、ラクツロース、オキスペンチフィリン、モメタゾン、糖質コルチコイド、コルヒチン、クロロキン、FK-506、ベルベリン、リスベラトロール、プテロスチルベン(pterostilbene)、ビタミンA、ビタミンC、シクロスポリン、ホスホジエステラーゼ阻害剤、例えば、ビンポセチン、ミルリノン、CI-930、ロリプラム、ニトロクアゾン(nitroquazone)、ザプリナスト、合成リピドA、アムリノン、N-アセチルシステイン、ジチオカルバメートおよび金属キレート剤、exosurf合成界面活性剤、デヒドロエピアンドロステロン、デルタ-テトラヒドロカンナビノール、ホスファチジルセリン、TCV-309、PAFアンタゴニスト、サリドマイド、シトクロムp450阻害剤、サイトカラシンD、ケタミン、TGF-ベータ、インターロイキン-10、ペントキシフィリン、BRL61,063、カルシウム拮抗薬、クルクミン、カッパー選択的オピオイドアゴインストU50,488H(trans-3,4-ジクロロ-N-メチル-N-[7-(1-ピロリジニル)シクロヘキシル]ベンゼン-アセトアミドメタンスルホネート)、アレンドロネート、テトランドリン、スルファサラジン、エピネフリン、BMS-182123、アデノシン、E3330、ニコチン、IVIG、カルジオトロピン-1、KB-R7785、CGRP、リグストラジン(ligustrazine)、デキサナビノール、イロプロスト、活性化プロテインC、成長ホルモン、スペルミン、FR-167653、gm-6001、エストラジオール、アスピリン、アミオダロンまたはそれらの組み合わせである。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、TNF-αに対する応答性を阻害できる1つ以上の作用物質と組み合わせて被験体に提供される。TNF-αに対する応答性を阻害できる作用物質は、被験体において、TNF-α刺激によって引き起こされる免疫応答を低減することまたは防ぐことができる任意の作用物質であり得る。いくつかの実施形態において、TNF-αに対する応答性を阻害できる作用物質は、イブプロフェン、インドメタシン、ネドクロミルナトリウム、クロモリン(クロモグリク酸ナトリウム)、脾臓由来因子、ペントキシフィリン、NG-メチル-L-アルギニン、デキサメタゾン、クロルプロマジン、活性化アルファ2マクログロブリン、血清アミロイドAタンパク質、好中球由来タンパク分解酵素、フェントラミン、プロプラノロール、ロイコトリエン阻害剤、ノルジヒドログアヤレチン酸、ゲニステイン、ブチルヒドロキシアニソール、CNI-1493、ケルセチン、ガベキサートメシル酸塩、SM-12502、モノクローナル非特異的抑制因子(MNSF)、ピロリジンジチオカルバメート(PDTC)および/またはアプロチニンである。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、1つ以上の神経保護薬とともに被験体に提供される。神経細胞死および/または神経細胞損傷から保護することができる作用物質としては、ミノサイクリン、エリトロポイエチン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、メトホルミン、GLP-1、ジメチルスルホキシド、フェルバメート、TGF-ベータ、アウリントリカルボン酸、アムロジピン、MK-801、メマンチン、イルベサルタン、エブセレン、緑茶抽出物、BMP-6、ミノサイクリン、ドキシサイクリンおよびセフトリアキソンが挙げられる。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、内在性の神経前駆細胞の活性を刺激できる1つ以上の作用物質とともに提供される。内在性の神経前駆細胞の活性を刺激できる作用物質としては、例えば、メトホルミンが挙げられる。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、投与前に、メトホルミンで処置されるか、またはメトホルミンとともに培養される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、血管新生能を増強するためにメトホルミンとともに培養される。線維芽細胞の血管新生能の強化は、代替サイトカイン(例えば、VEGF、EGF、IGF、FGF、PGF)の計測によって評価され得る。線維芽細胞の血管新生能の強化は、虚血発作に苦しんでいる動物への細胞の直接注射によって評価され得る。メトホルミンによるプレコンディショニングの治療効果を評価するための他の方法としては、例えば、a)アポトーシスに対する抵抗性;b)神経栄養因子の産生;c)スーパーオキシドジスムターゼなどの抗酸化酵素の誘導;およびd)SDF-1などの化学誘引物質に向かう走化性アッセイ、またはケモカインレセプターCXCR4の発現によって直接評価されるホーミング活性についてアッセイすることが挙げられる。
本開示の実施形態は、脳性麻痺を処置する方法を包含し、その方法は、a)必要に応じて、脳性麻痺を有する個体(例えば患者)を特定する工程;およびb)治療的に有効な数の線維芽細胞を、例えば治療的に十分な頻度で、投与する工程を含む。さらなる実施形態は、脳性麻痺のリスクがある個体(例えば、患者または被験体)における脳性麻痺の可能性を低下させる方法を包含し、その方法は、a)必要に応じて、脳性麻痺を有する患者を特定する工程;およびb)治療的に有効な数の線維芽細胞を、治療的に十分な頻度などで、投与する工程を含む。追加の実施形態は、白質傷害を処置する方法、または白質傷害が脳性麻痺をもたらす可能性の低下を必要とする患者もしくは被験体において、白質傷害が脳性麻痺をもたらす可能性を低下させる方法を含み、その方法は、治療有効量の線維芽細胞を、治療的に十分な頻度などで、投与する工程を含む。その頻度は、1日に1回、1日に2回、1日に3回、1週間に1回、1週間に2回、1週間に3回、1ヶ月に1回、2週間に1回などであり得る。
