PL224514B1 - Sposób wytwarzania podłoża do szybkiego namnażania komórek i zastosowanie - Google Patents
Sposób wytwarzania podłoża do szybkiego namnażania komórek i zastosowanieInfo
- Publication number
- PL224514B1 PL224514B1 PL403522A PL40352213A PL224514B1 PL 224514 B1 PL224514 B1 PL 224514B1 PL 403522 A PL403522 A PL 403522A PL 40352213 A PL40352213 A PL 40352213A PL 224514 B1 PL224514 B1 PL 224514B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- cells
- layer
- polyanion
- polycation
- carrier
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 20
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 title 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 claims description 20
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 18
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 18
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-O diazynium Chemical compound [NH+]#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 13
- 239000012954 diazonium Substances 0.000 claims description 12
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 claims description 9
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 claims description 9
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 claims description 9
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000002659 cell therapy Methods 0.000 claims description 8
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 claims description 8
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 claims description 7
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 claims description 7
- UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L zinc;1-(5-cyanopyridin-2-yl)-3-[(1s,2s)-2-(6-fluoro-2-hydroxy-3-propanoylphenyl)cyclopropyl]urea;diacetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CCC(=O)C1=CC=C(F)C([C@H]2[C@H](C2)NC(=O)NC=2N=CC(=CC=2)C#N)=C1O UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L 0.000 claims description 7
- SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(trifluoromethoxy)pyridine Chemical compound FC(F)(F)OC1=CC=C(Br)C=N1 SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940059329 chondroitin sulfate Drugs 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 229920002971 Heparan sulfate Polymers 0.000 claims description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 4
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 claims description 3
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 claims description 3
- 229920002683 Glycosaminoglycan Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000288 Keratan sulfate Polymers 0.000 claims description 2
- KXCLCNHUUKTANI-RBIYJLQWSA-N keratan Chemical compound CC(=O)N[C@@H]1[C@@H](O)C[C@@H](COS(O)(=O)=O)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@H]3[C@H]([C@@H](COS(O)(=O)=O)O[C@@H](O)[C@@H]3O)O)[C@H](NC(C)=O)[C@H]2O)COS(O)(=O)=O)O[C@H](COS(O)(=O)=O)[C@@H]1O KXCLCNHUUKTANI-RBIYJLQWSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 18
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 8
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 6
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 6
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 6
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 5
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 4
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 3
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 3
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 3
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 3
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010039918 Polylysine Proteins 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 2
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 2
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 210000000066 myeloid cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 2
- 229920000656 polylysine Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- OHNKSVVCUPOUDJ-UHFFFAOYSA-N 5-nitro-1h-indene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=C2CC=CC2=C1 OHNKSVVCUPOUDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000007350 Bone Morphogenetic Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010007726 Bone Morphogenetic Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 208000034657 Convalescence Diseases 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 102100037362 Fibronectin Human genes 0.000 description 1
- 108010067306 Fibronectins Proteins 0.000 description 1
- 108010085895 Laminin Proteins 0.000 description 1
- 102000007547 Laminin Human genes 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 102000007000 Tenascin Human genes 0.000 description 1
- 108010008125 Tenascin Proteins 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical group [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010031318 Vitronectin Proteins 0.000 description 1
- 102100035140 Vitronectin Human genes 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 description 1
- 210000003995 blood forming stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 229940112869 bone morphogenetic protein Drugs 0.000 description 1
- 210000004413 cardiac myocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 210000001612 chondrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N dimethylaminopropylamine Chemical compound CN(C)CCCN IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003328 fibroblastic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 210000003494 hepatocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000011540 hip replacement Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 210000003692 ilium Anatomy 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 210000001087 myotubule Anatomy 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 210000004409 osteocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 210000004623 platelet-rich plasma Anatomy 0.000 description 1
- 229920000724 poly(L-arginine) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001308 poly(aminoacid) Polymers 0.000 description 1
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 description 1
- 108010011110 polyarginine Proteins 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000024642 stem cell division Effects 0.000 description 1
- 210000000242 supportive cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000009120 supportive therapy Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania podłoża do szybkiego namnażania komórek, zwłaszcza stosowanych w terapiach komórkowych, a szczególnie ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych (hMSC) oraz zastosowanie takiego podłoża.
