JP6946281B2 - 培養細胞小葉の形成方法 - Google Patents
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Description
例3では、培養細胞材料が平滑筋細胞、好ましくはウシ平滑筋細胞から培養される、例1または2に記載の人工心臓弁。
例6では、培養細胞が少なくとも3週間、好ましくは少なくとも4週間、より好ましくは少なくとも5週間、更により好ましくは少なくとも6週間培養される、例1〜5のいずれか1つに記載の人工心臓弁。
例9では、培養細胞組織が1MPaで10.5%〜13.5%の伸び率を有する、例1〜8のいずれか1つに記載の人工心臓弁。
例11では、培養細胞組織が83.8℃〜84.6℃の収縮温度を有する、例1〜10のいずれか1つに記載の人工心臓弁。
例13では、小葉が、径方向または2軸方向に延伸され固定された培養細胞材料からなる、例1〜12のいずれか1つに記載の人工心臓弁。
本発明の1つまたは複数の実施形態の詳細は、添付図面および以下の説明に記載されている。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
本明細書で提供する人工心臓弁は、2軸方向に張力が付与され固定された培養細胞組織小葉を含む。人工心臓弁には、典型的には、ウシまたはブタの心膜組織小葉が使用されていたが、これらの天然組織の特性を制御することは困難であり得る。例えば、動物の疾患が、欠陥のある組織特性をもたらす可能性がある。その上、組織が、不均一な機械的特性を有する可能性がある。追加的に、動物組織に疾患がないことを証明することまたは天然組織を産生するために飼育された動物の健康状態を追跡する一定の政府規制を満たすことは、困難でかつコストがかかる可能性がある。追加的に、医学的インプラント用の生体組織を生成するために飼育された動物の群れの間での疾患の流行は、医療用具に使用可能な生体組織の不足を招く可能性がある。
場合により、本明細書で提供する小葉は、外因性材料を除外することができる。後述する場合により、生体材料足場は、生体材料足場と培養細胞とを含む複合小葉材料を作製するために使用することができる。組織のみのシートは、免疫応答の誘発を回避するのに役立ち得るが、外因性生体材料足場の欠如は、シートが、機械的完全性の適切なバランスを提供するのに培養細胞のみに依存せざるを得ないことを意味する。後述するように、本明細書で提供する培養細胞シートは、外因性生体材料足場のある場合と無い場合の両方で、本明細書で提供する心臓弁における小葉として使用するのに必要な機械的特性を提供する。
場合により、本明細書で提供する小葉は、生体材料足場などの、外因性材料を含むことができる。生体材料足場は、任意の好適な技術を用いて任意の好適な材料を使用して作ることができる。電界紡糸法は、ECMを模倣するとともに細胞にとって魅力的な環境として機能するように使用できる、線維状ポリマーメッシュ足場を生成するために使用される1つの方法である。厚さ、線維直径および整列性などの材料特性は、所望の結果をもたらすように調整されてもよい。PLGAおよびPVDFは、生物医学的用途のために首尾良く電界紡糸されかつ種々の形式で現在FDA承認されている2つのポリマーである。PVDFは、非生分解性であるが、細胞増殖を支持することが示されている。PLGAは、多数の生物医学的用途で現在使用されている一般的な生体吸収性材料である。複合組織シート用の他の種類の足場も考慮される。
BDF、SMCまたはBDF/SMC共培養物を使用して、生体材料足場を含む組織のみのシートおよびシートを成長させた。表1〜表3で詳細に示すように、異なる2つの終点に対して各条件を2連で成長させた。各終点において、シートを0.6%グルタルアルデヒドで固定した。細胞およびECM成分の組織学的分析用に特定の目的のコラーゲンと共に少量の試料を採取した。極限強度などの機械的特性を評価するために、最低2つの試料を引張試験用に採取した。
以下は、細胞のみを使用した組織工学的シートのセットアップのための一般的なプロトコルである。細胞は、以下に提供する細胞培養培地プロトコルに従って調製される。外因性足場は使用しない。組織シートが収縮するのを防止するのに十分な構造を提供するために、枠をゲルブロット転写紙から切り出すことができる。事前に枠をオートクレーブ処理することができる。使用する細胞は、BDF、SMC、またはBDFとSMCの1:1の共培養物である。場合により、BDFおよびSMCの他の比率を使用することができる。場合により、他の細胞が使用される。細胞播種用プレートを調製するために、図7に示すように枠をP100ペトリ皿に入れ、覆うのに十分な培地に事前浸漬した(紙は非常に吸収性があり、これは細胞を播種する前に平坦化するのに役立つ)。場合により、余分な培地を吸引除去することは、破片を除去するのに役立ち得る。枠の内側の領域との重なりを避けて、枠を押し下げたままにするために、ボルトを紙上に配置することができる。場合により、播種する細胞は、解凍後に少なくとも1回継代して増殖させた細胞である。100μMアスコルビン酸を添加した増殖培地(DMEM、10%FBS、1%NEAA、1%anti−anti)に12,000細胞/cm2で細胞を蒔くことができる。場合により、播種から1週間後に、追加の処理を加えることができる。