JP5832591B2 - Composition of stem and progenitor cells recovered from bone marrow or umbilical cord blood, system and method for preparing them - Google Patents
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Description
本発明は、概略的には、人の骨髄または臍帯血から特定の細胞集団を回収するための方法および装置に関するものである。特に、本発明は、幹細胞回収の効率を改善するために一般的に使用される生体異物添加剤ないし添加物を用いることなしに、骨髄または臍帯血中に存在する、幹細胞および前駆細胞の高効率での回収および分離、および過剰の赤血球、好中球、血小板、および血漿を取り除くためのシステムおよび方法を含んでいる。このシステムは、無菌ないし殺菌した機能的に閉じられたバッグセット(一組のバッグ)、および、細胞集団をそれらの大きさおよび密度ないし濃度に基づいて分離し、次いで、これら幹細胞および前駆細胞を所定の最終体積で幹細胞バッグに移送する、遠心力場で動作するように設計され、マイクロプロセッサにより制御された、電気的・機械的および光学的な装置を含んでいる。本発明はまた、人の骨髄または臍帯血から用意ないし作成した幹細胞と前駆細胞の組成ないし組成物を含んでおり、これらは即時利用に供されるか、あるいは後で使用するために貯蔵される。 The present invention generally relates to a method and apparatus for recovering specific cell populations from human bone marrow or umbilical cord blood. In particular, the present invention provides high efficiency of stem and progenitor cells present in bone marrow or umbilical cord blood without the use of xenobiotic additives or additives commonly used to improve the efficiency of stem cell recovery. Recovery and separation, and systems and methods for removing excess red blood cells, neutrophils, platelets, and plasma. The system separates sterile and sterilized functionally closed bag sets (a set of bags) and cell populations based on their size and density or concentration, and then separates these stem and progenitor cells It includes electrical, mechanical and optical devices designed to operate in a centrifugal field, controlled by a microprocessor, and transferred to a stem cell bag in a predetermined final volume. The invention also includes stem and progenitor cell compositions or compositions prepared or made from human bone marrow or umbilical cord blood, which are either ready for use or stored for later use. .
(関連出願の相互参照)
35U.S.C.§120の規定により、本願は、2002年4月8日に出願された同時係属の米国特許出願第10/118,291号を優先権主張し且つその一部係属出願であり、この米国特許出願の全ての開示は参照されて本明細書中に組み込まれる。35U.S.C.§120の規定により、本願はまた、2007年3月28日に出願された同時係属の米国特許出願第11/664,212号を優先権主張し且つその一部係属出願であり、この米国特許出願は、米国を指定国とし且つPCT第21(2)条に基づいて国際公開番号WO 2006/038993 A2として2006年4月13日に英語で公開された国際出願第PCT/US2005/029288号を優先権とし、35U.S.C.§371に基づく国内段階出願であり、およびこの米国特許出願は一方では2004年9月30日に出願され2007年5月1日に米国特許第7,211,191号として発行された米国特許出願第10/957,095号において優先権主張されたものであり、これらの全ての開示は参照されて本明細書中にそのまま組み込まれる。
(Cross-reference of related applications)
35U. S. C. In accordance with the provisions of §120, this application claims priority and is a partially pending application of co-pending US patent application Ser. No. 10 / 118,291 filed Apr. 8, 2002. The entire disclosure of which is incorporated herein by reference. 35U. S. C. In accordance with the provisions of §120, this application also claims and is a co-pending application of co-pending US patent application No. 11 / 664,212 filed on March 28, 2007, The application is filed with International Application No. PCT / US2005 / 029288 published in English on April 13, 2006 as the International Publication No. WO 2006/038993 A2 based on Article 21 (2) PCT and designated as the US Priority, 35U. S. C. § 371, a national phase application, and this US patent application, on the other hand, was filed on September 30, 2004 and issued as US Patent No. 7,211,191 on May 1, 2007. No. 10 / 957,095, claimed in its entirety, the entire disclosures of which are incorporated herein by reference.
本明細書および特許請求の範囲のために、次の定義が使用される。
「自家使用」とは、人の細胞または組織をこれら細胞や組織が回収された個体に戻すための内移植、移植、注入または移動を意味する。
「晶質」とは、食塩水、乳酸リンゲル液、あるいは5%ブドウ糖液のような、電解質の置換または血管内容量を増大するために使用される等張塩および/またはブドウ糖溶液(等張の塩および/またはブドウ糖の溶液)を意味する。
「造血幹細胞」は、赤血球(RBC)、白血球(Leukocytes)、白血球(WBC)、および血小板を含む多種の血球を生じさせる多能性幹細胞である。
「白血球」は、造血系の細胞であり、主に単球、リンパ球、および好中球を含み、細胞表面抗原CD45(CD45+細胞)を発現ないし呈する。
「リンパ球」は、リンパ系の細胞(リンパ球系細胞)であり、Sysmex(シスメックス)XE−2100で測定され、成熟リンパ球(T細胞、B細胞、NK細胞)およびリンパ芽球のような未熟ないし成熟中のリンパ球を含む。
「最低限の処理がされた骨髄または臍帯血」とは、幹細胞および前駆細胞のための(例えばヘパリンあるいはシトラート(クエン酸塩)で抗凝固つまり抗血液凝固処理された骨髄や臍帯血であって、化学物質の追加物がなく(水、晶質、あるいは減菌剤(消毒剤)、保存剤、保管剤を除く)、関連する生物学的な性質を変容されていないものを意味する。
「単球」は、骨髄系の細胞であり、Sysmex XE−2100で測定され、成熟単球、および単芽球のような熟成中の単球を含む。
「単核細胞(単核球)」(MNC)は、造血系の細胞であり、単球やリンパ球を含む。
「好中球」は、骨髄形の細胞であり、Sysmex XE−2100で測定され、多形核球、および桿状核、後骨髄球、骨髄球、骨髄芽球などの熟成中の好中球を含む。
「血小板」は、巨核球系の細胞であり、Sysmex XE−2100で測定され、成熟した血小板を含む。
「前駆細胞」は、幹細胞の直接的な子孫であり、一連の細胞分裂により直接的な細胞系統を生じさせる。
「赤血球」は、赤血球の系統の細胞であり、Sysmex XE−2100で測定され、成熟RBCを含むが有核赤血球は含まない。
「幹細胞」は、多機能性細胞であり、3つの一般的性質である(1)長期間にわたってそれ自体で分裂および複製できること、(2)未分化であること、(3)種々の分化ないし特殊化された細胞型を生じさせることが可能であること、を有している。幹細胞の細胞表面の抗原マーカーはCD34であり、細胞内酵素のアルデヒドデヒドロゲナーゼ(アルデヒド脱水素酵素)の高濃度のものである。
「ストークスの法則」は、重力加速度の間における粘稠液(粘性液体)中での粒子の沈殿ないし沈降速度を表した、数式(Vg=d2(P1−P2)/18μ×G)であり、Vg=沈殿速度、d=粒径(粒子の直径)、P1=粒子の密度(濃度)、P2=液体の濃度ないし密度、G=重力加速度、およびμ=液体の粘度ないし粘性である。
「Sysmex XE−2100」は、日本国、神戸のシスメックス株式会社により製造された自動式の血液・細胞分析装置で、フローサイトメトリーにより造血細胞を識別および定量化するものであり、半導体レーザビームを放射し、3つの光学信号である前方散乱光、側方散乱光、および側方蛍光強度を検知する。
「総有核細胞」(TNC)は、WBCと有核RBCである。
「生体異物添加剤」と「生体異物剤」は、添加がない場合には生じない細胞分離プロセス性能特性の変化を起こす目的で、採取された骨髄または臍帯血に意図的に加えられた人体の天然要素ではない化学物質を意味する。
生体異物添加剤の例としては、
1.沈殿(沈降)剤(例えば、ヒドロキシエチルスターチ(ヒドキシエチルデンプン)、デキストラン、あるいはゼラチン)
2.密度勾配担体(例えば、Ficoll(登録商標)、Percoll(登録商標))、および
3.細胞表面の巨大分子細胞のための親和性分子(例えば、モノクローナル抗体、常磁性粒子に結合するモノクローナル抗体)
For the purposes of this specification and the following claims, the following definitions will be used.
“In-house use” means internal transplantation, transplantation, injection or transfer to return a person's cells or tissues to the individual from which they were collected.
“Crystalline” refers to isotonic salts and / or glucose solutions (isotonic salts) used to increase electrolyte replacement or intravascular volume, such as saline, lactated Ringer's solution, or 5% glucose solution. And / or a solution of glucose).
“Hematopoietic stem cells” are pluripotent stem cells that give rise to a variety of blood cells including red blood cells (RBC), white blood cells (Leukocytes), white blood cells (WBC), and platelets.
“Leukocytes” are cells of the hematopoietic system, mainly including monocytes, lymphocytes, and neutrophils, and express or exhibit the cell surface antigen CD45 (CD45 + cells).
“Lymphocytes” are cells of the lymphoid system (lymphoid cells), as measured by Sysmex XE-2100, such as mature lymphocytes (T cells, B cells, NK cells) and lymphoblasts. Contains immature or mature lymphocytes.
“Minimally treated bone marrow or umbilical cord blood” refers to bone marrow or umbilical cord blood for stem cells and progenitor cells (eg, anticoagulated or anticoagulated with heparin or citrate). , Meaning that there are no chemical additions (excluding water, crystals, or disinfectants (disinfectants), preservatives, preservatives) and the associated biological properties have not been altered.
“Monocytes” are cells of the myeloid lineage and include mature monocytes and mature monocytes such as monocytes, as measured by Sysmex XE-2100.
“Mononuclear cells (mononuclear cells)” (MNC) are hematopoietic cells and include monocytes and lymphocytes.
“Neutrophils” are myeloid cells, which are measured with Sysmex XE-2100 and include polymorphonuclear cells and mature neutrophils such as rodent nucleus, retromyelocytes, myelocytes, and myeloblasts. Including.
“Platelets” are megakaryocyte cells and include mature platelets as measured by Sysmex XE-2100.
“Progenitor cells” are direct progeny of stem cells and produce a direct cell lineage through a series of cell divisions.
“Red blood cells” are cells of the red blood cell lineage, measured with Sysmex XE-2100, which contain mature RBC but not nucleated red blood cells.
A “stem cell” is a multifunctional cell that has three general properties: (1) it can divide and replicate itself over a long period of time, (2) it is undifferentiated, and (3) various differentiation or special features. It is possible to produce a cell type that is The antigen marker on the cell surface of stem cells is CD34, which is a high concentration of the intracellular enzyme aldehyde dehydrogenase (aldehyde dehydrogenase).
“Stokes' law” is a mathematical expression (V g = d 2 (P1−P2) / 18 μ × G) representing the sedimentation or sedimentation velocity of particles in a viscous liquid (viscous liquid) during acceleration of gravity. Yes, V g = precipitation rate, d = particle size (particle diameter), P1 = particle density (concentration), P2 = liquid concentration or density, G = gravity acceleration, and μ = liquid viscosity or viscosity. .
"Sysmex XE-2100" is an automated blood and cell analyzer manufactured by Sysmex Corporation in Kobe, Japan. It identifies and quantifies hematopoietic cells by flow cytometry. Radiate and detect three optical signals, forward scattered light, side scattered light, and side fluorescence intensity.
“Total nucleated cells” (TNC) are WBC and nucleated RBC.
“Xenobiotic additives” and “Xenobiotics” are substances that are intentionally added to collected bone marrow or umbilical cord blood for the purpose of causing changes in cell separation process performance characteristics that do not occur in the absence of addition. A chemical substance that is not a natural element.
Examples of xenobiotic additives include:
1. Precipitating agent (eg, hydroxyethyl starch (hydroxyethyl starch), dextran, or gelatin)
2. 2. density gradient carrier (eg Ficoll®, Percoll®), and Affinity molecules for cell surface macromolecular cells (eg, monoclonal antibodies, monoclonal antibodies that bind to paramagnetic particles)
現在まで、幹細胞の大きな臨床ないし医療的な可能性にも拘わらず、幹細胞治療の人体への使用に対するFDAの認可はされていない。幹細胞治療の臨床効果や安全性を実証すると共に監督官庁(規制当局)の認可を得るための主要な障害は、骨髄や臍帯血から幹細胞を分離するために使用される既存の装置や方法が次の重大な欠点を1つ以上有することに因る。即ち、これら装置や方法は、解放系(解放型システム)であって微生物汚染の危険性があること、これらは時間および労働集約的であること(時間や労働の投入率が高い)、これらは好ましくなく且つ高価な生体異物剤の添加が必要であること、幹細胞の回収の割合が非常に低く平均して40から75%であること、およびこれらは組織や細胞の再生に利用される臍帯血や骨髄の量に適合しないこと。 To date, despite the great clinical and medical potential of stem cells, FDA has not been approved for use in humans for stem cell therapy. The main obstacles to demonstrating the clinical efficacy and safety of stem cell therapy and obtaining regulatory approval are the following of existing devices and methods used to separate stem cells from bone marrow and umbilical cord blood Due to having one or more of the following serious disadvantages. In other words, these devices and methods are open systems (open systems) and there is a risk of microbial contamination, they are time and labor intensive (high rate of input of time and labor), The addition of unfavorable and expensive xenobiotic agents is necessary, the rate of stem cell recovery is very low, on average 40 to 75%, and these are cord blood used for tissue and cell regeneration Do not fit the amount of bone marrow.
心筋梗塞、虚血、糖尿病および皮膚傷のような重要且つ高頻度のヒト疾患を治療するために幹細胞を広い規模で使用をする前に、次の3つの重大な障害を克服する必要がある。
1.臨床試験(治験)により幹細胞治療の効率性および安全性を実証すること、
2.国の保健機関による監督官庁、特に米国の食品医薬品局(FDA)、細胞、組織および遺伝子治療局(OCTGT)の認可を得なければならないこと、および
3.過剰の血漿、赤血球、および顆粒球を取り除くための生体異物添加剤の使用によらない、最低限の処理がされた骨髄または臍帯血から生存幹細胞および前駆細胞を迅速且つ容易に回収するための実用的な方法を開発する必要があること。
Before using stem cells on a large scale to treat important and frequent human diseases such as myocardial infarction, ischemia, diabetes and skin wounds, the following three critical obstacles need to be overcome.
1. Demonstrate the efficiency and safety of stem cell therapy through clinical trials
2. 2. Must be approved by the national health authorities, especially the US Food and Drug Administration (FDA), Cell, Tissue and Gene Therapy Agency (OCTGT); Practical use for quick and easy recovery of viable stem and progenitor cells from minimally processed bone marrow or cord blood without the use of xenobiotic additives to remove excess plasma, red blood cells, and granulocytes Need to develop a practical way.
