JP6538042B2 - 溶出マトリックスおよびその使用 - Google Patents

溶出マトリックスおよびその使用 Download PDF

Info

Publication number
JP6538042B2
JP6538042B2 JP2016527332A JP2016527332A JP6538042B2 JP 6538042 B2 JP6538042 B2 JP 6538042B2 JP 2016527332 A JP2016527332 A JP 2016527332A JP 2016527332 A JP2016527332 A JP 2016527332A JP 6538042 B2 JP6538042 B2 JP 6538042B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
matrix
cells
cxcl12
elution
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016527332A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016539101A (ja
Inventor
ポズナンスキー,マーク・シー
チェン,タオ
Original Assignee
ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション
ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション, ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション filed Critical ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション
Publication of JP2016539101A publication Critical patent/JP2016539101A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6538042B2 publication Critical patent/JP6538042B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/12Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
    • A61K35/37Digestive system
    • A61K35/39Pancreas; Islets of Langerhans
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/1703Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
    • A61K38/1709Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/42Proteins; Polypeptides; Degradation products thereof; Derivatives thereof, e.g. albumin, gelatin or zein
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A61K48/0083Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy characterised by an aspect of the administration regime
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • A61K9/0024Solid, semi-solid or solidifying implants, which are implanted or injected in body tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/08Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis
    • A61P3/10Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis for hyperglycaemia, e.g. antidiabetics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders
    • A61P37/02Immunomodulators
    • A61P37/06Immunosuppressants, e.g. drugs for graft rejection
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P5/00Drugs for disorders of the endocrine system
    • A61P5/48Drugs for disorders of the endocrine system of the pancreatic hormones
    • A61P5/50Drugs for disorders of the endocrine system of the pancreatic hormones for increasing or potentiating the activity of insulin