細胞にはグルコースを一定間隔で給餌することができる。典型的な給餌スケジュールは週に3回であるが、高濃度グルコース条件では、後の時点でより頻繁な変化または追加の培地が必要となることがある。場合により、プレートから枠を剥がすことができるまでに最低3週間かかる。場合により、特に困難な取り扱い(すなわち、管状に巻く)を要する任意の用途では、枠は、置床された後の少なくとも4週間まで剥がされない。枠が剥がされた後に、重りが除去されてもよい。プレートからシートを持ち上げるときに、培地が最初に除去される場合には、枠が細胞から剥がれる可能性は低い。PBSで2〜3回、または培地のピンク色が視認できなくなるまでシートを洗浄することができる。次いで、分析の準備をする前に、0.6%グルタルアルデヒド溶液でシートを少なくとも一晩固定することができる。
細胞培地プロトコルは、事前に調製されるかまたは新たに調製され得る、基礎培地を使用する。基礎培地を作るために、以下の成分を合わせ、0.22μmの膜を備えた真空フラスコを使用して滅菌濾過することができる。200mMアスコルビン酸のストック溶液もまた、事前に調製することができる。場合により、200mMアスコルビン酸のストック溶液は、4℃で最大3週間保存することができる。3週間後に、200mMアスコルビン酸のストック溶液は、経時的な活性の喪失のために廃棄され得る。200mMアスコルビン酸のストック溶液は、使用直前に培地に加えることができる。事前に調製される場合、基礎培地は、表14に提示した成分を含むことができる。100μMの最終濃度で使用される200mMのアスコルビン酸溶液を調製するために、579mgの粉末を秤量して、10mlの滅菌水に溶解させることができ、そして、4℃での保存のために溶液を15mlコニカルチューブ内へと濾過滅菌した。10mM(20X)の最終濃度で使用される200mMのCuSO4ストック溶液を調製するために、24.97gの粉末を秤量して、500mlの滅菌水に溶解させることができ、そして、500mlフィルタユニットを使用して溶液を滅菌し、4℃で保存した。新たに調製される場合、基礎培地は、表15に提示した成分を含むことができる。
BDFおよびSMCなどの、細胞は、上述した細胞培養培地を使用して維持することができる。場合により、実験セットアップに細胞を播種する前に、通気孔付き細胞培養用Tフラスコ中で細胞を増殖培地中に維持することができる。培地は定期的に(例えば、週に3回)交換することができ、かつ細胞は約80%の集密で継代することができる。継代プロトコルは、(a)0.25%トリプシン−EDTAを用いてプレートから細胞を剥がすステップと(SMCは典型的には約1分で迅速に剥がれ、その一方で、BDFは通常5〜7分かかるが、集密度に応じてより長くなる場合がある)、(b)細胞を凝集させ得る、激しいタッピングまたは過度の撹拌を回避するステップと、(c)増殖培地(トリプシンの体積×2)に細胞を再懸濁し、150xgで最大10分間遠心分離するステップと、(d)上清を吸引除去し、新鮮培地に再懸濁するステップを含むことができる。典型的な分裂は、一連の継代に対して1:4〜1:12の間である。細胞は、標準条件(例えば、37℃、5%CO2)でインキュベートすることができる場合により、実験セットアップのために細胞を計数し所望の濃度に再懸濁してもよい。
Claims (11)
- 培養細胞小葉の形成方法であって、
(a)線維芽細胞、平滑筋細胞、またはこれらの組み合わせを得る工程と、
(b)培養細胞組織のシートを作製するために細胞を枠上で培養する工程と、
(c)前記培養細胞組織のシートに張力を付与する工程と、
(d)前記培養細胞組織のシートに張力が付与されたままで、前記培養細胞組織を化学架橋剤と少なくとも10分間接触させる工程と、
(e)本体部分と2つのスリーブ部分とを備える小葉を前記シートから切り出す工程とを含み、
前記培養細胞組織を張力をかけながら化学的に架橋することで、張力が解放された後の培養細胞組織の反跳が防止され、
前記小葉は、外因性生体材料足場を含まない組織のみの培養細胞組織を含む、方法。 - 培養細胞が20:80〜80:20の比率の線維芽細胞と平滑筋細胞の混合物を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記培養細胞組織が化学架橋剤であるグルタルアルデヒドで架橋される、請求項1に記載の方法。
- 培養細胞が少なくとも3週間培養される、請求項1に記載の方法。
- 前記培養細胞組織が50マイクロメートル〜300マイクロメートルの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記線維芽細胞が皮膚線維芽細胞である、請求項1に記載の方法。
- 前記皮膚線維芽細胞がウシ皮膚線維芽細胞である、請求項6に記載の方法。
- 前記培養細胞組織が平滑筋細胞を含む細胞から培養される、請求項1に記載の方法。
- 前記平滑筋細胞がウシ平滑筋細胞である、請求項1に記載の方法。
- 培養細胞が少なくとも5週間培養される、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法によって人工心臓弁を形成する、人工心臓弁の製造方法。
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