造血幹細胞に加えて、骨髄および臍帯血は組織再生や創傷治癒に潜在的な治療評価ある他のタイプの幹細胞および前駆細胞を含んでいることが現在では知られている。以前は骨髄間質細胞と称されたヒト間葉幹細胞は、骨、軟骨、脂肪、筋肉、および結合組織を生じさせることができ、ALDH Br+である。造血幹細胞に由来する原始細胞である骨髄に存在する内皮前駆細胞は、血流に入って血管損傷の場所に行って損傷を修復する助け、新しい血管を生じさせることができるものであり、CD34+である。 In addition to hematopoietic stem cells, it is now known that bone marrow and umbilical cord blood contain other types of stem and progenitor cells with potential therapeutic evaluation for tissue regeneration and wound healing. Human mesenchymal stem cells, formerly called bone marrow stromal cells, can give rise to bone, cartilage, fat, muscle, and connective tissue and are ALDH Br +. Endothelial progenitor cells present in the bone marrow, which are primitive cells derived from hematopoietic stem cells, are those that can enter the bloodstream and go to the site of vascular injury to repair the damage and give rise to new blood vessels. is there.
幹細胞は、CD34+およびアルデヒド デヒドロゲナーゼ ブライトセル(ALDH Br+)を含む、種々の細胞表面のマーカーにより識別ないし同定される。CD34+は、CD34で識別される抗原を表し、この特定の抗原に特異性のある発光団共役抗体を使用して検知することができる幹細胞である。他の研究者は、成体幹細胞を、それらの表す高レベルな酵素アルデヒドデヒドロゲナーゼ(ALDH)に基づいて識別している。1つの会社である、Aldagen(Durham、NC)では、強い緑の蛍光を発生することで高レベルのALDHを呈する細胞を検知する物体ないし基質を利用した技術を開発した。これらの所謂ALDHブライトセル(ALDH Br+)は、フローサイトメトリーを利用して検知できる。ALDH Br+細胞は、神経細胞および内皮細胞を含む、種々の重要な細胞株を生じることができる異なる前駆細胞を含んでいる。 Stem cells are identified or identified by various cell surface markers including CD34 + and aldehyde dehydrogenase bright cells (ALDH Br +). CD34 + represents an antigen identified by CD34 and is a stem cell that can be detected using a luminophore-conjugated antibody specific for this particular antigen. Other researchers have identified adult stem cells based on the high level enzyme aldehyde dehydrogenase (ALDH) they represent. One company, Aldagen (Durham, NC), has developed a technology that uses an object or substrate to detect cells that exhibit high levels of ALDH by generating intense green fluorescence. These so-called ALDH bright cells (ALDH Br +) can be detected using flow cytometry. ALDH Br + cells contain different progenitor cells that can give rise to a variety of important cell lines, including neurons and endothelial cells.
幹細胞の生存性は、トリパンブルーあるいは7−アミノ−アクチノマイシン D(7−AAD)のような生体染色色素の除外を含む、いくつかの方法によって実証できる。幹細胞の生存性は、市販のキットを使用して骨髄または臍帯血中の幹細胞の代理としての白血球(CD45+細胞)の生存性を測定することで通常は査定ないし決定される。 Stem cell viability can be demonstrated by several methods, including the exclusion of vital dyes such as trypan blue or 7-amino-actinomycin D (7-AAD). Stem cell viability is usually assessed or determined by measuring the viability of leukocytes (CD45 + cells) as a surrogate for stem cells in bone marrow or umbilical cord blood using commercially available kits.
大量の骨髄または臍帯血は、特に多数の赤血球が存在するために扱いにくい(骨髄中の各CD34+細胞に対して約25,000個の赤血球が、また臍帯血中の各CD34+細胞に対して約180,000個の赤血球が存在する)。これらの過剰の赤血球が幹細胞と前駆細胞を利用することを困難とする。これは、これらの存在により組織再生を必要とする傷の場所における幹細胞と前駆細胞の濃度が極度に希釈され、およびこれらが、生体外での細胞増殖の培養、遺伝子治療、あるいは細胞集団の親和性精製を含む、幹細胞に対する他の処理を妨げることに因る。さらに、このような大量の赤血球の存在により、同種移植におけるABO不適合性のような他の安全性の問題が引き起こる。いくつかのケースでは、体積ないし容量が低減した幹細胞濃縮物から好中球を最小限に抑えることが、これらの細胞が炎症反応を起こす可能性があること、および幹細胞の生存性あるいは柔軟性に悪影響を与えたり、その機能性を変える可能性がある生物学的に活性のある酵素およびサイトカインがその細胞質中の存在することを考慮して、同様に好ましい。 Large amounts of bone marrow or umbilical cord blood are particularly cumbersome because of the presence of a large number of red blood cells (about 25,000 red blood cells for each CD34 + cell in the bone marrow and about each CD34 + cell in cord blood There are 180,000 red blood cells). These excess red blood cells make it difficult to utilize stem and progenitor cells. This is due to the extreme dilution of the stem and progenitor cell concentration at the site of the wound that requires tissue regeneration due to their presence, and these are in vitro cell growth cultures, gene therapy, or cell population affinity. By interfering with other treatments on stem cells, including sex purification. In addition, the presence of such large amounts of red blood cells causes other safety issues such as ABO incompatibility in allogeneic transplants. In some cases, minimizing neutrophils from reduced volume or volume stem cell concentrates can cause these cells to undergo an inflammatory response, and increase stem cell viability or flexibility. It is equally preferred in view of the presence of biologically active enzymes and cytokines in the cytoplasm that can adversely affect or alter their functionality.
指定期間の遠心分離後における細胞の移動速度および最終的な配置は、その大きさおよび密度(濃度)の関数であり、またその動きはストークスの法則により規定される。幹細胞はRBCより密度が低く、また血小板より密度が高く、WBCに近似した濃度を有している。よって、幹細胞を密度と大きさにより回収する従来の方法では、遠心分離により細胞手段を階層化することを含んでおり、次いで、遠心分離器から取り外した後に、脊髄や臍帯血の残留物から幹細胞を獲得する試みがされている。 The cell migration rate and final placement after centrifugation for a specified period is a function of its size and density (concentration), and its movement is defined by Stokes' law. Stem cells are less dense than RBC, more dense than platelets, and have a concentration close to that of WBC. Thus, the conventional method of recovering stem cells by density and size involves stratifying the cell means by centrifugation, and then removing the stem cells from the spinal cord or cord blood residue after removal from the centrifuge An attempt has been made to win.
骨髄や臍帯血からWBCや幹細胞を隔離する1つの手動の方法は、骨髄あるいは臍帯血を全て遠心分離チューブ内に挿入し、室温で1500−2000xgで10−15分間だけスピン(高速回転)することである。これにより骨髄や臍帯血は、上部の血漿層、下部の赤血球(RBC)、およびRBCと血漿との間の界面にあるWBCと幹細胞と前駆細胞の薄層に分離される。階層化(層化)が完了した後は、RBCから約1mm下側までの血漿(上層)を、使い捨て式のプラスチック製の転移用ピペット(注入器)を使用して吸引する。血漿を取り除く際は、RBC中への幹細胞および前駆細胞の損失がないように、あるいは幹細胞にRBCが混入しないように監視しながら、同様なピペット吸引技術により取り除かれるWBC/幹細胞および前駆細胞の層を乱さないように細心の注意を払う必要がある。試験管内でのこの手動の手法の欠点は、解放系であり骨髄ユニットの微生物汚染の危険性があること、時間および労働集約的であること、WBC/幹細胞および前駆細胞層の赤血球混入の量が非常に変化し易いこと、および幹細胞のロス(損失)が甚大且つ変化し易いこと。この方法における主要な関心事項である微生物汚染は、幹細胞の培養にマイナスの影響を与えたり、あるいは幹細胞の受容者(移植者)の体に感染症が伝播するリスクがあるので回避することが重要である。 One manual method of isolating WBC or stem cells from bone marrow or umbilical cord blood is to insert all bone marrow or umbilical cord blood into a centrifuge tube and spin (high speed rotation) at 1500-2000xg for 10-15 minutes at room temperature. It is. This separates bone marrow and umbilical cord blood into an upper plasma layer, a lower red blood cell (RBC), and a thin layer of WBC, stem cells and progenitor cells at the interface between RBC and plasma. After stratification (stratification) is completed, plasma (upper layer) from the RBC to about 1 mm below is aspirated using a disposable plastic transfer pipette (injector). When removing plasma, a layer of WBC / stem and progenitor cells removed by a similar pipette aspiration technique while monitoring for loss of stem and progenitor cells into the RBC or monitoring for RBC contamination in the stem cells It is necessary to pay close attention so as not to disturb. The disadvantages of this manual approach in vitro are the open system and the risk of microbial contamination of the bone marrow unit, the time and labor intensiveness, the amount of red blood cell contamination of the WBC / stem cells and progenitor cell layer. It is very easy to change and the loss (loss) of stem cells is very large and easy to change. It is important to avoid microbial contamination, which is a major concern in this method, because it negatively affects the culture of stem cells or there is a risk of transmission of infection to the body of the recipient of the stem cells (transplanter) It is.
臍帯血や脊髄からWBC/幹細胞および前駆細胞集団を回収するための他の方法は、Compomat G4装置(ドイツ、フリードベルクのFresenius Kabi AG)およびCOBE 2991血球プロセッサ(コロラド州、レークウッド、COBE研究所)のように、細胞処理(細胞調整、細胞培養)装置を利用している。このタイプの処理の一例は、Tsubakiなどによる「Concentration of Progenitor Cells Collected from Bone Marrow Fluid Using a Continuous Flow Cell Separator System」Apheresis and Dialysis 5 (1), 46-48, 2001により提示されている。幹細胞のために採取される骨髄あるいは臍帯血の量は、目的とする臨床用途に依存する。組織再生における細胞ベースの治療のためには、典型的には、50−150mLの骨髄または臍帯血が収集される。これら血液バンクの機器は正しく機能するためにはより大量の骨髄または臍帯血(200mL以上)を必要とし、また組織再生の医療用途では収集されるのが低量であると(200mLより少ない)と全く不適合となる。さらに、これらの機械化された処理の細胞生産物の最終的な体積(50−100mL)は、医療用途に対して適した幹細胞および前駆細胞の濃度を提供する、好ましい最終体積である3−20mLよりも実質的に大きい。これらの機器は血液や骨髄を1つの容器から他の容器に移動するためにポンプを必要とし、またこれらポンプは細胞に物理的(機械的)な損傷をもたらす可能性がある。 Other methods for recovering WBC / stem and progenitor cell populations from cord blood and spinal cord are the Compomat G4 device (Fresenius Kabi AG, Friedberg, Germany) and the COBE 2991 blood cell processor (COBE Laboratory, Lakewood, Colorado). ), A cell processing (cell conditioning, cell culture) apparatus is used. An example of this type of processing is presented by Tsubaki et al., “Concentration of Progenitor Cells Collected from Bone Marrow Fluid Using a Continuous Flow Cell Separator System” Apheresis and Dialysis 5 (1), 46-48, 2001. The amount of bone marrow or umbilical cord blood collected for stem cells depends on the intended clinical use. For cell-based therapy in tissue regeneration, typically 50-150 mL of bone marrow or umbilical cord blood is collected. These blood bank devices require larger amounts of bone marrow or umbilical cord blood (200 mL or more) to function properly, and are collected (less than 200 mL) for tissue regeneration medical applications. It becomes completely nonconforming. Furthermore, the final volume (50-100 mL) of these mechanized processing cell products is more than the preferred final volume of 3-20 mL, which provides a suitable concentration of stem and progenitor cells for medical applications. Is also substantially large. These devices require pumps to move blood and bone marrow from one container to another, and these pumps can cause physical (mechanical) damage to cells.
骨髄や臍帯血の体積ないし容積縮小(減容)や浄化ないし精製のための他の方法は、Ficoll(登録商標)やPercoll(登録商標)のような勾配担体を利用しており、これは、骨髄や臍帯血と結合ないし化合し、また遠心分離の間にそれ自体が細胞集団の間に介入ないし割り込み、幹細胞の回収を試みる間における細胞集団の混合を減らす。Ficoll(登録商標)は、中性の高度に分岐した高質量の親水性多糖類である。Ficoll(登録商標)(例えば、密度が1.077)は、血液や骨髄をその構成成分(赤血球、白血球など)に分離するために使用できる。Ficoll(登録商標)は、通常はチューブの底部に配置され、次いで生理食塩水で希釈された骨髄や臍帯血がFicoll(登録商標)の上部にゆっくりと重ねられる。遠心分離された後は、チューブの底部のFicoll(登録商標)がより重いRBC(密度1.09−1.10)に置き換わり、続く各層が縦列で現れる。上から下に、(1)血漿および血小板、(2)単核細胞(MNC)(密度1.06−1.07)、(3)Ficoll(登録商標)、および(4)赤血球と好中球(密度1.08−1.09)が底部にペレット状に現れる。この分離により、MNCがRBCと混り合う可能性が少ない状態で、MNCを採取できる。MNC層中では赤血球の捕集(赤血球と好中球)が多少ある。 Other methods for bone marrow and cord blood volume or volume reduction (volume reduction), purification or purification utilize gradient carriers such as Ficoll® and Percoll®, Combines or combines with bone marrow and umbilical cord blood, and itself intervenes or interrupts the cell population during centrifugation, reducing the mixing of the cell population while attempting to recover stem cells. Ficoll® is a neutral, highly branched, high-mass hydrophilic polysaccharide. Ficoll® (eg, density is 1.077) can be used to separate blood or bone marrow into its constituents (red blood cells, white blood cells, etc.). Ficoll® is usually placed at the bottom of the tube, and then bone marrow or umbilical cord blood diluted with saline is slowly layered on top of Ficoll®. After centrifuging, the Ficoll® at the bottom of the tube is replaced with heavier RBC (density 1.09-1.10) and each subsequent layer appears in tandem. From top to bottom, (1) plasma and platelets, (2) mononuclear cells (MNC) (density 1.06-1.07), (3) Ficoll®, and (4) erythrocytes and neutrophils (Density 1.08-1.09) appears in pellet form at the bottom. By this separation, the MNC can be collected in a state where the possibility that the MNC is mixed with the RBC is low. There is some red blood cell collection (red blood cells and neutrophils) in the MNC layer.
