JPH0747043B2 - 合成生体皮膚等価物 - Google Patents

合成生体皮膚等価物

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Description

【発明の詳細な説明】 技術の分野 この発明は生体皮膚等価物に関し、特に培養されたケラ
チン細胞の表皮層と、高度に精製された非多孔性コラー
ゲンの層と、多孔性の、架橋コラーゲンスポンジ内の培
養された繊維芽細胞の真皮層を含む合成生体皮膚等価物
に関する。発明は、またこの合成生体皮膚等価物の調製
方法にも関連する。
背景技術 皮膚等価物は皮膚移植のためのヒトまたは動物の皮膚の
代替物としてのみならず、薬品および化粧品の皮膚への
影響を決定するための試験用皮膚としてなど多くの用途
を有している。
薬理学的、化学的および化粧品の試験における主な困難
点は、その製品の皮膚に対する効力と安全性を決定する
うえでのものである。この発明の皮膚等価物の1つの利
点は、試験用皮膚に対する生体外の試験により、このよ
うな物質により生じる影響の指標としての用途である。
また、肉芽を形成する傷および火傷により裸出した領域
の皮膚移植は、移植技術の発達にもかかわらず、依然と
して大きな治癒上の問題を抱えている。中間層自家移植
片および表皮自家移植片(培養自原性ケラチン細胞)が
利用された場合には様々な成功をおさめている。しかし
ながら、双方の治療形態ともに多くの問題点を抱えてい
る。たとえば、中間層自家移植片は一般的には大きな体
表面積(BSA)の火傷の場合には利用不可能であり、患
者にさらに傷を与え、ジストロフイー性の表皮水疱症
(DEB)の患者の治療においての利用は制限されてお
り、限られた組織の伸張を示し、何度も外科手術を繰返
さなればならず、長期入院を必要としかつ美容的に見て
も望ましくない結果をもたらす、表皮自家移植片は製作
に時間がかかり、30−50%の範囲の低い成功(「生
着」)率であり、しばしば自然水疱を形成し、壊れやす
くかつ扱いにくく、元のサイズの60−70%までの収縮を
示し、移植後約15日の間は傷つきやすく、かつ表皮と真
皮とが破壊されているような深い火傷の治療にはほとん
ど全く使用されていない。
代替的な治療の形態が表皮同種移植(培養された同種異
系ケラチン細胞)である。アメリカの研究者は、2度の
火傷の患者を、その傷に表皮同種移植を行なうことで幾
分かの成功をおさめている。このような同種移植の有利
点は以下のとおりである、すなわち患者が単一の経過に
おいて、永久治癒を可能とする物質で覆われるようにこ
のような移植片の容易な供給が維持され得ること、傷の
領域を広げかつ痛みを伴い、感染しやすい供与体部位が
残る自家移植をなくし、培養された同種移植片で覆われ
た火傷の傷が自家移植片で覆われている火傷の傷と同じ
ぐらい早く治癒し、かつDEBを伴う患者の治療も可能な
点である。
しかしながら、表皮同種移植にも依然として表皮自家移
植の限界の多くがみられる。
火傷による全層皮膚の傷は表皮と真皮の双方を破壊し、
培養皮膚による治療ではこれらの部分の双方を置換する
必要がある。
ハンズボロー.J.F(Hansborough,J.F)およびボイズ.S.