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Description

移植は、I型糖尿病(T1DM)などの自己免疫障害を有する個体にとって治療効果がある可能性があるアプローチであるが、その利用は、移植細胞の急性または慢性の免疫拒絶によって制限されている[N.Papeta et al.Transplantation 83,174(Jan 27,2007);A.M.Shapiro et al.The New England journal of medicine 355,1318(Sep 28,2006);J.S.Kaddis et al.JAMA 301,1580(Apr 15,2009);R.P.Robertson.The New England journal of medicine 350,694 (Feb 12,2004);R.B.Jalili et al.Diabetes 59,2219(Sep,2010);およびV.Vaithilingam,The review of diabetic studies:7,62(Spring,2010)]。免疫拒絶は、現在のところ継続的な全身免疫抑制によって管理されるが、全身免疫抑制は、レシピエントを感染症およびがんのリスクの増加に曝す一方で、長期的にはあまり有効ではないアプローチである[A.G.Mallett,G.S.Korbutt.Tissue engineering.Part A 15,1301(Jun,2009);N.Sakata et al.World journal of gastrointestinal pathophysiology 3,19(Feb 15,2012);M.C.Poznansky et al.The Journal of clinical investigation 109,1101(Apr,2002);およびM.C.Poznansky et al.Nature medicine 6,543(May,2000)]。局所的な解剖学的部位に特異的な免疫調節を誘導することによって、全身免疫抑制の必要性を排することができる、代替の療法が望ましいことになる。
CXCL12ポリペプチドは、免疫抑制性の制御性T細胞を解剖学的部位に動員する一方で、エフェクターT細胞を退けることができる。CXCL12は、埋め込まれたマトリックスの、急性および慢性の両方における免疫による破壊を、部位特異的に克服可能なことが今では確かめられており、これにより、全身免疫抑制を同時に行う必要がなくなる。
一態様では、本明細書で提供されるのは、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された少なくとも1つの細胞を含む組成物に関する。
いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、エフェクターT細胞を退けるのに充分な速さでCXCL12ポリペプチドを放出することを特徴としうる。例えば、いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、少なくとも約1.0ng/mL/時の速さで、CXCL12ポリペプチドを放出することを特徴としうる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、少なくとも約1.5ng/mL/時、少なくとも約2ng/mL/時、少なくとも約2.5ng/mL/時、少なくとも約3ng/mL/時、少なくとも約4ng/mL/時、少なくとも約5ng/mL/時またはそれを超える速さで、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスから放出されうる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、約1.0ng/mL/時から約3ng/mL/時の速さで放出されうる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、約1.75ng/mL/時の速さで放出されうる。ほんの一例として、本明細書に記載の組成物は、インビトロで、ボイデンチャンバーにおいてエフェクターT細胞を退ける能力を特徴としうる。
CXCL12ポリペプチドは、任意の濃度で溶出マトリックスに存在してよい。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドの濃度は、例えば、溶出マトリックスからのCXCL12ポリペプチドの所望の放出速度、および/またはその放出期間に対して、最適化されうる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、約100ng/mLの濃度でマトリックスに存在することができる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、約100ng/mLから約1μg/mLの濃度でマトリックスに存在することができる。いくつかの実施形態では、溶出マトリックス内のCXCL12ポリペプチドの濃度は、約3カ月から約2年の間、約100ng/mLから約1μg/mLの濃度で維持されうる。いくつかの実施形態では、溶出マトリックス内のCXCL12ポリペプチドの濃度は、対象に組成物を埋め込んで約3カ月から約2年の間、約100ng/mLから約1μg/mLで維持されうる。いくつかの実施形態では、マトリックス内のCXCL12ポリペプチドの維持濃度は、約100〜200ng/mLでありうる。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスを形成するために、CXCL12ポリペプチドは、溶出マトリックス内に予め装填されるか、または溶出マトリックス中でインサイチューに産生されうる。例えば、いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックス内のCXCL12ポリペプチドは、CXCL12ポリペプチド分泌細胞、またはCXCL12ポリペプチドを分泌するように遺伝子改変された細胞によって供給されうる。いくつかの実施形態では、マトリックス内のCXCL12ポリペプチドは、マトリックス内の膵島細胞によって供給されうる。
いくつかの実施形態では、溶出マトリックスに存在するCXCL12ポリペプチドは、治療される対象の種に基づくアミノ酸配列を含みうる。例えば、いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、ヒトCXCL12ポリペプチドを含みうる。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、様々なマトリックス構造によって特徴付けられる。例えば、いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、カプセルを形成することができる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、固形または泡状のマトリックスの形態でありうる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、多区画または多層のマトリックスを形成しうる。これらの実施形態では、細胞(複数でもよい)およびCXCL12ポリペプチドは、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスのうち、同じまたは異なる区画もしくは層に存在することができる。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスの厚さは、様々な適用の要求に見合うように変化しうる。ほんの一例として、CXCL12ポリペプチドの溶出は、溶出マトリックスからCXCL12ポリペプチドを速く放出させるかまたは遅く放出させるために、調整されうる。いくつかの実施形態では、該マトリックスの厚さは、約200〜約500ミクロンでありうる。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)は、任意の供給源、任意の種、および/または任意の組織型から収集されうるかまたは由来しうる。追加的にまたは代替的に、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)を、幹細胞から特異的な細胞型に分化させることができる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)は、自家性でありうる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)は、同種細胞(複数でもよい)または異種細胞(複数でもよい)でありうる。
いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)は、例えば対象に該組成物が埋め込まれた際、その機能および/または活性を所望の期間の間、保持することができる。いくつかの実施形態では、細胞(複数でもよい)は、その機能および/または活性を、少なくとも約1カ月またはそれを超える間、例えば少なくとも約2カ月、少なくとも約3カ月またはそれを超える間、保持することができる。いくつかの実施形態では、細胞(複数でもよい)は、その機能および/または活性を、本明細書に記載の組成物を対象に埋め込んだ後少なくとも約1カ月またはそれを超える間、保持することができる。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞の種類に応じて、細胞は、異なる機能および/または活性を行うことができる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)は、対象の血中グルコースレベルを調節することができる。例えば、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)は、埋め込まれると、周囲または周辺のグルコースレベルに応答して、インスリンを放出することができる。これらの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)は、膵島細胞を含みうる。膵島細胞は、インスリン産生細胞、誘導多能性幹(iPS)細胞由来の膵島細胞、ブタ膵島細胞、ヒト膵島細胞またはそれらの任意の組合せでありうる。
いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された細胞(複数でもよい)を取り出すことができる。いくつかの実施形態では、該細胞(複数でもよい)をCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスにインビボで供給することができる。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、少なくとも1つまたは複数の生体適合性バイオポリマーを含みうる。生体適合性ポリマーは、生体分解可能であるか、または非分解性である。生体適合性ポリマーは、炭水化物ベースであり、タンパク質ベースであり、および/または合成されうる。いくつかの実施形態では、生体適合性ポリマーは、被包された細胞に対し不活性であり(例えば、細胞シグナリングの刺激または阻害がない)、溶出されるCXCL12ポリペプチドに浸透性があり、任意選択で、検知される標的分子に浸透性があるように選択されうる。いくつかの実施形態では、生体適合性ポリマーは、溶出マトリックスの平均孔径が約130kD超の分子を排除するように、選択されうる。
いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、アルギン酸ゲルを含みうる。アルギン酸ゲルは、マンヌロン酸(M)およびグルロン酸(G)を、個々の適用に特異的な性質を達成するために選択される比(M/G)で含みうる。M/G比によって最適化することのできるアルギン酸ゲルの例示的な性質としては、分子量カットオフ、多孔性、孔径、ゲル強度、および/またはCXCL12ポリペプチドの放出プロファイルが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、アルギン酸ゲルは、高いマンヌロン酸含量を含みうる。いくつかの実施形態では、マンヌロン酸(M)およびグルロン酸(G)を約1または1超の比(M/G)で含みうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸ゲルの濃度は、約1%w/vから約5%w/vまで様々でありうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸ゲルの濃度は、約2%w/vである。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の化合物は、CXCL12ポリペプチドを発現することができる細胞の層をさらに含みうる。いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチドを発現する細胞は、中皮細胞を含みうる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物は、溶出マトリックスの上にCXCL12ポリペプチドの吸収性層をさらに含みうる。
いくつかの実施形態では、本化合物は、注射可能な組成物に製剤化されうる。
様々な実施形態では、本明細書に記載の組成物は、疾患または障害を治療するために、対象の標的部位に移植または注射されうる。いくつかの実施形態では、本組成物は、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された少なくとも1つの膵島細胞を含みうる。したがって、いくつかの実施形態では、組成物、例えば糖尿病の治療に用いるものは、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された同種移植または異種移植の膵島細胞を含む組成物であって、マトリックスが、(a)200から500ミクロンのマトリックス厚、および約100ng/mLから約1μg/mLのマトリックス中のCXCL12ポリペプチドの濃度と、(b)I型糖尿病である対象の血清グルコース濃度を調節する薬剤がマトリックスを通じて拡散するような多孔性と、(c)薬剤の膵島細胞との相互作用に基づく膵島細胞によるインスリン産生であって、インスリンはマトリックスを通じて、対象の血清グルコース濃度または血中グルコースレベルを調節するのに充分な速さで放出される、インスリン産生とを特徴とする、組成物としての特徴を有しうる。マトリックス厚、CXCL12濃度および/または溶出の速さは、少なくとも約4カ月または約4カ月までの期間にわたって膵島細胞の分解を阻害するように調整され、それによって、当該期間の間、対象の血中グルコースレベルの制御が実現されうる。いくつかの実施形態では、マトリックス厚、CXCL12濃度および/または溶出の速さは、約6カ月またはそれを超える期間にわたって膵島細胞の分解を阻害するように調整されうる。
別の態様では、それを必要とする対象に膵島細胞を供給するための方法もまた、本明細書に記載される。本方法は、本明細書に記載の組成物の1つまたは複数の実施形態を対象に移植するステップを含み、ここで、膵島細胞は、ある期間の間、対象の血中グルコースレベルを調節する。ほんの一例として、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された膵島細胞は、対象に埋め込まれると、少なくとも約1カ月またはそれを超える間、例えば少なくとも約2カ月、少なくとも約3カ月、少なくとも約6カ月、少なくとも約9カ月、少なくとも約1年、少なくとも約2年またはそれを超える間、対象の血中グルコースレベルを調節することができる。
いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された膵島細胞は、対象の空腹時血清グルコース濃度を約80mg/dLと約120mg/dLの間の血中レベルに維持することができるかまたは回復させることができる。
いくつかの実施形態では、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、エフェクターT細胞またはマクロファージによって分解されない。
いくつかの実施形態では、制御性T細胞は、移植部位に存在しうる。いくつかの実施形態では、エフェクターT細胞は、移植部位に不在でありうる。ほんの一例として、制御性T細胞が存在すること、またはエフェクターT細胞が存在しないことは、フローサイトメトリーまたは免疫組織化学によって測定することができる。
いくつかの実施形態では、対象は、CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスに被包された少なくとも1つの膵島細胞を含む組成物の移植を繰り返し受けることができる。
本明細書に記載のさらに別の態様は、膵島細胞を、それを必要とする、異種移植の膵島細胞の蓄積がある対象に補充するための方法を提供する。本方法は、(a)前記対象に存在する膵島細胞の半減期を評価するステップと、(b)膵島細胞の総半減期(aggregated half−life)が、ある期間の間、対象のグルコースレベルの制御を提供できる治療レベルにあるように、対象に膵島細胞を供給するステップと、(c)膵島細胞の半減期に基づいてステップ(a)および(b)を繰り返すステップとを含む。いくつかの実施形態では、対象に存在する膵島細胞の半減期は、対象の血中グルコースレベルの変化をモニタリングすることによって評価されうるかまたは見積もられうる。例えば、血中グルコースが糖尿病状態に戻ることは、対象に膵島細胞を補給する必要があることを表しうる。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスを含む組成物もまた、本明細書に提供される。該マトリックスは、(a)CXCL12ポリペプチドが、組成物からゆっくりと溶出され、自己免疫疾患の進行部位に浸透するようにする多孔性と、(b)大部分のマトリックスが、投与部位中およびその周辺に局在したままとなるように、投与後に組成物を移動させないようにする薬剤とを特徴とし得、ここで、CXCL12ポリペプチド濃度および溶出の速さが、前記自己免疫疾患のさらなる成長を阻害するように選択される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物は、注射によって投与することができる。これらの実施形態では、本組成物は、注射可能な組成物に製剤化されうる。
本発明の他の特徴または利点は、詳細な記載から、および特許請求の範囲から明らかになろう。それゆえ、本発明の他の態様は、以下の開示に記載され、本発明の範囲内にある。
以下の詳細な説明は、例として与えられており、記載される特定の実施形態に本発明を限定することを意図するものではないが、参照により本明細書の一部をなす添付の図面と併せて理解されうる。