骨髄や臍帯血をFicoll(登録商標)で処理することの大きな欠点は、骨髄や臍帯血にFicoll(登録商標)を加える工程で解放系であることであり、微生物(細菌)が骨髄や臍帯血中に直接入り、これにより微生物汚染の危険性が増大することである。この危険性を低減するために、この工程を生物学的安全キャビネットを使用して行う必要があり、このキャビネットは常に使用可能ではないし、高価な実験装置(研究用機器)であり、許容可能な性能を常に維持し且つ監視しなければならない。さらに、Ficoll(登録商標)は生体異物であり、細胞が人体に安全に投与される前に洗浄により取り除く必要がある。この洗浄工程は時間や労力がかかり、また微生物汚染や細胞の損失の可能性が増大する。幹細胞の回収は低く、また非常に変動しやすく、20から70%の範囲である。Percoll(登録商標)は、ポリビニルピロリドンをコーティングしたコロイド状シリカであり、Ficoll(登録商標)に類似した他の密度勾配担体であって、同様な欠点を有する。 A major disadvantage of processing bone marrow and umbilical cord blood with Ficoll (registered trademark) is that it is a release system in the process of adding Ficoll (registered trademark) to bone marrow and umbilical cord blood, and microorganisms (bacteria) are present in bone marrow and umbilical cord blood. It goes directly into it, which increases the risk of microbial contamination. In order to reduce this risk, this process must be carried out using a biological safety cabinet, which is not always available, is an expensive laboratory device (research equipment) and is acceptable Performance must be constantly maintained and monitored. In addition, Ficoll® is a xenobiotic and must be removed by washing before cells can be safely administered to the human body. This washing process is time consuming and labor intensive and increases the potential for microbial contamination and cell loss. Stem cell recovery is low and very variable, ranging from 20 to 70%. Percoll® is a colloidal silica coated with polyvinylpyrrolidone, another density gradient carrier similar to Ficoll®, with similar disadvantages.
ヒドロキシエチルデンプン(HES)沈殿剤を使用して骨髄白血球を隔離する技術が、A. Montuoro などによる「A technique for isolation of bone marrow cells using, hydroxyethyl starch (HES) sedimentation agent,」 Haematologica 76 Suppl 1:7-9, 1991により発表されている。HESは、臨床的には血漿増量剤(血漿増補液)として使用されており、またその分子量およびその置換の程度により特徴付けされる。典型的には、骨髄または臍帯血の体積に対してHESを最終濃度0.5から2重量%で添加することで赤血球の凝集が起こり、このためそれらの沈殿速度がストークスの法則に基づいて変化する。しかしながら、HESは生体異物であり、静脈内投与された際には患者によっては有害事象が不随する。さらに、HESの使用は細胞処理にコストや複雑さが追加される。デキストラン重合体調合液やゼラチン溶液が同様な目的で使用されているが、HESと同じ欠点を有している。 A technique for isolating bone marrow leukocytes using hydroxyethyl starch (HES) precipitating agent is described in “A technique for isolation of bone marrow cells using, hydroxyethyl starch (HES) sedimentation agent,” Haematologica 76 Suppl 1: 7-9, 1991. HES is clinically used as a plasma expander (plasma augmentation fluid) and is characterized by its molecular weight and its degree of substitution. Typically, the addition of HES to the bone marrow or cord blood volume at a final concentration of 0.5 to 2% by weight causes erythrocyte aggregation, which changes their sedimentation rate based on Stokes' law. To do. However, HES is a xenobiotic and is not associated with adverse events in some patients when administered intravenously. Furthermore, the use of HES adds cost and complexity to cell processing. Dextran polymer formulations and gelatin solutions are used for similar purposes, but have the same drawbacks as HES.
最後に、幹細胞と前駆細胞は、フローサイトメトリー細胞選別(Beckton Dickinson あるいはCoulter)を含む免疫学的方法を使用すること、およびMiltenyi CliniMacsあるいはBaxter Isolexシステムのような抗体被覆された常磁性粒子細胞選別により、骨髄あるいは臍帯血から分離できることは公知である。CD34のような幹細胞抗原と特異性がある抗体は、この分離技術の一部に採用されている。これらの方法は、高価な生体異物剤、装置および使い捨て式の処理セットを必要とし、また実行に時間がかかるという欠点がある。最終生成物が赤血球あるいは白血球の混入が殆どない幹細胞のより純粋な集合である一方、このレベルの純度は発生費用が著しくかかり、意図した細胞治療効果を達成するためには必要ないものである。さらに、骨髄や臍帯血への抗体やビーズの添加により、系統コミットされた経路(lineage committed pathway)への不可逆的な幹細胞の分化といった、意図しない有害な生物学的影響をこれら試薬が引き起こすため、生成物が処理の間に「最低限の処理がされた」ものではなくなる。 Finally, stem and progenitor cells are selected using immunological methods including flow cytometric cell sorting (Beckton Dickinson or Coulter) and antibody-coated paramagnetic particle cell sorting such as Miltenyi CliniMacs or Baxter Isolex systems Can be separated from bone marrow or umbilical cord blood. Antibodies with specificity for stem cell antigens such as CD34 have been adopted as part of this separation technique. These methods have the disadvantage of requiring expensive xenobiotic agents, devices and disposable processing sets and are time consuming to implement. While the final product is a purer population of stem cells with little erythrocyte or leukocyte contamination, this level of purity is costly to generate and is not necessary to achieve the intended cell therapy effect. In addition, the addition of antibodies and beads to bone marrow and umbilical cord blood causes unintended harmful biological effects such as irreversible stem cell differentiation into the lineage committed pathway, The product is no longer “minimal processed” during processing.
Minguellなどの「Preparative separation of nucleated cells from human bone marrow」Experentia 35:548-549, 1978による研究では、デキストラン、デキストランとFicoll(登録商標)、およびFicoll(登録商標)と軟膜法による処理の結果における体積低減、細胞回収および細胞の生存性が比較されている。この論文では、骨髄について、いくつかの工程が細胞の生存性の損失を起こしており、また全てがリンパ系細胞(単球、リンパ球あるいはMNC)の細胞回収率が68%以下と比較的低いという点で、理想的な用意ないし準備工程として欠如していることを例証している。観察された赤血球(RBC)/有核細胞の比を2.7:1にするためには、軟膜法と称される沈殿の補助なしでの遠心分離において、最初に存在したこれらの細胞のリンパ系細胞の回収の範囲(低くて変動し易い)が、36から68%の範囲である必要がある。 In a study by Minguell et al. "Preparative separation of nucleated cells from human bone marrow" Expertia 35: 548-549, 1978, dextran, dextran and Ficoll (registered trademark), and Ficoll (registered trademark) and the results of treatment with the buffy coat method Volume reduction, cell recovery and cell viability are being compared. In this paper, several steps of bone marrow cause loss of cell viability, and all have relatively low cell recovery of 68% or less of lymphoid cells (monocytes, lymphocytes or MNC) In this respect, it illustrates the lack of an ideal preparation or preparation process. In order to achieve an observed red blood cell (RBC) / nucleated cell ratio of 2.7: 1, the centrifugation of these cells initially present in centrifugation without the aid of precipitation, referred to as the buffy coat method The range of lineage cell recovery (low and variable) should be in the range of 36 to 68%.
幹細胞を高率で且つRBCを非常に低率で選択的に回収できる、骨髄または臍帯血から幹細胞の組成物を用意するためのシステムおよび方法であって、迅速に行えて労働集約型でないと共に一貫した方法で行うことができ、手術室内で使用でき、無菌の機能的に閉じたシステム内で実行でき、生体異物添加剤を必要とせず、骨髄または臍帯血のサンプルの最初の量ないし体積を低減でき、様々な量ないし体積の骨髄を処理することができ、および最終生成物の量ないし体積を前もってユーザが選択できるようなものを提供する必要性がある。さらに、元のサンプルから高率の幹細胞を含み、またこれら幹細胞を生存状態に維持でき、元のサンプルから非常の低率のRBCを含み、いずれの生体異物添加剤を含まず、およびユーザにより選択できる最終体積を有する、幹細胞組成ないし組成物に対する必要性がある。 A system and method for preparing a composition of stem cells from bone marrow or umbilical cord blood that can selectively recover stem cells at a high rate and a very low rate of RBCs, which is quick, non-labor intensive and consistent Reduce the initial volume or volume of bone marrow or cord blood samples without the need for xenobiotic additives There is a need to provide one that can process various amounts or volumes of bone marrow and allows the user to select in advance the amount or volume of the final product. In addition, it contains a high percentage of stem cells from the original sample, and can keep these stem cells alive, contains a very low percentage of RBC from the original sample, does not contain any xenobiotic additives, and is selected by the user There is a need for a stem cell composition or composition having a final volume that can be made.
本発明によれば、人の骨髄または臍帯血を由来とする幹細胞の組成物およびこの組成物を用意するためのシステムおよび方法が提供される。この開示された発明は、次の10の特性ないし属性を単一のシステム内に統合している。
1. 幹細胞を高率で回収する。
2. 余分ないし過剰の血漿、RBC、血小板、好中球を取り除くことで、骨髄または臍帯血のサンプルの元の体積ないし量を減じる。
3. 幹細胞の回収を行うために生体異物添加剤を必要としない一方、生成物ないし製品の安全性プロフィールを高め、細胞洗浄の必要性をなくし、コストを最小限とする。
4. 幹細胞を生存状態で維持する。
5. 迅速に完了できる(90分未満)。
6. 幹細胞の分離ステップおよび獲得ステップが自動的に行われるので労働集約型ではない。
7. 一貫した方法で行われ、必要とするオペレータの訓練および専門知識が最小限で良い。
8. 自己(自家)使用のために手術室の内部ないし隣接させて使用でき、あるいは同種使用のために細胞処理研究所の内部ないし隣接させて使用できる。
9. 生成物の微生物汚染の危険性を減らすために無菌の、機能的に閉じたシステム内で幹細胞または前駆細胞を分離および隔離できる。
10. 組織再生のために使用されるあらゆる種類の骨髄および臍帯血を処理することができる。
According to the present invention, a composition of stem cells derived from human bone marrow or umbilical cord blood and a system and method for preparing the composition are provided. The disclosed invention integrates the following ten characteristics or attributes into a single system.
1. Collect stem cells at a high rate.
2. By removing excess or excess plasma, RBC, platelets, neutrophils, the original volume or amount of bone marrow or cord blood sample is reduced.
3. While no xenobiotic additives are required to perform stem cell recovery, the product or product safety profile is enhanced, the need for cell washing is eliminated, and costs are minimized.
4). Stem cells are maintained in a viable state.
5. Can be completed quickly (less than 90 minutes).
6). Stem cell separation and acquisition steps are performed automatically and are not labor intensive.
7). It is done in a consistent manner and requires minimal operator training and expertise.
8). It can be used inside or adjacent to the operating room for self (self) use, or it can be used inside or adjacent to the cell processing laboratory for the same type of use.
9. Stem cells or progenitor cells can be isolated and sequestered in a sterile, functionally closed system to reduce the risk of microbial contamination of the product.
10. Any type of bone marrow and umbilical cord blood used for tissue regeneration can be processed.
1つの観点において、本発明は、処理用のバッグセットおよび処理装置を含むシステムである。バッグセットは、無菌で好ましくは使い捨て式であり、処理バッグ、RBC濃縮バッグ、幹細胞バッグ、絞り弁、および絞り弁から各バッグに接続されたラインを含んでいる。骨髄または臍帯血が処理バッグ内に移されると、バッグセットは、遠心分離器のバケット内に嵌め込まれる処理装置内に配置される。処理装置はバッグセットと相互作用し、単一の遠心分離運転の間にWBC/幹細胞および前駆細胞の層を骨髄または臍帯血から幹細胞バッグ内に移す。処理装置は光センサ、マイクロコントローラ、サーボモータ、1つ以上の加速度計、ロードセル、および電池を含んでいる。マイクロコントローラは、光センサ、加速度計、およびロードセルからの入力を受領ないし受信し、および分析ないし解析すると共に、絞り弁の開および閉をするためにサーボモータに指令する。正確ないし精密なバルブ運動により、遠心分離の間において異なる細胞層は密度(濃度)および大きさにより階層化され、異なるバッグ内に移動する。 In one aspect, the present invention is a system including a processing bag set and a processing device. The bag set is sterile and preferably disposable and includes a processing bag, an RBC concentration bag, a stem cell bag, a throttle valve, and a line connected to each bag from the throttle valve. As bone marrow or umbilical cord blood is transferred into the processing bag, the bag set is placed in a processing device that fits into the bucket of the centrifuge. The processor interacts with the bag set and transfers the WBC / stem cell and progenitor cell layers from the bone marrow or umbilical cord blood into the stem cell bag during a single centrifugation run. The processing device includes an optical sensor, a microcontroller, a servo motor, one or more accelerometers, a load cell, and a battery. The microcontroller receives or receives and analyzes and analyzes inputs from the light sensors, accelerometers, and load cells, and commands the servo motor to open and close the throttle valve. With precise or precise valve movement, different cell layers are stratified by density (concentration) and size during centrifugation and move into different bags.
他の観点から、本発明はまた、骨髄または臍帯血から幹細胞を分離および濃縮するための方法を含んでいる。この方法は次のステップを含んでいる。骨髄または臍帯血は処理バッグ内に移される。こうして装填されたバッグセットは、処理装置内に配置される。バッグセットは処理装置内で、処理バッグ内の骨髄または臍帯血の各細胞がそれらの密度(濃度)および大きさに基づいて階層化されるのに十分なg力および時間で遠心分離される。バッグセットは処理バッグ内で、RBCの大部分が処理バッグからRBC濃縮バッグ内に分離されるより低いg力で遠心分離される。随意的ないし選択的に、バッグセットは処理装置内で、処理バッグ内の各細胞が細胞密度および大きさに基づいて再階層化するのに十分なg力および時間だけ遠心分離される。バッグセットは処理装置内で遠心分離される一方で、絞り弁は迅速に開と閉を連続的に多数回つまり何度も繰り返して行い、WBC/幹細胞および前駆細胞の層を移動することなしに、RBCの残りの部分をRBC濃縮バッグ内に分離する。バッグセットが遠心分離されている間、処理装置は空の幹細胞バッグの重量をゼロに風袋する。バッグセットを処理装置内で遠心分離しながら、絞り弁を迅速に開と閉を多数回連続して(開閉を繰り返し)、残りのRBCの少量、WBC/幹細胞および前駆細胞の層、およびいくらかの血漿を処理バッグから幹細胞バッグ内に分離および移動する。 From another aspect, the present invention also includes a method for isolating and concentrating stem cells from bone marrow or umbilical cord blood. This method includes the following steps. Bone marrow or umbilical cord blood is transferred into the processing bag. The bag set thus loaded is placed in the processing apparatus. The bag set is centrifuged in the processing apparatus at a g force and time sufficient for each cell of bone marrow or cord blood in the processing bag to be stratified based on their density (concentration) and size. The bag set is centrifuged in the processing bag at a lower g force than most of the RBC is separated from the processing bag into the RBC concentration bag. Optionally or optionally, the bag set is centrifuged in the processing apparatus for a g force and time sufficient for each cell in the processing bag to restratify based on cell density and size. The bag set is centrifuged in the processing unit, while the throttle valve is rapidly opened and closed continuously and repeatedly many times, without repeated movement of the WBC / stem cell and progenitor cell layers. , Separate the remaining portion of the RBC into the RBC concentration bag. While the bag set is being centrifuged, the processor tares the empty stem cell bag to zero weight. While the bag set is centrifuged in the processor, the throttling valve is rapidly opened and closed many times in succession (repeated opening and closing), a small amount of remaining RBC, a layer of WBC / stem cells and progenitor cells, and some Plasma is separated and transferred from the processing bag into the stem cell bag.
