TW200523368A - Multipotent placental stem cell and methods thereof - Google Patents
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Description
200523368 職、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種取自產後胎盤的幹細胞,及其取得 與培養之方法。本發明特別關於含有胎盤幹細胞之組合物 及應用胎盤幹細胞的方法。 【先前技術】 Φ 幹細胞具有分化成體内各種細胞的潛力。理論上,幹 細胞可無限制地分裂增殖,以補充它種細胞數量。當幹細 胞分裂時,每個新細胞可維持幹細胞的狀態或成為具有一 更特化功能的他種細胞,例如肌肉細胞、紅血球細胞或腦 細胞。幹細胞通常分為全能型(totipotent)、潛.能型 (pluripotent)與多能型(multipotent)。全能型幹細胞具 、有成 長為身體中所有不同種類細胞的能力,句杠 g 生殖細胞 (germ cell),例如受精卵便是一個全能型榦 开細胞。潛能型 幹細胞會成長為身體中除了發育胎兒所需 、、田胞種類 W 外的任何細胞。多能型幹細胞則僅可在一如^ 伯疋器官气 定組織中成長為兩種或兩種以上不同的細胞種 ——指 幹細胞,祖代細胞(progenitor cell,或稱母么 相對於 巧:、、、田胞)則無 行細胞自新(self-renew),並僅能成長為少 、、、决進 歎幾種細脎 ••胚胎幹細胞(embryonic stem cell)愈 巴。 、成人幹ά (adult stem cell)是幹細胞的主要來源。肢 、、、田胞 - Q幹細胞來 由受精卵所發育而成的胚胎。為研究目的 〜自於 可徵求浐、 同意,在諸如體外受精臨床診所進行體外& 切赠者 …使印子發 3 200523368 育成胚胎,並自其中取得胚胎幹細胞以供研究之用。通常 可於受精後第4或第5天取得胚胎’此時’胚胎像一個由 細胞所構成的微小空心球’稱為囊胚(blast〇cyst) °囊胚包 含三種結構,分別是:滋養葉細胞(trophobiast) ’其為一 層環繞著囊胚的細胞;囊胚腔(blastocoel)’其為嚢胚内部 的空腔;以及内細胞群(inner cel1 mass),其為一群集中在 囊胚之一端、約由3 0個細胞所組成的細胞群。
將這些内細胞群分離出來,並以體外培養方式培養 之,以取得胚胎幹細胞。内細胞群一般生長在一層餵養細 胞(feeder cell)上。這些飯養細胞通常是小鼠胚胎纖維母 細胞(mouse embryonic fibroblasts),作為内細胞群的附著 層與營養來源。所得到的胚胎幹細胞是潛能型幹細胞,可 成為身體中所有種類的細胞。 成人幹細胞或體幹細胞(s〇matic stem cell)是一種可 在器官或組織之已分化細胞中發現的未分化細胞。成人幹 細胞可自我複製更新(細胞自新),並可分化成器官或組織 中特定的細胞種類。科學界相信每種組織中具有一特定區 域此使成人幹細胞保持長達數年不活動的狀態(即不分 裂)’直到這些細胞因疾病或組織受傷等因素而被活化為 ^每種、、且織中存在的成人幹細胞數目極少,並已在包括 腦月髓、周邊血液、血管、骨骼肌、皮膚、臍帶、脂肪 、、且織、羊膜與肝臟等組織與器官中找到成人幹細胞。 由於幹細胞可做為細胞或組織新生的來源,因此幹細 胞在各種疾病、身體異常狀況以及殘障治療上扮演相當重 4 200523368 要的角色。骨髓中用來形成血球的造血幹細胞 (hematopoietic stem cell, HSCs)是目前唯·--種已被普遍
使用的幹細胞。造血幹細胞被用來治療白血病、淋巴瘤及 數種遺傳性血液疾病。然而,其他幹細胞同樣具有治療他 種疾病的潛力。許多報告曾暗示一些成人幹細胞具有分化 成數種細胞的能力。例如,造血幹細胞可能分化成腦細胞 (神經細胞、寡樹突膠質細胞(oligodendrocytes)與星狀細 胞(astrocyte))( Hao et al·,H. Hematother. Stem Cell Res· 1 2:23-32,2003; Zhao et al·,PNAS 100:2426-243 1, 2003; Bonilla et al·,Eur. J. Neurosci· 1 5 : 5 75 -5 82,2002)、骨胳 肌細胞(Ferrari et al.,Science 279:1528-1530, 1998;
Gussoni et al·,Nature 401:3 90-394,1999)、心肌細胞 (Jackson et al., J. Clin. Invest. 107:1395-1402,2001)以及 肝細胞(Lagasse et al·,Nat. Med. 6:1229-1234, 2000) ° 骨 聽基質細胞(Bone marrow stromal cells)可能分化為心肌 細胞與骨骼肌細胞(Galmiche et al·,Blood 82:66-76,1993; Wakitani et al.,Muscle Nerve 1 8:141 7-1426,1 995),而腦 幹細胞則可能分化成血球細胞與骨胳肌細胞d a/., Science 283:534-547, 1 999 ; Galli et aLy Nat.