高濃度のCXCL12を用いた同種膵島の被覆によって、拒絶が遅延されることを示す図である。図1Aは、移植後の同種移植膵島の割合の生存曲線である。BALB/Cの膵島を、約100ng/mLおよび約1μg/mLの濃度のCXCL12、またはPBSのみに曝露して、STZ処置された糖尿病C57BL/6レシピエントの腎被膜下に移植した。高血糖に戻ることは、移植片拒絶の指標であるものと考えられ、正常血糖が持続されることは、同種移植の生存の指標であるものと考えられた。約1μg/mLのCXCL12を用いて膵島を被覆することによって、PBS対照と比べて移植片拒絶が遅延されたが、約100ng/mLではそうではなかった(p=0.012、ログ・ランク検定)(1群あたり動物12頭)。図1Bは、同種移植膵島を特徴付ける一連の画像である。被膜下の膵島の移植部位を示すヘマトキシリンおよびエオジン(H&E)染色では、およそ1μg/mLのCXCL12で被覆された膵島は、非被覆の対照と比べて、単核細胞の浸潤が減少することが示された(左パネル)。およそ1μg/mLのCXCL12およびPBSで被覆された膵島の移植範囲のインスリン染色では、CXCL12被覆された膵島は、PBS対照と比べて、機能的な膵島の数およびインスリン分泌のレベルが高いことが示された(中間パネル)。また、蛍光染色では、CXCL12被覆された膵島は、対照と比べて、CXCL12染色の証拠が示された(右パネル)。CXCL12およびインスリンの共染色が、いっそう明るい色調に示されている。図1Cは、膵島移植片に存在するCD3+細胞の数をCD3免疫染色に基づいて定量化した棒グラフであり、およそ1μg/mLのCXCL12で被覆された移植片(p=0.001)は、非被覆対照と比べて、移植範囲へのCD3+細胞の浸潤の有意な低下があることを示す(1群当たり動物6頭)。図1Dは、膵島移植片に存在するFoxP3+細胞の数をFoxP3免疫染色に基づいて定量化した棒グラフであり、1μg/mLのCXCL12で被覆された移植片では、FoxP3+細胞の局在がPBS対照よりも有意に大きいことを示す(p=0.0016)(n=6)。 CXCL12被覆された同種膵島を伴う、低用量のCsA処置が、移植片の生存を増加させないことを示す図である。図2Aは、CsA処置または非処置で、CXCL12被覆または非被覆の膵島を移植した後に、非糖尿病のままであったマウスの割合の生存曲線である。CXCL12被覆を、移植後23日目にCsA処置と組み合わせた際に、移植片の生存時間に有意な減少があった(p=0.0245、ログ・ランク検定)。図2Bは、検討した各条件でのCD3、FoxP3およびインスリンについての免疫組織化学染色の一連の画像である。染色は、図2Aに示した生存データと一致しており、かつCXCL12+CsA膵島と比べて、CXCL12被覆膵島では、CD3+細胞の浸潤の低下およびFoxP3+細胞の浸潤の増加、ならびにいっそう大きなインスリンの発現を示す。図2Cは、検討した3つの条件それぞれでの、膵島移植片のCD3+細胞およびFoxP3+細胞の数の定量化を示す棒グラフである。CXCL12+CsA移植片では、CXCL12被覆のみと比べて、FoxP3+細胞数の有意な低下(p=0.0188)およびCD3+細胞の数の有意な増加(p=0.0002)が観察された。 CXCL12被覆が、C57BL/6特異的なCD4T細胞の数に影響を及ぼさないことを示す図である。BALB/cの膵島の移植後10日目に、C57BL/6マウスから脾臓を取り出し、マイトマイシンC処置したBALB/cの脾細胞を用いて、1mMのBrdUの存在下で脾細胞を刺激した。次いで、BrdU取込みについて細胞を染色した。図3Aは、陰性染色対照(陰影部)と比べての脾細胞でのBrdU取込みを示す図である。図3Bは、非被覆(実線)およびCXCL12被覆(陰影部)の膵島を受けたマウス由来のCD4T細胞内へのBrdU取込みに、差がなかったことを示す図である。図3Cは、各マウス群の脾臓当たりの同種特異的なCD4T細胞の平均数を示し、CXCL12を用いた被覆膵島が、同種の組織に対する全身免疫応答を変化させないことを表す棒グラフである(n=3)。 STZ処置された糖尿病NOD/LtJマウスの腎被膜下に移植した、NOD/LtJマウス同一遺伝子の膵島をCXCL12被覆またはPBS曝露した実験データを示す図である。図4Aは、移植後に非糖尿病のままであったマウスの割合の生存曲線である。CXCL12曝露された膵島とPBS曝露された膵島との間に有意差があり(ログ・ランク検定、p=0.017)、このことは、移植された同一遺伝子のCXCL12被覆膵島による生存および機能の延長を表す。図4Bは、膵島移植片中のCD3+細胞の数を定量化する棒グラフであり、CXCL12被覆された膵島移植片内へのCD3+細胞の浸潤に有意な低下があったことを示す(p=0.0081)。図4Cは、膵島移植片中のFoxP3+細胞の数を定量化する棒グラフであり、CXCL12被覆された膵島へのFoxP3+細胞の局在に、PBS曝露された膵島よりも有意な増加があったことを示す(p=0.0019)。 自然発生糖尿病NOD/LtJマウスの腎被膜下に移植した、NOD/LtJマウス同一遺伝子の膵島をCXCL12被覆またはPBS曝露した実験データを示す図である。図5Aは、移植後に非糖尿病のままであったマウスの割合の生存曲線である。CXCL12曝露された膵島とPBS曝露された膵島との間に有意差はなかった(ログ・ランク検定、p=0.24)。図5Bは、1μg/mLのCXCL12(左パネル)を用いて被覆された膵島移植片内への単核細胞の浸潤が低下したことを示すH&E染色(左パネル)、ならびにCXCL12被覆移植片でインスリンおよびCXCL12のレベルが増加したことを示す、両タンパク質についての免疫蛍光染色(右パネル)の一連の画像である。図5Cは、膵島移植片中のCD3+細胞の数を定量化する棒グラフであり、生存率に差がなかったにも関わらず、CXCL12被覆された膵島移植片内へのCD3+細胞の浸潤に有意な低下があったことを示す(p=0.0015)。図5Dは、膵島移植片中のFoxP3+細胞の数を定量化する棒グラフであり、CXCL12被覆された膵島へのFoxP3+細胞の局在に、PBS曝露された膵島よりも有意な増加があったことを示している。 Ca−LVMアルギン酸カプセル内へCXCL12を組み込むことによって、腹腔内に移植された同種または異種の膵島の拒絶が遅延されることを示す図である。図6Aは、細胞を含まないカルシウム架橋されたおよそ3.3%アルギン酸被包体からのCXCL12放出の、インビトロでの経時のカイネティクスを示す線グラフである。架橋されていないアルギン酸ナトリウム中のCXCL12の濃度は、1μg/mL(n=3)であり、CaCl架橋溶液中で著しい量のCXCL12が失われた。1.5%から3.3%のアルギン酸濃度についてのCXCL12放出のプロファイルに差はなかった(データ示さず)。最初の24時間の間に1.5%アルギン酸カプセルから発されるCXCL12の初発の放出速度は、1.75ng/mL/時+/−0.01ng/mL/時であり、4日後に0.18ng/mL/時+/−0.002ng/mL/時の放出速度に安定した。図6Bは、CXCL12とバリウム架橋されたアルギン酸カプセルとの静電的相互作用を示す棒グラフである。左パネルは、1MのNaClと共にインキュベートした後には、NaCl非存在下でインキュベートした際と比べて、有意に低い量のCXCL12がベッドに残っていたことを示す。右パネルは、1MのNaClと共にインキュベートした後には、NaClを含まない培地中でインキュベートした際と比べて、有意に高い量のCXCL12が培地中に溶出されたことを示す(n=3、*p<0.05)。図6Cは、カスパーゼ3活性の棒グラフであり、CXCL12の組込みが、被包化マウス膵島中のカスパーゼ3の活性を有意に低減することを示す(対照に対し、およそ100ng/mlのCXCL12についてはp=0.0019、およびおよそ1μg/mlのCXCL12についてはp=0.00028)。マウス膵島は、Ca−LVM、またはおよそ100ng/mLもしくは1μg/mLのどちらかのCXCL12を組み込んだCa−LVM(Ca−LVM−CXCL12)を用いて被包し、次いで、インビトロで48時間インキュベートし、その後にカスパーゼ3活性を決定した。図6Dは、移植後の同種移植膵島の割合の生存プロットである。1μg/mLのCXCL12をCa−LVM被包体内に組み込むことは、両群で同種膵島(n=12)の拒絶を遅延させる(p=0.0237、ゲーハン−ブレスロウ−ウィルコクソン検定)。図6Eは、移植後の同種移植膵島の割合の生存プロットである。およそ1μg/mLのCXCL12を組み込むことはまた、同種感作されたNOD/LtJマウス内に移植された被包化同種膵島の拒絶を遅延させる(Ca−LVMカプセル、n=7;Ca−LVM−CXCL12カプセル、n=9;p=0.0066、ゲーハン−ブレスロウ−ウィルコクソン検定)。図6Fは、移植後の同種移植膵島の割合の生存プロットである。およそ1μg/mLのCXCL12を組み込むことは、糖尿病C57BL/6マウス内に移植された被包化ブタ異種膵島の拒絶を、有意に遅延させる(p=0.0389、ログ・ランク検定)。対照群および実験群:Ca−LVMカプセル、Ca−LVM−10ng/ml CXCL12カプセル、Ca−LVM−100ng/ml CXCL12カプセル(n=6)、Ca−LVM−1μg/ml CXCL12カプセル(*p<0.01)(群サイズ=6)(ゲーハン−ブレスロウ−ウィルコクソン検定)。 CXCL12に対するT細胞サブ集団の遊走行動を示す図である。図7Aおよび図7Cは、CD3+CD8+T細胞の遊走応答を示す棒グラフである。図7Bおよび図7Dは、CD3+CD4+CD25hi T細胞の遊走応答を示す棒グラフである。CXCL12、CXCL12を用いて被覆された膵島(I−CXCL12)、およびCXCL12を用いて被包された膵島(E−CXCL12)への応答の際の、細胞遊走応答を定量した。CXCL12は、3つのセット全てにおいて、およそ1μg/mLの濃度で使用した。CD8+T細胞およびCD3+CD4+CD25hi T細胞は、およそ1μg/mLのCXCL12(M/CXCL12)と、CXCL12を用いて被覆または被包された膵島とに対し、低いレベルの化学走性を受けた。CD8+T細胞は、CXCL12被覆された膵島に応答して、化学反発(fugetaxis)または化学反発(chemorepulsion)を受けたが、CD3+CD4+CD25hi T細胞は化学反発または化学反発を受けなかった。最小レベルの化学走性と化学反発の両方が、CXCL12を用いて被覆されていない膵島(I−Cont)に曝露されたCD8+T細胞およびCD3+CD4+CD25hi T細胞について検出された。(ns=有意ではない、*p<0.05、**p<0.005、スチューデントのt検定)。これらの異なる遊走応答を説明するために、CD4+T細胞、CD8+T細胞および制御性T細胞上のCXCR4発現を比較した。図7Eは、CD8+T細胞および制御性T細胞に用いるゲートストラテジーの例である。図7Fは、CXCR4発現の平均蛍光強度(MFI)を示すプロットである。CXCR4を発現する各集団のパーセンテージを計算し、代表的なヒストグラムが図7Gである。図7Gは、CD4+CD25−T細胞とCD8+T細胞とを比較して、Treg細胞による発現の増加を示す(p<0.0001、スチューデントのt検定)。 カルシウム架橋された3.3%アルギン酸被包体内のCXCL12保持の、インビトロでの経時のカイネティクスを示す線グラフである。架橋されていないアルギン酸ナトリウム中のCXCL12の濃度は、1μg/mL(n=3)であった。1.5%から3.3%のアルギン酸濃度についてのCXCL12放出のプロファイルに違いはなかった(データ示さず)。
[定義]
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明の属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。相反する場合には、本願を、定義を含めて優先するものとする。
本明細書で使用される「アルギン酸(alginate)」という用語は、アルギン酸(alginic acid)としても知られ、概して、少なくとも2つのウロン糖を含む炭水化物ポリマー(例えば多糖類)を指す。
「同種の」という用語は、同じ種に属するかまたは同じ種から得られることを意味する。
「同種移植の」という用語は、同じ種から得られる細胞または組織の移植を指す。
「異種の」という用語は、異なる種に属するかまたは異なる種から得られることを意味する。
「異種移植の」という用語は、異なる種から得られる細胞または組織の移植を指す。
「エフェクターT細胞」という用語は、サイトカインを放出することによって特異的な免疫応答を上乗せすることが可能な、分化したT細胞を指す。
「制御性T細胞」という用語は、抗原に対するB細胞のまたは他のT細胞の免疫応答を低減または抑制するT細胞を指す。
「CXCL12またはSDF−1ポリペプチド」とは、CXCL12特異的な抗体に結合し、化学走性または化学反発活性を有するタンパク質またはその断片を意味する。化学走性または化学反発活性は、T細胞の遊走する方向(例えば、目的の作因へ向かうのかまたは離れるのか)をアッセイすることによって決定される。例えば、Poznansky et al.,Nature Medicine 2000,6:543−8を参照されたい。
「対象」は、脊椎動物であり、ヒト、家畜(domestic)および家畜(farm)動物、および動物園、スポーツまたはペット動物を含めた哺乳綱の任意のメンバーを含み、マウス、ウサギ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウシや高等霊長類などである。
本明細書で使用されるとき、「治療する」、「治療している」、「治療」などは、障害および/またはそれに関連がある症状を低減または改善することを指す。症状または状態を治療することは、それに関連がある障害、状態または症状を完全に排除することを、除外はしないものの要求もしないことを理解されたい。
本開示では、「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含有する(containing)」および「有する(having)」などは、米国特許法中でそれらが帰する意味を有することができ、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」など、「本質的になっている(consisting essentially of)」または「本質的になる(consists essentially)」は、同様に、米国特許法中でそれらに付与される意味を有することができ、当該用語は、オープンエンドであり、記載される基本的なまたは新規の特徴が、記載されるものよりも多くの存在によって変わらない限り、記載されるものよりも多くが存在してもよいが、先行技術の実施形態は除外する。
本開示を通じて文脈上、別の定義が現れる。
[本発明の組成物および方法]
本発明の組成物は、少なくとも1つの細胞を被包したCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスを目的とする。
CXCL12ポリペプチドは、当技術分野に公知である。例えば、Poznansky et al.,Nature Medicine 2000,6:543−8を参照されたい。CXCL12およびSDF−1という用語は、互換的に使用される場合があることに留意されたい。一実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、NP_001029058と少なくとも約85%、90%、95%または100%のアミノ酸配列同一性を有し、ケモカインまたは化学反発活性を有する。例示的なSDF−1のアイソフォームを表1に示す(下記)。
別の実施形態では、例示的なCXCL12/SDF−1ポリペプチドの配列は、
mnakvvvvlvlvltalclsdgkpvslsyrcpcrffeshvaranvkhlkilntpncalqivarlknnnrqvcidpklkwiqeylekalnkg rreekvgkkekigkkkrqkkrkaaqkrkn
である。
さらに別の実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、CXCL12アイソフォームデルタポリペプチドと、少なくとも約85%、90%、95%または100%のアミノ酸配列同一性を有し、ケモカイン活性または化学反発活性を有する。例示的なCXCL12アイソフォームデルタポリペプチドの配列は、
MNAKVVVVLVLVLTALCLSDGKPVSLSYRCPCRFFESHVARANVKHLKILNTPNCALQIVARLKNNNRQVCIDPKLKWIQEYLEKALNNLISAAPAGKRVIAGARALHPSPPRACPTARALCEIRLWPPP EWSWPSPGDV
である。
CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、例えば、CXCL12ポリペプチドを少なくとも約1.0ng/mL/時、例えば約1.0ng/mL/時から約3ng/mL/時の間の速さで放出することを特徴とする。具体的な実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、約1.75ng/mL/時の速さで放出される。CXCL12ポリペプチドは、マトリックスに、少なくとも約100ng/mLの濃度で、例えば約100ng/mLから約1μg/mLの濃度で存在する。具体的な実施形態では、CXCL12ポリペプチドは、マトリックスに、約100ng/mLから約1μg/mLの濃度で、約3カ月から約2年の間存在する。濃度、放出の速さ、および期間は、選択された細胞の型および治療される障害によって変わることになり、適切なパラメーターの選択は、当業者に公知であるかまたは明らかであろう。概して、CXCL12ポリペプチドは、特定の解剖学的部位からエフェクターT細胞を退けるのに充分な速さで放出される。CXCL12ポリペプチド溶出マトリックスがエフェクターT細胞を退ける能力は、Poznansky et al.,Journal of clinical investigation,109,1101(2002)に以前に報告されているように、ボイデンチャンバーアッセイを使用して、インビトロで評価されうる。
溶出マトリックスは、被包化された細胞に対し不活性である(すなわち、細胞シグナリングを刺激または抑制しない)当技術分野に公知の生体適合性ポリマーを含み得、溶出されるCXCL12ポリペプチドおよび検知される分子(例えばグルコース)が透過できる。マトリックス厚は、約200〜約500ミクロンであり、具体的な実施形態では、細胞の周りにカプセルを形成する。生体適合性ポリマーは、生体分解性でも非分解性でもありうる。生体適合性ポリマーは、炭水化物ベース、タンパク質ベース、および/または合成されたもの、例えばPLAでありうる。マトリックスに使用するのに適した生体適合性材料は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリグリセロールセバケート(PGS)、ポリ乳酸(PLA)、ポリ−L−乳酸(PLLA)、ポリ−D−乳酸(PDLA)、ポリグリコリド、ポリグリコール酸(PGA)、ポリラクチド−コグリコリド(PLGA)、ポリジオキサノン、ポリグルコネート、ポリ乳酸−ポリエチレンオキシドコポリマー、修飾セルロース、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリヒドロキシプロピオン酸、ポリホスホエステル、ポリ(アルファ−ヒドロキシ酸)、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ無水物、ポリアミノ酸、ポリオルトエステル、ポリアセタール、ポリシアノアクリレート、分解性ウレタン、脂肪族ポリエステルポリアクリレート、ポリメタクリレート、アシル置換セルロースアセテート、非分解性ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリビニルイミダゾール、クロロスルホン化ポリオレフィン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ナイロンシリコン、ポリ(スチレン−ブロック−ブタジエン)、ポリノルボルネン、およびハイドロゲルが挙げられるが、これらに限定されない。他の適切なポリマーは、The Polymer Handbook,3rd edition(Wiley,N.Y.,1989)を参照することによって得ることができる。これらのポリマーの組合せもまた使用されてもよい。
一実施形態では、本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、中皮細胞など、CXCL12ポリペプチドを発現する第2の細胞の層をさらに含む。別の実施形態では、マトリックスの外層は、CXCL12ポリペプチドの吸収性層をさらに含む。
一実施形態では、溶出マトリックスは、アルギン酸[例えばアルギン酸(alginic acid)]を含み、概して、少なくとも2つのウロン糖を含む炭水化物ポリマー(例えば多糖類)を指す。ウロン糖としては、マンヌロン酸塩[またはマンヌロン酸(mannuronate)]、グルロン酸塩[またはグルロン酸(guluronate)]、および/またはそれらの異性体を挙げることができるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、アルギン酸は、マンヌロン酸、グルロン酸および/またはそれらの異性体を含む線状の炭水化物ポリマー(例えば多糖類)でありうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸は、マンヌロン酸、グルロン酸および/またはそれらの異性体の炭水化物コポリマーでありうる。
