JP6492110B2 - 再生可能なおよび成体の幹細胞を分離する装置 - Google Patents

Description

本発明は、生物構造から取り出された脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置に関する。

例えば人の医療において、生物構造から脂肪組織を取り出す方法がいくつか知られている。脂肪組織は、適切な吸引設備を用いて既知の方法で吸い出され、いわゆる脂肪組織細胞捕集器内に捕集される。

このようにして得られた脂肪組織は、脂肪細胞だけでなく幹細胞を含むことが知られている。幹細胞は、異なる細胞型または組織に分化することができる体細胞である。脂肪組織中に存在する幹細胞は、いわゆる再生可能な成体の幹細胞である。

脂肪組織から成体幹細胞を取得することは、例えば国際公開ＷＯ２０１０／０７３８０８Ａ１号に記載されているように、既知である。ここでは、脂肪組織は、酵素を含む液体と混合され、得られた混合物は次いで容器内で遠心分離される。このようにしたことにより、脂肪細胞から幹細胞が解放され、個別に捕集することが可能となる。

この分離は、液体ジェットのような機械設備を用いて実現される。これは、ドイツ国特許出願公開ＤＥ １０ ２０１１ ０８０ ２１８ Ａ１号に記載されているように、既知である。

成体幹細胞を分離する装置は、ドイツ国特許出願公開ＤＥ１０ ２０１３ ２０９ ７１８ Ａ１号に記載されているように既知であり、本発明の属概念に相当する。

そのような既知の幹細胞を分離する装置を用いるときは、大変長い時間が必要である。これは、なかんずく、多数の予備的および中間的工程によるとともに反応プロセスのためである。

従って、本発明の目的は、属概念に相当する幹細胞を分離する装置を改良することである。特に、この装置は、患者から分離された物質混合物から幹細胞を分離してから幹細胞を再使用に提供するまでに要する時間を最低限にすることを可能とする。

この目的は、独立請求項１記載の発明により達成される。

本発明は、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置に関し、該装置は、脂肪組織と再生可能なおよび／または成体の幹細胞とを含む物質混合物を保持する容器を備え、前記容器は、少なくとも１つの膜により相互に分離された少なくとも２つのチャンバを備える。さらに、前記装置は、物質混合物を容器内に導入するように設計された物質混合物供給設備と、容器内に液体を導入するように設計されたリンス材供給設備と、分離された幹細胞を容器から取り出すように設計され、かつ少なくとも１つの膜によって物質混合物供給設備から分離されている幹細胞取り出し設備とを備える。前記装置は、さらに、再生可能なおよび／または成体の幹細胞の減少した物質混合物を前記容器から取り出すように設計された少なくとも１つのリンス剤取り出し設備と、少なくとも１つの特異的透過膜であって物質混合物の１つの特異的部分のみに対してそれぞれ透過性である特異的透過膜とを備える。本発明によれば、前記容器の第１のチャンバは、物質混合物と、この物質混合物と混合された液体とを分離する手段とを備える。

前記物質混合物の前処理は、有利なことに、もはや不必要である。その理由は、物質混合物と混合される液体は、直接、装置に供給可能だからである。従って、幹細胞の分離が特に迅速に実現可能である。さらに広範囲の利点が得られる。従って、本発明による装置は、特に適応性に富む。さらに、幹細胞の品質と収率が特によい。従来装置を上流側で使用することによる物質混合物の損失のリスクまたは不純物のリスクももはや該当しない。さらに、本発明による装置により、物質混合物を調製する従来装置を使用することができるため、コストおよび空間に対する要請が低くなる。

本発明の好ましい一実施の形態では、前記物質混合物を分離する手段は、第１のチャンバに対する圧力均等化接続を有する管と、前記管の中に配置されている低圧源に接続された吸引要素とを備える。

このようにしたことにより得られる利点としては、例えば脂肪組織および他の液体の分離が特に簡単にかつ穏やかな方法で実現可能であることが挙げられる。

本発明のさらなる一態様は、生物構造から取得された脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置に関する。該装置は、脂肪組織と再生可能なおよび／または成体の幹細胞を含む物質混合物を保持する容器を備え、該容器は、少なくとも１つの膜により相互に分離された少なくとも２つのチャンバを含む。さらに、前記装置は、前記容器内に前記物質混合物を導入するように設計された物質混合物供給設備と、液体を前記容器内に導入するように設計された少なくとも１つのリンス剤供給設備と、分離された幹細胞を前記容器から取り出すように設計され、かつ少なくとも１つの膜により前記物質混合物供給設備から分離されている幹細胞取り出し設備とを備える。前記装置は、さらに、再生可能なおよび／または成体の幹細胞の減少した物質混合物を前記容器から取り出すように設計された少なくとも１つのリンス剤取り出し設備と、物質混合物の１つの特異的部分のみに対してそれぞれ透過性である少なくとも１つの特異的透過性膜とを備える。本発明によれば、前記少なくとも１つのチャンバは、温度調節手段を備える。