いくつかの場合において、患者または被験体は、約4歳以下の新生児、乳児または小児であり得る。具体的な場合において、患者または被験体は、約2歳以下の乳児または小児である。具体的な場合において、患者または被験体は、早産新生児を含む新生児である。線維芽細胞は、任意の種類であってよく、それらとしては、a)脂肪組織;b)皮膚組織;c)骨髄;d)末梢血;e)ワルトンゼリー;f)胎盤;g)網;h)動員末梢血;およびi)それらの混合物からなる組織の群から選択されるものが挙げられる。具体的な場合において、線維芽細胞は、例えば、1回の細胞増殖あたり14~21時間の速度で増殖中である。具体的な実施形態において、線維芽細胞は、1つ以上のインターロイキンを含む1つ以上の特異的なサイトカインを分泌する。特定の実施形態において、線維芽細胞は、75%コンフルエントの表面において100万個の線維芽細胞培養物あたり約0.1pg~77pgのインターロイキン1を分泌する。具体的な場合において、線維芽細胞は、75%コンフルエントの表面において100万個の線維芽細胞培養物あたり約1pg~500pgのインターロイキンFGF-1を分泌する。
具体的な実施形態において、任意の種類および機能の線維芽細胞が、本開示において利用され得る。具体的な場合において、線維芽細胞は、混合リンパ球反応においてT細胞に応答して増殖する能力を実質的に低下させる。具体的な場合において、増殖の減少(有意な減少を含む)は、例えば線維芽細胞が加えられていないコントロールの混合リンパ球反応と比べて、20%超の減少を含む。
本開示の方法において利用される線維芽細胞は、任意の目的で、任意の種類のいずれか1つ以上の作用物質で処置され得るかまたはそれに曝露され得る。具体的な実施形態において、線維芽細胞は、その線維芽細胞の免疫調節活性を増強する1つ以上の作用物質で処置される。具体的な場合において、線維芽細胞は、免疫調節活性を増強するためにヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)で処置される。特定の実施形態において、線維芽細胞100万個あたり1nM~1μMの濃度でhCGが細胞に投与される。hCGは、線維芽細胞100万個あたり10nM~100nMの濃度で細胞に投与され得る。線維芽細胞は、免疫調節活性を増強するために有効量のオキシトシンで処置され得る。
IV.線維芽細胞および培養細胞
本開示の態様は、治療的な方法および組成物において有用な細胞を含む。本明細書中に開示される細胞としては、例えば、線維芽細胞、幹細胞(例えば、造血幹細胞または間葉系幹細胞)および内皮前駆細胞が挙げられる。所与のタイプの細胞(例えば、線維芽細胞)が、単独で、または他のタイプの細胞と組み合わせて、使用され得る。例えば、線維芽細胞が、単離され、単独でまたは1種以上の幹細胞と組み合わせて、被験体に提供され得る。一例において、線維芽細胞が、単離され、1つ以上の内皮前駆細胞とともに被験体に提供される。いくつかの実施形態において、組織再生、免疫調節、血管新生および/または神経発生を刺激できる線維芽細胞が、本明細書中に開示される。いくつかの実施形態において、神経発生を刺激できる線維芽細胞が、本明細書中に開示される。
本開示の組成物は、増殖でき、かつ外胚葉、中胚葉または内胚葉に分化できる、単離された線維芽細胞またはその集団から入手され得る。いくつかの実施形態において、単離された線維芽細胞は、Oct-4、Nanog、Sox-2、KLF4、c-Myc、Rex-1、GDF-3、LIFレセプター、CD105、CD117、CD344またはStellaマーカーのうちの少なくとも1つを発現する。いくつかの実施形態において、単離された線維芽細胞は、MHCクラスI、MHCクラスII、CD45、CD13、CD49c、CD66b、CD73、CD105またはCD90細胞表面タンパク質のうちの少なくとも1つを発現しない。そのような単離された線維芽細胞は、条件培地の供給源として使用され得る。それらの細胞は、単独で培養されてもよいし、条件培地における成長因子の産生をさらにアップレギュレートするために、他の細胞の存在下において培養されてもよい。
線維芽細胞は、拡大され、それら自体の投与によって利用され得るか、または条件培地を得るために成長培地中で培養され得る。成長培地という用語は、一般に、線維芽細胞の培養にとって十分な培地のことを指す。特に、本発明の細胞の培養にとって現在好ましい培地の1つとしては、ダルベッコ変法基本培地(DMEM)が挙げられる。特に好ましいのは、DMEM-低グルコース(本明細書中ではDMEM-LGとも)(Invitrogen(登録商標),Carlsbad,Calif.)である。DMEM-低グルコースには、好ましくは、15%(v/v)ウシ胎児血清(例えば、規定ウシ胎児血清,HycloneTM,Logan Utah)、抗生物質/抗真菌薬(好ましくは、ペニシリン(100単位/ミリリットル)、ストレプトマイシン(100ミリグラム/ミリリットル)およびアンホテリシンB(0.25マイクログラム/ミリリットル)(Invitrogen(登録商標),Carlsbad,Calif.))および0.001%(v/v)2-メルカプトエタノール(Sigma(登録商標),St.Louis Mo.)が補充される。いくつかの場合において、種々の成長培地が使用されるか、または種々の補充物が提供され、これらは、通常、成長培地への補充として示される。また、本発明に関して、本明細書中で使用される標準成長条件という用語は、5%COを含む標準的な雰囲気における37℃での細胞の培養のことを指す(相対湿度は約100%で維持される)。前述の条件は、培養にとって有用であるが、そのような条件は、細胞を培養するために当該分野において利用可能な選択肢をよく理解する当業者が変更できること(例えば、温度、CO、相対湿度、酸素、成長培地などの変更)が理解されるべきである。