T(Boyce,S.T)(JAMA 1989,2125−2130)は、真皮の等
価物の自家表皮細胞を付与してこれを今度は傷の上に移
植する方法を報告している。この方法の主な欠点は真皮
等価物の調製にある。
さらに、この方法は中性のpHでコラーゲンに対し結合が
弱く、かつしたがって傷の周囲に放出されて、被験者に
対し予測のできない長期間にわたっての影響を引き起こ
しかねないコンドロイチン−6−硫酸(GAG)の使用を
含んでいた。GAGは、移植では避けるべきである傷にお
ける傷痕の形成を増大させることが報告されている。コ
ラーゲンの血液凝固能力を減少させるコラーゲンスポン
ジを含むGAGのもう1つの影響は出血する傷に適用する
場合にはあまり好ましいものではないと考えられ得る。
フィブリンの凝血は移植片の傷への癒着の原因となる。
またこの方法においては、コラーゲンスポンジは0.25%
のグリタルアルデヒド(GTA)と架橋させられることに
より安定する。このような架橋コラーゲンは、より遅い
速度で再吸収されかつ細菌または真菌の感染に対し抵抗
がある。同時に、GTA架橋コラーゲンマトリックスに浸
入する細胞の内殖も少ない。GTAと架橋されたコラーゲ
ンは、この溶剤を断続的に加水分解される高分子重量ポ
リマとして保持してもよくかつ単重体のGTAが6週間ま
での間に放出されかつ分離可能である。組織培養におけ
る組織芽細胞に対するGTAの細胞障害効果は、宿主細胞
によりり浸入されかつその中でウシのコラーゲンマトリ
ックスが急速に劣化してGTAを体液内に放出する真皮等
価物には理想的な架橋剤とは言えないことを提示してい
る。
最近、溶解性コラーゲンに投入されたラットの繊維芽細
胞からなる真皮層と培養されたラットのケラチン細胞の
表皮層とを含む生体皮膚等価移植片が、ベル他(Bell e
t.al.)によりSDラットに対して同種異系移植片として
うまく移植された(Journal Investigative Dermatolog
y,198 3;81:2s−10s)。移植片を組織的に検査すること
で、表皮細胞が完全に変化してデスモゾーム、トノフィ
ラメント、ケラトヒアリンおよび基底板を形成したこと
がわかった。しかしながら、ヒトの繊維芽細胞とケラチ
ン細胞とを使用して生体皮膚等価物を再生しようとする
試みはほんの少ししか成功しなかった。ケラチン細胞は
基底板を形成するほど十分には変化を遂げずかつ真皮−
表皮関係は直線的であった。
上記真皮等価物の表面を表皮化することに関する問題に
より、ベルが公開されたWO86−02273号の国際PCT出願に
記載されるような、皮膚の生検材料をケラチン細胞源と
して使用することにより彼の方法を修正することになっ
た。この方策にまつわる問題は、こうして生成された皮
膚の代替物がその全表面にわたって均一でないことであ
り、つまり真皮部分を含む生検材料が真皮の代替物に挿
入されたままだからである。また、得られた皮膚代替物
の表面積は1人の人間から採取され得る生検の数により
制限される。生検をとることは感染と傷痕をつくるとい
う潜在的問題を伴う医療的な経過を含むものである。皮
膚等価物のパンチバイオプシは、付加的な皮膚等価物の
生成を拡大する手段としては時間のかかる方法である。
結果として、このような皮膚の等価物は臨床学的には使
用されていない。1988年には、雑誌“火傷”(Burns)
掲載されたコロンブ他(Colounb et.al)による論文
は、ベルの方法を利用しての100%の失敗率を報告して
いる。
オーストラリア特許出願AU−A−13743/88号の発明者で
ある、バーナード他(Bernard et al)は毛嚢のシース
に含まれるケラチン細胞の培養能力を利用して上記の問
題を回避することを試みる。皮膚の生検材料がそのシー
ス内に放出された毛嚢で置換えられ、形成されている真
皮の代替物の自由な表面における直角をなす位置に移植
される。上記の発明に関する主な批判点は、その真皮の
性質、および表皮が成長する期間が数カ月かかるかもし
れないという点である。
したがって、皮膚の損傷の一回の治療を可能にするのに
十分な量で容易に調製されかつ維持され得る表皮および
真皮の層双方を含む生体皮膚等価移植片の開発の必要が
ある。
生体皮膚等価物を開発するうえで、その等価物が以下に
述べる特徴の少なくとも幾つかまたはすべてを含んでい
ることが望ましい、すなわち傷の表面に対して迅速かつ