このようにしたことにより得られる利点としては、生物学的および／または化学的プロセスが最適温度範囲内で連続的に、従って、特に迅速に生起し得ることがあげられる。従って、処理時間が短くなり有利である。さらに、結果物の品質も改善され有利である。

本発明の好ましい一実施の形態では、前記温度調節手段は、前記加熱チャンバの外に配置された加熱スリーブまたは前記チャンバ内に配置された加熱要素と、少なくとも１つの温度センサとを備える。

このようにしたことにより得られる利点としては、前記装置が特に簡単かつコンパクトになり、熱を熱の影響を受ける帯域に直接供給することが可能であることが挙げられる。さらに、このようにしたことにより得られる利点としては、温度調節が可能であることが挙げられる。特に好ましい態様では、少なくとも１つの温度調節手段が少なくとも１つの混合要素に一体化されている。従って、熱は、直接に物質混合物の領域内に運ばれ、同時に全体に行き渡るように混合可能であり、有利である。その結果、熱の分布が特に均一になり、生物学的および／または化学的プロセスがさらに改善される。

本発明のさらなる一態様は、生物構造から取得された脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置に関する。該装置は、前記脂肪組織と前記再生可能なおよび／または成体の幹細胞とを含む物質混合物を保持する容器を備え、前記容器は少なくとも１つの膜により相互に分離された少なくとも２つのチャンバを有する。さらに、前記装置は、前記物質混合物を前記容器内に導入するように設計された物質混合物供給設備と、液体を前記容器内に導入するように設計された少なくとも１つのリンス剤供給設備と、分離された幹細胞を前記容器から取り出すように設計され、かつ少なくとも１つの膜により前記物質混合物供給設備から分離されている幹細胞取り出し設備とを備える。前記装置は、さらに、再生可能なおよび／または成体の幹細胞の減少した物質混合物を容器から取り出すように設計された少なくとも１つのリンス剤取り出し設備と、物質混合物の１つの特異的部分のみに対してそれぞれ透過性である少なくとも１つの特異的透過性膜とを備える。本発明によれば、前記物質混合物およびリンス剤中に少なくとも部分的な乱流および／または層流を発生させる手段が、前記幹細胞取り出し装置に最も近い位置にある膜の領域内に設けられている。

このようにしたことにより得られる利点としては、幹細胞をそれ以上膜に追加することができないことが挙げられる。従って、追加された物質から前記膜を解放する中間工程が不必要となる。前記幹細胞を分離する処理時間が短くなり、有利である。発生可能な流れは、層流、乱流、または部分的な層流および乱流であってもよい。生起する流れの条件を適合可能であるので、膜へ幹細胞を追加することが効果的に防止できる。

本発明の好ましい一実施の形態では、前記少なくとも部分的な乱流および／または層流を発生させる手段は、撹拌要素または液体ジェットを生成するためのノズルを備える。このようにしたことにより得られる利点としては、流れが、特に簡単な、指向性の高い、かつ穏やかな方法で生成できることが挙げられる。

特に好ましくは、前記少なくとも部分的な乱流および／または層流を発生する手段は、遠隔給電される電気機械式撹拌要素を備える。このようにしたことにより得られる利点としては、機械部品の数が低減されることが挙げられる。さらに、前記領域が幹細胞で汚染されるリスクが低下する。その理由は、この領域では電力要素または液体運搬要素が不必要だからである

本発明のさらなる一態様は、生物構造から取得された脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置に関する。該装置は、脂肪組織と、再生可能なおよび／または成体の幹細胞とを含む物質混合物を保持する容器を備え、前記容器は少なくとも１つの膜により相互に分離された少なくとも２つのチャンバを有する。さらに、前記装置は、前記物質混合物を前記容器内に導入するように設計された物質混合物供給設備と、液体を前記容器内に導入するように設計された少なくとも１つのリンス剤供給設備と、分離された幹細胞を容器から取り出すように設計され、かつ少なくとも１つの膜により前記物質混合物供給設備から分離されている幹細胞取り出し設備とを備える。前記装置は、さらに、再生可能なおよび／または成体の幹細胞の減少した物質混合物を前記容器から取り出すように設計された少なくとも１つのリンス剤取り出し設備と、物質混合物の１つの特異的部分のみに対してそれぞれ透過性である少なくとも１つの特異的透過性膜とを備える。本発明によれば、前記リンス剤取り出し設備は、成体の幹細胞の減少した物質混合物とは独立にリンス剤を再び導入し、再びこれを取り出すように設計されている。