Terapie komórkowe z udziałem komórek hMSC i innych komórek, wykazujących zdolność różnicowania w wybraną tkankę w warunkach in vitro i in vivo, polegają najczęściej na pobraniu niewielkiej próbki tkanki zawierającej interesujące nas komórki od pacjenta i rozhodowaniu ich w warunkach in vitro aż do uzyskania odpowiedniej liczby. Komórki takie następnie podaje się domiejscowo (tj. w miejsce zranienia, uszkodzenia itp.), zwykle w postaci gęstej zawiesiny w roztworach fizjologicznych lub na odpowiednich rusztowaniach z naturalnych lub syntetycznych materiałów. Bez względu na sposób podawania komórek, odpowiednio duża ich liczebność w chwili podania (minimum kilka milionów komórek) zwiększa szanse powodzenia terapii. Ponadto, jeśli komórki będą podawane w zawiesinie lub na innych niż stosowane do ich rozhodowania rusztowaniach, warunkiem koniecznym, który musi spełniać podłoże stosowane do ich rozhodowywania in vitro jest łatwe odrywanie od niego komórek bez straty ich liczebności czy integralności.
Ludzkie mezenchymalne komórki macierzyste (ang. human mesenchymal stem cells, hMSC) są multipotentnymi adherentnymi komórkami izolowanymi z różnych tkanek, m.in. ze szpiku kostnego i tkanki tłuszczowej. hMSC są najlepiej poznanym i najszerzej wykorzystywanym klinicznie źródłem komórek do terapii komórkowych mających na celu regenerację tkanek zarówno miękkich, jak i twardych, z wykorzystaniem autologicznych komórek pacjenta.
Szeroki potencjał różnicowania komórek, macierzystych sprawia, że mogą one znaleźć zastosowania w różnorodnych terapiach komórkowych. Mogą się one bowiem różnicować w kierunku komórek pochodzenia mezodermalnego (np. osteocytów, chondrocytów, tłuszczowych, kardiomiocytów, włókien mięśniowych, komórek kanalików nerkowych), ektodermalnego (np. neuronów) lub endodermalnego (np. hepatocytów, komórek trzustki).
Autologiczne komórki szpikowe pacjentów pobierane igłą z talerza kości biodrowej lub głowy kości udowej (po zabiegu wymiany/rekonstrukcji stawu biodrowego), a także komórki macierzyste uzyskiwanie z lipoaspiratów najczęściej namnażane są w sterylnych warunkach in vitro i podawane powtórnie dawcom jako wspomagające terapie komórkowe. Namnażanie komórek w warunkach in vitro jest zwykle standardową procedurą mającą na celu uzyskanie odpowiedniej ich ilości do przeszczepu, a także pozbycie się innych frakcji komórek obecnych w wyjściowym izolacie. Efektywne i szybkie namnożenie dużej liczby autologicznych komórek szpikowych w warunkach in vitro pozwala skrócić czas oczekiwania pacjentów na wspomagającą terapię i przyspieszyć czas ich rekonwalescencji, a także obniżyć koszty terapii. Wiadomo jednak, że przez pierwsze 2-3 tygodnie hodowli komórki hMSC rosną ze stałą szybkością, potem czas potrzebny do podwojenia ich liczebności stopniowo się wydłuża, aż do całkowitego zatrzymania się ich wzrostu [Kassem M. Stem cells: Potential therapy for age-related diseases. Annals of the New York Academy of Sciences 2006;1067 (1): 436-42], czemu towarzyszy stopniowa utrata potencjału różnicowania komórek i postępujące starzenie się hodowli. Tempo wzrostu komórek jest też często zależne od wieku dawcy i zwykle potencjał proliferacyjny komórek na podłożu do hodowli komórkowych spada wraz z rosnącym wiekiem dawcy.