Neurosci. 3 :986-99 1,2000) ° 胚胎幹細胞與成人幹細胞在細胞再生治療的應用上 分別具有其優缺點。成人幹細胞的優點之一在於可培養患 者自身的細胞,放大其細胞數量後,再重新植回患者體 内。使用患者自身的成人幹細胞可避免患者發生免疫系統 (s: 5 200523368 排斥外來細胞的情形,因此可以不需使用免疫抑制藥物。 相反地,若將捐贈者所提供的胚胎幹細胞植入患者體内, 則可能造成患者出現移植排斥的現象。
相反地,胚胎幹細胞可分化成體内所有的細胞種類, 雖然上述内容中提到曾有證據暗示成人幹細胞可能分化 成其他的細胞種類,但通常成人幹細胞僅能分化成自身來 源組織的細胞種類。此外,胚胎幹細胞較成人幹細胞相對 較容易經培養而生長,而成人組織中的成人幹細胞數目稀 少,並難以藉由細胞培養方式來放大其細胞數量。基於上 述理由,因此對於需要大量細胞數目的幹細胞取代治療方 法來說,胚胎幹細胞較具優勢。 胚胎幹細胞通常取自人工受精計畫或捐贈配子 (gamete)中所多出的胚胎。然而,由於胚胎幹細胞與生命 息息相關,因此在其應用上極具爭議性。相對的,成人幹 細胞雖不引起道德上的爭議,但其細胞增殖與分化的能力 低於胚胎幹細胞。此外,通常需要進行侵入性手術方能取 得成人幹細胞。再者,胚胎幹細胞可能產生畸胎瘤(一種 共由三層胚層所構成的良性瘤),而成人幹細胞則無此問 題。 【發明内容】 本發明提供一種取自產後胎盤的幹細胞。本發明之方 向在於提供一種獲得胎盤幹細胞的方法,此方法包括:取 得一產後胎盤;製備胎盤細胞的一單離細胞懸浮液(a 6 200523368 single-cell suspension);培養該胎盤細胞;以及獲得一胎 盤幹細胞。所獲得的該胎盤幹細胞可能為多能型或潛能型 幹細胞,並且該胎盤可以是人類胎盤。
本發明之另一方向在於提供一種培養胎盤幹細胞的 方法,此方法包括:取得一產後胎盤;製備胎盤細胞之一 單離細胞懸浮液;培養該胎盤細胞;獲取一胎盤幹細胞; 以及培養該胎盤幹細胞。所獲得的該胎盤幹細胞可能為多 能型或潛能型幹細胞,並且該胎盤可以是人類胎盤。 本發明之又一方向在於提供一種已分離的胎盤幹細 胞(an isolated placental stem cell),此胎盤幹細胞具有如 細胞標記等數種特定的特徵。 本發明之更有一方向在於提供一種已分離的多能型 或潛能型胎盤幹細胞之同質細胞群,其具有包括細胞標記 在内的數種特定的特徵。 因此,本發明亦有一方向為提供一種根據某些細胞標 記特徵來取得一胎盤幹細胞的方法。 再者,本發明更有一方向是提供取自產後胎盤的冷凍 保存胎盤幹細胞。 本發明尚有其他方向是提供一種包含胎盤幹細胞之 組合物,及一種包含胎盤幹細胞的藥學組合物。本發明亦 提供一種治療病患的方法,此方法包括對患者施予一有效 劑量之胎盤幹細胞。 【實施方式】 7 200523368 胎兒 細胞 能較 外,‘ 的暫 需進
較佳 文中 知技 實施 用之 以形 cell)
cell) 胞。 能型 種具 物身 種類 本發明提供一種來自產後胎盤的幹細胞。由於胎盤是 的起源且是由胚胎演化出來的一部份,因此胎盤為幹 與生長因子提供了豐富的來源。為此,胎盤幹細胞可 其他成人幹細胞具有更高的細胞增殖與分化能力。此 I台盤疋一個在子宮中用來維持胎兒存活並於產後丟棄 時器官。所以產後取得的胎盤不會造成道德爭議亦不 行侵入性手術來取得細胞。 此處敘述之較佳實施例及使用的術語僅作描述這些 實施例之目的,而非用來限定本發明。該些為特別; 敘述之其他較佳實施例亦為本發明範圍所涵蓋,且習 藝者在閱讀本發明揭露内容後可輕易瞭解本發明並 之。 本發明係有關於取自產後胎盤的幹細胞。于文中所使 用詞「幹細胞(stem Cell)J係指一種能不斷複製増殖 成器官或組織之特殊功能細胞的優勢細胞(master 。幹細胞可進行分裂而產生兩個子代幹細胞,或是產 個子代幹細胞與一個祖代細胞(或稱過渡細胞’ transH ’此袓代細胞隨後會増殖成組織中成熟發育完全之細 文中所使用「幹細胞」之用詞包括多能型幹細胞與潜 幹細胞。 文中之用词「潛月匕型細胞(piurip〇tent cen)」係指一 有完整多分化能力的細胞,即指那些可成長為哺乳動 體中’除了用來發育胎兒所需的細胞以外之任何細胞 的細胞。潛能蜇細胞可進行細胞自新,並且細胞可在 8 200523368 組織中保持休眠或靜狀態。