持続する粘着が可能であること、組織適合性があるこ
と、繊維芽細胞組織の内殖を促進する傷の表面と接触す
る内側表面を有していること、および/または感染から
保護しかつ体液の損失を防止することである。
したがって、本件発明の目的は、これらの特徴の少なく
とも幾つかを提示し、かつ上記の問題の1つまたは2つ
以上を実質的に克服するかまたは改善する培養生体皮膚
等価物を提供することにある。
発明の開示 この発明の1つの局面は、培養ケラチン細胞からなる表
皮層と、高純度で、非多孔性のコラーゲンからなる層
と、多孔性の、架橋されたコラーゲンスポンジ内の培養
繊維芽細胞からなる真皮層とを含む、合成生体皮膚等価
物に関する。
この発明のもう1つの局面は、合成生体皮膚等価物の調
製のための方法であって、皮膚のサンプルを入手し、そ
の皮膚のサンプルに対し真皮から表皮を分離するように
酵素で処理し、表皮を酵素で処理してケラチン細胞を放
出させ、集密するまで表皮ケラチン細胞を培養し、並行
してまたは別々に、真皮を酵素で処理して繊維芽細胞を
放出させ、準集密状態になるまで繊維芽細胞を培養し、
培養した繊維芽細胞を多孔性の架橋されたコラーゲンス
ポンジ膜に植えつけ、その表面上に植えつけられたコラ
ーゲンスポンジをインキュベートしてコラーゲンスポン
ジを通して繊維芽細胞を成長させ、コラーゲンスポンジ
を倒置し、かつスポンジの他方の表面を高純度の、好ま
しくはペプシンで処理された非多孔性のコラーゲンから
なる薄膜でラミネート処理して積層のスポンジ複合体を
形成し、その複合体をインキュベートして非多孔性コラ
ーゲンを重合し、かつその後それに培養したケラチン細
胞を接種し、かつその合成皮膚等価複合体をインキュベ
ートして細胞の成長を促進することを含む。
繊維芽細胞の初代培養物は好ましくは以下の工程により
調製される、すなわち真皮のサンプルを入手し、その真
皮のサンプルをコラゲナーゼの溶液に懸濁して繊維芽細
胞を放出させ、培養物をインキュベートし、その培養物
を遠心分離して繊維芽細胞の細胞ペレットを生成し、培
地を取り除き、細胞ペレットを洗浄して外来性の培地を
取り除き、細胞の数と生存度を決定し、培養フラスコに
細胞を接種しかつ準集密状態まで培養する工程である。
好ましくは、非多孔性の、高度に精製されたコラーゲン
が、タイプ1、タイプ3またはタイプ1とタイプ3の混
合物のコラーゲンから選択される。たとえば、適当なウ
シの皮膚のコラーゲンはシグマ(Sigma)から入手可能
である。
このコラーゲンは理想的にはペプシンでの処理により精
製されて、抗原物質を取り除く。
使用されるコラーゲンスポンジはミタプラスト(Mitapl
ast)から入手可能なものなど、任意の適当なコラーゲ
ンスポンジでよい。
本願発明において使用されるケラチン細胞は、好ましく
は「滴下(drop)」法により調製される。ケラチン細胞
は表皮から放出されて単細胞懸濁物を生成する。この懸
濁物の別々の零が培地上に均一に置かれてインキュベー
トされ、細胞が広がりかつ最終的に合着する。
図面の簡単な説明 この発明は、限定目的ではない例によりかつ添付の図面
を参照して以下に説明され、図面において; 第1図は本願発明の合成生体皮膚等価物を生成するため
の方法を示す模式図である。
第2図はa)において移植後2週間後の合成生体皮膚等
価物の組織学的外観を、正常な皮膚の組織学的外観を示
す図b)と比較して示すものである。
第3図はこの発明の皮膚等価物を利用する移植片からの
皮膚バイオプシの組織構造を示す図である。
第4図は本願発明の合成皮膚等価物を示す図である。
第5図は被験者からの皮膚の移植片における皮膚等価物
のバイオプシを示す。
発明を実施するためのモード 第1図は合成生体皮膚等価物の調製のための方法を模式
的に示す。
第1図において、皮膚のサンプルが、繊維芽細胞(10)
の源として使用される真皮と、ケラチン細胞(11)の源
として使用される表皮とに分けられる。培養された繊維
芽細胞(10)はコラーゲンスポンジ(12)に植えつけら
れ、かつ繊維芽細胞がスポンジにコロニーを形成した
後、スポンジの反対側にペプシンで処理した非多孔性の
コラーゲンが植えつけられる。さらにインキュベートし
た後、非多孔性コラーゲンに好ましくは「滴下」法によ
りケラチン細胞培養物が接種され、かつ培養されて最終
的に皮膚等価物(13)を生成する。
細胞培養技術に従う任意の皮膚サンプルが本願発明に従