本明細書で使用されるとき、「異性体」という用語は、同じ分子式であるが構造が異なる化合物を指す。立体配置および/または立体配座のみが異なる異性体を、「立体異性体」という。「異性体」という用語はまた、エナンチオマーを指すのにも使用される。「エナンチオマー」という用語は、互いに鏡像であり重ね合わせられない分子異性体の対の片方を表すのに使用される。エナンチオマーを示すまたは言及するのに使用される他の用語としては、「立体異性体」(キラル中心の周囲の異なる配置および立体化学に起因しており、全てのエナンチオマーは立体異性体であるが、全ての立体異性体がエナンチオマーである訳ではない)または「光学異性体」(純粋なエナンチオマーの光学活性に起因しており、この活性は、異なる純粋なエナンチオマーが異なる方向に平面偏光を回転させる能力である)が挙げられる。エナンチオマーは、概して、融点や沸点など、同一の物理的特性を有し、同一の分光特性をも有する。エナンチオマーは、平面偏光を伴う相互作用について、および生物活性について、互いに異なりうる。したがって、いくつかの実施形態では、マンヌロン酸塩[またはマンヌロン酸(mannuronate)]は、β−D−マンヌロン酸を含みうる。いくつかの実施形態では、グルロン酸塩[またはグルロン酸(guluronate)]は、アルファ−L−グルロン酸を含みうる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸は、マンヌロン酸の少なくとも1つまたは複数のホモポリマー領域(Mブロック)、グルロン酸の少なくとも1つまたは複数のホモポリマー領域(Gブロック)、マンヌロン酸およびグルロン酸の少なくとも1つまたは複数の変更された構造(MGブロックまたはGMブロック)を含む、ブロックポリマーでありうる。
これらのブロックの比、配分および/または長さは、部分的には、アルギン酸ゲルの化学的および/または物理的特性を決定しうる。例えば、アルギン酸ポリマー中のGモノマーおよびMモノマーの相対含量は、例えば、以下に限定されないが、孔径、安定性および生体分解性、ゲル強度およびアルギン酸ゲルの弾力性に影響を及ぼしうる。理論に拘束されることを望むものではないが、アルギン酸中でM含量に対してG含量が低いほど、概して、いっそう生体適合性のあるゲルを生じうる。高いG含量のアルギン酸を有したゲルであるほど、概して、いっそう高いM含量のアルギン酸を有するゲルよりも大きな孔径および/または強いゲル強度を有し得、そのようなM含量は、いっそう小さい孔径と低いゲル強度とを有する。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、少なくとも約10wt%、少なくとも約20wt%、少なくとも約30wt%、少なくとも約40wt%、少なくとも約50wt%、少なくとも約60wt%、少なくとも約70wt%、少なくとも約80wt%、少なくとも約90wt%またはそれを超えるMブロック含量を含みうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、少なくとも約10wt%、少なくとも約20wt%、少なくとも約30wt%、少なくとも約40wt%、少なくとも約50wt%、少なくとも約60wt%、少なくとも約70wt%、少なくとも約80wt%、少なくとも約90wt%またはそれを超えるGブロック含量を含みうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、少なくとも約10wt%、少なくとも約20wt%、少なくとも約30wt%、少なくとも約40wt%、少なくとも約50wt%、少なくとも約60wt%、少なくとも約70wt%、少なくとも約80wt%、少なくとも約90wt%またはそれを超えるGMブロックおよび/またはMGブロック含量を含みうる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約0.01から約100、または約0.1から約50、または約0.5から約25、または約1から約20のグルロン酸とマンヌロン酸との比(M/G)を含みうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約1から約100、または約1から約50、または約1から約25、または約1から約20、または約1から約10、または約1から約5のM/G比を有しうる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、1.5を超えないかまたは1を超えないグルロン酸とマンヌロン酸との比(G/M)を含みうる。例えば、いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約1.5のG/M比を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約1のG/M比を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約1.5未満のG/M比を有し得、そのような比としては例えば、1.4未満、1.3未満、1.2未満、1.1未満、1.0未満、0.9未満、0.8未満、0.7未満、0.6未満、0.5未満、0.4未満、0.3未満、0.2未満、0.1未満、0.05未満、0.01未満、0.0075未満、0.005未満、0.001未満、またはそれよりも低いものが挙げられる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約1未満のG/M比を有し得、そのような比としては例えば、0.9未満、0.8未満、0.7未満、0.6未満、0.5未満、0.4未満、0.3未満、0.2未満、0.1未満、0.05未満、0.01未満、0.0075未満、0.005未満、0.001未満、0.0001未満またはそれよりも低いものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、少なくとも約1.5またはそれを超えるグルロン酸とマンヌロン酸との比(G/M)を含みうる。例えば、いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約1.5のG/M比を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスの1つまたは複数のアルギン酸ポリマーは、約1.5を超えるのG/M比を有し得、そのような比としては例えば、2を超える、2.5を超える、3を超える、3.5を超える、4を超える、4.5を超える、5を超える、6を超える、7を超える、8を超える、9を超える、10を超える、15を超える、20を超える、30を超える、40を超える、50を超える、60を超える、70を超える、80を超える、90を超える、100を超える、またはそれよりも高いものが挙げられる。
アルギン酸ポリマーの平均分子量は、例えばゲル化時間、孔径、ゲル強度および/またはゲルの弾力性に影響を及ぼしうる。アルギン酸ポリマーは、約2kDaから10000kDaに及ぶ平均分子量を有しうる。理論に拘束されることを望むものではないが、低い分子量のアルギン酸ポリマーであるほど、概していっそう生体分解され易いゲルを生じうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約5kDaから約10,000kDa、または約10kDaから約5000kDa、または約25kDaから約2500kDa、または約50kDaから約1000kDa、または約50kDaから約500kDa、または約50kDaから約250kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約5kDaから約350kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約2kDaから約100kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約50kDaから約500kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約50kDaから約300kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約75kDaから約200kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約75kDaから約150kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約150kDaから約250kDaの平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約100kDaから約1000kDaの平均分子量を有しうる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、75kDa未満の平均分子量を有しうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、少なくとも約75kDa、少なくとも約80kDa、少なくとも約90kDa、少なくとも約100kDa、少なくとも約110kDa、少なくとも約120kDa、少なくとも約130kDa、少なくとも約140kDa、少なくとも約150kDa、少なくとも約160kDa、少なくとも約170kDa、少なくとも約180kDa、少なくとも約190kDa、少なくとも約200kDa、少なくとも約250kDa、少なくとも約300kDa、またはそれを超える平均分子量を有しうる。
一実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、約1のグルロン酸とマンヌロン酸との比(G/M)である約75kDaから約200kDaの平均分子量を有する。一実施形態では、アルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーは、1未満のグルロン酸とマンヌロン酸との比(G/M)である約75kDaから約200kDaの平均分子量を有する。
限定がなければ、分子量は、ピーク平均分子量(Mp)、数平均分子量(Mn)、または重量平均分子量(Mw)でありうる。
アルギン酸は、任意の供給源を由来としうるおよび/または当技術分野に認識されている任意の方法によって製造されうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸は、海藻またはケルプの茎および/または葉を由来とする。いくつかの実施形態では、海藻は、緑藻[クロロフィタ(Chlorophyta)]、褐藻[ファエオフィタ(Phaeophyta)]、紅藻[ロドフィタ(Rhodophyta)]、またはそれらの組合せを由来とする。海藻またはケルプの例としては、コンブ属(Laminaria)[例えば、以下に限定されないが、ラミナリア・ヒペルボレア(Laminaria hyperborea)、ラミナリア・ディジタータ(Laminaria digitata)およびマコンブ(Laminaria japonica)]、レソニア・ニグレッセンス(Lessonia nigrescens)、レソニア・トラベクラタ(Lessonia trabeculata)、ダービリア・アンタークティカ(Durvillaea antarctica)、エクロニア・マキシマ(Ecklonia maxima)、マクロイスティス・フィリフェラ(Macrocystis pyrifera)、アスコフィラム・ノドサム(Ascophyllum nodosum)の様々な型、およびそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、アルギン酸は、細菌のアルギン酸であり得、例えば、バクテリアを使用した微生物発酵によって製造される。アルギン酸製造に使用することのできる細菌の例としては、シュードモナス(Pseudomonas)[例えばシュードモナス・エルギノーサ(Pseudomonas Aeruginosa)]およびアゾトバクター(Azotobacter)[例えばアゾトバクター・ビネランディ(Azobacter Vinelandii)]が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、該細菌は、アルギン酸に類似の構造を有する多糖類ポリマーを製造することができ、該ポリマーは、例えば、C2およびC3の水酸基部分にアセチル基を有する点で異なる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸は修飾されうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸は化学修飾されうる。例えば、化学修飾されたアルギン酸は、アルギン酸プロピレングリコール(PGA)でありうる。いくつかの実施形態では、PGAは、部分的に中和されたアルギン酸を、加圧下で酸化プロピレンガスに接触させることによって作製されうる。酸化プロピレンは、アルギン酸と発熱反応して、混合1級/2級エステルを形成しうる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸は、臨床グレード、例えばインビボでの使用に適したグレードでありうる。いくつかの実施形態では、アルギン酸は、細胞の被包に使用する前に精製されうる。Mallet and Korbutt,Tissue Eng Part A.2009.15(6):1301−1309を参照されたい。いくつかの実施形態では、アルギン酸は、低量のエンドトキシンを含む。例えば、アルギン酸中に、エンドトキシンは、150EU/グラム以下、100EU/グラム以下、75EU/グラム以下、50EU/グラム以下、25EU/グラム以下、20EU/グラム以下、10EU/グラム以下、5EU/グラム以下、1EU/グラム以下、0.5EU/グラム以下、0.1EU/グラム以下の量で存在してよい。
当技術分野に認識されている任意のアルギン酸が、本明細書に記載の様々な態様の方法に際して使用されうる。本明細書に記載の組成物に使用されうるアルギン酸の例としては、限定なく、アルギン酸ナトリウム(アルギン酸のナトリウム塩)、アルギン酸カリウム(アルギン酸のカリウム塩)、アルギン酸カルシウム、アルギン酸マグネシウム、アルギン酸トリエタノールアミン、PGA、およびそれらの任意の組合せが挙げられる。いくつかの実施形態では、可溶性のアルギン酸は、一価の塩の形態であり得、そのような塩としては、限定なく、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウムおよびアルギン酸アンモニウムが挙げられる。いくつかの実施形態では、アルギン酸は、アルギン酸カルシウムでありうる。一実施形態では、アルギン酸カルシウムは、アルギン酸ナトリウムから作製され、そこからナトリウム塩が除去され、カルシウムに置換されている。国際特許出願公開WO2007/140312、WO2006/051421、WO2006/132661およびWO1991/007951、ならびに米国特許第8,481,695号に記載されているおよび/またはそれに記載の方法によって製造されるアルギン酸もまた、本明細書に記載の様々な態様の組成物および方法にて使用されうる。いくつかの実施形態では、市販のアルギン酸、例えばFMC BioPolymerおよびNovamatrixから入手されるものもまた、本明細書に記載の様々な態様の組成物および方法にありうる。
アルギン酸は、概して、二価イオンおよび/または三価イオンの存在下で、ゲルマトリックスを形成する。アルギン酸ゲルを形成するのに使用することができる二価および三価のイオンの非制限的な例としては、カルシウムイオン、バリウムイオン、ストロンチウムイオン、銅イオン、亜鉛イオン、マグネシウムイオン、マンガンイオン、コバルトイオン、鉛イオン、鉄イオン、アルミニウムイオン、およびそれらの任意の組合せが挙げられる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸マトリックスは、共有結合で架橋されうる。アルギン酸を共有結合で架橋するのに使用することができる共有結合架橋剤の例としては、カルボジイミド類、酸化アリルハライド類、ジアルデヒド類、ジアミン類およびジイソシアネー類が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の溶出マトリックス製剤としては、注射、点滴または移植(皮下、静脈内、筋肉内、腹腔内、皮膚内、非経口、直腸、および/もしくは膣内など)、吸入、経口/経鼻または局所投与に適したものが挙げられる。製剤は、単位剤形で簡便に供されてもよく、薬学の技術分野に公知の任意の方法によって調製されてもよい。剤形に組み合わせることのできるCXCL12ポリペプチドの量は、治療される宿主、具体的な投与方式、例えば注射または移植に応じて、変わることになる。本発明の製剤は、医薬品製造のための技術分野に公知の任意の方法に従って調製することができ、甘味剤、着香剤、着色剤および保存剤を含有することができる。製剤は、製造に適した医薬的に許容されうる非毒性の賦形剤と混合されうる。製剤は、1つまたは複数の希釈剤、乳化剤、保存料、緩衝剤、賦形剤などを含んでいてもよく、液体、エマルション、クリーム、ローション、ゲルなどの形態で、パッチ上およびインプラント中において提供されてもよい。
本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、少なくとも1つの細胞を被包する。被包される細胞としては、幹細胞、神経細胞、平滑筋もしくは骨格筋細胞、筋細胞、線維芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、線維筋芽細胞、延性のある細胞や皮膚細胞を含めた外胚葉細胞、肝実質細胞、腎臓細胞、肝細胞、心臓細胞、膵臓細胞、膵島細胞、腸管に存在する細胞、骨芽細胞および骨もしくは軟骨を形成する他の細胞、ならびに造血細胞が挙げられるが、これらに限定されない。具体的な実施形態では、該細胞は、インスリン産生細胞であり、膵島細胞など(例えばブタ膵島細胞、ヒト膵島細胞、または幹細胞もしくはiPS細胞を由来とする膵島細胞)がある。
本発明の溶出マトリックスは、患者内に埋め込まれるかあるいは挿入される、再充填可能なCXCL12ポリペプチドデリバリーデバイスである。例えば、マトリックスは、患者からマトリックスを取り出すことなく細胞を注入または除去することができるように、針またはカテーテルのエントリーポートを備えていてもよい。あるいは、溶出マトリックスは、対象(例えば「感作された対象」)に、関連する免疫拒絶を生じることなく繰り返し投与することができる。
本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、自己免疫疾患の治療に有用であり、そのような自己免疫疾患としては、リウマチ性関節炎、インスリン依存性糖尿病、溶血性貧血、リウマチ熱、クローン病、ギラン・バレー症候群、乾癬、甲状腺炎、グレーブス病、重症筋無力症、糸球体腎炎、自己免疫性肝炎および全身性エリテマトーデスが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態では、本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、糖尿病の治療に使用するために、膵島細胞を用いて製剤化されうる。糖尿病は、身体が充分なインスリンを産生しないか、産生されたインスリンに身体の細胞が適正に応答しないためのどちらかの結果として、人間が高い血糖(グルコース)レベルを有する状態である。健康な人では、血中グルコースレベルは、主にホルモンインスリンの作用によって、狭い範囲内に維持される。インスリンは、循環グルコース濃度に応答して、適切な速さで膵臓のベータ細胞から放出され、その応答は、他の循環栄養素、膵島の神経支配ホルモンおよびインクレチンホルモンを含めた他の要因によって調節される。インスリンは、グルコースクリアランスの速さに合うように、肝臓のグルコース放出の速さを制限することによって、グルコース濃度を維持する。