他の観点において、本発明は、本発明の方法の実施例により用意した、骨髄または臍帯血に由来する幹細胞および前駆細胞の組成物を含む。骨髄からの幹細胞および前駆細胞の組成物は、RBCの約500に対して約1の割合のCD34+細胞、および臍帯血からの、RBCの5,000に対して1の割合のCD34+細胞を有している。 In another aspect, the present invention includes a composition of stem and progenitor cells derived from bone marrow or umbilical cord blood prepared by an example of the method of the present invention. The composition of stem and progenitor cells from bone marrow has about 1 ratio of CD34 + cells to about 500 RBCs, and 1 ratio of CD34 + cells to 5,000 RBCs from cord blood. ing.
本発明の幹細胞組成は、従来は達成できない赤血球対幹細胞の割合を達成するために生体異物添加剤を必要とすることなしに、機能的に閉じたバッグセット内で迅速に用意される幹細胞および前駆細胞の組成に対する現在は満たされていない臨床的な必要性に対応することができる。骨髄組成は、RBCの約98%を減らし且つ生体異物添加剤を含むことなく、高い割合でCD34+細胞(約97%)およびALDH Br+細胞(約92%)を回収できる点において、有用である。臍帯血組成は、RBCの約98%を減らし且つ生体異物添加剤を含むことなく、高い割合でCD34+細胞(約95%)を回収できる点において有用である。 The stem cell composition of the present invention provides stem cells and progenitors that are rapidly prepared in a functionally closed bag set without the need for xenobiotic additives to achieve a ratio of red blood cells to stem cells that cannot be achieved previously. It can address the currently unmet clinical need for cellular composition. Bone marrow composition is useful in that it reduces about 98% of RBC and can recover a high proportion of CD34 + cells (about 97%) and ALDH Br + cells (about 92%) without the inclusion of xenobiotic additives. The umbilical cord blood composition is useful in that it can recover a high percentage of CD34 + cells (about 95%) without reducing about 98% of RBC and containing xenobiotic additives.
(骨髄または臍帯血から幹細胞および前駆細胞を回収するためのシステム)
このシステムは、バッグセット100と処理装置200を含んでいる。
図1および図2にバッグセット100の実施例を示した。バッグセット100は、有効に閉じられており、また好ましくは使い捨て式のものである。バッグセット100は、ラインや配管などにより絞り弁に連結ないし接続された3つ以上のバッグを含んでおり、入力ライン、クランプ、フィルタ、およびサンプリングサイト(サンプリングを行う場所)を備えている。バッグセット100は好ましくは3つのバッグ、つまり処理バッグ102、赤血球(RBC)濃縮バッグ104、および幹細胞バッグ106を含んでいる。
(System for recovering stem and progenitor cells from bone marrow or umbilical cord blood)
The system includes a
1 and 2 show an embodiment of the bag set 100. FIG. Bag set 100 is effectively closed and is preferably disposable. The bag set 100 includes three or more bags connected or connected to a throttle valve by a line, piping, or the like, and includes an input line, a clamp, a filter, and a sampling site (a place where sampling is performed). Bag set 100 preferably includes three bags: processing
処理バッグ102はエチレン酢酸ビニル(EVA)から作られるが、ポリ塩化ビニル(PVC)あるいは他のプラスチックから作ることもできる。RBC濃縮バッグはPVCあるいは他のプラスチックで作られる。幹細胞バッグ106は、EVAから作られるが、他のプラスチックも使用できる。これらバッグ102や106はブロー成形で作ることができる。RBC濃縮バッグはRF溶接(誘電加熱溶接、電磁波溶着)されたものであるが、ブロー成形したものでも良い。
The
処理バッグ102は、上縁部108、曲線側部110、直線側部112、テーパー状底部(先細り形状の底部)113、および底出口部114を含む,非対称形状の三次元的なバッグである。上縁部108は入口115と2つの穴116を含む。あるいは、処理バッグ102を、その両側部が底出口部114にテーパー状に対称的に向かう対称的な形状にすることもできる。処理バッグ102の全体の体積は約240mLであるが、使用の際には、通常は約50−150mLの骨髄または臍帯血で満たされる。処理バッグ102には、入口115に接続される入力ライン118を通して供給される。入口ライン118は雌型ルアー120を含み、これによりバッグセット100が、処理バッグ102内に移動されるべき骨髄や臍帯血を含む注射器に接続される。雌型ルアー120は、キャップ126により被覆されたスパイク124に接続された雄側ルアー122に接続されており、これによりバッグセット100は、処理バッグ102内に移動される骨髄や臍帯血を含む採取バッグに接続される。入力ライン118は凝血塊および骨片のフィルタ128(約200−300μメッシュ)を含んでいる。ラインまたは配管のクランプ130は、凝血塊および骨片のフィルタ128と雌ルアー120との間に配置されている。選択的に、入力ライン118はサンプリングサイト132、サンプリングピロー(サンプリング容器)134、およびサンプリングサイト136を含めても良く、これらは全て凝固塊および骨片のフィルタ128の下側に位置している。サンプリングサイト132と136は無針(ニードル無し)の雌ルアーと無呼吸型のルアーキャップをそれぞれ含んでいる。底出口部114は出力物を処理バッグ102から絞り弁138に案内する。
The
RBC濃縮バッグ104は、平らなバッグで良く、上端部105、底縁部107、および2つの側縁部109を有しており、また、必要な場合には処理の最後においてRBCのアリコート(全体の中から取り出した一部分)を取り除くために使用される、バタフライ型(折り畳み式)のスパイクポート140を含んでいる。底縁部107は一方の角に入口111を含んでいる。RBC濃縮バッグ104の体積ないし容量は100mLであるが、使用の際には、通常は約30−80mLが満たされる。RBC濃縮バッグ104は入口111において、絞り弁138のコネクタ139の1つで絞り弁138に接続された、供給ライン142に接続される。
The
幹細胞バッグ106は、正方形の三次元的なバッグである。幹細胞バッグ106は、上端部117、底端部119、大区画部144、および小区画部146を含んでおり、区画部144と146は2つのチャネル(流路)148により接続されている。上端部117は入口121と、プロセスの終わりに幹細胞を取り除くために使用される2つのスパイクポート150を含んでいる。幹細胞バッグ106の体積ないし容量は約30mLであるが、使用の際には通常は約25mLが満たされ、このうち約20mLが大区画部144にまた約5mLが小区画部146に入る。幹細胞バッグ106は入口121において、Fコネクタ154を介して供給ライン156に接続された幹細胞バッグ入口ライン152に接続される。供給ライン156は、絞り弁138のコネクタ139の1つで絞り弁138に接続される。Fコネクタ154は、供給ライン156と幹細胞バッグ入力ライン152を分岐ライン158に接続する。分岐ライン158はサンプリングライン162および抗凍結剤供給ライン164にTコネクタ160を介して接続される。サンプリングライン162は、ラインクランプ164とサンプリングサイト166を含み、サンプリングピロー168で終端する。抗凍結剤供給ライン164はサンプリングサイト170とラインクランプ172を含み、無菌(殺菌)フィルタ174(好ましくは約0.2μメッシュ)で終端する。サンプリングサイト166と170はそれぞれ無針の雌型ルアーおよび無呼吸型のルアーキャップを含んでいる。
The
ライン118,142,156,および162は、PVC、EVAあるいは他の材料で作られた配管である。ライン152と158はEVAで作られた配管である。抗凍結剤供給ライン164は、外側がPVCで内側がEVAにより作られた同時押し出し成形された配管である。抗凍結剤に接触するプラスチック材料は、抗凍結剤中に浸出した場合には、幹細胞バッグ106内に入り最終生成物を汚染するので、耐凍結剤と接触するラインにおいては、EVAのような抗凍結剤中に浸出する可塑剤を含まない材料を使用することが好適である。
絞り弁138は栓でもある。一つの実施形態では、絞り弁138は3方向栓であり、3つのバッグ、つまり処理バッグ102、RBC濃縮バッグ104、および幹細胞バッグ106に接続することができる、3つのコネクタ139を有している。他の形式の絞り弁あるいは栓、例えば4つのコネクタを有する4方向栓も同様に使用できる。絞り弁138は、3つのコネクタ139を有する外側部141と内側部143とを含んでいる。外側部141はポリカーボネートで作られる。内側部143は一体的に成形され、ポリエチレンから作られたハンドル145とバレル(円筒部)147を含んでいる。バレル147は絞り弁138を通る流体流れが許容されない位置として定義される閉じた位置(閉位置)、および絞り弁138を通る流体流れが許容される位置として定義される2つの開いた位置(開位置)含む、いくつかの位置の間を移動する。2つの開位置は、絞り弁138を通って処理バッグ102からRBC濃縮バッグ104への流体流れが許容される1つの位置と、絞り弁138を通って処理バッグ102から幹細胞バッグ106への流体流れが許容される1つの位置とを含んでいる。1つの実施形態では、図3(A)から図3(C)に示したように、絞り弁138のバレル147は、3つの可能性のある流体経路、即ち図3(A)に示されたような処理バッグ102からRBC濃縮バッグ104への所望の経路、図3(B)に示されたような処理バッグ102から幹細胞バッグ106への所望の経路、および絞り弁138がその2つの所望の位置の間を移動する際に生じる図3(C)に示されたようなRBC濃縮バッグ104と幹細胞バッグ106との間の意図しない一時的な経路に沿った流体流れを許容する、3つの開口(開口位置)を含むように構成される。このような一時的な流体流れは、RBCのいくらかのものが追加で幹細胞バッグ106内に流れ込んで得られた幹細胞組成の純度が低減する可能性があるので好ましくない。この問題に対処するため、他の実施形態では、代案として、図4(A)から図4(B)に示したように、絞り弁138のバレル147を2つの開口(開口位置)だけを含むように構成し、2つの可能性のある流体経路のみ、即ち図4(A)に示されたような処理バッグ102からRBC濃縮バッグ104への所望の経路、図4(B)に示されたような処理バッグ102から幹細胞バッグ106への所望の経路に沿って流体流れを許容する構成される。この構成は、RBC濃縮バッグ104と幹細胞バッグ106との間の一時的な流体流れの可能性を排除できる。絞り弁138は、遠心分離の間に生じる高圧に耐えられる構造のものであり、例えば、約500psiまでの定格を満たすものである。供給ライン164は絞り弁138からRBC濃縮バッグ104まで通じている。供給ライン164は絞り弁138からFコネクタ154まで通じており、このコネクタは幹細胞バッグ入力ライン152を経て幹細胞バッグ106に通じている。ライン142、152、および156はそれぞれ熱シール(ヒートシール)され、バッグセット100から分離されている。
The
骨髄または臍帯血から別の成分を分離する必要がある場合には、バッグセット100に別のバッグを含めれば良い。別のバッグが含まれた場合、絞り弁138は、各バッグに対応した追加のコネクタを有し、またバッグセットは絞り弁を各バッグに接続するための別の供給ラインを含む。例えば、処理バッグ102内でRBCの最後の部分をRBC濃縮バッグ104内に移動されたRBCから分離したい場合には、4つのバッグセットが使用される。4番目のバッグは別の供給ラインにより絞り弁138に接続される。その場合、絞り弁138は4つのコネクタを有する四方向栓となり、また処理バッグ102から他の4つのバッグのそれぞれへの流体流れを許容するバレルを含んでいる。
If another component needs to be separated from the bone marrow or umbilical cord blood, another bag may be included in the bag set 100. If separate bags are included, the
図5から15は処理装置200の実施形態を示したものである。処理装置200は略円筒形状であり、上部202、底部204、前部206、後部208、側部210、および側部212を有している。前部206は前部ドア214および前壁216と217を含んでいる。処理装置200は本体218、幹細胞バッグ室220、底板222、支持ブラケット224、および処理バッグハンガー226を有する。本体218と幹細胞バッグ室220は好ましくはウレタン成形されたものであるが、他の熱可塑性材料も使用できる。底板222は好ましくはステンレススチールから作られる。支持ブラケット224は好ましくはアルミニウムから作られる。処理バッグハンガー226は好ましくはステンレススチールから作られる。処理装置200は、断面が円形または楕円形であり最小容量が1Lである遠心分離バケット(バケツ)の内側に収まる寸法のものである。図16に、遠心分離バケット228の内側に、バッグセット100を含む、処理装置200を示した。図17は、5つの他の遠心分離バケットが所定位置に既に配置された遠心分離器の内側に遠心分離バケット228を装填する方法を示した。
5 to 15 show an embodiment of the
処理装置200の本体218は、処理バッグ102を受容する寸法で細長い楕円形状である主室230を含んでいる。主室230は上部が開口しており、ヒンジ232により処理装置200の前部206に取り付けられた前部ドア214を開くことでアクセス(利用)できる。主室230は、処理バッグ102に適合し且つこれを支持するための側壁234と236および後壁238を有しており、処理バッグ102のテーパ状底部113を受容する寸法のチャネル(溝部)240に向かってテーパ状つまり先細り形状となっている。側壁234と236は、中央部では緩やかに且つテーパ状底部113ではよりしっかりと処理バッグ102を載置する。遠心分離の高圧の間において処理バッグ102およびその内容物を支持してバッグの内容物の乱れを最小限にするために、処理バッグ102のテーパ状底部113付近での許容誤差をより少なくすることが好ましい。前部ドア214はその内面に主室230の側壁234と236およびチャネル240に対応した連続面を提供する窪んだ内側凹部242を含んでおり、前部ドア214が閉じた状態では処理バッグ102に適合し且つこれを支持する。
The
凹部244は前壁216と217の下側で処理装置200の前部206上に配置されており、絞り弁138のコネクタ139を支持する形状である。弁アクチュエータカフ(弁アクチュエータの折返部)246は凹部244の内側に設けられ、絞り弁138のハンドル145を受容する寸法および形状である。弁アクチュエータカフ246はネジ250によりサーボモータ248の軸に取り付けられる。対応する凹部252が、前部ドア214の内側に絞り弁138の突出部およびコネクタを受容する寸法および形状で設けられている。
The
1つ以上の光センサ254は、主室230の前壁217を介して集合されており、それらの開口は側壁236に設けられ、反対側の側壁234には同数のLED256が配置されている。LED256は赤色LED光を含むものであるが、他の形式のLEDを使用しても良い。1つの光センサ254と一つのLED256は好ましくはチャネル240の約2cm上部に配置されており、光センサ254およびLED256のレベルと絞り弁138のレベルの間にある処理バッグ102の体積ないし量は約2mLとなるが、他の距離や対応する体積ないし量を使用しても良い。別の(追加の)光センサとLEDを含ませる必要がある場合は、これらは分離すべきRBCの所望の体積ないし量に応じて、光センサ254とLED256の上側または下側に配置される。