い使用可能である。皮膚のサンプルは自原性でもよいし
同種異系性のものでもよい。
皮膚のサンプルはトリプシンで処理されて真皮から表皮
が分離される(エイジンガー,M.による皮膚研究におけ
る方法、編集者D,スケロー、(1985)pp193)(Eisinge
r,M.Method in Skin Research, Editor D.Skerrow)。
表皮は細かく切られてトリプシンで処理されケラチン細
胞を放出する。ケラチン細胞は標準的な方法を利用して
集密状態まで培養される。好ましい局面においては、ケ
ラチン細胞は集密するまで単細胞懸濁物として培養され
る。
本願の発明に従い使用される繊維芽細胞の初代培養物は
たとえば「単層培養物におけるウサギの繊維芽細胞から
の特異性コラゲナーゼ」(ジャーナル オブ バイオケ
ミストリー(1974)137、373−385)に開示されるよう
な方法などの標準的な方法を使用して調製され得る。好
ましくは、繊維芽細胞の初代培養物は以下のような方法
で調製される。
真皮のサンプルが1mmの立方体にまで切りわけられてト
リスーHC1pH7.4で緩衝されたコラゲナーゼの溶液に懸濁
される。真皮のサンプルが自原性のものでもよいし同種
異系性のものでもよい。適切なコラゲナーゼはヒストリ
チクス菌(Clostridium histolyticum)のコラゲナーゼ
である。真皮のサンプルは好ましくは1マイクログラム
/mlの濃度で溶液に懸濁される。懸濁液はインキュベー
トされその後1500rev/secで遠心分離にかけられ溶液か
ら細胞を取り除く。懸濁液は好ましくは30分間インキュ
ベートされる。細胞のペレットがDMEMで洗浄されかつ繊
維芽細胞の数が血球計数器により測定される。繊維芽細
胞の生存度がトリパンブルーを使用する色素排除試験に
より測定される。繊維芽細胞は直接コラーゲンスポンジ
内に注入されてもよいしまたは培養フラスコに植えるた
めに使用される標準的な方法を利用して準集密状態まで
成長させられる。驚くべきことに、この方法は繊維芽細
胞の初代培養物を調製するために3週間までの時間を必
要とする他の公知の方法に比べて、2週間まで、かかる
時間が短い。
上記の培養方法はまた汗腺または他の皮膚細胞のタイプ
にまで成長する可能性を有する他の真皮上皮細胞を生じ
させる。
架橋されたウシのコラーゲンのスポンジ膜は商業的に入
手されかつ冷凍保存が可能である。使用の前に、スポン
ジは滅菌された水で洗われかつ膜の目の詰まった状態に
するために37℃で脱水される。
コラーゲンスポンジには培養された繊維芽細胞が接種さ
れる。一実施例においては、このスポンジには準集密細
胞培養物が接種される。好ましくは、繊維芽細胞の接種
物は約4×105細胞/mlの密度を有する。
接種されたスポンジは標準的な方法を利用してインキュ
ベートされ、繊維芽細胞の、コラーゲンマトリックスを
通しての成長を可能にする。一実施例においては、この
スポンジはDMEMとならし培地において37℃で、5%のCO
2および飽和湿度で10日間インキュベートされる。DMEM
とならし培地は好ましくは2日置きに取り替えられる。
ならし培地は2日間にわたってヒトのケラチン細胞から
なる培養物において使用されていたDMEMである。これは
繊維芽細胞を刺激することが知られているケラチン細胞
により分泌された様々な高分子を含む。ならし培地は使
用まで凍結保存が可能である。これは1:2の割合で新鮮
なDMEMと関連して使用される。
スポンジはそこで反転され、かつ上の面が、ペプシン処
理した非多孔性のコラーゲンでラミネートされる。本願
発明の一実施例においては、ラミネート層は、(精製さ
れた)ペプシンで処理され、非多孔性の、無菌のタイプ
1のウシのコラーゲンか、またはタイプ1とタイプ3の
ウシのコラーゲンの混合物である。ウシのコラーゲンは
実質的に精製された形態で商業的に入手可能である。こ
れはドレーク,M.P.、デビソン,P.F.およびバンプ,S.の
(1966)バイオケミストリー5:301−312(Drake,M.P.,D
avison,P.F.and Bump,S)の方法を使用してヘピシンで
処理され、テリオペプチド(teliopeptide)が取り除か
れる。コラーゲン溶液のpHは中性のpHに調節されかつγ
線の放射により殺菌される。コラーゲン溶液の適切な濃
度は2mg/mlである。コラーゲンは薄膜としてスポンジ上