このように、インスリンは、身体の細胞がグルコースを吸収して、エネルギーに変換できるようにする。身体の細胞がグルコースを吸収しない場合、グルコースが血中に蓄積し(高血糖症)、潜在的な様々な医学的合併症につながる。したがって、糖尿病は、血中グルコースが増加して、適正に制御されない場合に、結果として循環器疾患、腎不全、網膜症や神経障害など、二次的な合併症を生じることを特徴とする。
2つの主要な病態生理は、血糖の増加に関係がある。第1は、膵臓のインスリン産生ベータ細胞(1型糖尿病)に対する自己免疫攻撃であり、一方、第2は、ベータ細胞機能の不足および末梢インスリン抵抗性の増加(2型糖尿病)に関連がある。1型と同様に、ベータ細胞の死もまた2型糖尿病において観察される。1型およびしばしば2型糖尿病は、インスリンを注射するための人間を必要とする。
1型DMは、典型的には、膵臓のランゲルハンス膵島のインスリン産生ベータ細胞を喪失し、インスリン欠乏をもたらすことを特徴とする。この糖尿病の型は、免疫媒介性または特発性にさらに分類することができる。1型糖尿病の大部分が、免疫媒介性であって、ベータ細胞の喪失は、T細胞媒介性の自己免疫攻撃による。2型のDMは、インスリン耐性と組み合わされたベータ細胞の機能不全を特徴とする。インスリンに対する身体組織の応答性が損なわれるのには、インスリン受容体が関係すると考えられている。1型糖尿病と同様に、ベータ細胞の量が不十分であることもまた、多くの2型糖尿病患者での病因である。2型糖尿病の早期の段階では、高血糖症は、インスリン分泌を向上させ、肝臓によるグルコース産生を低減する種々の処置および投薬によって回復させることができる。疾患が進行するとき、インスリン分泌の機能障害が発生し、ある患者では、時に、インスリンを治療的に代替する必要が生じることがある。
制御性T細胞は、胸腺を起源とするCD4+T細胞のサブセットであり、CD4+T細胞は、寛容の維持に重要な役割を果たすことが一般に知られている。制御性T細胞は、免疫調節に活発に関与し、移植拒絶の自己免疫応答を抑制する[C.A.Piccirillo.Cytokine 43,395(Sep,2008);G.Xia et al.Translational research:the journal of laboratory and clinical medicine 153,60(Feb,2009);K.J.Wood.Transplantation proceedings 43,2135(Jul−Aug,2011)およびG.Feng et al.Transplantation 86,578(Aug 27,2008)]。制御性T細胞は、マウスの自己免疫性糖尿病を防ぎ、移植された膵島の免疫反応による破壊を制御する[M.J.Richer et al.PloS one 7,e31153(2012)およびD.R.Tonkin et al.Immunol 181,4516(Oct 1,2008)]。膵島移植は、糖尿病に治効がある可能性があるアプローチともいえるが、以前の膵島移植の研究では、移植された膵島の免疫媒介性拒絶のために、全身免疫抑制は、長期にわたる血中グルコースレベルの制御を達成することができなかった。移植される膵島を被包しているマトリックス内へCXCL12を組み込むことによって、細胞媒介性および体液性の抗膵島免疫に対し、物理的障壁および生物学的障壁の両方をもたらす。CXCL12ポリペプチドは、全身性の免疫抑制の必要性を低減または排除する一方で、エフェクターT細胞を退け、免疫抑制性の制御性T細胞を動員する。したがって、一実施形態では、本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、免疫抑制を付随することなく、膵臓細胞、具体的にはベータ細胞を欠損した患者の膵臓の少なくとも一部分を(部分的または全ての)再生させ、代替しまたは置換えるのに有用である。膵臓がインスリンを充分にまたは全く産生しない任意の患者が、そのような療法から恩恵を受けることがある。不十分なインスリン産生には、正常な(健康な)対象と比べてさらに低いレベルのインスリンの産生が含まれるだけでなく、正常な(健康な)対象に比肩しうるインスリンレベルを産生するものの、例えば、インスリン耐性、過剰な摂食、病的な肥満などに起因して高いインスリンレベルを必要とする患者も含まれる。
本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、制御性T細胞を選択的に動員し、それによって、埋め込まれたマトリックスの存続が延長し、感作された宿主においてすら、免疫による破壊からの保護がもたらされる。したがって、本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、回収可能であり、所望に応じて、免疫系拒絶を生じることなく繰り返し投与することができる。さらに、本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、膵島の生存の持続と、被包化された膵島からの継続的なCXCL12ポリペプチドの産生とを、少なくとも約1カ月から約2年の間もたらす。この間に、対象の血清グルコース濃度は、約80mg/dLから約120mg/dLの間の血中レベルに維持される。したがって、本発明のCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、糖尿病の治療の際に特に有用である。
具体的な実施形態では、糖尿病を治療する際に使用するためのCXCL12ポリペプチド溶出マトリックスは、約1.5から約2%w/vの高マンヌロン酸のカルシウム架橋アルギン酸塩と、約100ng/mLから約1μg/mLのCXCL12ポリペプチドと、少なくとも1つの膵島細胞とを含み、そこでは、CXCL12ポリペプチドが、約1.0ng/mL/時から約3ng/mL/時の間の速さで放出される。例示的な被包化の手順は、ドナーの膵島細胞を2mLの濾過ジチゾン/PBSに混和することによる、膵島細胞の調製に始まる。80mgのアルギン酸−LVM(Pronova UP LVM アルギン酸ナトリウム)を、5mLの300ミリオスモのNaClに溶解するまで混和する。約800個から約1000個の膵島をcRPMにて300rpm×Gで3分間、スピンダウンし、DMEMに再懸濁して、300rpm×Gで3分間、再度スピンダウンする。1mLのシリンジを使用して、0.75mLのアルギン酸を膵島に混和することができる。アルギン酸および膵島は、18gの針を使用して60mLのシリンジ内に充填することができる。電圧を最大(例えば1.21kV)に設定し、周波数を1500に設定し、かつ振幅を最大に設定した被包化装置内に、充填されたシリンジを配置する。被包化した後に、カプセルを300ミリオスモのCaCl2中で約5分間撹拌し、新しいビーカー内にカプセルを濾過し、洗浄してDMEMを用いて培養する。
本発明は、以下の説明によって追加的に記載され、該説明は、本発明およびその数多くの利点のより良い理解を提供する非限定的な例である。
[実施例]
以下の実施例は、本発明のいくつかの実施形態および態様を説明する。関連分野の当業者には、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、様々な改変、添加、置換などを実施することができること、そのような改変および変形が、続く特許請求の範囲に規定されるような本発明の範囲内に包含されることが明らかであろう。以下の実施例は、本発明に何らかの限定を加えるものではない。
膵島移植は、1型糖尿病に治療効果がある可能性があるアプローチといえる。しかし、膵島移植は、概して、移植された膵島の免疫媒介性拒絶を制御するために全身免疫抑制を要し、ヒトの膵島の供給は限られている。以下の実施例は、ケモカインであるCXCL12が、免疫抑制性制御性T細胞(Treg)を解剖学的部位に動員する一方で、エフェクターT細胞を退けることができること、およびCXCL12を用いて被覆または被包しているドナー膵島が、局所的な免疫隔離を誘導し、全身免疫抑制なしで、同種移植片または異種移植片を保護することを示す。以下の実施例では、膵島移植は、インスリン依存性糖尿病のマウスモデルで実施された。CXCL12を用いた膵島の被覆、またはケモカインであるCXCL12を組み込んだアルギン酸を用いた膵島のマイクロカプセル化によって、同種および異種の膵島の生存および機能の延長、ならびにTreg浸潤の選択的な増加がもたらされた。下記に示すこれらのデータは、全身免疫抑制の必要性を排する一方で、同種または異種の膵島の移植用に局所的な免疫隔離を誘導するための、被覆またはアルギン酸被包体の成分としてのCXCL12の使用を表す。
<CXCL12ポリペプチドを用いた同種膵島の直接被覆>
この実施例では、移植前にCXCL12ポリペプチドを用いて被覆している同種膵島が、膵島の生存および機能の延長、ならびに移植部位での制御性T細胞(Treg)の蓄積をもたらすことができるか否かを決定しようとした。膵島カプセルは、概して、フィブロネクチンを含有し、また、理論に拘束されることを望むものではないが、CXCL12は、このマトリックスタンパク質に安定に結合すること、およびそこから溶出することのどちらも可能である(15)。したがって、BALB/Cマウス由来の膵島を、緩衝溶液(例えばPBS)に曝露するか、または約100ng/mLもしくは約1μg/mLの濃度のCXCL12を用いて被覆し、ストレプトゾトシン(STZ)処置した糖尿病C57BL/6マウスの左腎被膜下に移植した。>250mg/dLの血中グルコースが2回連続して記録される糖尿病状態に戻った時点で、マウスを屠殺した。およそ1μg/mLのCXCL12を用いて被覆された同種の膵島移植片は、PBSのみに曝露された同種膵島と比べて有意に長い時間にわたって、非糖尿病状態のレシピエントマウスの維持をもたらした(p=0.012、カプラン−マイヤー・ログ・ランク検定)(図1A)。100ng/mLのCXCL12ポリペプチドを用いて被覆された膵島は、PBS曝露された膵島と同等の速さで拒絶された(p=0.31)。移植片内への単核細胞の浸潤は、約1μg/mLでCXCL12被覆を行った場合、PBS対照と比べて減少した(図1B)。PBS処理された同種移植片と比べ、CXCL12被覆された同種膵島にインスリンが発現し、CXCL12が存在することも示された(図1B)。移植片内へのCD3 T細胞およびFoxP3 T細胞の浸潤を定量した。免疫組織化学によって判定したところ、膵島移植片内へのCD3+T細胞の浸潤は、CXCL12では、PBS曝露された同種膵島と比べて有意に減少した(図1C、p=0.001)。さらに、膵島の同種移植片のCXCL12被覆は、PBS曝露された同種膵島と比べて、CXCL12被覆された移植片内またはその周囲におけるFoxP3+T細胞の浸潤の有意な増加を伴った(図1D、p=0.0016)。
<CXCL12被覆と低用量シクロスポリンAとの同時使用>
次に、全身免疫抑制を、例えば、低用量のシクロスポリンA(CsA)(例えばおよそ2mg/kg)処置の形で同時に使用することによって、CXCL12被覆された同種膵島の生存を高めることができるか否かを決定しようとした。CXCL12被覆のみだと、PBS曝露された対照と比べて同種膵島の生存が延長されることがこれらの実験で示されたが(p=0.0245)、低用量のCsA処置と組み合わせたCXCL12被覆では、膵島の生存の延長は認められなかった。したがって、CXCL12被覆とCsA処置とを組み合わせた結果、CXCL12被覆のみと比べて膵島の生存の減少を生じる可能性がある(p=0.046)(図2A)。膵島の生存についての対照群と実験群との間の有意な差は、移植後23日目まで示された。CXCL12被覆に加えてCsA処置された動物では、CXCL12被覆のみ(p=0.0002)またはCsA処置のみ(p=0.0027)に比べて、膵島移植片の染色が、重度のCD3+細胞の浸潤を示した(図2B〜図2C)。CXCL12被覆された膵島を受けた動物の処置に、低用量のCsAを加えることもまた、CXCL12被覆のみの膵島に比べた際の、移植片内へのFoxP3細胞の浸潤の有意な減少につながった(p=0.0188)(図2C)。CsAが、CXCL12に関するシグナリング経路、例えば、ケモカイン媒介性の細胞遊走の特異的な因子を阻害することは、以前に考察されていた(16)。本明細書に提示された知見は、CXCL12被覆と低用量のシクロスポリンAとの同時使用による、同種膵島移植での免疫保護効果の増大は認められないことを表す。
CXCL12被覆された膵島は、PBS曝露された膵島よりも長期の生存を示すことから、次に、この現象が、細胞媒介性の抗膵島免疫へ及ぼすケモカインの効果に起因するのか否かを決定しようとした。同種反応性のレベルを見極めるために、CXCL12被覆または非被覆のどちらかの膵島の移植を受けた後21日目のマウスから、混合リンパ球反応(MLR)を実施した。これら2グループ間には差が検出されず、このことは、CXCL12が、T細胞媒介性拒絶を遅延させることができる解剖学的なニッチを作り出すものの、抗膵島免疫の発生には影響を及ぼさないことを表す(図3A〜図3C)。理論に拘束されることを望むものではないが、このように、いくつかの実施形態では、CXCL12被覆は、全身性の抗同種細胞媒介性応答の発生を防ぐというよりも、局所的な免疫隔離を誘導することができる。
<前糖尿病および糖尿病マウスモデルにおけるCXCL12被覆された同一遺伝子の膵島の移植>
同一遺伝子の膵島を移植した場合、CXCL12被覆が、拒絶を低減または予防する役割を果たすことができるか否かを決定するために、糖尿病NOD/LtJマウスを使用した。このモデルでは、非糖尿病NOD/LtJマウス由来の同一遺伝子の膵島を、STZ処置された糖尿病NOD/LtJマウス内に移植した。同一遺伝子の膵島をCXCL12被覆することによって、PBS曝露された膵島よりも有意に長い期間の正常血糖がもたらされた(図4A)(p=0.017)。組織病理学的および免疫組織化学的な試験では、PBS処理された膵島内には重度の単核細胞の浸潤があったものの、CXCL12被覆された膵島にはなかったことが示された(画像示さず)。すなわち、H&E染色では、およそ1μg/mLのCXCL12を用いて被覆された膵島移植片内への単核細胞の浸潤の減少が示され、インスリンおよびCXCL12の免疫蛍光染色では、CXCL12被覆された移植片での両タンパク質のレベルの増加が示された。この実験でのCXCL12およびインスリンの染色では、PBS曝露された膵島と比べて、健康なCXCL12陽性のインスリン産生膵島であることが示された。同一遺伝子の膵島をCXCL12被覆することはまた、PBS曝露された同一遺伝子のNOD/LtJの膵島に比べて、ドナー膵島内へのCD3+T細胞の浸潤を低減した(図4B、p=0.0081)。同一遺伝子のNOD/LtJの膵島をCXCL12被覆することは、PBS処理された対照に比べて、膵島移植片中のFoxP3+細胞の数の有意な増加につながった(p=0.0019)(図4C)。自然発生糖尿病NOD/LtJマウスでは、同一遺伝子の膵島をCXCL12被覆することによる、糖尿病が再発する速さの低減は認められなかった一方で(図5A)(p=0.24)、ヘマトキシリンおよびエオシン染色ならびにインスリン/CXCL12染色では、対照に比べて、CXCL12被覆された膵島で単核細胞の浸潤が減少し、インスリン発現が増加することが示された(図5B〜図5C)。さらに、PBS対照に比べて、一貫して、CXCL12被覆された移植片内へのCD3+T細胞浸潤の減少およびFoxP3+細胞浸潤の増加があった(図5D)。これらを合わせると、同一遺伝子の膵島をCXCL12被覆することによって、前糖尿病モデルでは拒絶を防ぐことができるが、糖尿病モデルでは必ずしもそうではない。この同一遺伝子移植の状況で、このようなCXCL12被覆の生存推進効果の不足は、例えば、確立した体液性の抗膵島免疫応答は、移植する膵島をXCL12被覆することによって効率よく途絶されないことに起因する可能性がある。
<感作または非感作のレシピエントでのCXCL12を組み込んだアルギン酸被包体(アルギン酸中に被包された膵島)の使用>
早期のインスリン自己抗体の発現は、糖尿病の進行に相関し、おそらくは膵島炎を本質的に反映するのではないかと、以前に考察された(17〜19)。実施例3に示されるように、移植のための膵島のCXCL12被覆の効能は、抗膵島抗体が予め形成された状況における介入として、いっそう有効である。この実施例では、アルギン酸マイクロカプセル中にCXCL12を組み込むことが、細胞誘導性かつ体液性の抗膵島免疫に対し物理的障壁および生物学的障壁の両方をもたらすことによって、移植された膵島を保護することができるかを決定しようとした。
一実施形態では、被包化マトリックスは、2%の低粘性かつ高マンヌロン酸のカルシウム架橋アルギン酸(Ca−LVM)と、それに組み込まれるCXCL12ポリペプチドとを含む(以降、「Ca−LVM−CXCL12」と称する)。図6Aは、Ca−LVM−CXCL12被包体が、最初の3時間にわたって最初に迅速に放出した後、インビトロで、約1.75+/−0.4ng/mL/時でのCXCL12の放出の延長をもたらすことを示す。また、アルギン酸マトリックス中でCXCL12の保持も延長され、その結果、細胞不含のカプセルをインビトロで22日間インキュベートした後に、100〜200ng/mLの間のCXCL12濃度がカプセル内に残った(データ示さず)。理論に拘束されることを望むものではないが、マトリックス中のCXCL12の保持の延長は、正電荷を有するケモカイン(pI9)と負電荷を有するアルギン酸(pI2)との静電的相互作用に起因する可能性があった(20)。このことは、1MのNaClと共にインキュベートした結果、NaClを含有しない培地に比べて、CXCL12が培地中に効果的に溶出されるという観察によって、支持された。同様に、CXCL12は、NaCl非存在下でインキュベートされた際にカプセル内に保持されるが、1MのNaCl中ではカプセルから抽出される(図6B)。CXCL12は、膵島の生存推進因子であることも示されていることから、Ca−LVM被包体内へのCXCL12の組込みが膵島の生存能に及ぼす効果も評価した。本明細書に提示された知見では、被包体内へのCXCL12の組込みによって、少なくとも48時間のインビトロ培養後に決定された被包体膵島中のカスパーゼ3活性のレベルが、非修飾のCa−LVMアルギン酸に比べて有意に低下したことが示されている(100ng/ml CXCL12、p=0.0019)(1μg/ml CXCXL12、p=0.00028)(図6C)。
自然発生糖尿病NOD/LtJマウス内へのCa−LVM−CXCL12被包体の同種膵島移植を、全身免疫抑制なしで評価した。糖尿病NOD/LtJマウスの腹腔内に同種膵島を移植したところ、Ca−LVMアルギン酸内へのCXCL12の組込みによって、非修飾のCa−LVMアルギン酸に比べて、膵島の機能および生存率が有意に延長された(移植後の非糖尿病状態の平均日数は、Ca−LVM−CXCL12=136、Ca−LVM=62)(p=0.048)(図6D)。移植後12週間目で回収されたCa−LVM−CXCL12カプセルの組織病理学的研究では、非修飾Ca−LVMカプセルで膵島が壊死または変性していたのに対して、無傷の膵島の形態構造が示された(データ示さず)。移植後6週間目に位相差顕微鏡およびH&E染色を使用すると、非修飾のCa−LVM中に被包された膵島が壊死していたのに対して、Ca−LVM−CXCL12を用いて被包化された膵島は、生存能力があり無傷であることが認められた。したがって、CXCL12の組込みによって、移植後6週間目には、膵島の健全性が向上し、壊死が低下する。次いで、以前にC57/B6マウス由来の皮膚移植を受けて拒絶した自然発生糖尿病NOD/LtJマウス内に、C57BL/6マウス由来の同種膵島を移植した。Ca−LVM−CXCL12を用いて被包化された同種膵島は、Ca−LVMのみを用いて被包化された膵島よりも有意に長い間、レシピエント中で生存し、正常血糖の状態を維持した(図6E)。このことは、被包体へCXCL12を組み込むことによって、レシピエントマウスでの免疫記憶応答から膵島が保護されたことを示す。