One or
処理装置200の側部212にはノッチ258、格納用空洞部260、チャネル(溝部)262、RBC濃縮バッグ用凹部264、支持棚266、およびフック268を含んでいる。ノッチ258はRBC濃縮バッグ104のスパイクポート140を受容する寸法および形状である。RBC濃縮バッグ用凹部264は、ノッチ258から支持棚266に下がっており、RBC濃縮バッグ104を受容する寸法および形状である。格納用空洞部260はノッチ258の下側に位置し、またRBC濃縮バッグ用凹部264の背後でこれとつながっている。チャネル262はRBC濃縮バッグ用凹部264の内側縁に沿って延在し、前部ドア214、上部202および後部208に隣接している。支持棚266は水平な棚で、RBC濃縮バッグ用凹部264の床面を形成している。
The
幹細胞バッグ室220は、水平な中空の正方形の区画であり、前部ドア214のヒンジ232の下側に位置する大型の側部270を有している。幹細胞バッグ室268は、底板232の下側に位置し、ロードセル272に取り付けられている。幹細胞バッグ室220は、下方に開口するヒンジ付きドア274を介してアクセスされ、このドアは幹細胞バッグ室220の内側に位置するその上端のラッチ276を介して所定の位置に嵌め込まれる。ヒンジ付きドア274はその内側に、幹細胞バッグ106のスパイクポート150および入口121を収容する寸法と形状である凹部278を含む。ヒンジ付きドア274はその外側に、幹細胞バッグ入口ライン152を収容する大きさのスロット280とチャネル282を含む。
Stem
底部チャネル284は、底板222の上部で平行に延在しており、ヒンジ232の下側の前部206から側部210と後部208を横断して側部212に戻っている。底部チャネル284はライン142を収納する大きさと形状である。
The
処理装置200は、側部210において上部202の上部に延在する処理バッグハンガー226を含んでいる。処理バッグハンガー226は、処理バッグ102上の穴116と係合し、処理バッグ102を処理装置200の内側の所定位置に保持するためのタブ227を有している。LED窓229は側部210において上部202上に配置されている。
The
支持ブラケット224は、ネジ225により底板222に取り付けられると共に処理装置200の側部210と212に平行に向けられたU形状のブラケットである。
The
図10に示したように、底板222には好ましくは次の構成要素、即ちプリント基板286、サーボモータ248、ロードセル272、およびインタフェース用プリント基板288が取り付けられている。プリント基板286はプログラム可能な読み取り専用メモリ付きのマイクロコントローラ290を含んでいる。マイクロコントローラ290は遠心分離の間の熱発生による温度補償を要する。ロードセル272は温度補償された歪みゲージロードセルである。サーボモータ248は減速ギア式のモータである。プリント基板286には1つ以上の加速度計292が載置されており、2つ以上の加速度計292を使用する場合には、1つは他の上に載置される。好ましくは、加速度計292は、約0−200×gを測定する低いgの加速度計291と、約1000−1700×gを測定する高いgの加速度計293を含む。プリント基板286は、LED窓229から見ることができるステータスLED294を含む。1つ以上のステータスLED294は電池296の充電状態や処理中で現在行われてるステップ、並びのその他の情報を表示する。インタフェース用プリント基板288は外部の充電器に接続するため、およびパーソナルコンピュータと通信接続を行うために設けられる。底板222はネジ298により本体218に取り付けられる。
As shown in FIG. 10, the following components are preferably attached to the bottom plate 222: a printed
図18は、マイクロコントローラ290の入力および出力を示したブロック図である。光センサ254、電池電圧302、ロードセル272、および加速度計291と293はアナログ信号を発生し、この信号はデジタル信号に変換されてマイクロコントローラ290に受信される。マイクロコントローラ290は、予め定めた時間間隔でこれらの入力を記録し、記憶し、および分析する。マイクロコントローラはサーボモータ248、光センタ254用のLED256、およびステータスLED294を制御する。絞り弁138を含むバッグセット100が処理装置200内に正しく設置された場合、サーボモータ248はその駆動軸を介して弁アクチュエータカフ246に接続され、マイクロコントローラ290からの信号に応答して、サーボモータ248は、バッグセット100の各バッグへの流体流れを開いたり閉じたりするために、絞り弁138を異なる位置に移動する。
FIG. 18 is a block diagram showing the inputs and outputs of the
電池296は、処理装置200の側部210において上部202上の電池用空洞300内に配置される。電池296は充電式のニッケル水素電池であり、全部で約3.8−4ボルトである3つのセルを含んでおり、この電圧は5ボルトの定電圧を提供するために調整される。電池296はマイクロコントローラ290、光センサ254、加速度計291および293、ロードセル272、光センサLED256、ステータスLED294、サーボモータ248、およびパーソナルコンピュータとの通信を含む処理装置200内の全ての電気回路に電力供給する。
The
処理ユニット200は、充電器を含む別のドッキングステーション(接続用架台)内に配置され、またパーソナルコンピュータに接続される。インタフェース用プリント基板288を介してドッキングステーションを経て、マイクロコントローラ290からのデータはパーソナルコンピュータに転送され、またパーソナルコンピュータからのコマンド(命令)が受信される。
The
図12から15に示したように、バッグセット100は次のように処理装置200内に挿入される。幹細胞バッグ106は、最初に底端部119を嵌め込み、また小区画部146が大型の側部270内に折り重なって配置されるように、幹細胞バッグ室220内に配置される。入口121とスパイクポート150は、ヒンジ付きドア274の凹部278の内側に配置される。幹細胞バッグ入力ライン152はヒンジ付きドア274のスロット280内に配置される。ヒンジ付きドア274は次いで閉じられ、またラッチ276により留められる。幹細胞バッグ入力ライン152がチャネル282内に配置される。絞り弁138のハンドル145が弁アクチュエータカフ246内に配置される。処理ユニット102は、前部ドア214が処理バッグ102の直線側部112を上から閉じるように、主室230内に向けられる。Fコネクタ154がRBC濃縮バッグ用凹部264の内側に配置される。ラインクランプ165が閉じられ、サンプリングライン162に沿ってチャネル262の内側に配置される。抗凍結剤供給ライン165、ラインクランプ172(閉じられている)、およびサンプリングサイト170が格納用空洞部260内に配置され、格納用空洞部260の右側壁容器内に無菌フィルタ174が配置される。サンプリングサイト166はフック268において固定される。サンプリングピロー168はRBC濃縮バッグ用凹部264の右側のフィルタ容器の直ぐ下の凹部内に収容される。次いで、供給ライン142が底部チャネル284内に配置され、またRBC濃縮バッグ104がRBC濃縮バッグ用凹部264内に配置される。入力ライン118およびサンプリングサイト136は下側に折り込まれ、側部210の処理バッグハンガー226に向けられる。処理バッグ102の穴116はハンガー226のタブ227に取り付けられる。前部ドア214が閉じられる。支持棚266上の底縁部107と共に、スパイクポート140がノッチ258内に嵌められ、RBC濃縮バッグ104が格納用空洞260上に嵌められる。分岐ライン158は格納用空洞260の左側に沿って垂直に配置される。
As shown in FIGS. 12 to 15, the bag set 100 is inserted into the
(骨髄または臍帯血から幹細胞および前駆細胞組成を回収する方法)
この方法は、骨髄または臍帯血を細胞密度および大きさ(寸法)により階層化および分離する、遠心分離を含んでいる。処理される骨髄または臍帯血は、CD34+およびALDH Br+幹細胞マーカーの存在により示されるように、血漿、RBC、WBC、および幹細胞を含んでいる。得られた幹細胞生成物は、幹細胞と前駆細胞の組成物であり、また少しのWBCと、著しく減じられたRBCおよび血漿を含んでいる。この方法は、上記したシステムを使用して、無菌の機能的に閉じられた様々な体積ないし量の骨髄または臍帯血を処理すると共にユーザにより事前に選択される体積ないし量の最終生成物を産出することができるシステム内で実施される。この方法は、過剰ないし余分なRBCと血漿、および臨床的に好ましい場合は好中球と血小板を取り除くことで骨髄の体積を著しく減じ、これにより、最終的な幹細胞組成内における幹細胞を濃縮する。この方法では生体異物添加剤は必要とせず、骨髄または臍帯血から高率で幹細胞および前駆細胞を回収する。
(Method of recovering stem cell and progenitor cell composition from bone marrow or umbilical cord blood)
This method involves centrifugation, where bone marrow or umbilical cord blood is stratified and separated by cell density and size (dimensions). The bone marrow or umbilical cord blood to be treated contains plasma, RBC, WBC, and stem cells as indicated by the presence of CD34 + and ALDH Br + stem cell markers. The resulting stem cell product is a composition of stem cells and progenitor cells and contains a small amount of WBC and significantly reduced RBC and plasma. This method uses the system described above to process various functionally closed volumes or amounts of bone marrow or umbilical cord blood and produce a volume or amount of end product preselected by the user. Can be implemented in the system. This method significantly reduces bone marrow volume by removing excess or excess RBC and plasma, and neutrophils and platelets if clinically preferred, thereby concentrating the stem cells within the final stem cell composition. This method does not require a xenobiotic additive and recovers stem cells and progenitor cells from bone marrow or umbilical cord blood at a high rate.
本明細書中で使用したように、「g力」の用語は、相対遠心力を指し、特定のg力に対する全ての言及は処理装置200内の光センサ254の位置において決定される。ここで、本明細書において言及される具体的ないし特定のg力および時間期間は、本発明の1つの実施形態で例示されたものであり、これら言及された以外のg力と時間期間も同様に有用であり、本方法の他の実施形態において包含される。
As used herein, the term “g force” refers to relative centrifugal force, and all references to a particular g force are determined at the location of the
1.骨髄または臍帯血が処理バッグ内に移動される。
骨髄または臍帯血は、バッグ、注射器、あるいは他の容器のような採取(収集)容器内に採取され、へパリンやCPDのような抗凝固剤つまり抗血液凝固剤と共に保存され、および処理バッグ102内に移動される。この移動は、スパイク124を採取バッグ内に挿入し、雌型ルアーを注射器に取り付け、あるいは無菌接続装置を使用して採取バッグの配管を処理バッグに無菌結合することで行われる。ラインクランプ130が開かれる。骨髄あるいは臍帯血は次いで、採取容器から処理バッグ102に重力流れで入力ライン118を介して移動する。骨髄または臍帯血は、凝血塊および骨片のフィルタ128を通過し、処理バッグ102に到達する前にこのフィルタにより凝血塊(血栓、脂肪球、骨片など)が骨髄または臍帯血から取り除かれる。骨髄または臍帯血が移動した後は、入力ライン118が上記のサンプリングサイト132において熱シールされ、採取容器、凝固塊および骨片フィルタ128およびライン118の残りが取り除かれる。
1. Bone marrow or umbilical cord blood is transferred into the processing bag.
Bone marrow or umbilical cord blood is collected in a collection container such as a bag, syringe, or other container, stored with an anticoagulant or anticoagulant such as heparin or CPD, and
約25−200mL、好ましくは約50−170mLの体積の骨髄または臍帯血が処理バッグ102内に入れられる。採取された骨髄または臍帯血の最初の体積が約100mLであり、骨髄または臍帯血のヘマトクリット値が約30%である場合、RBCの体積は約30mLであり、WBCと幹細胞および前駆細胞の体積は約1mLであり、残りは血漿である。
A volume of bone marrow or cord blood of about 25-200 mL, preferably about 50-170 mL, is placed in the
意外ではあるが、上記したように、この方法を実施して骨髄または臍帯血から幹細胞および前駆細胞を回収するためには、沈殿剤や他の生体異物添加剤は必要としない。HESのような沈殿剤が必要な場合は、処理バッグ102内の骨髄に適宜加えられる。
Surprisingly, as described above, no precipitant or other xenobiotic additive is required to perform this method to recover stem and progenitor cells from bone marrow or umbilical cord blood. If a precipitating agent such as HES is required, it is added to the bone marrow in the
必要ならば上記のサンプリングサイト132における熱シールの後に、処理される骨髄または臍帯血のサンプルが処理バッグ102から採取される。サンプリングピロー134はこのピロー内にサンプルを取り出すために圧迫され圧迫解除される。次いで入力ライン118は上記のサンプリングサイト136において熱シールされ、またサンプリングピロー134はサンプリングサイト132と共に取り除かれる。サンプリングピロー134内の骨髄または臍帯血は次いで、細胞計数、細胞活性、微生物汚染、およびHLA分析などの別の分析のためにサンプリングサイト132を介してアクセスされる。
If necessary, a sample of bone marrow or cord blood to be processed is taken from the
処理バッグ102からサンプルが取り出されない場合には、入力ライン118は上記のサンプリングサイト136において熱シールされ、サンプリングサイト136の上部の全ての構成要素が取り除かれる。
If no sample is removed from the
2.装填されたバッグセットは処理装置内に配置される。
各バッグ、各ラインおよび絞り弁を含む、バッグセット100が上記のように処理装置200内に配置される。
図16および17に示されるように、冷却する構成とすることもできる処理装置200はバッグセット100と共に、遠心分離器の遠心分離バケット228内に配置される。遠心分離器は、他の処理装置200あるいは適当な釣り合い重りによりバランスがとられる。