に積層されかつ37℃で60分間インキュベートされてコラ
ーゲンの重合化が完了する。
培養されたケラチン細胞はその後ラミネート層上に接種
される。好ましくは、細胞は1×105細胞/滴の密度で
細胞を含む媒質の零を接種される。スポンジはその後2
%のウシ胎児血清、10mg/mlのヒトの表皮成長因子、0.4
mg/mlのヒドロコルチゾンおよび10-9Mはコレラ毒素を
加えられたDMEM内でpH7.2および35℃で10日間インキュ
ベートされる。
皮膚等価物はこのインキュベート期間を通して上記の培
地に浸されたままである。
この合成生体皮膚等価物の臨床学的または生体外付与に
先立って、ウシの下垂体抽出物を伴わない培養液が培地
に加えられる。
驚いたことに、臨床学的応用においては、本願発明の合
成生体皮膚等価物は治癒した移植片の表皮と真皮との間
の界面の急速な正常化を結果としてもたらす。生体外で
の2週間の培地を経た本願の皮膚等価物の組織学的検査
によれば、均一な膜の上に多層の表皮が成長しているの
が明らかとなった。移植の後2週間を経た本願の皮膚等
価物のバイオプシのサンプルを組織学的に検査したとこ
ろ非炎症性結合組織細胞が密集した真皮の上に十分にケ
ラチン化された表皮を有する角質層の形成が確認された
(図2aを参照)。重要なことは、光および電子顕微鏡で
見たときに、波状の形態的に成熟した表皮−真皮の接合
部が存在していることである。正常な皮膚の特徴であり
かつ表皮と真皮との間の界面が正常化される場合に重要
である、乳頭間隆起と真皮乳頭の嵌合襞が存在してい
た。
皮膚等価物が0.05×10-3MのCa++を有するDMEM培地に最
初に4日間浸されて培養された後、0.05×10-3Mの濃度
を上げたCa++を含むDMEM培地内で表皮を露出して(気相
液相界面)で10日間培養された場合には、よく発達した
基底板上の基底細胞層と初期のケラチン化を示す数層の
上基底細胞から構成される、多層の、分化した表皮を検
出することが可能である。
上記の生体外のシステムが、ヒトの皮膚の内部構造的構
成および生合成産物に非常に類似しておりかつ化学殺虫
剤の安全性や化粧品の皮膚への刺激について試験を行な
うべく適合され得る。このシステムの表面に塗布された
テスト物質は細胞の刺激を引き起こしかつ培養液で測定
され得る炎症反応の媒介物質の放出の引金となるかもし
れない。このシステムは生体外の細胞毒性試験に適して
いるかもしれない、すなわち細胞におけるタンパク質濃
度を測定する全体的細胞性タンパク質検定とニュートラ
ルレッド取込み検定により生存しているおよび死んでい
る細胞の存在に関する量的な検定が行なわれる。
皮膚等価物はガラスのボトルまたは皿で培養が可能で、
かつテスト対象の様々な化学物質がこの培養皮膚に塗布
される。適切な培地を断続して供給することで、皮膚は
テストが終了するまで成長し続けることになる。
コラーゲンのスポンジは、ヒトまたは動物において、傷
の表面への、合成生体皮膚等価物の急速なかつ持続した
粘着を可能にする一時的なマトリックスを提供し、これ
が傷表面からの繊維芽細胞の内殖を可能にし、かつ新真
皮構造が成長することを可能にする傷の表面に接触した
面を提供する。コラーゲンのマトリックスは変化させら
れかつ繊維芽細胞と物理的に反応しかつ生合成的な影響
を受けるうちに崩壊して内因性のコラーゲンにとって代
わられる。しかしながら、コラーゲンスポンジは架橋さ
れたコラーゲンなので、収縮することはなく、したがっ
てある期間貯蔵されることは可能であり、かつ傷に対し
て移植された際にも収縮を示すことはない。
コラーゲンスポンジの上表面上に置かれた、ペプシンで
処理された、非多孔性のコラーゲンにより培養されたケ
ラチン細胞によるコラーゲンスポンジへの侵入を防ぎ、
それにより皮膚等価物の、表皮および真皮層への区画化
を確実なものとする。このラミネート層はまた徐々に崩
壊して真皮と表皮の間に正常な界面が形成することを可
能にする。
本願の合成生体皮膚等価物は、約0.8mmの厚さでありか
つしたがって表皮移植片よりも強くかつ移植の際により
容易に扱われる。本願の皮膚等価物の成功(生着)率は
約90%であり、これは移植片の血管新生の進行を促進す
る真皮層の存在によるものかもしれない。最後に、本願
の合成生体皮膚等価物は1段階で付与することが可能
で、したがって移植片を受入れるのはたった1回で良
い。合成生体皮膚等価物の移送および付与を容易にする