次に、異種膵島が、CXCL12を組み込んだアルギン酸被包体によって保護されうるか否かを決定しようとした。ブタ異種膵島を、Ca−LVM中、または約10ng/mL、約100ng/mLもしくは約1μg/mLの濃度のCXCL12を含むCa−LVM中に被包化し、糖尿病C57BL/6マウスの腹腔内に移植した。約1μg/mLの濃度のCXCL12を含有するCa−LVMを用いて被包化されたブタ膵島は、Ca−LVMまたはCa−LVM−CXCL12(およそ10ng/mL)のどちらかで被包化された膵島よりも有意に長い期間にわたって、レシピエントマウスで正常血糖を持続した(図6F)。
<インビトロでのCD8+T細胞およびTreg細胞上のCXCL12被覆または微小被包化の効果>
被包体へのCXCL12被覆または組込みによって異種膵島または同種膵島の移植片の免疫隔離が持続される機構が、CD8+T細胞の選択的な化学反発と、移植部位へのCD4+Treg細胞の誘引とに関係するか否かを決定するために、NOD/LtJマウス由来のT細胞サブ集団上のCXCR4の発現、および該サブ集団の遊走を、フローサイトメトリーおよび遊出アッセイそれぞれによって検討した。培地のみ、組換えCXCL12、CXCL12被覆された膵島、またはCa−LVM−CXL12被包された膵島に応答した、NOD/LtJマウスに由来するT細胞を、ボイデンチャンバーベースのアッセイで検討した。各条件について、上部チャンバーに、精製CD3+CD8+T細胞(図7Aおよび図7C)またはCD4+CD25hi+Treg細胞(図7Bおよび図7D)を充填した。上部および下部のウェルには、培地、CXCL12(およそ1μg/mL)、またはCXCL12(およそ1μg/mL)を用いて被覆された膵島、もしくはCa−LVM−CXCL12(およそ1μg/mL)を用いて被包された膵島を充填した。CD3+CD8+T細胞とCD4+CD25Hi Tregのどちらも、CXCL12、CXCL12被覆された膵島、もしくはCa−LVM−CXCL12被包された膵島に応答して化学走性を示した。しかし、CD8+細胞を、CXCL12、CXCL12被覆された膵島、またはCa−LVM−CXCL12被包された膵島と共にインキュベートした際に、Treg細胞よりも有意に大きな化学反発性応答が検出された。実施した条件では、Treg細胞の検出されうる化学反発性のレベルは測定されなかった。
次に、CD8+T細胞とCD4+Treg細胞との間のCXCL12に対する遊走応答の差が、部分的に、ケモカインの同系受容体であるCXCR4の、これら2つのT細胞サブ集団上での発現の差に起因するか否かを決定しようとした。NOD/LtJマウスの脾臓由来のCD8+T細胞は、CD4+CD25HiFoxP3+Treg細胞よりも有意に低いレベルのCXCR4を発現した(p<0.005)(図7Eおよび7F)。これらのデータは、CXCL12被覆、または移植された同種膵島の周囲の被包体へのCXCL12の組込みによって、この移植モデルでCD8+T細胞が退けられる一方で、移植片内でのTreg細胞の優先的な動員がもたらされうることを示す。
<考察>
実施例1〜5に提示された知見は、CXCL12を用いて膵島を被覆することによって、STZ処置された糖尿病NOD/LtJマウスで、同種または同一遺伝子の膵島移植での膵島拒絶の遅延をもたらしうることを示す。具体的には、糖尿病または感作されたNOD/LtJマウス内に移植する場合、CXCL12を組み込んだCa−LVMベースのアルギン酸被包体が、既に存在する体液性および細胞誘導性の両方の抗膵島応答について、同種膵島を保護したことが観察された。
実施例1〜5の移植モデルは、CXCL12を用いて膵島を被覆または被包することによって、移植部位にTreg細胞の蓄積がもたらされることを示す。
したがって、理論に拘束されることを望むものではないが、腫瘍と移植の両方の状況で、Treg細胞を保持/蓄積することは、免疫抑制的な微小環境の確立と関連がありうる。本明細書に提示された知見は、CXCL12を用いて同種膵島または異種膵島を被覆または被包することが、局所的な免疫隔離の誘導を通じて、膵島拒絶の遅延およびそれに付随する膵島機能の延長につながりうることを示す。移植された同種膵島および異種膵島の周囲の臨床グレードのアルギン酸被包体内にCXCL12を組み込むことによって、感作された宿主で、全身免疫抑制を行うことなく、膵島機能の持続、および免疫による破壊からの保護が可能になるという発見は、驚くべきことであり、臨床に移行可能な知見でもある。
<実施例1〜5にて使用された例示的な材料および方法>
動物および糖尿病の誘導。6週齢の雌BALB/c(H2)マウス、6週齢の雌C57BL/6(H2)マウスおよび6〜8週齢の雌NOD/LtJ(H2g7)マウスを使用した。動物は、例えばJackson Laboratory(バーハーバー、メイン州)から購入することができる。全ての手順は、実験動物の人道的管理に関する公衆衛生局方針に従って実施し、マサチューセッツ総合病院で研究動物管理に関する小委員会によって承認された。高血糖は、18〜20週齢のNOD/LtJマウスには自然発生し、4週齢および6週齢のNOD/LtJマウス、ならびに6週齢のC57BL/6マウスには、200mg/kgのストレプトゾトシン(Sigma−Aldrich、セントルイス、ミズーリ州)の腹腔内(IP)注射によって誘導された。3回連続して血中グルコースが250mg/dLを上回る読み取りであったマウスは、高血糖であるものと考えた。
膵島の単離、CXCL12被覆およびアルギン酸被包体へのケモカインの組込み。Papeta et la.,Transplantation 83,174(2007)に以前に報告されているように、初代膵島をドナーから単離した。例えば、膵島を、6週齢の雌BALB/cドナー、6週齢の雌C57BL/6ドナー、または4週齢の雌NOD/LtJドナーから単離した。総胆管を介して、膵臓にLiberase TL(例えば、およそ83μg/mL)(Roche Diagnostics、インディアナポリス、インディアナ州)を注入し、およそ37℃でおよそ20分間、消化した。膵島をポリスクロース/グルコース密度勾配(Mediatech、マナサス、バージニア州)で精製し、顕微鏡下で選択した。膵島をRPMI1640(Mediatech、10%ウシ胎児血清、1%ペニシリン/ストレプトマイシンおよび1%L−グルタミンを補充)中で少なくとも2日間以上培養し、回復させた。腎被膜を介して移植するための最少で450個の膵島を、移植前にDPBS(Mediatech)中で、およそ100ng/mLもしくはおよそ1μg/mLのCXCL12(PeproTech Inc、ロッキーヒル、ニュージャージー州)の存在下または非存在下、およそ37℃でおよそ3時間インキュベートした。これとは別に、被包化前に、CXCL12を、Na−LVMアルギン酸液(ultra−pure LVM、Novamatrix)中に、およそ1μg/mLの濃度で組み込んだ。
Ca−LVMアルギン酸カプセルの製造および移植。ほぼ1000個のC57BL/6膵島を、およそ1μg/mLのCXCL12の存在下または非存在下で、およそ1.5%のアルギン酸[ultra−pure LVM、Novamatrix、ドランメン、ノルウェー)]のおよそ300ミリオスモ NaCl溶液およそ0.75mLと混和した。次いで、1.21kVに荷電しかつ1500Hzで振動する300μmノズルを使用して、混和物をシリンジ動作型カプセル化装置(Inotech Research Encapsulator、IE−50R)に通した。アルギン酸を、例えば、300ミリオスモ(ほぼ118mM)CaCl中で、約5分間架橋し、濾過し、DMEM(Mediatech)で洗浄して余剰のカルシウムを除去した。
CXCL12の保持およびアルギン酸カプセルからの放出ならびにカスパーゼ3アッセイ。カプセルを形成する前に、およそ3.6%のLVMを、およそ10μg/mLのCXCL12(PeproTech、ロッキーヒル、ニュージャージー州)ストック溶液に混和して、およそ1μg/mLのCXCL12を含むおよそ3.3%のLVMを生じた。静電液滴生成装置(Nisco Engineering、チューリヒ、スイス)を使用して、5kVの電荷で、0.5mmノズルおよび30mL/時の流速を使用して、カルシウム架橋LVMカプセルを形成させた。CXCL12を含有した無細胞カプセルを、組織培養用処理されていないマルチウェルプレートで、およそ1.6g/Lのウシ血清アルブミン(Sigma Aldrich)を含むDMEM(Sigma Aldrich、セントルイス、ミズーリ州)中でインキュベートした。実験の経過を通じて、カプセルと培地との比を、約1:2v/vに維持した。それぞれの時点で、およそ0.1mLのカプセル試料を取り出し、110mM クエン酸ナトリウム溶液を使用して可溶化した。さらに、各時点で、全ての培地を除去し、新鮮な培地を添加した。培地および可溶化されたカプセルの両方の試料を、CXCL12含量について、ELISA(R&D systems、ミネアポリス、ミネソタ州)によってアッセイした。被包化とCXCL12との組合せが膵島のアポトーシスに及ぼす効果を決定するために、およそ1μg/mLのCXCL12存在下または非存在下で、本明細書に記載されるように、アルギン酸被包体を用いてマウスの膵島を被包化した。対照として、膵島のアポトーシスの既知の誘発物質であるストレプトゾトシンに、膵島を曝露することもできる。例えば、膵島を、インビトロで48時間、この条件で培養することができ、被包化された膵島中のカスパーゼ3活性は、ELISAベースのアッセイ(R&D systems、ミネアポリス、ミネソタ州)を使用して決定する。
アルギン酸カプセルからのCXCL12脱塩。CXCL12カプセルを、以下の修正を加えて上記に記載されたように形成した。すなわち、20mM塩化カルシウムを使用してカプセルを架橋し、高濃度の塩化ナトリウム溶液に溶解するのを防いだ。カプセルを、およそ0.1%BSAを含むおよそ1MのNaCl中で、およそ6時間インキュベートし、その後、溶液を収集し、200mM エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩(ED2SS)、pH9.0を使用して可溶化した。溶液および可溶化カプセル試料を、CXCL12含量について、上記に記載されたようにELISAによってアッセイした。対照カプセルは、NaCL不含のCaCl溶液中でインキュベートし、保持またはカプセルから放出されたCXCL12を決定した。
膵島移植モデル。様々に処理された膵島を、レシピエントマウスの左腎被膜下に移植するか、またはCa−LVMアルギン酸中に被包して、腹腔を介して移植した。4つの異なる例示的な移植モデルを使用した。すなわち、(1)STZ誘導された糖尿病C57BL/6マウスの腎被膜下に、BALB/c膵島を移植したもの、(2)自然発生糖尿病NOD/LtJマウスの腎被膜下に、前糖尿病(前感作された)NOD/LtJ膵島を移植したもの、(3)6週齢の糖尿病(前感作かつSTZ誘導された糖尿病)NOD/LtJマウスの腎被膜下に、前糖尿病(前感作された)NOD/LtJ膵島を移植したもの、および(4)C57BL/6膵島をCa−LVMアルギン酸中に被包化し、6週齢のSTZ誘導された糖尿病NOD/LtJマウスの腹腔内に移植したものである。
モニタリングレシピエントの血糖制御。レシピエントの尾静脈の血中グルコースレベルを、1週間に少なくとも2回モニターし、膵島移植片の機能を解釈するために使用した。移植片拒絶を高血糖へ戻ることとして定義した(例えば、3回連続して250mg/dLを上回る測定値であることを特徴とする)。移植片拒絶が生じると、マウスを屠殺した。
免疫組織化学および免疫蛍光染色。被膜下の膵島移植片を含有する腎臓を4%ホルムアルデヒドで固定し、パラフィンに包埋して、移植片の5μm切片をスライド用に切った。何枚かの切片を、ヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)を用いて染色した。CD3(Dako、デンマーク)、FoxP3(eBioscience、カリフォルニア州)およびインスリン(Dako、デンマーク)に対する一次抗体を使用して、免疫組織化学も実施した。次いで、適切な二次抗体を各一次抗体と対合させ、DAB(3,3’−ジアミノベンジジン)を染色用の基質として使用した。アビジン−ビオチン複合体IHC染色法に用いるために、マイヤーのヘマラムを用いて、核染色(青)を実施した。Zeiss Axio Observer Z1を用いて×10の倍率でカメラ画像を撮影し、CD3および/またはFoxP3T細胞の浸潤について、膵島の移植片を手作業でスコア化した。移植部位の近くで無作為に選択した5つの高出力の場で、それぞれのマーカーについて陽性であった細胞の数を記録した。インスリン(モルモット抗インスリン、1:800、インビトロgen)およびCXCL12(ウサギ抗マウスCXCL12、1:200、Cell Sciences)に対する蛍光一次抗体を使用して、免疫蛍光染色も実施した。スライドを洗浄し、一次抗体と共に4℃で一晩インキュベートし、次いで、適切な二次抗体と共に、室温で1時間インキュベートした[ヤギ抗モルモットIgG(Dylight 488,1:200,Jackson Immunoresearch)およびヤギ抗ウサギIgG(Dylight 549,1:200、Jackson Immunoresearch)]。二次抗体の適用に続いて、組織を洗浄し、To−Pro−3(1:5000、インビトロgen)を用いて対比染色し、重層した。免疫蛍光染色スライドのデジタル画像は、共焦点顕微鏡(LSM 5 Pascal,Carl Zeiss)によって得た。
シクロスポリンA処置。PBSまたはCXCL12(およそ1μg/mL)を用いて被覆された450個のBALB/c膵島を、糖尿病C57BL/6マウスに移植した。レシピエントを3つの処置群、(A)PBS被覆された膵島のレシピエントにシクロスポリンA(CsA、Sigma)注射、(B)CXCL12被覆された膵島のレシピエントにCsA注射、および(C)CXCL12被覆された膵島のレシピエントにPBS注射のうち1つを用いて処置した。A群およびB群には、エタノールに溶解することによってCsAを調製し、移植日および毎日、以降移植拒絶が生じるまで、およそ2mg/kgで皮下に注射した。
混合リンパ球反応。レスポンダー細胞を用意するためのC57BL/6マウス(n=3/群)を3群、すなわち、CXCL12被覆された膵島の移植、無被覆の膵島の移植、および無処置のうち、1つに割り振った。種々の処置の10日後に、脾臓を機械的に破砕して濾過し、赤血球をM−lyse緩衝液(R&D systems)を使用して溶解した。非処置のBALB/cマウスの脾臓由来の同種の刺激細胞を、同様に調製して、20μg/mL マイトマイシンC(Sigma Aldrich)と共に、37℃で1時間インキュベートし、培地を用いて繰り返し洗浄し、1:1の比でレスポンダー細胞と共に37℃、5%COで3日間、共培養した。刺激が完了する18時間前に、1mM ブロモデオキシウリジン溶液(BrdU、BD Biosciences)を用いて細胞をパルスした。培養72時間後に、細胞を洗浄し、続いて、抗マウスCD3(APC−Cy7)、CD8(PerCP)およびCD4(PE−Cy7)(BD Biosciences)を用いて染色した。Cytofix/Cytoperm(BD Biosciences)を用いて細胞を浸透性とし、DNase消化(Sigma Aldrich)に付し、PE−コンジュゲート抗BrdU抗体(BD Biosciences)を用いて染色した。フローサイトメトリー解析をLSRII(BD Biosciences)上で実施し、刺激されかつBrdUを取り込んだ脾臓当たりのT細胞から、BrdUを取り込んだ脾臓当たりの非刺激細胞の数を引いたものについて、FlowJoソフトウェア(TreeStar)を用いて、データを解析した。
<遊出アッセイ>
2種類の遊走アッセイを実施した。第1に、以前にPoznansky et al.,Journal of clinical investigation,109,1101 (2002)に報告されているように、ボイデンチャンバー(96ウェルフォーマット、3μm孔径、ChemoTx System、Neuro Probe Inc、ゲイザースバーグ、メリーランド)を使用して、細胞遊走を測定した。例えば、0.5%FBSを補充したおよそ30μLのRPMI1640を、50個の対照の膵島または1μg/mL CXCL12(PeproTech Inc、ロッキーヒル、ニュージャージー州)を用いて被覆した膵島と併せて、下部および上部のチャンバーに添加した。CD4、CD25および/またはCD8 MACS分離キット(Miltenyi Biotec、オーバーン、カリフォルニア州)をそれぞれ用いて単離した7,000個のT−reg細胞またはCD8 T細胞を、ボイデンチャンバーの上部チャンバー内に充填した。37℃、5%COで3時間インキュベートした後、膜の上部表面の細胞を除去し、下部チャンバー中の遊走細胞を3連で計数した。これとは別に、CXCL12がカプセルに組み込まれたまたは組み込まれない被包化された膵島に対する遊走も、Transwell system(24ウェルフォーマット、3μm孔径、Corning)を使用して測定した。端的に述べれば、0.5%FBSを補充した500μLのRPMI1640を単独で、または10個の対照の膵島もしくはおよそ1μg/mLのCXCL12を組み込んだカプセルと共に、下部チャンバー内に充填した。100μLの培地を単独で、または様々に処理したカプセルと共に、所望の集団の10個の細胞と併せて、上部チャンバー内に充填した。細胞を37℃、5%COで3時間インキュベートし、遊走細胞の数を3連で計数した。どちらのアッセイでも、遊出の指標を、CXCL12存在下で計数された細胞数と、培地のみの対照で計数された細胞数との比として算出した。
<T細胞サブセットのCXCR4発現の定量>
脾細胞を非処置のNOD/LtJマウスから採取し、Mouse Erythrocyte Lysing Buffer (R&D Systems)を使用して赤血球を溶解した。次いで、細胞を表面マーカーCD3ε、CD4、CD8α、CD25およびCXCR4(CD184)(CD3εはクローン145−2C11、CD4はクローンRM4−5、CD8αはクローン53−6.7、CD25はクローンPC61、CXCR4はクローン2B11、BD Biosciences)について染色し、固定し、BD Cytofix/Cytoperm (BD Biosciences)を用い製造業者の取扱説明書に従って浸透させ、細胞内マーカーFoxP3(クローンMF23、BD Biosciences)について染色した。フローサイトメトリーは、4 Laser LSR II(BD Biosciences)にて実施した。FlowJoソフトウェア(Tree Star)を使用してデータを解析し、ゲーティングは、蛍光1項目除外ゲートストラテジーを使用して達成した。
<統計解析>
群間の膵島移植片の生存率は、カプラン−マイヤー法を使用して比較し、生存データは、GraphPad Prism 5統計ソフトウェアを使用することによって解析した。数値変数は、スチューデントのt検定を使用して比較した。0.05を下回るp値を、統計的に有意であるものと考えた。
前述の記載から、様々な使用法および状況に採り入れるために、変形および改変が、本明細書に記載の本発明に対し行われることがあることは明らかとなろう。そのような実施形態はまた、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。本明細書での任意の変動要素の定義内にある要素の列挙の記載は、列挙された要素のうちの任意の単独の要素または組合せ(もしくは準組合せ)として、当該変動要素の定義を含む。本明細書での実施形態の記載は、任意の単独の実施形態として、または任意の他の実施形態もしくはその一部分との組合せで、当該実施形態を含む。
<参考文献>
本明細書中でふれた全ての特許、特許出願および刊行物は、それぞれの独立した特許および刊行物が、参照により組み入れられることを具体的におよび別個に表すかのごとく、同程度にまで参照により本明細書に組み入れられる。参照により本明細書に組み入れられるものとしては、以下が挙げられるが、それらに限定されない。