Do namnażania komórek in vitro służą zwykle standardowe handlowe naczynia hodowlane wykonane z odpowiednio traktowanego plastiku do hodowli komórkowych (ang. tissue culture plastic, TCP). Wiele polimerów, jak polistyren czy polipropylen, ma naturę hydrofobową, i dopiero specjalne zabiegi fizyko-chemiczne modyfikujące powierzchnię pozwalają na wykorzystanie wyżej wymienionych materiałów w testach immunologicznych, biologii molekularnej i hodowlach komórkowych. Znane jest np. utlenianie powierzchni w celu wprowadzenia grup = O lub -OH, a także powierzchnie z grupami karboksylowymi lub aminowymi. Dostępne są także powierzchnie powlekane różnymi substancjami sprzyjającymi hodowlom np. kolagenem lub poli-lizyną.
Z opisu zgłoszenia patentowego EP1860181 znane są powierzchnie wykonane z mieszaniny polimeru i związku amfifilowego, czyli zawierającego w cząsteczce fragmenty hydrofilowe i hydrofobowe, przy czym fragmenty hydrofobowe są związane w powierzchni polimeru, a fragmenty hydrofilowe znajdują się na powierzchni polimeru. Polimer może być zarówno powleczony związkiem amfifilowym, jak i wymieszany z tym związkiem. Fragmenty hydrofilowe stanowią grupy hydroksylowe, karboksylowe, aminowe lub ich mieszaniny. Związkiem amfifilowym może być oksyetylenowana alkiloamina,
PL 224 514 B1 polietylenoimina, oktylodekamina i ich mieszaniny. Jako polimery stosuje się polistyren, polipropylen, tereftalan polietylenu, poliwęglan lub ich mieszaniny.
Z opisu międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO9107485 znane są powierzchnie zawierające dodatnio naładowaną cząsteczkę oraz czynnik wspomagający adhezję komórek hodowli. Te dwa składniki są kowalencyjnie związane z powierzchnią i ewentualnie ze sobą. W każdym przypadku oba składniki tworzą homogeniczną mieszaninę, równomiernie rozprowadzoną na powierzchni nośnika. Nośnikiem może być polisacharyd (np. dekstran, skrobia lub celuloza), polistyren, alkohol poliwinylowy, polimery akrylowe lub metakrylowe i szkło. Czynnikiem wspomagającym adhezję komórek są związki peptydowe lub syntetyczne analogi peptydów, takie jak laminina, fibronektyna, kolagen, witronektyna i tenascyna. Jako dodatnio naładowaną cząsteczkę stosuje się np. trzeciorzędowe aminy i czwartorzędowe grupy amoniowe. Szczególnie polecane są alkiloaminy, np. dimetyloaminopropyloamina, chitozan i podobne kationowe poli(aminokwasy), takie jak poliarginina i polilizyna.
Z publikacji A.Plewa i in.: Photocrosslinkable diazoresin/pectin films - Synthesis and application as cell culture supports, European Polymer Journal 47 (2011), 1503-1513, znany jest sposób otrzymywania podłoża do namnażania komórek metodą „warstwa po warstwie”, w którym na nośnik nanosi się naprzemiennie co najmniej jedną warstwę polianionu w postaci żywicy diazoniowej i co najmniej jedną warstwę polikationu w postaci pektyny. Po naniesieniu warstw nośnik naświetla się promieniowaniem o długości fali 350 nm, w celu usieciowania sąsiadujących ze sobą warstw. Takie podłoże zastosowano do namnażania komórek macierzystych, osiągając w siódmym dniu hodowli 4,5-krotny wzrost liczby komórek w stosunku do dnia 0. Po siedmiu dniach hodowli komórki odrywano od podłoża standardową procedurą z użyciem trypsyny, która prowadzi do uzyskania zawiesiny indywidualnych komórek. Szybkość wzrostu komórek nadal nie była zadowalająca.
Modyfikacje powierzchni znane z publikacji EP1860181 i WO9107485 miały na celu zwiększenie adhezji komórek do podłoża i podtrzymywanie ich wzrostu. Rolą dodatnio naładowanego czynnika w rozwiązaniu znanym z WO9107485 jest wspomaganie adhezji komórek w jej początkowej fazie i stabilizowanie wzrostu komórek. Żadne z tych dwóch znanych rozwiązań nie odnosi się do tempa wzrostu komórek hodowli.