ために、ワセリンガーゼが培養された移植片の上に置か
れてもよい。
本願発明に従い使用される繊維芽細胞とケラチン細胞は
自原性のものでもよいし同種異系性のものでもよい。同
種異系性細胞を使用することにより、本願発明の生体皮
膚等価物の生成と貯蔵が可能となり、それにより傷の治
療のために移植片を調達する際の遅れが回避される。ケ
ラチン細胞と繊維芽細胞双方の細胞タイプ共に単細胞懸
濁物として公知の方法により凍結貯蔵が可能である。解
凍の後、これらの細胞は生存しており、培養物において
簡単に成長し、かつ皮膚等価物の製造に適していた。皮
膚等価物はボランティア被験者にうまく移植された。冷
却することにより皮膚移植片の免疫原性が抑制されるの
で、(ボールドウィンWM他(Baldwin W M et al)の
「移植」(Transplantation)1973年;15:419−422)、
同種異系性細胞の冷凍保存が幾つかの望ましくない抗原
を軽減するうえでの助けとなる。表面領域の傷の治療の
ための合成生体皮膚等価物が入手可能になったことによ
って恒久的な傷被覆の源としての恐らくは無限の量の移
植可能な皮膚が提供され得る。
ヒトの同種異系性皮膚細胞を利用した以下の例において
本件発明に関し説明する。
例1 合成移植片が、同種異系性ヒトケラチン細胞(HK)とヒ
ト繊維芽細胞(HF)の別個、並行培養物と細胞性ウシコ
ラーゲン膜から製作された。真皮膜はタイプ1のウシの
コラーゲンを使用して修正され、培養されたHKのための
平坦な表面がもたらされた。
外科的な標本、すなわち新生児の環状切除(包皮)から
ヒトの皮膚が入手された。切除の後、ダルベッコの修正
されたイーグル培地(DMEM−Dulbecco's modified Eagl
e's medium)に置かれた。標本は、短時間で組織培養実
験室に運ばれて、表皮がエンジンガー,Mの方法により酵
素で真皮から分離された(皮膚研究における方法(Meth
od inSkin Research)、編集者D,スケロー、1985年第19
3頁)。
ケラチン細胞は以下のように修正されたエイジンガーの
方法により単細胞懸濁物として培養される、すなわちHK
が2%のウシの胎児血清と、表皮成長因子と、イッシュ
リンと、pH7.2でのヒドロコルチゾンを加えられたDMEM
内で培養された。集密培養物は二次培養またはコラーゲ
ン膜への接種のために12日から14日後に採取可能となっ
た。
繊維芽細胞はそれらをヒストリチクス菌(Clostidium h
istolyticum)のコラゲナーゼで消化することにより真
皮の断面から放出された。HFはその後標準的な方法を利
用してDMEM内で成長させられた。
ペトリ皿で凍結保存されたコラーゲンスポンジ膜(直径
6cm)は無菌水で洗われかつ膜を緊密にするためにイン
キュベート内で37℃で脱水された。スポンジはその後な
らし培地を加えられたDMEM内で一晩インキュベートされ
た。HFの準集密培養物は4×105セル/mlの密度でスポン
ジの表面に接種された。スポンジはその後37℃、5%の
二酸化炭素と飽和湿度でインキュベート内のDMEMに10日
間置かれた。
培地は2日置きに変えられた。この期間の最後には、ス
ポンジはひっくり返されて非多孔性の表面が培養HKのた
めの平坦な表面を提供するべく調製された。
ペプシンで処理した、非多孔性の、無菌のタイプ1のウ
シのコラーゲンの薄膜を付与することによりラミネート
処理が行なわれた。膜はテリオプチドを取り除くために
ペプシン化されかつγ線放射で殺菌された商業的に入手
可能な精製されたタイプ1のコラーゲンから調製され
た。コラーゲンの溶液は中性のpHにされかつ薄膜として
コラーゲンスポンジの表面に塗布されかつ37℃で60分間
にわたってインキュベートされた。
培養されたHKは一滴あたり1×105の密度の水滴でスポ
ンジの非多孔性の表面に接種されかつ上記に述べた添加
物を加えられたDMEM内で10日間インキュベートされた。
臨床的な適用の前に、ウシの下垂体の抽出液を持たない
培地が培養皿に加えられた。移植片の傷への移送および
固定を容易にするために、ワセリンガーゼが培養移植片
の上に置かれた。
本願の生体皮膚等価物を使用した5人の子供に対する8
つの手術においては、成功率は90%であった。
RDEBの子供たちの8つの手術においては、上記の移植片
の臨床的かつ組織学的な外観が、拒否反応が存在してい