培養細胞も本明細書中に開示される。培養下の細胞を説明するために様々な用語が使用される。細胞培養物とは、一般に、生存している生物から採取され、制御された条件下において生育される細胞(「培養下」の細胞または「培養」細胞)のことを指す。初代細胞培養物は、1回目の継代培養の前の、生物から直接採取した細胞、組織または器官の培養物である。細胞は、細胞の成長および/または分裂を促進する条件下で成長培地中に入れられたとき、培養液中で拡大し、より大きな細胞集団がもたらされる。細胞が培養液中で拡大するとき、細胞増殖の速度は、その細胞の数が2倍になるのに必要な時間の長さ、すなわち「倍加時間」によって計測されることがある。
本開示の方法において使用される線維芽細胞は、老化状態に達するまでに少なくとも25、30、35または40回の倍加を起こすことができる。1014個以上に到達するまで倍加できる細胞を誘導するための方法が提供される。例は、培養液中に約10~約10細胞/cmで播種されたとき、少なくとも約1014、1015、1016もしくは1017個またはそれ以上の細胞を生成するのに十分に倍加できる細胞を誘導する方法である。好ましくは、これらの細胞数は、80、70または60日以内またはそれより早く得られる。1つの実施形態において、使用される線維芽細胞は、単離および拡大され、CD10、CD13、CD44、CD73、CD90、CD141、PDGFr-アルファ、HLA-A、HLA-BおよびHLA-Cからなる群より選択される1つ以上のマーカーを有する。いくつかの実施形態において、その線維芽細胞は、CD31、CD34、CD45、CD117、CD141、HLA-DR、HLA-DPまたはHLA-DQのうちの1つ以上を産生しない。
線維芽細胞および椎骨細胞を含む培養細胞について言及するとき、老化(「複製老化」または「細胞老化」もまた)という用語は、有限の細胞培養に起因し得る特性;すなわち、集団倍加の有限回数を超えて増殖できない特性(ヘーフリック限度と称されることがある)のことを指す。細胞老化は、最初に線維芽細胞様細胞を用いて説明されたが、培養下で首尾良く増殖できるほとんどの正常なヒト細胞型が、細胞老化を起こす。細胞型によってインビトロ寿命は異なるが、最大寿命は、通常、100回未満の集団倍加である(これは、培養下の全細胞が老化するがゆえに、その培養物が分裂できなくなる倍加の回数である)。老化は、経時的な時間に依存するのではなく、むしろ培養物が起こした細胞分裂の回数、すなわち集団倍加の回数によって計測される。したがって、必須の成長因子を除去することによって静止状態にした細胞は、成長因子を再導入したとき、成長および分裂を再開することができ、その後、連続的に増殖した同等の細胞と同じ回数の倍加を行うことができる。同様に、様々な回数の集団倍加の後、細胞を液体窒素中で凍結し、その後、解凍して培養したときも、それらの細胞は、凍結せずに培養液中で維持された細胞と実質的に同じ回数の倍加を起こす。老化細胞は、死んだ細胞または死にかけている細胞ではなく;プログラム細胞死(アポトーシス)に抵抗性であり、3年もの長い間、非分裂状態で維持され得る。これらの細胞は、生存しており、かつ代謝的に活性であるが、分裂しない。
いくつかの場合において、線維芽細胞は、生検材料から入手され、その生検材料を提供するドナーは、処置される個体であってもよいし(自己)、そのドナーは、処置される個体と異なってもよい(同種異系)。同種異系線維芽細胞を個体に対して利用する場合、その線維芽細胞は、1人または複数のドナーに由来し得る。
線維芽細胞は、真皮線維芽細胞;胎盤線維芽細胞;脂肪線維芽細胞;骨髄線維芽細胞;包皮線維芽細胞;臍帯線維芽細胞;毛嚢由来線維芽細胞;爪由来線維芽細胞;子宮内膜由来線維芽細胞;ケロイド由来線維芽細胞;およびそれらの組み合わせからなる群より選択される起源から入手され得る。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、真皮線維芽細胞である。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、1種以上の因子を産生するように操作または刺激される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、白血病抑制因子(LIF)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮成長因子レセプター(EGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、FGF-6、グリア由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞成長因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様成長因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-1ra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織メタロプロテアーゼ阻害物質(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮成長因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ型プラスミノーゲン活性化因子レセプター(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、間質細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来成長因子-BB(PDGFBB)、トランスフォーミング成長因子ベータ(TGFβ-1)および/またはTGFβ-3を産生するように操作または刺激される。操作または刺激された線維芽細胞からの因子は、条件培地中に存在することがあり、治療で使用するために回収され得る。
いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、神経修復を促進する能力を高めるために1つ以上の血管新生遺伝子をトランスフェクトされる。「血管新生遺伝子」は、培養系、組織または生物において血管新生を刺激または増強することができるタンパク質またはポリペプチドをコードする遺伝子のことをいう。線維芽細胞のトランスフェクションにおいて有用であり得る血管新生遺伝子の例としては、アクチビンA、アドレノメデュリン、aFGF、ALK1、ALK5、ANF、アンジオゲニン、アンジオポエチン-1、アンジオポエチン-2、アンジオポエチン-3、アンジオポエチン-4、bFGF、B61、bFGF誘導活性、カドヘリン、CAM-RF、cGMPアナログ、ChDI、CLAF、クローディン、コラーゲン、コネキシン、Cox-2、ECDGF(内皮細胞由来の成長因子)、ECG、ECI、EDM、EGF、EMAP、エンドグリン、エンドセリン、エンドスタチン、内皮細胞増殖抑制因子、内皮細胞生存能維持因子、内皮分化スフィンゴ脂質Gタンパク質共役レセプター-1(EDG1)、エフリン、Epo、HGF、TGF-ベータ、PD-ECGF、PDGF、IGF、IL8、成長ホルモン、フィブリン断片E、FGF-5、フィブロネクチン、フィブロネクチンレセプター、第X因子、HB-EGF、HBNF、HGF、HUAF、心臓由来の血管細胞増殖阻害因子、IL1、IGF-2 IFN-ガンマ、α1β1インテグリン、α2β1インテグリン、K-FGF、LIF、平滑筋腫由来増殖因子、MCP-1、マクロファージ由来成長因子、単球由来成長因子、MD-ECI、MECIF、MMP2、MMP3、MMP9、ウロキアーゼプラスミノーゲン活性化因子、ニューロピリン、ニューロセリン(neurothelin)、一酸化窒素供与体、一酸化窒素シンターゼ(NOS)、ノッチ、オクルディン、帯オクルディン(zona occludins)、オンコスタチンM、PDGF、PDGF-B、PDGFレセプター、PDGFR-β、PD-ECGF、PAI-2、PD-ECGF、PF4、P1GF、PKR1、PKR2、PPAR-ガンマ、PPAR-ガンマリガンド、ホスホジエステラーゼ、プロラクチン、プロスタサイクリン、プロテインS、平滑筋細胞由来成長因子、平滑筋細胞由来遊走因子、スフィンゴシン-1-リン酸-1(SIP1)、Syk、SLP76、タキキニン、TGF-ベータ、Tie1、Tie2、TGF-β、TGF-βレセプター、TIMPs、TNF-α、トランスフェリン、トロンボスポンジン、ウロキナーゼ、VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGF、VEGF(164)、VEGIおよびEG-VEGFが挙げられる。1つ以上の血管新生因子をトランスフェクトされた線維芽細胞は、脳性麻痺を処置または予防する本開示の方法において使用され得る。
適切な条件下において、線維芽細胞は、インターロイキン-1(IL-1)および/または他の炎症性サイトカインを産生できる場合がある。いくつかの実施形態において、本開示の線維芽細胞は、IL-1または他の炎症性サイトカインの発現を防ぐまたは低減するように改変される(例えば、遺伝子編集によって)。例えば、いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、その線維芽細胞がIL-1を発現できないようにIL-1遺伝子が欠失したまたは機能的でない線維芽細胞である。そのような改変された線維芽細胞は、被験体に提供されたとき、限られた炎症促進能力を有することによって、本開示の治療的な方法において有用であり得る。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、TNF-αで処置される(例えば、TNF-αと培養される)ことにより、成長因子の発現および/または線維芽細胞の増殖を誘導する。
いくつかの実施形態において、本開示の線維芽細胞は、個体(例えば、個体のCNS)に導入した後、分化する前駆体細胞として使用される。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、個体(例えば、CNS)に導入される前に、異なる細胞型(例えば、神経細胞)への分化に供される。例えば、線維芽細胞は、CNSに特有の少なくとも1つのタンパク質を発現する細胞に分化され得、そのタンパク質としては、クラスIII β-チューブリン、ニューロフィラメントのMサブユニット、チロシンヒドロキシラーゼ、GluR1~4およびGluR6クラスのグルタメートレセプターサブユニット、グリア線維性酸性タンパク質、ミエリン塩基性タンパク質、脳因子1、NeuN、NF-M、NSE、ネスチンおよびtrkAが挙げられるがこれらに限定されない。
本明細書中に開示されるように、線維芽細胞は、個体に導入する前または後に、1種以上の因子を分泌し得る。そのような因子としては、成長因子、栄養因子およびサイトカインが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、分泌される因子は、個体において治療効果を有し得る。いくつかの実施形態において、分泌される因子は、同じ細胞を活性化する。いくつかの実施形態において、分泌される因子は、隣接するおよび/または遠位の内在性細胞を活性化する。いくつかの実施形態において、分泌される因子は、細胞増殖および/または細胞分化を刺激した。いくつかの実施形態において、線維芽細胞は、ヒト成長因子、線維芽細胞成長因子、神経成長因子、インスリン様成長因子、造血幹細胞増殖因子、線維芽細胞成長因子ファミリーのメンバー、血小板由来成長因子ファミリーのメンバー、血管細胞または内皮細胞成長因子、およびTGFβファミリーのメンバーから選択されるサイトカインまたは成長因子を分泌する。