2. The loaded bag set is placed in the processing apparatus.
A bag set 100 including each bag, each line, and a throttle valve is placed in the
As shown in FIGS. 16 and 17, the
3.バッグセットは処理装置内で十分なg力および骨髄あるいは臍帯血の各細胞が処理バッグ内で、それらの密度および大きさに基づいて各層に階層化されるのに十分な経過時間で遠心分離される。 3. The bag set is centrifuged in the processing unit with sufficient g force and sufficient time to allow each cell of bone marrow or umbilical cord blood to be stratified into layers in the processing bag based on their density and size. The
処理装置200内のバッグセット100は、予め設定されたg力、および処理バッグ102内の骨髄または臍帯血の細胞集合が細胞密度および大きさで各層に階層化されるのに十分な予め設定された時間だけ遠心分離される。例えば、遠心分離は、約1400×gで約20分から40分の間だけ行われる。この階層化ステップの間において、絞り弁138はその閉じた位置にあり、このため、絞り弁138を通る流体流れはない。遠心分離の間に加速度計293はg力を測定ないし計測する。
The bag set 100 in the
遠心分離は好ましくは各細胞が3つの層に階層化されるまで継続される。図19を参照すれば、この図にこの階層化ステップが完了した後の処理バッグ102が示されている。下側の最も密度の高い層400は主にRBCであり、密度が中間の中央の層402はWBC/幹細胞と前駆細胞、および少しの血小板であり、密度が最も薄い層404は主に血漿であり少しの血小板がある。幹細胞および前駆細胞と一緒に存在する血小板の割合は遠心分離の期間の増加と共に増大する。1400g力と20−40の遠心分離時間とすれば幹細胞の70%超がWBC/幹細胞および前駆細胞の層に移行するのに十分であるが、この層内に幹細胞の少なくとも約80%から90%を移行させることが好ましい。
Centrifugation is preferably continued until each cell is stratified into three layers. Referring to FIG. 19, this figure shows the
4.処理バッグからRBC濃縮バッグ内にRBCの大部分を分離させて移動させるために小さいg力でバッグセット100は処理装置内で遠心分離される。
前のステップにおいて処理バッグ102内で各細胞が階層化した後、処理バッグ102からRBC濃縮バッグ104内にRBCの大部分を分離させ移動させるのに十分な時間だけ予め定められた小さいg力で、バッグセット100は処理装置200内で遠心分離される。このg力は、RBC層が制御下で細胞損傷の危険性を最小限にした状態で処理バッグ102から絞り弁138を通り、供給ライン142を通ってRBC濃縮バッグ104内に流れるため、上記のステップ3で使用されたg力よりも小さい。例えば、遠心分離は約80×gで約10分間だけ行われる。この遠心分離ステップは、先のステップのg力を予め設定したより低いg力に自動的に減じることで先の階層化ステップの遠心分離と連続的に行われるか、あるいは先の遠心分離ステップが完了し停止した後に開始して行われる。
4). The bag set 100 is centrifuged in the processing apparatus with a small g force to separate and move most of the RBC from the processing bag into the RBC concentration bag.
After each cell is stratified in the
加速度計291は遠心分離の間においてg力を計測ないし測定する。予め設定されたg力が安定化した加速度計291からの入力をマイクロコントローラ290が受信すると直ちに、例えば約30秒の間、マイクロコントローラ290はサーボモータ248に指令を出して弁アクチュエータカフ246が、処理バッグ102から供給ライン142を通りRBC濃縮バッグ104までの流体経路が形成される位置まで絞り弁138が開くようにする。絞り弁138が開いている間は、濃縮された(押し詰められた)RBCからなる処理バッグ102内の下側の層の多くはRBC濃縮バッグ内に流れる。
The
絞り弁138が開くと同時に、マイクロコントローラ290は、処理バッグ102内の骨髄または臍帯血を通るLED256からの光の透過率をLED256による流体流れとして読み取るように光センサ254に指令を出す。マイクロコントローラ290は、光センサ254からの時間を関数とする入力として受信する光透過率を連続的に記録および分析する。図20は、各細胞層がLED256および光センサ254を通過する際の、遠心分離の間の時間を関数とする相対的な光透過率を示したものであり、絞り弁138が開いた後のステップ4から開始し、ステップ8を通って継続しており、随意的なステップ5は除外してある。この線は略S形状の曲線であり光透過率が僅かであるかゼロであり線は略水平である領域A、光透過率の量が著しく増加し線の傾きが急勾配である領域B、および光透過率が高い大きさで線が略水平である領域Cを有している。
At the same time as the
このステップの間において、RBC層は光センサ254を通過して流れる。RBC層は細胞の濃度が高いため、光センサ254への光の透過を妨害する。よって、このステップの間は、図20の領域Aで示したように、光センサ254はLED256から殆ど光りを検知しないか全く検知しない。
During this step, the RBC layer flows past the
RBC層が光りセンサ254を流れ過ぎた後は、RBC層とWBC/幹細胞および前駆細胞の層との間の界面が光センサ254のそばを流れる。この層はRBC層よりも細胞の濃度が小さいため、光センサ254はLED256からのより多くの光を検知する。WBC/幹細胞および前駆細胞の組成の層の通過の開始を意味する、予め定められた光透過率の量に到達したことをマイクロコントローラ290が光センサ254から伝達されると、マイクロコントローラ290は、弁アクチュエータカフ246により絞り弁138を閉じさせるようにサーボモータ248に指令し、これにより、絞り弁138を通る流体流れが止まる。これは図20において点Dにより示される。よって、WBC/幹細胞および前駆細胞の層の最下層部分が光センサ256に到達し始めると直ちに絞り弁138は閉じられる。
After the RBC layer has flowed over the
この分離ステップの後、処理バッグ102内には約2mLの濃縮されたRBCが残っており、RBCの体積の大部分はRBC濃縮バッグ104内に移動している。例えば、ヘマトクリット値が30%である採取された骨髄の元の100mLの体積は、約28%の体積のRBC(約93%)はRBC濃縮バッグ104内にあり、約2mL(7%)の体積のRBCは処理バッグ102内に残っている。
After this separation step, approximately 2 mL of concentrated RBC remains in the
5.バッグセットは処理装置内で処理バッグ内の細胞が細胞の密度と大きさに基づいて階層化されるのに十分なg力と経過時間で随意的に遠心分離される。
これは随意的ないし任意的なステップである。このステップが実行されない場合、本方法は次のステップに進む。
5. The bag set is optionally centrifuged in the processing apparatus with sufficient g force and elapsed time to stratify the cells in the processing bag based on cell density and size.
This is an optional or optional step. If this step is not performed, the method proceeds to the next step.
前の分離ステップおよび細胞溶液が絞り弁138を通って取り除かれる際に発生するコリオリの力の結果、RBC層の残りの部分、WBC/幹細胞および前駆細胞の層の全部、およびプラズマ層の全部を含む処理バッグ102内の各細胞層は、それらの境界がやや明確でなくなりそれらの界面でより混ざった状態となる。この随意的なステップでは、処理装置200内のバッグセット100は、残りの細胞が細胞密度および大きさにより、より明確な各層に階層化するのに十分となるような予め定められたg力および時間で遠心分離される。例えば、この遠心分離は約1400×gで約5から15分の間だけ行われる。この遠心分離ステップは、遠心分離を自動的にg力が増大するようにプログラムすることで前の分離ステップの遠心分離と連続的でも良く、あるいは前の遠心分離ステップが完了し停止した後に開始して行うようにしても良い。
As a result of the previous separation step and the Coriolis force generated when the cell solution is removed through the
この遠心分離ステップの間において、絞り弁138は閉じた位置にされ、これにより絞り弁138を通る流体流れが阻止される。遠心分離は好ましくは、各細胞が3つの層、つまり下側の残りのRBC層、中間のWBC/幹細胞および前駆細胞の層、および上側の血漿相に再階層化され且つ各層間の界面での混合が低減されるまで継続される。遠心分離の力および時間は、幹細胞の70%超がWBC/幹細胞および前駆細胞の層に配置される結果を得るものであれば十分であるが、幹細胞の少なくとも約80%から90%がこの層内に配置される結果が得られるものであればより好ましい。
During this centrifugation step, the
6.バッグセットが処理装置内で遠心分離される間に絞り弁は連続して多数回の開と閉を速く繰り返すことで、WBC/幹細胞および前駆細胞の層の移動なしに、残りのRBCの大部分を処理バッグからRBC濃縮バッグ内により正確に移動させる。
前の随意的な再階層化ステップの後、あるいはこの再階層化ステップが行われない場合には先の分離ステップの後に、処理装置200内のバッグセット100はこのステップおよびステップ7と8を完了するのに十分な予め定められたg力および予め定められた時間間隔で遠心分離される。例えば、この遠心分離は、ステップ4で使用されたのと同じg力である約80×gで、約5から15分の間だけ行われる。
6). While the bag set is centrifuged in the processor, the throttling valve repeats a number of successive open and closes quickly, allowing most of the remaining RBCs to be transferred without moving the WBC / stem and progenitor cell layers. Is more accurately moved from the processing bag into the RBC concentration bag.
After the previous optional re-layering step, or after the previous separation step if this re-layering step is not performed, the bag set 100 in the
このステップでは、処理バッグ102内の残りのRBCの殆どの部分がRBC濃縮バッグ104内に正しく移動される。低いg力の目的は、細胞損傷の危険性を最小限となる制御された方法でRBCが処理バッグ102からRBC濃縮バッグ104内に流れるようにするためである。この遠心分離ステップは、前のステップが再階層化である場合には遠心分離を自動的にg力が減じるようにプログラムすることで前のステップと連続的とすることができ、あるいは前のステップが分離であれば同じg力で遠心分離を継続させれば良いし、あるいは前の遠心分離ステップが完了して停止した後に開始および実行しても良い。
In this step, most of the remaining RBC in the
加速度計291は遠心分離の間におけるg力を計測する。マイクロコントローラ290が予め定められたg力が安定化したことを加速度計291からの入力を受信したら直ちに、例えば約30秒間、マイクロコントローラ290はサーボモータ248に指令を出して弁アクチュエータカフ246が絞り弁138を開く位置にさせ処理バッグ102から供給ライン142を介してRBC濃縮バッグ104への流体経路を生成させ、次いで閉じさせ、この開および閉を予め定められたサイクル数で予め定められた期間で予め定められた間隔で連続的に多数回繰り返すことで、処理バッグ102からRBC濃縮バッグ104に対して繰り返され、血漿層が光センサ254のレベルに達するのに十分な不連続な時間の量で繰り返される。例えば、絞り弁138は約0.1から0.2秒の期間だけ開におよび約10秒間だけ閉に設定され、このサイクルが約10から約30回繰り返されるが、他の期間、間隔、および繰り返しの組合せでも良い。絞り弁138が開いたり閉じたりする際に、処理バッグ102内のRBCの残りの部分はRBC濃縮バッグ104内に流れる。この正確な赤血球の取り除きステップにより、前ステップの後に処理バッグ102内に残っていたRBC量の2mLのうちの約1から1.5mLが処理バッグ102からRBC濃縮バッグ104に流れ、処理バッグ102内に残るRBCの量がさらに減じられる。これは、絞り弁138を素早く開いたり閉じたりする度に僅かな量のRBCが移動することによるものであり、RBCは幹細胞および前駆細胞と混ざることがなく、またコリオリの力により幹細胞および前駆細胞は移動された赤血球中に吸い込まれることがない。この手法により、必要に応じて、残りのRBCの多くの部分をRBC濃縮バッグ104内に移動できる。
The
この最後の細かい計量動作は、処理バッグ102内の各細胞層がLED256のそばを流れる際における、LED256からの光の透過率の光センサ254における測定値を受領したマイクロコントローラ290により指示されたものである。マイクロコントローラ290は光透過率を時間を関数として連続して記録および分析し、前の値を現在の値と比較する。このステップの間、WBC/幹細胞および前駆細胞の層は光センサ254を通過して流れる。この層はそのRBC層との界面では細胞密度がより高く、またその血漿相との界面ではその細胞密度がより小さいことから、WBC/幹細胞および前駆細胞の層が光センサ254を通過して血漿相との界面が近づくと光透過率が徐々に増加する。よって、このステップの間、光センサ254はLED256からの光の透過率における一様な増大を検知する。これは図20の領域Bでの線の傾きにより示される。
This last fine metering action is directed by the
WBC/幹細胞および前駆細胞の層が光センサ254を通過した後は、WBC/幹細胞および前駆細胞の層と血漿相との間の界面が光センサ254のそばを流れるようになる。血漿相はWBC/幹細胞および前駆細胞の層よりも細胞が少ないので、LED256から光センサ254により検知される光が多くなる。マイクロコントローラ290は、光センサ254が予め定められた変化率の値を検知したことに基づいて、光透過率の変化の割合(変化速度)が予め定められた減少であることを光センサ254からの入力を受信したならば、サーボモータ248にバルブアクチュエータカフ246が絞り弁138を閉じるように指令を出し、これにより絞り弁138を通るRBCの移動は終了する。これは図20の点Eにより示され、領域Bの線の急勾配の傾きから領域Cにおける略水平な線への移行部であり、WBC/幹細胞および前駆細胞の組成の層が光センサ254の下側を通過し、血漿相が光センサ254を通過し始める時点である。よって、血漿相の最下部が光センサ254に到達し始めると直ぐに絞り弁138は閉じられる。
After the WBC / stem cell and progenitor cell layer passes through the
この分離ステップの後、処理バッグ102内には約0.5から1.0mLの量のRBCが残り、他の1から1.5mLの量のRBCはRBC濃縮バッグ104内に移動する。
After this separation step, an approximately 0.5 to 1.0 mL amount of RBC remains in the
7.バッグセットが遠心分離されている間に処理装置は空の幹細胞バッグをゼロに風袋する(空の幹細胞バッグの自重をゼロにする)。
前のステップにおいて絞り弁138が閉じられた後は、遠心分離はステップ6で設定されたg力と時間で継続される。加速度計291が設定されたg力を確認すると、この時点でロードセル272とマイクロコントローラ290は協力して、空の幹細胞バッグ106の重さをゼロに風袋する。
7). While the bag set is being centrifuged, the processor tares empty stem cell bags to zero (zero dead weight of empty stem cell bags).
After the
8.バッグセットが処理装置内で遠心分離される間に絞り弁は連続して多数回の開と閉を速く繰り返すことで、残りのRBCの僅かな量、WBC/幹細胞および前駆細胞の層、および少量の血漿を処理バッグから幹細胞バッグ内に分離および移動する。
処理バッグ102内でのバッグセット100の遠心分離は、ステップ6において設定されたg力および時間で継続される。マイクロコントローラ290は、空の幹細胞バッグ106の重さがゼロに風袋されたことをロードセル272からの入力として受信したならばサーボモータ248に次の指示を行う。即ち、弁アクチュエータカフ246が絞り弁138を開いて処理バッグ102から供給ライン156と幹細胞バッグ入力ライン152を通り幹細胞バッグ106への流体経路が生成される位置にすると共に、次いで閉じるようにし、この開と閉を予め定められたサイクル数で予め定められた間隔で予め定められた期間だけ連続的に繰り返され、幹細胞バッグがその予め定められた重さに到達するまで充填されるのに十分な個別の時間の量だけ、処理バッグ102から幹細胞バッグ106へのアクセスが繰り返される。例えば、絞り弁138は約0.1から0.2秒の期間だけ開き、約10秒の間だけ閉じ、このサイクルを多数回繰り返すように設定される。絞り弁138が開いたり閉じたりする際に、処理バッグ102内の血漿のいくらかは幹細胞バッグ106内に流れ込む。このステップにおいて小さいg力とした目的は、大きなg力では発生する細胞損傷の危険性を最小限にする制御された方法で、これらの細胞を処理バッグ102から幹細胞バッグ106内に導くことである。
8). While the bag set is centrifuged in the processor, the throttling valve repeats a number of successive opening and closings rapidly, resulting in a small amount of remaining RBC, a layer of WBC / stem and progenitor cells, and a small amount Plasma is separated and transferred from the treatment bag into the stem cell bag.