このようにしたことにより得られる利点としては、残留コラゲナーゼ濃度を低下させる下流工程を省略することが可能であることが挙げられる。その理由は、そのような低下は前記装置内で直接に実現可能だからである。従って、再使用のために前記幹細胞を分離するための処理時間が短くなり、有利である。前記幹細胞は、前記装置からのものを直接に、例えば患者への戻しの形で再使用可能である。

本発明の好ましい一実施の形態では、前記装置は、少なくとも部分的に滅菌部品からなる。このようにしたことにより得られる利点としては、滅菌のための上流工程が省略可能であることが挙げられる。さらに、このため、前記装置は特に安全である。前記滅菌部品を用いた装置の場合は、該装置を使い捨てキットとして設計することが可能となる。従って、前記装置は、全体的に滅菌された区域内において製造することができ、使用場所において必要とされる取り組みが少なくて済む。

本発明のさらなる態様は、生物構造から取り出された脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置と、中央制御装置とを備えるシステムに関する。本発明によれば、前記中央制御装置は、前記装置のための機械的インターフェースを介して、基礎アセンブリとしての前記装置に接続可能である。前記中央制御装置は、低圧源、および／または温度調節手段、および／または流れ発生手段、および／またはリンス剤搬送設備を制御または調整することが可能である。

このようにしたことにより得られる利点としては、全ての機能が中央で調節可能であり、またはプログラムとして予め定義可能であることが挙げられる。その結果、前記装置を操作するのに必要な時間が短くなり、有利である。

本発明の個々の態様を相互に混合することができ、有利である。いくつかのさらなる好ましい実施の形態が、従属請求項および以下の発明の詳細な説明に記載されている。

以下、例示的な一実施の形態および関連する添付図面を参照して、本発明を具体的に説明する。

本発明による装置の好ましい一実施の形態を示す概略側面図である。 本発明による好ましい一実施の形態における例示的装置の電気機械式撹拌要素を有する領域を詳しく描いた概略側面図である。 本発明によるシステムの好ましい一実施の形態の概略側面図である。

図１は、本発明による装置の好ましい一実施の形態の概略側面図である。本発明によるこの再生可能な（regenerative）および／または成体の幹細胞を分離する装置１０は、物質混合物を保持する容器２０を備える。容器２０は、第１のチャンバ３０、第２のチャンバ４０、第３のチャンバ５０、および第４のチャンバ６０を備える。第３のチャンバ５０は、第４のチャンバ６０からラジアル・シリンダ７０により分離されている。ラジアル・シリンダ７０は、フィルタ膜を備える。このフィルタ膜は幹細胞を保留するように設計されている。第１のチャンバ３０は、第２のチャンバ４０から、第２のチャンバ４０は、また、第３のチャンバ５０から、いずれも同じくフィルタ膜８０により分離されている。第１のチャンバ３０は、物質混合物供給設備９０を備える。第１のチャンバ３０は、さらに、リンス剤供給設備１００を備える。概略を示した幹細胞取り出し設備１１０は、第４のチャンバ６０に接続されている。さらに、概略を示したリンス剤取り出し設備１２０は、第４のチャンバ６０に接続されている。装置１０の第１のチャンバ３０は、物質混合物および該物質混合物と混合された液体を分離する手段１３０を有する。この手段１３０は、全体として物質混合物供給設備９０の名称を付することができる。手段１３０は、管１４０を備える。管１４０は、第１のチャンバ３０への圧力均等化接続１５０を有する。

さらに、手段１３０は、吸引要素１６０を備える。吸引要素１６０は、管１４０内に配置され、吸引側１７０で、ここには図示されていない低圧源（Unterdruckquelle）に接続されている。装置１０は、さらに、温度調節手段１８０を備える。手段１８０は、加熱要素１９０と、加熱スリーブ２００と、温度センサ２１０とを備える。