いくつかの実施形態において、本開示は、線維芽細胞に由来するエキソソームを治療様式として利用する。線維芽細胞に由来するエキソソームは、本明細書中に開示される様々な方法および組成物における線維芽細胞に加えて、またはその代わりに、使用され得る。エキソソームを単離、定量および標準化するための方法は、説明されている(142-164)。
V.治療的組成物の投与
本明細書中に提供される治療は、治療薬の単独または併用での投与を含み得る。治療は、当該分野で公知の任意の好適な様式で投与され得る。例えば、第1の処置と第2の処置とが、連続的に(異なる時点において)投与されてもよいし、同時に(同じ時点において)投与されてもよい。いくつかの実施形態において、第1の処置と第2の処置は、別個の組成物として投与される。いくつかの実施形態において、第1の処置と第2の処置は、同じ組成物として投与される。
本開示の実施形態は、治療的組成物を含む組成物および方法に関する。それらの異なる治療は、1つの組成物として、または1つより多い組成物(例えば、2つの組成物、3つの組成物または4つの組成物)として投与され得る。作用物質の様々な組み合わせが使用され得る。
本開示の治療薬は、同じ投与経路または異なる投与経路によって投与され得る。いくつかの実施形態において、癌治療は、静脈内に、筋肉内に、皮下に、局所的に、経口的に、経皮的に、腹腔内に、眼窩内に、植え込みによって、吸入によって、髄腔内に、脳室内に、または鼻腔内に投与される。いくつかの実施形態において、抗生物質は、静脈内に、筋肉内に、皮下に、局所的に、経口的に、経皮的に、腹腔内に、眼窩内に、植え込みによって、吸入によって、髄腔内に、脳室内に、または鼻腔内に投与される。適切な投与量は、処置される疾患のタイプ、疾患の重症度および経過、個体の臨床的な状態、個体の病歴および処置に対する応答、ならびに主治医の裁量に基づいて決定され得る。
処置は、様々な「単位用量」を含み得る。単位用量は、所定の量の治療的組成物を含むと定義される。投与される量ならびに特定の経路および製剤は、臨床分野の当業者の決定スキルの範囲内である。単位用量は、単回注射として投与される必要はなく、所定の期間にわたる持続注入を含み得る。いくつかの実施形態において、単位用量は、単回投与可能な用量を含む。
処置の回数と単位用量の両方に係る、投与されるべき量は、所望の処置効果に依存する。有効な用量は、特定の効果を達成するために必要な量のことを指すと理解される。実施に際して、ある特定の実施形態において、10mg/kg~200mg/kgの範囲内の用量は、これらの作用物質の保護能力に影響し得ることが企図される。したがって、用量には、約0.1、0.5、1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195および200、300、400、500、1000μg/kg、mg/kg、μg/日もしくはmg/日という用量またはこれらの中で導き出せる任意の範囲が含まれることが企図される。さらに、そのような用量は、1日の間に複数回で、および/または複数日数、複数週間もしくは複数月の間に複数回で投与され得る。
ある特定の実施形態において、薬学的組成物の有効な用量は、約1μM~150μMという血中濃度を提供できる量である。別の実施形態において、有効な用量は、約4μM~100μM;または約1μM~100μM;または約1μM~50μM;または約1μM~40μM;または約1μM~30μM;または約1μM~20μM;または約1μM~10μM;または約10μM~150μM;または約10μM~100μM;または約10μM~50μM;または約25μM~150μM;または約25μM~100μM;または約25μM~50μM;または約50μM~150μM;または約50μM~100μM(またはこれらの中で導き出せる任意の範囲)という血中濃度を提供する。他の実施形態において、その用量は、被験体に投与される治療薬に起因する、以下の作用物質の血中濃度を提供できる: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、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99もしくは100μM、少なくとも約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、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99もしくは100μM、または多くとも約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、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99もしくは100μM、あるいはこれらの中で導き出せる任意の範囲。ある特定の実施形態において、被験体に投与される治療薬は、身体内で被代謝治療薬(metabolized therapeutic agent)に代謝され、その場合、血中濃度は、その被代謝治療薬の量のことを指し得る。あるいは、治療薬が被験体によって代謝されない限り、本明細書中で論じられる血中濃度は、未代謝治療薬のことを指し得る。
治療的組成物の正確な量は、施術者の判断にも依存し、各個体に固有である。用量に影響する因子としては、患者の身体的および臨床的状態、投与経路、意図する処置目標(症状の軽減対治癒)、ならびに特定の治療的物質または被験体が受けている可能性がある他の治療の効力、安定性および毒性が挙げられる。