Jak wspomniano wyżej, szybkie tempo wzrostu jest ważnym parametrem w hodowli komórek przeznaczonych do terapii komórkowych, często wręcz przesądzającym o skutecznej realizacji założonego celu hodowli.
Innym problemem jest zapewnienie odpowiedniej siły adhezji komórek do podłoża. Przy dużej sile adhezji odrywanie warstwy nahodowanych komórek od podłoża wiąże się z możliwością utraty części komórek przeznaczonych do terapii lub naruszeniem ich integralności, np. żywotności w wyniku przerwania ich błony komórkowej w wyniku zbyt długotrwałego lub zbyt silnego działania czynników przerywających ich adhezję.
Istnieje zatem potrzeba opracowania podłoża, które zapewniałoby wysokie tempo wzrostu komórek i jednocześnie pozwoliłoby na łatwe odrywanie warstw nahodowanych komórek.
W sposobie otrzymywania podłoża do namnażania komórek według wynalazku na nośnik pochodzenia syntetycznego lub naturalnego nanosi się naprzemiennie co najmniej jedną warstwę polikationu, który stanowi żywica diazoniowa o wzorze 1, w którym n jest większe lub równe 5 oraz co najmniej jedną warstwę polianionu, który stanowi polisacharyd, po czym nośnik z naniesionymi warstwami naświetla się promieniowaniem o długości fali od 300 do 500 nm, w czasie nie krótszym niż 5 s. W przypadku, gdy nośnik ma powierzchniowy ładunek ujemny, jako pierwszą nanosi się warstwę polikationu, natomiast w przypadku, gdy nośnik ma powierzchniowy ładunek dodatni jako pierwszą nanosi się warstwę polianionu, przy czym korzystnie jest, gdy ostatnią warstwę stanowi warstwa polianionu. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako polisacharyd stosuje się glikozaminoglikan wybrany spośród: heparyny, siarczanu chondroityny, siarczanu heparanu, siarczanu keratanu lub karagenanu.
Korzystnie nanosi się od trzech do ośmiu warstw polianionów i polikationów, najkorzystniej po sześć warstw. W przypadku, gdy na nośnik nanosi się więcej niż jedną warstwę polikationu i polianionu naświetlanie przeprowadza się po naniesieniu wszystkich warstw.
Nośnikiem, na który nakłada się warstwy polianionu i polikationu jest materiał w formie ciała stałego lub koloidalnego, o budowie krystalicznej lub amorficznej, o różnym stopniu rozdrobnienia i/lub porowatości - od nanometrycznego do makroskopowego. Materiał nośnika może być porowaty lub włóknisty, o różnym stopniu elastyczności i chemizmie. Nośnik może być materiałem 3D tworzącym wewnętrzne otwarte, wzajemnie połączone przestrzenie umożliwiające przepływ substancji płynnych
PL 224 514 B1 i zasiedlanie ich przez komórki ludzkie i zwierzęce. Korzystnie nośnik jest wybrany z grupy zawierającej: kolageny, rusztowania tytanowe, polimerowe (np. PLGA, polistyren, alkohol poliwinylowy, polimery akrylowe lub metakrylowe), TiO2, ceramiczne (np. hydroksyapatyty, bioaktywne szkła) i wszelkiego rodzaju kompozyty tych materiałów.
Warstwy polianionu i polikationu nanosi się zanurzając nośnik na przemian w wodnych roztworach polikationu i polianionu, płucząc ją wodą destylowaną po każdorazowym wyjęciu z roztworu polimeru. Korzystnie stosuje się wodne roztwory polianionu i polikationu o stężeniu w zakresie 0,1
-100 mg/ml.
Innym aspektem wynalazku jest zastosowanie podłoża otrzymanego sposobem zgodnym z wynalazkiem do namnażania komórek ludzkich i zwierzęcych w warunkach in vitro. Korzystnie podłoże stosuje się do namnażania komórek stosowanych w terapiach komórkowych, a zwłaszcza do namnażania mezenchymalnych komórek macierzystych.