此處之用詞「多能型細胞(multipotent cell)」係指一 種具有可在一指定器官或組織中成長為兩種或兩種以上 不同種類細胞之能力的細胞。然而,多能型細胞具有成為 潛能型細胞的能力。例如,最初認為造血幹細胞是一種多 能型細胞,即是一種只能發育成數種血球細胞,但無法發 育成腦細胞的一種幹細胞。然而,如前述内容曾提過,近 來有證據顯示造血幹細胞可能是潛能型細胞,因為其可能 分化成包括腦細胞等其他種類的細胞。 此處之用詞「祖代細胞(progenitor cell)」,係指一種 專門用來分化成一特定細胞種類或形成一特定組織種類 的細胞。 此處之用詞「產後胎盤(post-partum placenta)」,係指 產後自子宮内排出且不包含臍帶的胎盤。因此,本發明之 取得胎盤幹細胞的方法不同於習知技術之使用臍帶或臍 帶血的方法(Migliaccio et al.,Blood 96:2717-2722,2000; Rubinstein et al·,New England J Medicine 3 3 9:1 565- 1 577, 1 998; Hariri et al·, U.S. Patent Publication No·: 20030180269)。可自任何哺乳物種中取得該產後胎盤,包 括齧齒類、人類、非人類靈長動物、馬類、犬科動物、貓 科動物、牛亞科動物、豬科動物、羊屬動物、兔類動物及 其他動物種類。在一較佳實施例中,使用之胎盤係由人類 身上取得。 胎盤幹細胞可根據其細胞標記來特徵化。目前已知有 9 200523368
多種不同的細胞標記,該些已知的細胞標記可參考資料 如:Stem Cells : Scientific Progress and Future Research Directions. Department of Health and Human Services. June 2001 · http://www.nih.gov/news/stemcell/scireport.htm。可利 用如免疫化學法(immunochemistry)或流式細胞儀(flow cytometry)等習知方法來偵測細胞標記。流式細胞儀可對 發光細胞或粒子進行快速光線散射與螢光的測量。當細胞 或粒子各自通過一光束時會產生訊號。分別測量每個細胞 或粒子的信號,且其之輸出結果可代表細胞個別累積的流 式分析特徵(cytometric characteristics)。藉由在用來辨識 細胞標記的抗體上標定螢光染料,使其可被流式細胞儀偵 測到。上述方法請參考下列資料:Β ο η n e r e t a 1 ·,R e v. S c i · Instrum 43 :404-409,1972 ; Herzenberg et al., Immunol. Today 2 1 :383-390, 2000 ; Julius et al., PNAS 6 9:1 934-1 938,1972 ; Ormerod (ed.), Flow Cytometry: A Practical Approach, Oxford Univ. Press, 1 997 ; Jaroszeski et al. (eds.), Flow Cytometry Protocols in Methods in Molecular Biology No. 91,Humana Press,1 997; Practical Flow Cytometry,3rd ed.,Wiley-Liss,1 995 o 在本發明一較佳實施例中,一種人類胎盤幹細胞可表 現出至少一種下列細胞標記:CD9、CD13、CD29、CD44、 CD90/Thy小 CD105/SH-2/endoglin、CD166、SH-3、SH-4、 間絲蛋白(vimentin)、HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TRA-1 -8 1。在又一較佳實施例中,人類胎盤幹細胞至少對 10 200523368 下列一種細胞標記之測驗為陰性:CD14、CD34、CD45、 AC或CD13 3/2、細胞角質蛋白7 (cytokeratin 7)、溫偉伯 氏因子(von Willebrand factor)、HLA-DR、HLA G、血型 醋蛋白 A(glycophorin A)、胎盤驗性磷酸酶(placental alkaline phosphatase)與β-人類絨毛膜性腺激素(β-human chorionic gonadotropin) 〇