加熱スリーブ２００は、第１のチャンバ３０の外側に接して取付られている。他のいくつかの例示的実施の形態では、加熱スリーブ２００はさらなるチャンバの外側に接して取付けられていてもよい。加熱要素１９０は、この例示的実施の形態では、混合要素２２０に一体化されている。同様に、温度センサ２１０は混合要素２２０に一体化されている。他のいくつかの例示的実施の形態では、加熱要素１９０と温度センサ２１０の配置と数は変えてもよい。当業者は、プロセス条件に基づいてこれらの適合を行う。ラジアル・シリンダ７０は、幹細胞取り出し設備１１０に最も近い膜２３０を備える。最も近い膜２３０の領域に、少なくとも部分的な乱流および／または層流を発生する手段２４０が設けられている。これらの手段は、遠隔給電型の電気機械式撹拌要素２５０を備える。その詳細は図２に説明されている。さらに、手段２４０は、交流電磁場を発生する電磁石２９０を備える。これについては、ここでは、さらに説明を加えないが、図２に概略を示す。リンス剤取り出し設備１２０は、また、成体幹細胞の減少した物質混合物とは独立にリンス剤を再び導入し、再び取り出すように設計されている。装置１０の上部において、接続部分２６０が設けられており、これを介して、例えば、ケーブル、例えば加熱要素１９０用と温度センサ２１０用のそれぞれのケーブルを接続し、案内することができる。さらに、この領域において、低圧を適用するための接続２７０が設けられている。物質混合物と接触する領域では、装置１０はいくつかの滅菌部品から成る。これらの部品は、例えば、第１のチャンバ３０、第２のチャンバ４０、第３のチャンバ５０、第４のチャンバ６０、物質混合物供給設備９０、物質混合物および該物質混合物と混合された液体を分離する手段１３０、混合要素２２０、フィルタ膜８０、ラジアル・シリンダ７０、リンス剤取り出し設備１２０、幹細胞取り出し設備１１０、およびここでは図示されていない遠隔給電型の電気機械式撹拌要素２５０を含む。後者は、領域Ａ内に配置され、図２に詳細に説明されている。領域Ａは、ラジアル・シリンダ７０の下方領域２８０内に配置されている。遠隔給電型の電気機械式撹拌要素２５０は、この例示的実施の形態では、カプセル形状を有する。電磁石２９０は、遠隔給電型の電気機械式撹拌要素２５０の下方に配置されている。

図２は、本発明による装置の好ましい一実施の形態の部分的領域を詳しく描いた概略側面図である。同じ参照符号が図１にも当てはまるので、これらの参照符号により参照される構成については、図１における説明が同様に当てはまる。上述の部分的領域は、図１に示された再生可能な成体の幹細胞を分離する装置１０の部分的領域である。この部分的領域は、例えば、第３のチャンバ５０および第４のチャンバ６０、領域Ａおよび遠隔給電型の電気機械式撹拌要素２５０および電磁石２９０を備える。第３のチャンバ５０の容積は、容積減少用コア要素５５により大部分充填されているので、容積減少用コア要素５５と最も近い膜２３０との間には小さな隙間しか残されていない。電磁石２９０は、遠隔給電型の電気機械式撹拌要素２５０の下方に配置され、交流電場を発生して遠隔給電型の電気機械式撹拌要素２５０を動かすように設計されている。従って、ラジアル・シリンダ７０内に、部分的な乱流および部分的な層流を設定することができる。他のいくつかの例示的実施の形態では、純粋な乱流または純粋な層流を、例えばノズルを用いて、発生させることが可能である。

図３は、本発明によるシステムの好ましい一実施の形態の概略側面図である。図１の参照符号と同じ参照符号が該当するので、これらの参照符号により参照される構成には、図１における説明が同様に該当する。図３は、中央制御装置３００と接続した再生可能な成体の幹細胞を分離する装置１０を示している。再生可能な成体の幹細胞を分離する装置１０は、図３（ａ）に説明されている。中央制御装置３００は、図３（ｂ）に説明されている。中央制御装置３００と装置１０は、機械的インターフェース３１０を有するので、装置１０は、中央制御装置３００上に配置することができる。後者は、複数の接続および操作要素３２０を有する。中央制御装置３００は、低圧源、温度調節装置、電磁石により遠隔給電される機械式撹拌要素２５０として形成された流れ発生する手段、およびリンス剤搬送設備を調節するように設計されている。中央制御装置３００は、例えば培地用接続３３０および電力および信号用接続３４０を有する。