μg/kg体重またはmg/kg体重といった投与量の単位は、μg/mlまたはmM(血中濃度)といった匹敵する濃度単位、例えば、4μM~100μMに換算および表現され得ることが当業者によって理解および認識されるだろう。取り込みは、種依存的および器官/組織依存的であることも理解される。適用可能な変換係数、ならびに取り込みおよび濃度測定に関して行われる生理学的仮定は、周知であり、それらによって、当業者が、ある濃度測定値を別のものに換算すること、ならびに本明細書中に記載される用量、有効性および結果に関して妥当な比較を行い、結論を出すことが可能になるだろう。
本開示は、本開示の細胞をヒトに移植するために、その細胞を本明細書中に記載されるように調製し得ることを包含する。いくつかの実施形態において、その細胞は、スクリーニングされたドナーに由来し、そのドナーは、細胞を移植される患者と遺伝的に異なる(すなわち、同種移植)。細胞が患者由来でない場合、いくつかの実施形態において、血液型またはハプロタイプ適合性は、ドナー細胞と患者との間で決定される。細胞は、静脈内に投与され得るか、またはいくつかの状況においては、局所的に投与され得る。Brown-Roberts-Wellsコンピュータ断層撮影(CT)定位ガイドを用いて、手術が行われ得る。この場合、患者の頭皮領域に局所麻酔を行い、ミダゾラムを静脈内投与する。患者のCTスキャンを行って、移植片を受け取る領域の座標を確定する。注射カニューレは、通常、19ゲージの内側スタイレットを有する17ゲージのステンレス鋼外側カニューレからなる。これを脳の正確な座標に挿入し、次いで、約30μlの組織懸濁液を予め充填した19ゲージの注入カニューレと交換する。カニューレを引き抜きながら、細胞を約3μl/分の速度でゆっくり注入する。関心領域全体におよそ4mm間隔で定位針を複数回通す。手術後にCTスキャンによって出血または浮腫について患者を検査する。移植した細胞の代謝活性を測定するためのPETスキャンのみならず、神経学的な評価を手術後の様々な間隔で行う。
1つの実施形態において、1回の注入につき約10~約1013細胞/100kgがヒトに投与される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約1.5×10~約1.5×1012細胞が注入される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約1×10~約5×1011細胞が注入される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約4×10~約2×1011細胞が注入される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約5×10細胞~約1×10細胞が注入される。いくつかの実施形態において、細胞の単回投与が提供される。いくつかの実施形態において、複数回投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続3~7日間にわたって複数回投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続3~7日間にわたって3~7回の投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続5日間にわたって5回の投与が提供される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約10~約1013細胞の単回投与が提供される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約1.5×10~約1.5×1012細胞の単回投与が提供される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約1×10~約5×1011細胞の単回投与が提供される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約5×1010細胞の単回投与が提供される。いくつかの実施形態において、100kgあたり1×1010細胞の単回投与が提供される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約10~約1013細胞の複数回投与が提供される。いくつかの実施形態において、100kgあたり約1.5×10~約1.5×1012細胞の複数回投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続3~7日間にわたって100kgあたり約1×10~約5×1011細胞の複数回投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続3~7日間にわたって100kgあたり約4×10細胞の複数回投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続3~7日間にわたって100kgあたり約2×1011細胞の複数回投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続5日間にわたって約3.5×10細胞の5回の投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続5日間にわたって約4×10細胞の5回の投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続5日間にわたって約1.3×1011細胞の5回の投与が提供される。いくつかの実施形態において、連続5日間にわたって約2×1011細胞の5回の投与が提供される。
VI.本開示のキット
本明細書中に記載される細胞性および/もしくは非細胞性組成物のうちのいずれかまたはそれに類似のものが、キットに含められ得る。非限定的な例では、線維芽細胞またはその誘導体(例えば、線維芽細胞に由来するエキソソーム)を調製するための方法において使用するための1つ以上の試薬が、キットに含められ得る。そのような試薬としては、細胞、ベクター、1つ以上の成長因子、ベクター 1つ以上の共刺激因子、培地、酵素、緩衝液、ヌクレオチド、塩、プライマー、化合物などが挙げられ得る。キットの構成要素は、好適な容器手段の中に提供される。