在本發明另一較佳實施例中,胎盤幹細胞至少對下列 一種細胞標記之測驗為陽性:CD9、CD13、CD29、CD44、 CD9 0/Thy-:l、CD105/SH-2/endoglin、CD166、SH-3、SH-4、 間絲蛋白、HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TRA-1-81, 並且至少對下列一種細胞標記之測驗為陰性:CD 14、 CD3 4、CD4 5、AC或CD 13 3/2、細胞角質蛋白7、溫偉伯 氏因子、HLA-DR、HLA G、血型醣蛋白 A、胎盤鹼性磷 酸酶與β ·人類絨毛膜性腺激素。 本發明亦可提供一種胎盤幹細胞之均質細胞群。文中 之用詞「均質細胞群(homogeneous population)」係指表現 出實質相同之表現型的一群細胞,例如利用細胞標記來判 斷細胞是否為相同表現型。一群均質細胞群中至少包含約 7 0 °/〇的相同細胞,或至少包含約8 〇 %、9 〇 %、9 2 %、9 6 % 或99 %之實質相同的細胞。 故本發明提供一種藉著分離出具有某些細胞特徵之胎 盤細胞以取得胎盤幹細胞的方法。可由上述產後胎盤取得 之胎盤細胞的該單離細胞懸浮中,或由自胎盤中分離並加 以培養的胎盤細胞中,分離出具有上述這些細胞特徵的胎 11 200523368 盤細胞。並藉著如上述之流式細胞儀並根據細胞特徵來分 離細胞。在本發明之一較佳實施例中,藉著分離具有至少 下列一種特徵之胎盤細胞來取得胎盤幹細胞,該些特徵為: 對細胞標記 CD9、CD13、CD29、CD44、CD90/Thy-l、 CD105/SH-2/endoglin、CD 1 66、SH-3、SH-4、間絲蛋白、 HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TR A-1 - 8 1 之測試呈陽 性反應;
對細胞標記 CD14、CD34、CD45、AC 或 CD133/2、細 胞角質蛋白7、溫偉伯氏因子、HLA-DR、HLA G、血型聽 蛋白A、胎盤鹼性磷酸酶與β_人類絨毛膜性腺激素之測試 呈陰性反應;或是 對細胞標記 CD9、CD13、CD29、CD44、CD90/Thy-1、 CD105/SH,2/endoglin、CD166、SH-3、SH-4、間絲蛋白、 HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TRA-1-81 呈陽性反應, 並且對細胞標記 CD14、CD34、CD45、AC 或 CD133/2、 細胞角質蛋白7、溫偉伯氏因子、HLA-DR、HLA G、血型 聽蛋白A、胎盤鹼性磷酸酶與β _人類絨毛膜性腺激素呈陰 性反應。 本發明亦提供一種取得胎盤幹細胞的方法。此方法至 少包括步驟:取得一產後胎盤、製備胎盤細胞之一單離細 胞懸浮液、培養該胎盤細胞、以及取得一胎盤幹細胞。產 後胎盤之取得方法可以在徵求同意後自剖腹產手術或正 常分挽過程中取得。並可使用如剪刀等器具將胎盤以機械 性的方式切成小片。再利用如胰蛋白酶(trypsin)、胰凝乳 12 200523368 蛋白酶(chymotrypsin)、溶菌酶(lys〇zyme)、澱粉酶(amylase) 或K蛋白分解酶(Protease Κ)等酵素來分解胎盤以製備 出一單離細胞懸浮液。並以含有如DMEM (Gibco)與10 % 小牛血清(指定批次之Hyclone產品)之標準培養基的培養 液來培養上述過程中所得到的胎盤細胞,並可在培養液中 添加適量的葡萄糖及/或抗生素。在培養液中持續培養的 胎盤細胞中取得胎盤幹細胞。