１０ 再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置
２０ 物質混合物を保持する容器
３０ 第１のチャンバ
４０ 第２のチャンバ
５０ 第３のチャンバ
５５ 容積減少用コア要素
６０ 第４のチャンバ
７０ ラジアル・シリンダ
８０ フィルタ膜
９０ 物質混合物供給設備
１００ リンス剤供給設備
１１０ 幹細胞取り出し設備
１２０ リンス剤取り出し設備
１３０ 物質混合物および物質混合物と混合された液体を分離する手段
１４０ 管
１５０ 圧力均等化接続
１６０ 吸引要素
１７０ 吸引側
１８０ 温度調節手段
１９０ 加熱要素
２００ 加熱スリーブ
２１０ 温度センサ
２２０ 混合要素
２３０ 最も近い膜
２４０ 少なくとも部分的な乱流および／または層流を発生する手段
２５０ 遠隔給電型の電気機械式撹拌要素
２６０ 接続部分
２７０ 接続
２８０ 下方領域
２９０ 電磁石
３００ 中央制御装置
３１０ 機械的インターフェース
３２０ 接続および操作要素
３３０ 培地用接続
３４０ 電力および信号用接続
Ａ 領域

Claims (10)

1. 生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   −脂肪組織と再生可能なおよび／または成体の幹細胞とを含む物質混合物を保持する容器（２０）であって、少なくとも１つの膜（８０、７０）により相互に分離された少なくとも２つのチャンバ（３０、４０、５０、６０）を備えた容器（２０）と、
   −前記容器（２０）内に前記物質混合物を導入するように設計された物質混合物供給設備（９０）と、
   −前記容器（２０）内に液体を導入するように設計された少なくとも１つのリンス剤供給設備（１００）と、
   −分離された幹細胞を前記容器（２０）から取り出すように設計され、かつ前記少なくとも１つの膜（８０、７０）により前記物質混合物供給設備（９０）から分離された少なくとも１つの幹細胞取り出し設備（１１０）と、
   −前記容器（２０）から再生可能なおよび／または成体の幹細胞の減少した物質混合物を取り出すように設計された少なくとも１つのリンス剤取り出し設備（１２０）と、
   −前記物質混合物の１つの特異的部分のみに対してそれぞれ透過性である少なくとも１つの特異的透過性膜（８０、７０）とを備え、
   前記容器（２０）の第１のチャンバ（３０）は、前記物質混合物と、前記リンス剤供給設備によって導入されて前記物質混合物と混合された前記液体とを分離する手段（１３０）を備える装置。
2. 請求項１に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記物質混合物を分離する前記手段（１３０）は、前記第１のチャンバ（３０）に対する圧力均等化接続（１５０）を有する管（１４０）と、前記管（１４０）内に配置され、低圧源に接続されている吸引要素（１６０）とを備える装置。
3. 請求項１に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記少なくとも２つのチャンバのうちの少なくとも１つのチャンバ（３０、４０、５０、６０）が、温度調節手段（１８０）を備える装置。
4. 請求項３に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記温度調節手段（１８０）は、前記チャンバ（３０、４０、５０、６０）の外に配置された加熱スリーブ（２００）または前記チャンバ（３０、４０、５０、６０）内に配置された加熱要素（１９０）と、少なくとも１つの温度センサ（２１０）とを備える装置。
5. 請求項１に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記物質混合物およびリンス剤内に少なくとも部分的な乱流および／または層流を発生する手段（２４０）が、前記幹細胞取り出し設備（１１０）にもっとも近い位置の膜（２３０）の領域内に設けられている装置。
6. 請求項５に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記少なくとも部分的な乱流および／または層流を発生する手段（２４０）は、撹拌要素または液体ジェットを発生するノズルを備える装置。
7. 請求項５に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記少なくとも部分的な乱流および／または層流（２４０）を発生する手段は、遠隔給電型の電気機械式撹拌要素（２５０）を備える装置。
8. 請求項１に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記リンス剤取り出し設備（１２０）は、前記分離された成体の幹細胞が減少した前記物質混合物の取り出しに加えて、さらに、リンス剤を導入し、かつ前記導入したリンス剤を取り出すように設計されている装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の、生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）において、
   前記装置（１０）は、少なくとも部分的に滅菌部品からなる装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の生物構造から取得した脂肪組織から再生可能なおよび／または成体の幹細胞を分離する装置（１０）と、中央制御装置（３００）とを備えるシステムにおいて、
    前記中央制御装置（３００）は、前記装置（１０）に対する機械的インターフェース（３１０）を介して、基礎アセンブリとしての前記装置に接続可能であり、
    前記中央制御装置は、低圧源、および／または温度調節手段、および／または流れ発生手段（２４０）、および／または前記装置にリンス剤を搬送するリンス剤搬送設備を制御または調整するように構成されたシステム。
    

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