キットのいくつかの構成要素は、水性媒質中にまたは凍結乾燥された形態で、包装され得る。キットの容器手段としては、一般に、ある構成要素が入れられ得る、好ましくは、適切に等分され得る、少なくとも1つのバイアル、試験管、フラスコ、ボトル、シリンジまたは他の容器手段が挙げられる。2つ以上の構成要素がキットに存在する場合、そのキットは、通常、追加の構成要素が別々に入れられ得る、第2、第3または他のさらなる容器も含み得る。しかしながら、構成要素の様々な組み合わせが、バイアルに含められてもよい。本開示のキットはまた、典型的には、商業的販売のために厳重に閉じ込められた構成要素を含めるための手段も含む。そのような容器には、所望のバイアルを保持する、射出成形またはブロー成形されたプラスチック容器が含まれ得る。
上記キットの構成要素が、1つおよび/またはそれ以上の液体溶液として提供されるとき、その液体溶液は、水溶液であり、滅菌された水溶液が特に有用である。いくつかの場合において、容器手段は、それ自体が、シリンジ、ピペットおよび/もしくは他のこのような装置であってもよいし、所望の反応のために複数のコンパートメントを有する基材であってもよい。
キットのいくつかの構成要素は、乾燥粉末として提供され得る。試薬および/または構成要素が、乾燥粉末として提供されるとき、その粉末は、好適な溶媒を加えることによって再構成され得る。その溶媒も別の容器手段内に提供され得ることが構想される。キットは、滅菌された許容され得る緩衝液および/または他の希釈剤を含めるための第2の容器手段も含み得る。
具体的な実施形態において、試薬および材料には、所望の配列を増幅するためのプライマー、ヌクレオチド、好適な緩衝液または緩衝試薬、塩などが含まれ、いくつかの場合において、それらの試薬には、特定の所望の細胞を単離するための装置または試薬が含まれる。
特定の実施形態において、個体から1つ以上のサンプルを抽出するのに適した1つ以上の装置がキット内に存在する。その装置は、シリンジ、細針、メスなどであり得る。
本開示およびその利点を詳細に記載してきたが、添付の請求項によって定義される構想の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換および改変が本明細書中で行われ得ることが理解されるべきである。さらに、本願の範囲は、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造品、組成物、手段、方法および工程の特定の実施形態に限定されると意図されていない。当業者は、本明細書中に記載される対応する実施形態と実質的に同じ機能を果たすまたは実質的に同じ結果を達成する、現在すでに存在しているまたは後に開発される、プロセス、機械、製造品、組成物、手段、方法または工程が本開示に従って利用され得ることを本開示からすぐに認識するだろう。したがって、添付の請求項は、そのようなプロセス、機械、製造品、組成物、手段、方法または工程をそれらの範囲内に含めるように意図されている。
以下の実施例は、本発明の特定の実施形態を実証するために含められる。以下の実施例に開示される手法は、本開示の方法の実施において十分に機能すると本発明者らが発見した手法であり、ゆえにその実施に対する好ましい形式であると考えることができることが当業者によって認識されるべきである。しかしながら、当業者は、本開示に鑑みて、開示される具体的な実施形態において多くの変更を行うことができ、それらの変更は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、なおも同様または類似の結果をもたらすと認識するだろう。
実施例1:インビボ脳性麻痺モデルの処置における線維芽細胞の神経行動学的評価
体重が20±5グラムの7日齢のSprague-Dawley(SD)ラットを、12時間の昼夜サイクル、(23~25)℃の温度、45~60%の湿度であり、定期的な消毒および換気を行う部屋において自由に飲食できるようにした。
12匹のラットの群をシャム群としてランダムに選択する。残りの60匹のラットの左総頸動脈を結紮し、2時間無酸素にすることによって、脳性麻痺(CP)のラットモデルを確立する。麻酔ラットの腹腔内に麻酔のために1%ペントバルビタールナトリウムを注射する。実験ラットを手術皿の上で仰臥位にし、手足および頭を固定し、頚部の前面をヨードフォールで消毒する。胸鎖乳突筋の内側と頚部の前部との接合部における三角形の領域に左総頸動脈が見られ、切開部をNo.0ワイヤーで縫合する。実験ラットを直ちに37℃の無酸素チャンバー内に入れる。8%酸素と92%窒素との混合物を1L/分の流速で2時間、連続的に満たす。この無酸素のプロセス全体を酸素濃度計で連続的にモニターする。シャム群では、総頸動脈を引き出すが、低酸素処置なしで結紮は行わない。
細胞をATCCから入手し、10%ウシ胎仔血清を含むDMEM培地中で生育し、細胞をマウス1匹あたり500,000細胞の総濃度で投与する。
ラットを各群12匹ずつ5つの群に分ける:
1.CP群(他の処置なしで虚血性かつ無酸素のCPのラットモデルを確立)、
2.CP+PBS群(モデル化後3日目に、CPラットの左側脳室に2μLのPBSを定位注射)、
3.CP+BMSC群(モデル化後3日目に、CPラットの左側脳室に2μLのBMSCを定位注射)、
4.CP+脂肪MSC群(モデル化後3日目に、CPラットの左側脳室に2μLの脂肪MSCを定位注射)および
5.CP+線維芽細胞群(モデル化後3日目に、CPラットの左側脳室に2μLの線維芽細胞を定位注射)。
モデル化の3週間後にラットの神経行動学的評価を行う。