ないことを提示していた。
しかしながら、培養された同種移植片が長期にわたって
生き残っているかまたはそれらの恒久的な上皮への役割
に関して直接的な証拠を見定めるために、以下の例に述
べる健康な成人の自発的被験者に対して臨床試験が行な
われた。
例2 合成移植片と同種移植片とが例1に概要を述べたような
態様で生成された。培養されたケラチン細胞に平坦な表
面を与えて、ヒトのケラチン細胞が架橋されたウシのコ
ラーゲンの基質の表面に付着させられた。この「皮膚培
養物サンドイッチ」が一塊で患者の傷床に移植され、コ
ラーゲンのマトリックスが下に横たわる傷床からの繊維
芽細胞の内殖を可能にする枠組みとしての役割を果た
し、それによりヒトのケラチン細胞が生き残り、かつ新
しい真皮構造の形成が可能になった。
刺青をとるために、4人の自発的被験者に対して臨床研
究が行なわれた。各被験者は腕の上で除去された4つの
皮膚の領域を有していた。2つの領域において、皮膚は
脂肪の位置まで除去されており、一方残りの2つの除去
箇所はそこに真皮の要素を残していた。全層および部分
的な層の切除部分には培養された皮膚と中間層自家移植
片(コントロールとして)が移植された。傷が完全に治
癒するまで2週間にわたり包帯が巻かれた。傷は写真に
撮られ、バイオプシが組織構造の研究およびDNAのフィ
ンガプリンティのために行なわれた。
被験者1は培養された皮膚を移植された2つの領域と自
家移植片を移植された他の2つの領域を有していた。2
週間の後、移植片は生着しかつ移植片の収縮の証拠は見
られなかった。移植片の中心領域のバイオプシはよく分
化しておりかつ多層になった表皮を有しており、かつそ
の真皮が緩く詰められたコラーゲンのマトリックスで、
数々の繊維芽細胞と非炎症性の細胞を含んでいた。第3
図と第5図が培養された移植片からの皮膚のバイオプシ
の術後2週間の組織構造を示す。第4図は移植前の皮膚
等価物を示す。DNAフィンガプリティングによれば、マ
ークをつけた真皮の細胞性の証拠が見られたので、真皮
細胞の幾つかが患者から発生していることを示す供与体
と受容体双方の細胞の混合された密集を示していた。
被験者2。移植片はどの領域においても生着しなかっ
た。3週間で肉芽を形成する傷という組織学的証拠が見
られた。
被験者3。4週間でいかなる収縮も伴わずにすべての移
植片が治癒した。組織学的検査によれば、十分に分化し
た表皮とハイパーセルの真皮が見られた。DNAのフィン
ガプリンティングにより、供与体と受容体細胞の混ざっ
た密集状態が見られた。
被験者4。8週間の後、移植片は幾らかの収縮(約15−
20%)を示し、この患者の中央の移植片領域は完全に分
化した表皮と付属器を伴わない成熟した真皮とを有して
いた。
本願発明の全体的範囲および精神から逸脱することな
く、上に記載した発明について様々な変更および修正が
加えられ得ることは、当業者にとり自明であろう。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に培養された繊維芽細胞を含む多孔性
    の、架橋されたコラーゲンスポンジからなる真皮層と、 前記真皮層に付着した高純度の、非多孔性コラーゲンか
    らなる層と、 前記非多孔性コラーゲン上の培養されたケラチン細胞か
    らなる表皮層とを含む、合成生体皮膚等価物。
  2. 【請求項2】非多孔性コラーゲンがタイプ1コラーゲ
    ン、タイプ3コラーゲン、またはそれらの混合物から選
    択される、請求項1に記載の合成生体皮膚等価物。
  3. 【請求項3】非多孔性コラーゲンが、ペプシンで予め高
    度に精製されている、請求項1に記載の合成生体皮膚等
    価物。
  4. 【請求項4】繊維芽細胞が、真皮のサンプルをコラゲナ
    ーゼで処理することから得られる、請求項1に記載の合
    成生体皮膚等価物。
  5. 【請求項5】ケラチン細胞の層が、ケラチン細胞の単細
    胞懸濁物を入手し、かつその懸濁物の水滴を非多孔性の
    コラーゲンの層に均一にかつ断続的に分配することによ
    り調製され、それがその後インキュベートされる、請求
    項1に記載の合成生体皮膚等価物。
  6. 【請求項6】適切な培地においてさらに培養されかつそ
    れに物質が付与され得る、請求項1に記載の合成生体皮
    膚等価物を含む、皮膚に対する物質の影響を試験するた