可根據分化成不同細胞種類之能力來偵測培養過程 中出現的胎盤幹細胞。例如,可測試培養中的細胞其分化 成脂肪細胞(adipocyte)及/或造骨細胞(oste〇blast)的能 力。脂肪細胞是一種負責合成與儲存脂肪的結締組織細胞 (connective tissue cell),造骨細胞貝ij是負責骨胳生成的主 要細胞’並被認為是源自於骨架組織(s k e 1 e t a 1 t i s s u e s )中 的骨質祖代細胞(osteoprogenitor cell)。 可將該細胞培養在含有10%兔子血清(髓基質骨質原 生細胞中一種已知的脂肪生成作用(adipogenesis)誘導因 子)來誘導進行脂肪細胞分化(Diascro et al·,J. Bone Miner. Res. 13:96-106,1988)。並利用如免疫組織染色法 (immunohistochemistry)與反轉錄聚合酶鏈瑣反應 (RT-PCR)等方法來測定脂肪細胞轉錄因子 PPARY2及/或 CEBPoc的表現量,以偵測脂肪細胞分化情形(PPARy2全名 為 peroxisome proliferator activated receptor gamma 及 CEBPa全名為 CCAAT/enhancer binding protein alpha)。或 是將細胞置於脂肪細胞誘導分化培養液中培養後,加入 13 200523368
Oil Red 0進行染色來顯示細胞中脂質的累積量,以偵測 脂肪細胞的分化情形(Conget and Minguell,J. Cellular Physiology 1 8 1:67-73,1 999)。亦可使用其他誘導與偵測 脂肪細胞分化的方法(請參考 Pittenger et al·,Science 284:143-1 47,1 9 9 9; Tchoukalo va et al., Obesity Research 8:664-672, 2000) °
可將細胞培養在含有如甲異丁基黃嘌呤 (methylisobutylxanthine)、腎上腺皮質酮(dexamethasone) 與胰島素(insulin)等成分之培養液中便可誘導細胞進行 硬骨細胞分化(Student et al., J. Biol. Chem. 255:4745-4750, 1 980)。並藉著測試包括骨橋蛋白 (osteopontin,OP)、骨妈蛋白(osteocalcin,OC)、骨黏連蛋 白(osteonectin,ON)與骨涎蛋白(bone sialoprotein)等造 骨標記的表現來偵測硬骨細胞分化過程。亦可利用 von Kossa染色法與/或用來偵測骨骼中鈣沈積活性之茜素紅染 色法 (alizarin red stain)來偵測骨生成作用 (osteogenesis)(Jaiswal et al., J Cell Biochem. 64:295-3 12, 1997 與 Wan et al·,Chin. J. Traumatol· 5:374-379,2002)。 當然,亦可利用習知方法來誘導本發明之胎盤幹細胞 分化成其他種類之細胞。 本發明還提供一種培養胎盤幹細胞的方法,此方法至 少包含:取得一產後胎盤、製備胎盤細胞之一單離細胞懸 浮液、培養該胎盤細胞、取得一胎盤幹細胞、以及培養該 胎盤幹細胞。並且培養胎盤幹細胞之培養液可與培養胎盤 14 200523368 細胞之一單離細胞懸浮液之培養液相同。
本發明更提供一種含有本發明胎盤幹細胞的組合 物。本發明亦提供一種含有本發明胎盤幹細胞的藥學組合 物。本發明之胎盤幹細胞或其配方可藉由包括非經腸胃道 之注射(如皮下或肌肉内注射)或靜脈滴注等任何傳統方 法對患者用藥。上述治療方式可為單次用藥,或是在一週 期内進行數次用藥。此藥學組合物可包含一或一種以上藥 學可接受的載劑(carrier)。這些載劑必須為「藥學可接受 的」,而與胎盤幹細胞至少某種程度上的相容,且對該藥 劑之用藥者不具傷害性。載劑通常是經過高溫殺菌且不含 致熱源(pyrogen)的水或是生理食鹽水。 可冷凍保存本發明之胎盤幹細胞,其係將細胞冷凍保 存於溶液中,如保存於最終濃度不超過 10 %的二甲基亞 (dimethyl sulfoxide,DMS0)溶液中。