W sposobie według wynalazku grupy diazoniowe żywicy pod wpływem naświetlania tracą ładunek dodatni i wchodzą w reakcję z grupami nukleofilowymi (np. karboksylowymi, siarczanowymi, fosforanowymi) z utworzeniem wiązań kowalencyjnych pomiędzy pierścieniami fenylowymi (lub ogólnie aromatycznymi) żywicy a grupami nukleofilowymi polianionu i wydzieleniem cząsteczkowego azotu. Reakcji tej towarzyszy zanik pasma absorpcyjnego żywicy przy długości fali 380 nm w widmie UV-Vis. W wyniku tej reakcji następuje kowalencyjne związanie (usieciowanie) sąsiadujących ze sobą warstw polimerów, skutkujące zwiększeniem ich trwałości i odporności na rozpuszczalniki oraz zmianą potencjału zeta powierzchni podłoża na bardziej ujemny. Powierzchnia hodowlana jest połączona z podłożem na zasadzie oddziaływań elektrostatycznych.
Na podłożach polimerowych według wynalazku obserwuje się przynajmniej 30% szybszy wzrost hMSC w porównaniu do standardowo używanych podłoży polistyrenowych. W stosunku zaś do podłoża opisanego w publikacji Plewa i in., przez zastąpienie pektyny polisacharydem zawierającym grupy siarczanowe uzyskano wzrost komórek szybszy o 35-75%. Przy małej wyjściowej ilości komórek i stosunkowo powolnym tempie ich wzrostu podłoża otrzymane sposobem zgodnym z wynalazkiem pozwalają zatem na znaczące skrócenie oczekiwania pacjenta na rozpoczęcie terapii. Jest to istotna cecha korzystnie odróżniająca powierzchnię otrzymaną sposobem według wynalazku od znanych modyfikacji powierzchni oferujących wyłącznie większą powierzchnię wzrostową. Znane powierzchnie mogą doprowadzić do uzyskania pożądanej ilości komórek, ale w dłuższym czasie, co może być kluczowe dla pacjenta - biorcy komórek.
Ponadto, komórki na podłożach otrzymanych sposobem zgodnym z wynalazkiem odrywają się samoistnie całą warstwą już na etapie kilkudniowej hodowli, podczas gdy przy takiej samej gęstości początkowej hodowli na znanych podłożach TCP takie odrywanie obserwuje się zwykle po 2-3 tygodniach. W przypadku podłoża opisanego w publikacji A.Plewa i in., w celu oderwania komórek po 7-dniowej hodowli konieczne jest stosowanie trypsyny, co jest standardową procedurą stosowaną do odrywania komórek z podłoża. Komórki oderwane w ten sposób tworzą zawiesinę indywidualnych komórek, a nie warstwę, jak w przypadku podłoża według wynalazku.
Podłoża mogą być wykorzystane w hodowli prowadzonej w warunkach standardowych (tj. stosując pożywkę wzbogaconą w surowicę) lub niestandardowych (np. bezsurowiczych). Podłoże można stosować do hodowli hMSC z udziałem czynników wzrostowych, w których jako czynnik wzrostu stosuje się na przykład rekombinowane ludzkie białka morfogenetyczne kości lub osocze bogato płytkowe.
Wynalazek został bliżej przedstawiony w przykładach. Podłoża zostały zweryfikowane pod kątem żywotności i tempa podziałów ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych celem określenia biozgodności wynalazku i jego potencjalnych zalet w stosunku do typowych polistyrenowych podłoży hodowlanych (TCP).
P r z y k ł a d 1.
Synteza żywicy diazoniowej.
W kolbie o objętości 50 ml chłodzonej w wodzie z lodem umieszczono 4.707 g siarczanu 4-diazodifenyloaminy, który rozpuszczono w 16 ml stężonego H2SO4. Następnie w czterech porcjach dodano 0,430 g paraformaldehydu i przez 4 godziny prowadzono reakcję w temperaturze 0-5°C. Mieszaninę reakcyjną powoli wylano do 30 ml zimnej wody (o temperaturze bliskiej 0°C). Następnie żywi1 cę diazoniową wytrącono jako kompleks 1/2ZnCl2. Żółto-zielony produkt przefiltrowano, wysuszono pod próżnią i przechowywano chroniąc przed dostępem światła.