Centrifugation of the bag set 100 in the
この分離ステップの間において、ロードセル272は幹細胞バッグ106の重さないし重量を計測し、マイクロコントローラ290はロードセル272からのこの入力を受領する。WBC/幹細胞および前駆細胞の層の望ましい重さは予め設定されており、これは約3グラムから約30グラムに設定される。例えば、幹細胞バッグ106内の最終的な幹細胞生成物の所望の量が10mLであれば、10グラムの重さが使用される。マイクロコントローラ290は、幹細胞バッグ106が予め設定された重さに到達したというロードセル272からの入力を受信したならば、サーボモータ248に、弁アクチュエータカフ246が絞り弁138を閉じて絞り弁138を通る流体流れが止まるように指示する。
During this separation step, the
絞り弁138が閉じた後は、遠心分離は、同じg力でステップ6において設定された予め定められた時間に達するまで継続される。
After the
9.遠心分離が終了すると、バッグセットは処理装置から取り外される。
予め定められた遠心分離期間が終わると、遠心分離は停止し、処理装置200は遠心分離器から取り外される。全てのバッグ、絞り弁138、および各ラインを含む、バッグセット100は、処理ユニット200から取り出される。
9. When centrifugation is complete, the bag set is removed from the processing apparatus.
When the predetermined centrifugation period ends, the centrifugation stops and the
幹細胞バッグ106は、残りのRBC、WBC/幹細胞および前駆細胞、いくらかの血漿を含む。幹細胞バッグ106の内容物を本明細書では「幹細胞組成(組成物)」あるいは「幹細胞の組成(組成物)」と称する。RBC濃縮バッグ104はRBCを含む。処理バッグ102は、幹細胞バッグ106に含まれない血漿の残りを含む。
必要に応じて、RBC濃縮バッグ104および幹細胞バッグ106からのサンプルが取り出される。サンプリングライン162、サンプリングピロー168、サンプリングサイト166、およびラインクランプ164は幹細胞バッグ106をサンプリングするために使用される。
If necessary, samples from the
幹細胞組成が直ちに使用される場合、例えば自己(自家)使用の場合には、幹細胞バッグ106は次いでSebraシーラー(アリゾナ州、トゥーソンのSebra Corp.)を使用してバッグセット100の残りのものから分離される。
If the stem cell composition is used immediately, eg, for self (self) use, the
幹細胞組成が冷凍される場合は、DMSO溶液のような抗凍結剤溶液が、無菌フィルタ174および抗凍結剤供給ライン165を介して幹細胞バッグ106に加えられる。
When the stem cell composition is frozen, an cryoprotectant solution, such as DMSO solution, is added to the
幹細胞の原料として骨髄および臍帯血を使用する方法の実施例
公認ないし認定を受けたベンダー(売り主、業者)から、人の血漿が5ユニットと、臍帯血が6ユニットだけ1から3日以内に収集ないし採取された。以下の表は、本発明の方法により処理された骨髄および臍帯血から得られたデータを示したものである。骨髄はヘパリンにより、また臍帯血はCPDによりそれぞれ抗凝固処理された。処理装置を含む寸法の卓上型の遠心分離器は遠心力場を提供する。この実験では沈殿補助のための生体外異物添加剤は使用していない。以下の表1には、骨髄および臍帯血の実験のために利用される本発明の各ステップの要約が示されている。
Example of using bone marrow and umbilical cord blood as raw material for stem cells Collected 5 units of human plasma and 6 units of umbilical cord blood within 1 to 3 days from an authorized or certified vendor (seller, vendor) Or collected. The following table shows data obtained from bone marrow and umbilical cord blood processed by the method of the present invention. Bone marrow was anticoagulated with heparin and umbilical cord blood with CPD. A desktop centrifuge of dimensions including the processing unit provides a centrifugal force field. In this experiment, no extraneous foreign matter additive for precipitation assistance was used. Table 1 below provides a summary of the steps of the present invention utilized for bone marrow and cord blood experiments.
骨髄および臍帯血のサンプルが処理前に取り出され、また最終生成物(幹細胞組成)のサンプルが処理後に取り出された。RBC、WBC、血小板、好中球、リンパ球、単球の細胞計数が、Sysmex XE−2100を使用して行われた。処理前および処理後のサンプルについて、市販のStem-Countキット(細胞計数キット)(フロリダ州、マイアミのBeckman Coulter, Inc.)を使用し製造者の取扱説明書に従って、CD34+細胞およびCD45+細胞(全ての白血球および殆どのCD34+細胞について発現される抗原)の計数が行われた。このキットは、フローサイトメトリーにより、CD34+および二元CD45+の同時同定および計数、CD34+の細胞密度率、および生物サンプルにおける絶対細胞数を行うことができる。CD45+細胞の生存性は、生体染色7−AADの色素除外に基づいて決定される。細胞集団の計測は、適切に構成されたBeckman Coulter FC-500フローサイトメトリー(フロリダ州、マイアミのBeckman Coulter, Inc.)上で、適切な制御および分析を行うフローサイトメトリーにより得られる。ALDH Br+細胞の同定および計数は、骨髄ユニット1,2および3からのサンプルについて処理の前後で、市販のAldecount kit (ノースカロライナ州、ダラムのAldagen)とBeckman Coulter FC-500フロー血球計数機を使用して、取扱説明書に従って行った。キットに設けられた試薬は、幹細胞を明るい蛍光緑に染色した。これらの細胞はAldagen明細胞(ALDH Br+)であると示された。 Bone marrow and umbilical cord blood samples were removed before treatment, and a final product (stem cell composition) sample was removed after treatment. Cell counts for RBC, WBC, platelets, neutrophils, lymphocytes, monocytes were performed using Sysmex XE-2100. For samples before and after treatment, CD34 + cells and CD45 + cells (all using a commercially available Stem-Count kit (Beckman Coulter, Inc., Miami, Florida) according to the manufacturer's instructions) Of white blood cells and most expressed CD34 + cells). The kit can perform simultaneous identification and counting of CD34 + and binary CD45 +, cell density rate of CD34 +, and absolute cell number in a biological sample by flow cytometry. Viability of CD45 + cells is determined based on dye exclusion of vital stain 7-AAD. Cell population measurements are obtained by flow cytometry with appropriate control and analysis on an appropriately configured Beckman Coulter FC-500 flow cytometer (Beckman Coulter, Inc., Miami, Florida). ALDH Br + cells are identified and counted using a commercially available Aldecount kit (Aldagen, Durham, NC) and a Beckman Coulter FC-500 flow cytometer before and after processing for samples from bone marrow units 1, 2 and 3. And performed according to the instruction manual. The reagent provided in the kit stained stem cells in bright fluorescent green. These cells were shown to be Aldagen clear cells (ALDH Br +).
A.骨髄データ
表2は、処理前の5つの試験における骨髄の体積および細胞計数を示したものである。各ユニットにおけるRBC、血小板、TNC、好中球、リンパ球、単球、MNC、CD34+細胞、およびALDH Br+細胞の全数が示されている。NDの項目はデータが「未定である」ことを意味する。
A. Bone marrow data Table 2 shows bone marrow volume and cell counts in the five trials prior to treatment. The total number of RBCs, platelets, TNCs, neutrophils, lymphocytes, monocytes, MNCs, CD34 + cells, and ALDH Br + cells in each unit are shown. The ND item means that the data is “undecided”.
表3は、表2において参照される5つのユニットから5つの試験で得られた幹細胞組成に対する体積およびセル計数を示している。各ユニットにおけるRBC、血小板、TNC、好中球、リンパ球、単球、MNC、CD34+細胞、およびALDH Br+細胞の全数が示されている。 Table 3 shows the volume and cell counts for the stem cell composition obtained in 5 tests from the 5 units referenced in Table 2. The total number of RBCs, platelets, TNCs, neutrophils, lymphocytes, monocytes, MNCs, CD34 + cells, and ALDH Br + cells in each unit are shown.
表4は、表2および3に示された5つの実験の結果に基づく、各細胞タイプの回収率を示している。回収率は、幹細胞組成(表3)内の細胞計数を、骨髄処理サンプル(表2)における対応する値で割ると共に、この商(quotient)を100倍することで計算される。例えば、実験1において、RBCの回収率は、「6,700×106」を「329,000×106」で割り、その商を100倍することで計算され、回収率2.0%(表4)が得られる。減少率は100%から回収率を引くことで簡単に計算される。例えば、実験1において、赤血球の減少率は100%−2.0%=98%となる。 Table 4 shows the recovery of each cell type based on the results of the five experiments shown in Tables 2 and 3. The recovery rate is calculated by dividing the cell count within the stem cell composition (Table 3) by the corresponding value in the bone marrow treated sample (Table 2) and multiplying this quotient by 100. For example, in Experiment 1, the recovery rate of RBC is calculated by dividing “6,700 × 10 6 ” by “329,000 × 10 6 ” and multiplying the quotient by 100, resulting in a recovery rate of 2.0% ( Table 4) is obtained. The reduction rate is easily calculated by subtracting the recovery rate from 100%. For example, in Experiment 1, the red blood cell reduction rate is 100% −2.0% = 98%.
表4のデータは、意外なことにRBC(2.1%回収)の減少を平均で97.9%で達成する一方、CD34+細胞およびALDH Br+細胞(それぞれ平均回収率が98.9%、92.0%)により測定される幹細胞が90%超で回収できることを例証している。さらに意外なことには、表4は幹細胞の90%超が回収される一方、好中球は平均で59%だけの回収がされる。このような骨髄の選択的な分離のレベルは生体異物である沈殿剤の使用を必要として見込めるものである。 The data in Table 4 surprisingly achieved a reduction in RBC (2.1% recovery) at an average of 97.9%, while CD34 + cells and ALDH Br + cells (average recoveries of 98.9%, 92 respectively) 0.0%) demonstrates that more than 90% of stem cells can be recovered. Even more surprising, Table 4 shows that over 90% of the stem cells are recovered, while neutrophils are recovered only 59% on average. This level of selective separation of bone marrow is expected to require the use of a xenobiotic precipitant.
表5と6は、表2と3のデータに基づく、処理前の骨髄や幹細胞組成中のRBCの有核細胞型に対する割合を示したものである。これら細胞の互いに対する割合は、自然界で見つけることができず、あるいは他のいずれかの細胞処理システムにより作ることができない、独特な珍しい幹細胞組成である。非常に少数のRBCを備えた幹細胞組成を作成することは、幹細胞治療にとって重要な進歩であり、幹細胞輸血における過剰な赤血球に関連する悪影響がなく、免疫親和性あるいはフローサイトメトリー法でのさらなる純化プロセスに貢献する細胞生成物のための、安全な細胞生成物を作ることができる。特に、表5と6のデータは、処理前の骨髄は、RBCのCD34+に対する平均的な割合が最初は25,642:1であり処理後は、幹細胞組成におけるこの割合は539:1である。このようにRBCの幹細胞組成に対する割合を劇的に減じることは、CD34+細胞を失うことなくRBCを選択的に除くための本方法の成功を反映している。赤血球のALDH Br+細胞に対する割合でも同様な低減が観察される。 Tables 5 and 6 show the ratio of RBCs to nucleated cell types in bone marrow and stem cell composition before treatment based on the data in Tables 2 and 3. The ratio of these cells to each other is a unique and unusual stem cell composition that cannot be found in nature or cannot be made by any other cell processing system. Creating a stem cell composition with very few RBCs is an important advance for stem cell therapy, without the negative effects associated with excess red blood cells in stem cell transfusion, and further purification with immunoaffinity or flow cytometry methods Safe cell products can be made for cell products that contribute to the process. In particular, the data in Tables 5 and 6 show that the average ratio of RBC to CD34 + in the bone marrow before treatment is initially 25,642: 1 and after treatment this ratio in stem cell composition is 539: 1. This dramatic reduction in the ratio of RBC to stem cell composition reflects the success of the method for selectively removing RBC without losing CD34 + cells. A similar reduction is observed in the ratio of red blood cells to ALDH Br + cells.
これらの細胞集団の単一性はそれらに含まれる生存細胞に固有のものである。表7は、市販のキット(カリフォルニア州、フラートンの Beckman CoulterのStem-Kit)を使用して計測した、骨髄中のCD45+の細胞生存性(生存率)の結果の分析を含んでいる。処理後におけるCD45+細胞の生存性の大きな変化はなく、これは本プロセスの生体適合性を例証している。 The unity of these cell populations is unique to the viable cells contained in them. Table 7 contains an analysis of the CD45 + cell viability (viability) results in bone marrow as measured using a commercially available kit (Stem-Kit, Beckman Coulter, Fullerton, Calif.). There was no significant change in the viability of CD45 + cells after treatment, which illustrates the biocompatibility of the process.
B.臍帯血データ
表8は、処理前の6つの臍帯血ユニットの体積および細胞計数を示した。各ユニットにおけるRBC、血小板、TNC、好中球、リンパ球、単球、MNC、およびCD34+細胞の全数が示されている。
B. Umbilical cord blood data Table 8 shows the volume and cell count of six cord blood units before treatment. The total number of RBC, platelets, TNC, neutrophils, lymphocytes, monocytes, MNC, and CD34 + cells in each unit are shown.
表9は、表8において参照した臍帯血の対応するユニットからの6つの実験で得られた幹細胞組成に対する体積および細胞計数を示している。処理後の各ユニットにおけるRBC、血小板、TNC、好中球、リンパ球、単球、MNC、およびCD34+細胞の全数が示されている。 Table 9 shows volume and cell counts for stem cell composition obtained in 6 experiments from the corresponding units of cord blood referenced in Table 8. The total number of RBC, platelets, TNC, neutrophils, lymphocytes, monocytes, MNC, and CD34 + cells in each unit after treatment is shown.