A)モーリス水迷路試験:水を取り囲む壁に面したラットを、水への4つの入口点から数回水中に入れ、水面下の隠されたプラットフォームを発見するまでの時間、すなわち脱出潜時を記録する。
B)懸垂試験:ラットの前肢で0.5cmのガラス棒をつかませ、落下するまでの時間を観察する:<10秒は1点、10~30秒は2点、31~119秒は3点、2~5分は4点、>5分は5点である。
C)スロープ試験:ラットを45°のスロープに置き、方向転換する時間を観察する。
D)オープンフィールド試験:長さおよび幅が36cmの覆われた箱の底を9等分の格子に分割し、ラットの活動を記録する。ラットの身体部分の1/2超が隣接するグリッドに入った場合は1点、ラットの後肢が立っていた場合は1点である。その2つの点の合計を総スコアとする。
一例において、食塩水を投与されたマウスでは改善は観察されず、間葉系幹細胞のレシピエント(骨髄および脂肪)では軽微な改善が観察され、線維芽細胞を投与されたマウスでは有意な改善が観察される。

Claims (25)

  1. 有効量の線維芽細胞を対象に提供することを含む、対象の脳性麻痺を治療または予防する方法。
  2. 前記対象が約4歳以下である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記対象が約2歳以下である、請求項2記載の方法。
  4. 前記対象が新生児である、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記新生児が早産の新生児である、請求項4記載の方法。
  6. 前記線維芽細胞が、胎盤、臍帯血、末梢血、網、毛包、皮膚、骨髄、脂肪組織、またはウォートン・ゼリーから得られた線維芽細胞である、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記線維芽細胞が、1細胞増殖あたり14~21時間の速度でインビトロで増殖可能なものである、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記線維芽細胞が、インビトロで培養された場合にインターロイキン-1(IL-1)を分泌する能力を有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記線維芽細胞が、約75%のコンフルエントで培養した場合に、100万個の線維芽細胞あたり1pg及び77pgの間でIL-1を分泌する能力を有する、請求項8に記載の方法。
  10. 前記線維芽細胞が、インビトロで培養したときに線維芽細胞増殖因子1(FGF-1)を分泌する、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記線維芽細胞が、約75%のコンフルエントで培養した場合に、100万個の線維芽細胞あたり1pg及び500pgの間でFGF-1を分泌することができる、請求項10に記載の方法。
  12. 前記線維芽細胞が、混合リンパ球反応におけるT細胞の増殖を減少させることができる、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
  13. T細胞増殖を減少させることが、コントロールの混合リンパ球反応と比較して20%より大きいT細胞増殖減少を含む、請求項12に記載の方法。
  14. 提供の前に、線維芽細胞をヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)と共に培養することをさらに含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記線維芽細胞を、線維芽細胞100万個当たり1nM及び1μMの間の濃度でhCGと共に培養する、請求項14に記載の方法。
  16. 前記線維芽細胞を、線維芽細胞100万個当たり10nM及び100nMの間の濃度でhCGとともに培養する、請求項15に記載の方法。
  17. 提供する前に、線維芽細胞をオキシトシンと共に培養することをさらに含む、請求項1~16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 提供する前に、線維芽細胞をメトホルミンと共に培養することをさらに含む、請求項1~17のいずれか1項に記載の方法。
  19. 提供する前に、線維芽細胞をヒト絨毛性ゴナドトロフィンとともに培養することをさらに含む、請求項17または18に記載の方法。
  20. 提供する前に、線維芽細胞をオキシトシン、メトホルミン及びヒト絨毛性ゴナドトロフィンと共に培養することをさらに含む、請求項17~19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 線維芽細胞がIL-1を発現しない、請求項1~20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記対象に1つまたは複数の神経保護剤を提供することをさらに含む、請求項1~21のいずれか1項に記載の方法。
  23. 前記神経保護剤が、エリスロポエチン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、メトホルミン、GLP-1、ジメチルスルホキシド、フェルバメート、TGF-β、オーリントリカルボン酸、アムロジピン、MK-801、メマンティン、イルベサルタン、エブセレン、緑茶エキス、BMP-6、ミノサイクリン、ドキシサイクリン、セフトリキソンまたはそれらの組み合わせである、請求項22に記載の方法。
  24. 前記脳性麻痺が先天性である、請求項1~23のいずれか1項に記載の方法。
  25. 前記脳性麻痺が後天性である、請求項1~23のいずれか1項に記載の方法。
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