Claims (38)

  1. 対象に埋め込むのに適した溶出マトリックスであって、前記溶出マトリックスが、タンパク質を発現する少なくとも1つの細胞を含み、
    前記細胞が、前記タンパク質について浸透性であるCXCL12ポリペプチド溶出多孔性ポリマーマトリックスに被包されており、かつ、
    埋め込み後少なくとも1カ月にわたり前記マトリックス周囲のエフェクターT細胞を退けるために、前記マトリックスのCXCL12ポリペプチドの濃度が少なくとも100ng/mLであ
    溶出マトリックス。
  2. 前記CXCL12ポリペプチドが、100ng/mLから1μg/mLの濃度で、マトリックス中に存在する、請求項1に記載の溶出マトリックス。
  3. 前記マトリックスがカプセルを形成する、請求項1または2に記載の溶出マトリックス。
  4. 前記マトリックスの厚さが、200〜500ミクロンである、請求項1〜のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  5. 前記少なくとも1つの細胞が、前記対象に対して同種細胞または異種細胞である、請求項1〜のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  6. 前記少なくとも1つの細胞が、少なくとも1カ月間活性を保持する、請求項1〜のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  7. 前記活性が、対象の血中グルコースレベルを調節している、請求項に記載の溶出マトリックス。
  8. 前記少なくとも1つの細胞が、膵島細胞である、請求項1〜のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  9. 前記膵島細胞が、インスリン産生細胞、iPS細胞に由来する膵島細胞、ブタ膵島細胞またはヒト膵島細胞である、請求項に記載の溶出マトリックス。
  10. 前記少なくとも1つの細胞が、筋細胞、線維芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、線維筋芽細胞、腎臓細胞、肝細胞、膵臓細胞、腸細胞、骨芽細胞、造血細胞、神経細胞、平滑筋、骨格筋細胞、筋細胞、上皮細胞、肝実質細胞、または幹細胞である、請求項1〜のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  11. 前記マトリックスが、アルギン酸ゲルを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  12. 前記アルギン酸ゲルが、2%w/vである、請求項11に記載の溶出マトリックス。
  13. 前記アルギン酸ゲルが、共有結合で架橋されている、請求項11または12に記載の溶出マトリックス。
  14. 前記アルギン酸ゲルが、1.5から2%w/vの高マンヌロン酸のカルシウム架橋アルギン酸塩を含む、請求項1113のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  15. 前記アルギン酸ゲルが、75kDa未満の平均分子量のアルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーを含む、請求項1114のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  16. 前記アルギン酸ゲルが、75kDaから200kDaの平均分子量のアルギン酸マトリックスのアルギン酸ポリマーを含む、請求項1115のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  17. 前記アルギン酸ゲルが、マンヌロン酸およびグルロン酸を含む、請求項1116のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  18. 前記アルギン酸ゲルが、マンヌロン酸を、グルロン酸に対して1:100〜100:1の比で含む、請求項17に記載の溶出マトリックス。
  19. 前記アルギン酸ゲルが、グルロン酸を、マンヌロン酸に対して3:2未満の比で含む、請求項17に記載の溶出マトリックス。
  20. 前記CXCL12ポリペプチドが、ヒトCXCL12ポリペプチドである、請求項1〜19のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  21. 前記ヒトCXCL12ポリペプチドが、ヒトCXCL12ポリペプチドアイソフォームガンマまたはアイソフォームデルタと少なくとも85%アミノ酸配列同一性を有する、請求項20に記載の溶出マトリックス。
  22. 前記ヒトCXCL12ポリペプチドが、ヒトCXCL12ポリペプチドアイソフォームガンマまたはアイソフォームデルタと少なくとも95%アミノ酸配列同一性を有する、請求項21に記載の溶出マトリックス。
  23. 前記マトリックス内のCXCL12ポリペプチドが、マトリックス内の細胞によって供給される、請求項1〜22のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  24. 前記マトリックスの平均孔径が、130KD超の分子を排除する、請求項1〜23のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  25. CXCL12ポリペプチドを発現する細胞の層をさらに含む、請求項1〜24のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  26. 前記細胞が中皮細胞である、請求項25に記載の溶出マトリックス。
  27. 少なくとも1つの細胞が、インビボで前記マトリックスに供給される、請求項1〜26のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  28. インビトロで、ボイデンチャンバーにおいてエフェクターT細胞を退ける能力を特徴とする、請求項1〜27のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  29. それを必要とする対象に膵島細胞を供給するための請求項1〜28のいずれか1項に記載の溶出マトリックスであって、前記細胞が膵島細胞であり、前記膵島細胞が、ある期間の間、対象の血中グルコースレベルを調節する溶出マトリックス。
  30. 前記期間が、少なくとも1か月である、請求項29に記載の溶出マトリックス。
  31. 前記膵島細胞が、前記対象の空腹時血清グルコース濃度を、80mg/dLから120mg/dLの間の血中レベルに維持する、請求項29または30に記載の溶出マトリックス。
  32. 前記溶出マトリックスの移植を、前記対象が繰り返し受ける、請求項2931のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  33. 前記マトリックスが、エフェクターT細胞またはマクロファージによって分解されない、請求項2932のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  34. 制御性T細胞が、移植部位に存在する、請求項2933のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  35. エフェクターT細胞が、移植部位に存在しない、請求項2934のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  36. 前記制御性T細胞が存在すること、または前記エフェクターT細胞が存在しないことが、フローサイトメトリーまたは免疫組織化学によって測定される、請求項2935のいずれか1項に記載の溶出マトリックス。
  37. CXCL12ポリペプチド溶出多孔性ポリマーマトリックスに被包された同種移植または異種移植の膵島細胞を含む、対象に埋め込むのに適した溶出マトリックスであって、前記マトリックスが、
    a)200〜500ミクロンのマトリックス厚、および100ng/mL〜1μg/mLのマトリックス中のCXCL12ポリペプチド濃度と、
    b)I型糖尿病である対象の血清グルコース濃度を調節する薬剤が、前記マトリックスを通じて拡散するような多孔性と、
    c)前記薬剤の前記膵島細胞との相互作用に基づく、前記膵島細胞によるインスリン産生と、ここで、前記インスリンは、前記マトリックスを通じて、前記対象の前記血清グルコース濃度を調節するのに充分な速さで放出され、
    前記マトリックスのCXCL12ポリペプチドの濃度、埋め込み後少なくとも1カ月にわたり前記マトリックス周囲のエフェクターT細胞を退けるのに十分な濃度である
    ことを特徴とし、前記マトリックス厚、CXCL12ポリペプチド濃度および溶出の速さが、少なくとも4カ月の期間にわたって前記膵島細胞の分解を阻害するように選択され、それによって、前記期間の間、前記対象の血中グルコースレベルの制御が実現される、溶出マトリックス。
  38. 前記期間が6カ月間である、請求項37に記載の溶出マトリックス。
JP2016527332A 2013-11-07 2013-11-07 溶出マトリックスおよびその使用 Active JP6538042B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2013/068916 WO2015069256A1 (en) 2013-11-07 2013-11-07 Eluting matrix and uses thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016539101A JP2016539101A (ja) 2016-12-15
JP6538042B2 true JP6538042B2 (ja) 2019-07-03