PL 224 514 B1
P r z y k ł a d 2.
Otrzymywanie fotosieciowanych podłoży hodowlanych żywica/polisacharyd na płytkach szklanych.
Podłoża hodowlane przygotowano metodą „warstwa po warstwie” (ang. layer-by-layer, LBL). Płytki szklane wysterylizowane w piecu w 180°C zanurzano naprzemiennie w wodnym roztworze żywicy diazoniowej otrzymanej zgodnie z przykładem 1, o stężeniu 2 mg/ml oraz w wodnym roztworze odpowiedniego polisacharydu: heparyny, siarczanu chondroityny i karagenanu, o stężeniu 1 mg/ml. Pomiędzy zanurzaniem ich w roztworach polianionu i polikationu płytki przemywano wodą destylowaną. Roztwory żywicy diazoniowej oraz polisacharydów sterylizowano uprzednio poprzez przesączenie ich przez sterylne filtry strzykawkowe MILLEX GP o średnicy porów 0.22 μm. W uzyskanych podłożach polimerowych złożonych z 6 biwarstw ostatnią warstwę stanowiła warstwa polisacharydu. W celu usieciowania podłoży naświetlano je w fotoreaktorze Rayonet RPR-100 firmy Southern New England wyposażonym w sześć lamp o maksimum emisji przy długości fali 350 nm (RPR-3500, mocy 24 W). Podłoża na bazie żywicy diazoniowej i heparyny lub siarczanu chondroityny naświetlano 7 minut. Film złożony z żywicy diazoniowej/karagenanu naświetlano 15 minut, ponieważ czas 7 minut okazał się niewystarczający do utworzenia trwałego podłoża polimerowego. Przed rozpoczęciem hodowli podłoża eksperymentalne dodatkowo sterylizowano poprzez naświetlenie promieniowaniem UV przez 5 min w komorze laminarnej.
P r z y k ł a d 3.
Otrzymywanie fotosieciowalnych rusztowań hodowlanych żywica/polisacharyd na gąbkach poliuretanowych.
Rusztowania hodowlane przygotowano metodą „warstwa po warstwie” (ang. layer-by-layer, LBL). Gąbki poliuretanowe w formie dysków o średnicy 1 cm i grubości 3 mm zmodyfikowano plazmowo w celu wytworzenia na powierzchni porów, zarówno na powierzchni, jak i wewnątrz gąbek, ujemnie naładowanych grup funkcyjnych, a następnie wysterylizowano etanolem i wysuszono. Gąbki zanurzano naprzemiennie w wodnym roztworze żywicy diazoniowej otrzymanej zgodnie z przykładem 1, o stężeniu 2 mg/ml oraz w wodnym roztworze odpowiedniego polisacharydu: heparyny, siarczanu chondroityny i karagenanu, o stężeniu 1 mg/ml. Pomiędzy zanurzaniem ich w roztworach polianionu i polikationu usuwano z nich roztwór polimeru poprzez odciskanie, przemywano wodą destylowaną i również ją usuwano poprzez odciskanie. Roztwory żywicy diazoniowej oraz polisacharydów sterylizowano uprzednio poprzez przesączenie ich przez sterylne filtry strzykawkowe MILLEX GP o średnicy porów 0,22 μm. W uzyskanych multiwarstwach polimerowych złożonych z 6 biwarstw ostatnią najbardziej zewnętrzną, a przez to mającą bezpośredni kontakt z potencjalnymi komórkami warstwę polimerową wyścielającą pory gąbki stanowiła warstwa polisacharydu. W celu usieciowania multiwarstw polimerowych naświetlano je w fotoreaktorze Rayonet RPR-100 firmy Southern New England wyposażonym w sześć lamp o maksimum emisji przy długości fali 350 nm (RPR-3500, mocy 24 W). Podłoża na bazie żywicy diazoniowej i heparyny lub siarczanu chondroityny naświetlano 15 minut. Film złożony z żywicy diazoniowej/karagenanu naświetlano 30 minut, ponieważ czas 15 minut okazał się niewystarczający do utworzenia trwałego podłoża polimerowego. Przed rozpoczęciem hodowli podłoża eksperymentalne dodatkowo sterylizowano poprzez naświetlenie promieniowaniem UV przez 15 min w reaktorze fotochemicznym Rayonet.