表10は、表8および9で提示された6つの実験の結果に基づく、各細胞型の回収率を示したものである。回収率は、幹細胞組成(表9)における細胞計数を臍帯血の処理前のサンプル(表8)における対応する値で割り、この商を100倍したものである。 Table 10 shows the recovery of each cell type based on the results of the six experiments presented in Tables 8 and 9. The recovery rate is obtained by dividing the cell count in the stem cell composition (Table 9) by the corresponding value in the sample before treatment with cord blood (Table 8) and multiplying this quotient by 100.
表10のデータは、RBC(2.0%回収)の平均減少について98.0%を達成することが可能である一方、CD34+マーカーにより測定される幹細胞を平均95%で回収できることが例証されている。さらに、表10は、好中球が平均55%だけの回収であるのに対して幹細胞は平均で95%の回収ができたことが例証している。骨髄については、このレベルの選択的な細胞分離を達成するために生体異物剤による沈殿作用を使用することが必要であると予測される。 The data in Table 10 illustrate that while it is possible to achieve 98.0% for an average reduction in RBC (2.0% recovery), stem cells as measured by the CD34 + marker can be recovered at an average of 95%. Yes. In addition, Table 10 illustrates that neutrophils recovered on average only 55%, whereas stem cells recovered on average 95%. For the bone marrow, it is anticipated that it will be necessary to use xenobiotic precipitation to achieve this level of selective cell separation.
以下の表11および12は、表8および9のデータに基づいて、処理前の臍帯血中および臍帯血の幹細胞組成中におけるRBCの種々の他の細胞型に対する割合を示したものである。これらの細胞の互いに対する割合は、生体異物添加剤の存在なしでは自然界でも見出せず、あるいは他のいずれの細胞処理システムにより生成できない、特異な幹細胞組成を規定している。これら幹細胞組成の単一性は、赤血球の著しい減少および生体異物添加剤の添加がないことと共に、幹細胞が生存していることが必要である。原料の骨髄または臍帯血中に生存する幹細胞と前駆細胞の殆どを含むと共にRBCのCD34+細胞に対する割合が非常に小さい幹細胞組成を利用できることは、幹細胞治療にとって重要な進歩であり、幹細胞輸血における過剰な赤血球に関連する悪影響がない、安全な細胞生成物を作ることができる。 Tables 11 and 12 below show the ratios of RBCs to various other cell types in cord blood before treatment and stem cell composition of cord blood based on the data in Tables 8 and 9. The ratio of these cells to each other defines a unique stem cell composition that cannot be found in nature without the presence of xenobiotic additives or cannot be generated by any other cell processing system. The unity of these stem cell compositions requires that the stem cells be alive, along with a significant reduction in red blood cells and the absence of xenobiotic additives. The availability of a stem cell composition that contains most of the stem and progenitor cells that survive in the source bone marrow or umbilical cord blood and that has a very small ratio of RBCs to CD34 + cells is an important advance for stem cell therapy and is an excess in stem cell transfusion. Safe cell products can be made that do not have the negative effects associated with red blood cells.
RBCのCD34+に対する平均的な割合は、最初は201,834:1であり、処理後は5,007:1に低減する。RBCの幹細胞に対する割合のこの劇的な低減は、CD34+細胞を大きく損失することなしに選択的にRBCを削減できるという本方法の成功を反映している。 The average ratio of RBC to CD34 + is initially 201,834: 1 and decreases to 5,007: 1 after processing. This dramatic reduction in the ratio of RBCs to stem cells reflects the success of this method that can selectively reduce RBCs without significant loss of CD34 + cells.
これらの細胞集団の単一性はそれらに含まれる生存細胞に固有のものである。
表13は、Stem-Kitを使用して計測した、臍帯血中のCD45+の細胞生存性(生存率)の結果の分析を含んでいる。CD45+細胞の生存性における大きな変化はなく、処理後の臍帯血生成品における幹細胞の生存性の維持を例証しており、代理として認められるものである。
The unity of these cell populations is unique to the viable cells contained in them.
Table 13 contains an analysis of the results of CD45 + cell viability (viability) in cord blood as measured using Stem-Kit. There is no significant change in CD45 + cell viability, demonstrating the maintenance of stem cell viability in the cord blood products after treatment and is accepted as a surrogate.
幹細胞組成
上記した本発明の方法は、幹細胞、血漿、RBC、および赤血球を含む骨髄または臍帯血から派生し、生体異物添加剤のない幹細胞の組成物を生じる。血漿に由来する幹細胞組成は、CD34+細胞またはALDH Br+細胞により測定されるように、各TNCに対してRBCが約5、各好中球に対してRBCが約10、各MNCに対してRBCが約18、および各幹細胞に対してRBCが約400から500の割合を有している(表6)。臍帯血に由来する幹細胞組成は、CD34+細胞により測定されるように、各TNCに対してRBCが約11、各好中球に対してRBCが約24、各MNCに対してRBCが約23、および各幹細胞に対してRBCが約5,000の割合を有している(表12)。
Stem Cell Composition The method of the invention described above results in a composition of stem cells that is derived from bone marrow or umbilical cord blood containing stem cells, plasma, RBC, and red blood cells, and is free of xenobiotic additives. Stem cell composition derived from plasma is about 5 RBC for each TNC, about 10 RBC for each neutrophil, and RBC for each MNC as measured by CD34 + cells or ALDH Br + cells. About 18 and RBC has a ratio of about 400 to 500 for each stem cell (Table 6). Stem cell composition derived from umbilical cord blood is about 11 RBC for each TNC, about 24 RBC for each neutrophil, about 23 RBC for each MNC, as measured by CD34 + cells, And RBC has a ratio of about 5,000 for each stem cell (Table 12).
血漿に由来する幹細胞組成は、約79%から約100%のCD34+細胞、および約74%から約100%のALDH Br+細胞が回収されており、一方、RBCの約97%から約99%が減じられている。臍帯血に由来する幹細胞組成は、約77%超で約100%までのCD34+細胞が回収されており、一方、RBCの約96%から約99%が減じられている。 Stem cell composition derived from plasma is recovered from about 79% to about 100% CD34 + cells and from about 74% to about 100% ALDH Br + cells, while about 97% to about 99% of RBCs are reduced. It has been. The stem cell composition derived from umbilical cord blood is more than about 77% and up to about 100% of CD34 + cells are recovered, while about 96% to about 99% of RBCs are reduced.
上記の各結果は、骨髄または臍帯血内の幹細胞が、分離およびRBCを処理バッグからRBC濃縮バッグ内に移動するプロセスを通して、WBC/幹細胞および前駆細胞層内でその比較的高い位置(赤血球層よりも血漿相に近い)を維持でき、また好中球はWBC/幹細胞および前駆細胞層内で比較的低い位置(赤血球層により近い)を維持するという、予想外の成果を実証している。処理バッグから流出するRBCは、コリオリの効果およびRBCが絞り弁に向かって下方に流れる際の層流によって、幹細胞、好中球、および赤血球と共に他の細胞型と著しく混合を生じることが予想されていた。このような混合により、好中球の低率の回収に対して幹細胞の高率の回収、およびRBCの高効率の低減に対して幹細胞の高率の回収が期待された。 Each of the above results indicate that stem cells in bone marrow or umbilical cord blood are relatively high in the WBC / stem cell and progenitor cell layers (from the red blood cell layer) through the process of separation and transfer of RBCs from the processing bag into the RBC enrichment bag. (Which is also close to the plasma phase), and neutrophils have demonstrated the unexpected result of maintaining a relatively low position in the WBC / stem and progenitor cell layers (closer to the red blood cell layer). RBCs flowing out of the processing bag are expected to cause significant mixing with other cell types along with stem cells, neutrophils, and red blood cells due to the effect of Coriolis and laminar flow as the RBC flows down toward the throttle valve. It was. By such mixing, a high rate of recovery of stem cells was expected for a low rate of recovery of neutrophils, and a high rate of recovery of stem cells was expected for a reduction of high efficiency of RBC.
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。当業者は他の実施例、および特許請求の範囲の範囲内の本発明の種々の実施例を想定できる。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. Those skilled in the art will envision other embodiments and various embodiments of the invention within the scope of the claims.
100 バックセット
102 処理バッグ
104 RBC濃縮バッグ
106 幹細胞バック
138 絞り弁
200 処理装置
218 本体
220 幹細胞バッグ室
228 遠心分離バケット
230 主室
248 サーボモータ
254 光センサ
272 ロードセル
286 プリント基板
288 インタフェース用プリント基板
290 マイクロコントローラ
296 電池
100
Claims (8)
(a) 処理バッグ内に採取した骨髄または臍帯血を配置するステップを有してなり、前記処理バッグはバッグセットの一部であり、前記バッグセットは赤血球濃縮バッグ、幹細胞バッグ、および絞り弁をさらに含んでおり、前記絞り弁は前記処理バッグ、前記赤血球濃縮バッグ、および前記幹細胞バッグに接続されており、
(b) 前記バッグセットを処理装置に設置するステップを有してなり、前記処理装置はマイクロコントローラ、サーボモータ、光学センサ、LED、ロードセル、および加速度計を含み、前記サーボモータは前記バッグセットが前記処理装置に収納されたときに動作するように前記絞り弁に接続されており、
(c) 前記バッグセットを収納した前記処理バッグを、g力で、前記処理バッグ内の前記骨髄または前記臍帯血の細胞が赤血球の層、白血球(WBC)/幹細胞および前駆細胞の層、および血漿の層に階層化するのに十分な時間だけ遠心分離するステップを有してなり、前記絞り弁は閉じられており、
(d) 前記遠心分離するステップで使用されたg力よりも低いg力で、前記赤血球の大部分が前記処理バッグから前記赤血球濃縮バッグに分離されるのに十分な時間だけ、前記バッグセットを収納した前記処理装置を遠心分離するステップを有してなり、前記絞り弁は前記処理バッグから前記赤血球濃縮バッグに開いており、
(e) 前記光学センサが前記LEDから予め設定した体積の光透過率を検知したことに応答して、前記絞り弁を閉じるステップを有してなり、
(f) 前記バッグセットを収納した前記処理装置を、g力で、前記赤血球のより多くのものが前記処理バッグから前記赤血球濃縮バッグに分離されるのに十分な時間だけ、遠心分離するステップを有してなり、前記絞り弁は開と閉を多数回繰り返し、
(g) 前記光学センサが予め設定した割合の光透過率の変化を検知したことに応答して、前記絞り弁を閉じるステップを有してなり、
(h) 前記ロードセルからのデータを使用して、前記幹細胞バッグを風袋するステップを有してなり、前記風袋は前記ロードセルからのデータを使用して行われ、
(i) 前記バッグセットを収納した前記処理装置を、g力で、前記赤血球の残りのもの、前記WBC/幹細胞および前駆細胞の層、および前記プラズマの一部が前記処理バッグから前記幹細胞バッグに分離されるのに十分な時間だけ遠心分離するステップを有してなり、前記絞り弁は開と閉を多数回繰り返し、
(j) 前記ロードセルが前記幹細胞バッグの予め設定した重量を測定したことに応答して、前記絞り弁を閉じるステップを有してなり、
(k) 前記バッグセットを前記処理装置から取り外すステップを有してなり、および
(l) 前記幹細胞組成物を含む前記幹細胞バッグを前記バッグセットから取り外すステップを有してなる、方法。 A method for preparing a stem cell composition from bone marrow or cord blood comprising:
(A) placing the collected bone marrow or umbilical cord blood in a treatment bag, wherein the treatment bag is part of a bag set, the bag set comprising an erythrocyte concentration bag, a stem cell bag, and a throttle valve; The throttle valve is connected to the processing bag, the red blood cell concentration bag, and the stem cell bag,
(B) including a step of installing the bag set in a processing device, wherein the processing device includes a microcontroller, a servo motor, an optical sensor, an LED, a load cell, and an accelerometer; Connected to the throttle valve to operate when stored in the processing device;
(C) The treatment bag containing the bag set is subjected to g force, the bone marrow or the cord blood cells in the treatment bag is a layer of red blood cells, a layer of white blood cells (WBC) / stem cells and progenitor cells, and plasma Centrifuging for a time sufficient to stratify into layers, the throttle valve being closed,
(D) holding the bag set for a time sufficient to separate most of the red blood cells from the processing bag into the red blood cell concentration bag with a lower g force than that used in the centrifuging step. Centrifuge the stored processing device, and the throttle valve opens from the processing bag to the red blood cell concentration bag,
(E) closing the throttle valve in response to the optical sensor detecting a predetermined volume of light transmittance from the LED;
(F) centrifuging the processing apparatus containing the bag set for a time sufficient to separate more of the red blood cells from the processing bag into the red blood cell concentration bag with g force. The throttle valve is repeatedly opened and closed many times,
(G) responsive to the optical sensor detecting a change in light transmittance at a preset rate, and closing the throttle valve;
(H) using the data from the load cell to tare the stem cell bag, wherein the tare is performed using the data from the load cell;
(I) The treatment device containing the bag set is moved from the treatment bag to the stem cell bag with g force, the remaining red blood cells, the WBC / stem cell and progenitor cell layer, and a part of the plasma. Having a step of centrifuging for a sufficient time to be separated, said throttle valve being opened and closed a number of times,
(J) closing the throttle valve in response to the load cell measuring a preset weight of the stem cell bag;
(K) removing the bag set from the processing device; and (l) removing the stem cell bag containing the stem cell composition from the bag set.
(a) 採取した骨髄または臍帯血を保持するための処理バッグ、赤血球濃縮バッグ、幹細胞バッグ、および絞り弁を含むバッグセットを有してなり、前記絞り弁が前記処理バッグ、前記赤血球濃縮バッグ、および前記幹細胞バッグに接続されており、
(b) 内部に前記バッグセットが納められると共に、マイクロコントローラ、サーボモータ、光学センサ、LED、ロードセル、および加速度計を含む処理装置を有してなり、前記サーボモータは前記バッグセットが前記処理装置内に収納されたときに動作するように前記絞り弁に接続されており、および
(c) 前記バッグセットと前記処理装置が、g力で、前記採取された骨髄または臍帯血から幹細胞生成物を分離し濃縮するために十分な時間だけの遠心分離に耐えることができるものである、システム。 A system for preparing stem cell products from bone marrow and / or cord blood,
(A) a processing bag for holding collected bone marrow or umbilical cord blood, a red blood cell concentration bag, a stem cell bag, and a bag set including a throttle valve, wherein the throttle valve is the processing bag, the red blood cell concentration bag, And connected to the stem cell bag,
(B) The bag set is housed inside and includes a processing device including a microcontroller, a servo motor, an optical sensor, an LED, a load cell, and an accelerometer. The servo motor includes the bag set and the processing device. (C) the bag set and the processing device are adapted to extract stem cell products from the harvested bone marrow or umbilical cord blood with g force. A system that is capable of withstanding centrifugation for a time sufficient to separate and concentrate.
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