Family

ID=53041868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016527332A Active JP6538042B2 (ja) 2013-11-07 2013-11-07 溶出マトリックスおよびその使用

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP3065701B1 (ja)
JP (1) JP6538042B2 (ja)
KR (1) KR20160083027A (ja)
CN (1) CN105705136A (ja)
AU (1) AU2013404939B2 (ja)
BR (1) BR112016010191A2 (ja)
CA (1) CA2940756A1 (ja)
IL (1) IL245121A0 (ja)
MX (1) MX2016005507A (ja)
RU (1) RU2665359C2 (ja)
WO (1) WO2015069256A1 (ja)
ZA (1) ZA201602662B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2019131719A (ru) * 2017-04-06 2021-05-06 Сераксис, Инк. Макроинкапсулированные терапевтические клетки и способы их применения
WO2019060541A2 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 The General Hospital Corporation USE OF CXCL12 TO PROMOTE THE SURVIVAL, FUNCTION AND IMMUNOISOLATION OF BETA CELLS DERIVED FROM STEM CELLS
WO2019126706A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 The General Hospital Corporation Chemorepellent agents in the treatment of immune-related skin disorders
WO2019200244A1 (en) * 2018-04-12 2019-10-17 Vicapsys, Inc. Methods and compositions for differentiation and maturation of stem cells and tissue explants prepared thereby
CN113573746A (zh) * 2019-03-20 2021-10-29 公立大学法人横滨市立大学 包覆固定剂
RU2713657C1 (ru) * 2019-08-15 2020-02-06 Общество с ограниченной ответственностью «ОстеоНова» Биорезорбируемая барьерная мембрана на основе полисахарида для направленной регенерации костной ткани
EP4132545A4 (en) * 2020-04-09 2024-05-22 Wallkill Biopharma, Inc. TREATMENT OF AUTOIMMUNE DISEASES WITH GENETICALLY MODIFIED CELLS

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110045077A1 (en) * 2006-11-13 2011-02-24 Gordon Weir Encapsulated pancreatic islet cell products and methods of use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN105705136A (zh) 2016-06-22
JP2016539101A (ja) 2016-12-15
EP3065701A4 (en) 2017-05-31
AU2013404939A1 (en) 2016-06-09
IL245121A0 (en) 2016-06-30
WO2015069256A1 (en) 2015-05-14
MX2016005507A (es) 2016-08-03
RU2016120644A (ru) 2017-12-08
EP3065701B1 (en) 2021-01-06
KR20160083027A (ko) 2016-07-11
BR112016010191A2 (pt) 2017-08-08
RU2665359C2 (ru) 2018-08-29
EP3065701A1 (en) 2016-09-14
CA2940756A1 (en) 2015-05-14
ZA201602662B (en) 2017-08-30
AU2013404939B2 (en) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6538042B2 (ja) 溶出マトリックスおよびその使用
US10580262B2 (en) Eluting matrix and uses thereof
Chen et al. Alginate encapsulant incorporating CXCL12 supports long-term allo-and xenoislet transplantation without systemic immune suppression
JP7078683B2 (ja) 眼の障害の処置のためのカプセル化細胞療法の使用
JPH11501928A (ja) 免疫隔離
JP7033066B2 (ja) 免疫寛容応答を生成する組成物及び方法
JP2009533340A (ja) 細胞移植片のための複数膜の免疫隔離システム
Abbaszadeh et al. Emerging strategies to bypass transplant rejection via biomaterial-assisted immunoengineering: Insights from islets and beyond
US10064938B2 (en) Localized immunosuppression of allografts for peripheral nerve repair
WO2018071975A1 (en) Cell population seeding in dermal matrices for endocrine disorder management
Hwang et al. Encapsulation of human islets using a biomimetic self-assembled nanomatrix gel for protection against cellular inflammatory responses
Sittadjody et al. Encapsulation strategies for pancreatic islet transplantation without immune suppression
US20200323784A1 (en) Use of cxcl12 to promote survival, function, and immunoisolation of stem cell-derived beta cells
Yao Targeting Innate and Adaptive Immune Responses to Achieve Long-term Allograft Acceptance Following Transplantation
Chica Design and experimental studies on squalene-gusperimus nanoparticles for managing immune responses against microencapsulated islets in the immediate posttransplant period
Morrison Oligomeric Collagen Encapsulation Design and Mechanism of Protection for Beta-cell Replacement Therapy
King et al. Type 1 diabetes: treat the symptoms or cure the disease?
Bady Control Physicochemical Properties of Nanoparticle Surfaces to Modulate Immune-Cell Recruitment to Scaffolds
Hwang A bio-inspired hybrid nanosack for pancreatic islet transplantation in the omentum
Takiishi et al. Antigen-Specific Therapy With Human Proinsulin and IL10 in Combination With Short-Course Monoclonal CD3 Antibody in Preclinical Models of Islet Transplant.: Abstract# C1702

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161025

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170728

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171027

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180611

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181016

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190115

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190318

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190416

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190605

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6538042

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250