P r z y k ł a d 4.
Hodowle komórek hMSC na podłożach zawierających heparynę, siarczan chondroityny i karagenan.
Do hodowli na eksperymentalnych podłożach wykorzystano ludzkie mezenchymalne komórki macierzyste izolowane ze szpiku kostnego na potrzeby analiz klinicznych i badań podstawowych od pacjentów Oddziału Ortopedii i Traumatologii Narządu Ruchu (Kliniczny) Szpitala L.Rydygiera w Krakowie (zgoda Komisji Bioetycznej nr KBET/17L/2007). Komórki przed wysianiem pasażowano 3-krotnie w celu m.in. pozbycia się komórek pnia hemopoetycznego ze szpiku kostnego (te ostatnie słabo przylegają do podłoża) na korzyść komórek fibroblastycznych, zawierających mezenchymalne 2 komórki macierzyste. Wysiewano 5000 komórek pasażu trzeciego (ok. 2800 komórek/cm2). Zdjęcia komórek hodowanych na poszczególnych podłożach DR/polisacharyd i na podłożu referencyjnym dla różnych czasów trwania hodowli przedstawia Fig. 1. W Tabeli 1, przedstawiono liczbę żywych ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych hodowanych na różnych podłożach dla różnych czasów trwania hodowli. Jako podłoże kontrolne zastosowano plastik do hodowli komórkowych TCP. Hodowlę przeprowadzono w płytkach 24-dołkowych. Liczbę komórek oznaczono za pomocą Alamar Blue. Zauważono, że począwszy od 5 dnia hodowli liczba komórek na podłożach DR/polisacharyd jest znacznie
PL 224 514 B1 większa niż na podłożu referencyjnym (handlowy plastik do hodowli komórek, TCP) i jest najwyższa na podłożu DR/i-karagenan. Różnice te wynoszą co najmniej 30% w przypadku hodowli na podłożu
DR/i-karagenan. W przypadku, gdy zastosowano odpowiednio wysoką początkową gęstość wysia2 nych komórek (11000 komórek/cm2) na podłożach DR/polisacharyd począwszy od dnia 3 następowało odrywanie się warstw nahodowanych komórek i porastanie podłoży nową warstwą komórek (Fig. 2 Hodowle komórek hMSC na podłożach DR/polisacharyd w 3 dniu hodowli (gęstość wysiewania 11000 2 komórek/cm2). Taki efekt nie występował w przypadku podłoży z plastiku do hodowli komórkowych (TCP) w tak wczesnych etapach hodowli.
Claims (9)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania podłoża do namnażania komórek, w którym na nośnik pochodzenia syntetycznego lub naturalnego nanosi się naprzemiennie co najmniej jedną warstwę polikationu, który stanowi żywica diazoniowa o wzorze 1, w którym n jest większe lub równe 5 oraz co najmniej jedną warstwę polianionu, który stanowi polisacharyd, po czym nośnik z naniesionymi warstwami naświetla się promieniowaniem o długości fali od 300 do 500 nm, w czasie nie krótszym niż 5 s., przy czym gdy nośnik ma powierzchniowy ładunek ujemny, jako pierwszą nanosi się warstwę polikationu, natomiast w przypadku, gdy nośnik ma powierzchniowy ładunek dodatni jako pierwszą nanosi się warstwę polianionu, znamienny tym, że jako polisacharyd stosuje się glikozaminoglikan wybrany spośród: siarczanu chondroityny, siarczanu heparanu, siarczanu keratanu, lub karagenanu.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ostatnią warstwę stanowi warstwa polianionu.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwy polianionu i polikationu nanosi się zanurzając nośnik na przemian w wodnych roztworach polikationu i polianionu, i płucząc po każdorazowym wyjęciu z roztworu polimeru.
- 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się wodne roztwory polianionu i polikationu o stężeniu 0,1-100 mg/ml.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nanosi się od trzech do ośmiu warstw polianionów i polikationów, korzystnie po sześć warstw.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako nośnik stosuje się materiał w formie ciała stałego lub koloidalnego, o budowie krystalicznej, amorficznej, porowatej lub włóknistej.