    めのテストキット。
  7. 【請求項7】合成生体皮膚等価物を調製するための方法
    であって、 (a)皮膚のサンプルを入手しかつそのサンプルを酵素
    で処理して真皮から表皮を分離させるステップと、 (b)表皮を酵素で処理してケラチン細胞を放出させ、
    かつ集密状態になるまで表皮ケラチン細胞を培養するス
    テップと、 (c)真皮を酵素で処理して繊維芽細胞を放出させ、か
    つ繊維芽細胞を準集密状態に至るまで培養するステップ
    と、 (d)多孔性の、架橋されたコラーゲンスポンジ膜の片
    側にはステップ(c)から培養された繊維芽細胞を接種
    し、かつ接種を受けたスポンジをインキュベートしてコ
    ラーゲンスポンジを通る繊維芽細胞の成長を可能にする
    ステップと、 (e)架橋されたコラーゲンスポンジの他方側に非多孔
    性コラーゲンからなる層を形成しかつそれをインキュベ
    ートして非多孔性コラーゲンの層を重合するステップ
    と、 (f)ステップ(e)からの重合された層にステップ
    (b)からの培養されたケラチン細胞を接種し、かつこ
    うして形成された合成皮膚等価物をインキュベートして
    さらなる細胞の成長を可能にするステップとを含む、方
    法。
  8. 【請求項8】非多孔性のコラーゲンがタイプ1コラーゲ
    ン、タイプ3コラーゲン、またはそれらの混合物から選
    択される、請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】非多孔性コラーゲンがペプシンでの前処理
    でさらに精製される、請求項7に記載の方法。
  10. 【請求項10】繊維芽細胞が、真皮をコラゲナーゼで処
    理することにより放出される、請求項7に記載の方法。
  11. 【請求項11】ステップ(f)の接種が、重合された非
    多孔性コラーゲン層に対しケラチン細胞の単細胞懸濁物
    の水滴を均一にかつ断続的に分配することにより行なわ
    れる、請求項7に記載の方法。
  12. 【請求項12】合成生体皮膚等価物を調製する方法であ
    って、 (a)多孔性の、架橋されたコラーゲンスポンジ膜に培
    養された繊維芽細胞を植えつけ、かつ細胞を植えつけら
    たスポンジをインキュベートしてコラーゲンスポンジを
    通る繊維芽細胞の成長を可能にするステップと、 (b)架橋されたコラーゲンスポンジの片側に高純度
    の、非多孔性コラーゲンの層を塗布するステップと、 (c)非多孔性コラーゲンの層に培養されたケラチン細
    胞を植えつけ、かつこうして形成された合成皮膚等価物
    をインキュベートしてさらなる細胞の成長を可能にする
    ステップとを含む、方法。
  13. 【請求項13】非多孔性コラーゲンがタイプ1コラーゲ
    ン、タイプ3コラーゲン、またはそれらの混合物から選
    択される、請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】非多孔性コラーゲンがペプシンでの前処
    理によりさらに精製される、請求項12に記載の方法。
  15. 【請求項15】繊維芽細胞が真皮の標本をコラゲナーゼ
    で処理することにより放出される、請求項12に記載の方
    法。
  16. 【請求項16】ステップ(c)における植えつけがケラ
    チン細胞の単細胞懸濁物の雫を均一にかつ断続的に非多
    孔性コラーゲン層に分配することにより実行される、請
    求項12に記載の方法。
  17. 【請求項17】皮膚に対する物質の影響をテストするた
    めのテストキットを調製する方法であって、請求項7ま
    たは請求項12に従い合成生体皮膚等価物を調製しかつそ
    の後その皮膚等価物を適切な培地において空気中でさら
    に培養するステップを含む、方法。
  18. 【請求項18】皮膚に対する物質の影響をテストする方
    法であって、適切な培地におて空気中でさらに培養をさ
    れた、請求項1の皮膚等価物に対して、テスト対象の物
    質を塗布しかつその後その皮膚等価物における変化を観
    察またはテストするステップを含む、方法。
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