- 7. Zastosowanie podłoża określonego w zastrz. 1 do namnażania komórek ludzkich i zwierzęcych w warunkach in vitro.
- 8. Zastosowanie według zastrz. 7, znamienne tym, że podłoże stosuje się do namnażania komórek stosowanych w terapiach komórkowych.
- 9. Zastosowanie według zastrz. 7 albo 8, znamienne tym, że podłoże stosuje się do namnażania mezenchymalnych komórek macierzystych.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL403522A PL224514B1 (pl) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Sposób wytwarzania podłoża do szybkiego namnażania komórek i zastosowanie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL403522A PL224514B1 (pl) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Sposób wytwarzania podłoża do szybkiego namnażania komórek i zastosowanie |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL403522A1 PL403522A1 (pl) | 2014-10-13 |
PL224514B1 true PL224514B1 (pl) | 2017-01-31 |
Family
ID=51662864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL403522A PL224514B1 (pl) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Sposób wytwarzania podłoża do szybkiego namnażania komórek i zastosowanie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL224514B1 (pl) |
-
2013
- 2013-04-12 PL PL403522A patent/PL224514B1/pl unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL403522A1 (pl) | 2014-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bacakova et al. | Stem cells: their source, potency and use in regenerative therapies with focus on adipose-derived stem cells–a review | |
JP5989705B2 (ja) | 培養細胞シート、製造方法及びその利用方法 | |
Griffin et al. | Chemical group-dependent plasma polymerisation preferentially directs adipose stem cell differentiation towards osteogenic or chondrogenic lineages | |
JP6677813B2 (ja) | マイクロrna遺伝子を介した新規な組織工学的な神経構築及びその神経欠陥修復における使用 | |
Thébaud et al. | Human endothelial progenitor cell attachment to polysaccharide-based hydrogels: a pre-requisite for vascular tissue engineering | |
Shotorbani et al. | Adhesion of mesenchymal stem cells to biomimetic polymers: A review | |
WO2014114043A1 (zh) | 用于修复周围神经损伤的细胞基质修饰的组织工程神经移植物及其制备方法 | |
CZ187698A3 (cs) | Implantovatelný hydrogel z akrylamidového kopolymeru pro terapeutické účely | |
JP7353652B2 (ja) | 生体移植用細胞シート及びその製造方法 | |
Ghaffarinovin et al. | Repair of rat cranial bone defect by using amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells in polycaprolactone fibrous scaffolds and platelet-rich plasma | |
LaNasa et al. | Influence of ECM proteins and their analogs on cells cultured on 2-D hydrogels for cardiac muscle tissue engineering | |
JP7256818B2 (ja) | 心筋細胞のシート化方法 | |
Hollweck et al. | Mesenchymal stem cells from umbilical cord tissue as potential therapeutics for cardiomyodegenerative diseases–a review | |
Ota et al. | Fabrication of scaffold-free mesenchyme tissue bands by cell self-aggregation technique for potential use in tissue regeneration | |
WO2021065984A1 (ja) | 心筋細胞のシート化方法 | |
PL224514B1 (pl) | Sposób wytwarzania podłoża do szybkiego namnażania komórek i zastosowanie | |
Hong et al. | Biomedical polymer scaffolds mimicking bone marrow niches to advance in vitro expansion of hematopoietic stem cells | |
Volkova et al. | Three-dimensional matrixes of natural and synthetic origin for cell biotechnology | |
JP2007307300A (ja) | 人工血管用材料 | |
JP2022550911A (ja) | 軟骨形成ヒト間葉系幹細胞(msc)シート | |
JPWO2020067443A1 (ja) | 体細胞のシート化方法 | |
WO2021065976A1 (ja) | 移植片の活性を高める方法 | |
KR101815771B1 (ko) | 줄기세포 증식 또는 분화용 지지체 및 이의 제조방법 | |
Shved et al. | Interaction of cultured skin cells with the polylactide matrix coved with different collagen structural isoforms | |
JP7471069B2 (ja) | 移植片の活性を高める方法 |