亦可將細胞冷床保 存於含有二甲基亞 及/或葡萄聚醣(dextran)的溶液中。 其他冷凍保存細胞的方法亦為習知技藝者所熟知。 本發明提供一種治療患者的方法,此方法包括對一患 者使用一有效治療劑量之本發明胎盤幹細胞。使處之「有 效治療劑量(therapeutically effective amount)」係指能有 效降低疾病症狀的胎盤幹細胞劑量,或是能有效維持或增 加一患者體内從該胎盤幹細胞所衍生出之細胞數目的劑 量。 此處之患者係定義為任何需要接受一胎盤幹細胞之 治療的人類或非人類動物,或是任何在接受過該治療後能 15
200523368 獲得益處的對象,這些對象包括人類或非 八頸動物。欲 受治療的非人類動物包括所有剔養與野士 丹ί生的哺乳動物。 本發明之一較佳實施例中,欲使用之胎般 盤幹細胞的取得 源係與接受治療之動物的物種相同。哺受丨^ 用孔動物種類包括 齒類、人類、非人類靈長動物、馬類、女、# 八竹動物、貓科 物、牛亞科動物、豬科動物、羊屬動物、多 鬼類動物及其 動物種類。 ' 本發明之胎盤幹細胞可用來治療因為# 口席四受傷而需要更 或再生組織之任何種類的外傷傷口。這翻沾& 、頸的外傷狀況包 中樞神經系統傷害(CNS),如腦部、脊骸 、τ樞神經周 組織至周邊神經系統(PNS)或是身體任何邮^ ^ 1 j崢位的傷害。 類外傷可能是由意外事故或是由正常或不τ^ 中凡不正常的醫療 序所造成,例如手術或血管擴張術所產生的外傷。之類 傷可能與血管破裂或血管阻塞有關,例如中風或靜脈炎 在一些特殊較佳實施例中,將這些細胞用於自體組織或 體組織置換或再生之治療或程序中,包括用於角膜上皮 損治療(corneal epithelial defect)、軟骨修復、顏面磨皮 (facial dermabrasion)、口 鼻黏膜(mucosal membrane)、 膜、腸道内襯組織(intestinal lining)、神經結構(如視 膜、基底膜中的的聽覺神經、嗅覺上皮中的嗅覺神經) 皮膚之燒傷或創傷修復,或是用來重建其他受創或患病 器官或組織,且該些細胞之用途ϋ不僅限於此。此外損 亦可能由特殊情況或疾病所造成,包括心肌梗塞、痛痛 多發性硬化症、中風、低血壓、心跳停土再灌庄損福 接 在 來 馨 動 他 換 括 圍 此 程 外 〇 異 缺 術 鼓 網 之 傷 16 200523368
發炎反應、因老化所造成認知能力退化、放射線傷害、腦 性麻痺、神經退化性疾病、阿茲海默症(A1 z h e i m e r ’ s disease)、帕金森氏症(Parkinson’s diease)、腦脊髓病變 (Leigh’s disease)、愛滋病癡呆綜合症、喪失記憶、肌萎 縮側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)、缺血 性腎臟病、腦部或脊髓損傷、心肺繞道手術、青光眼、視 網膜再灌注損傷、視網膜外傷、先天性代謝疾病、腎上腺 腦白質退化症、纖維囊種、肝醣儲積症、甲狀腺功能低下 症、鐮刀型血球貧血症、皮爾森氏症(Pearson syndrome)、 龐氏症(Pompe’s disease)、苯酮尿症(PKU)、紫質症、楓糖 尿症、高胱胺酸尿症、黏聚聽疾病(mucoplysaccharide no si s)、慢性肉芽腫以及酪胺酸血症、癌症、腫瘤或其他 病理或惡性贅瘤等症狀。 用於治療中的胎盤幹細胞亦可含有一有效劑量之核 酸載體(nucleic acid vector)或生物載體,以指揮患者體内 一指定基因的表現。傳統重組核酸載體的構築與表現方法 均為習知技藝者所熟悉,且該些方法包括記那些載於由 Sambrook 等人所編著之「Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Vo 1 s 1-3 (2d ed. 1 989),Cold Spring Harbor Laboratory Press」中的相關技術。 上述核酸載體可包含在一生物載體内,例如病毒與細 菌,尤以包含在一非致病性或減活微生物中為佳,其包括 減活後的病毒、細菌、寄生蟲以及類病毒粒子。 可利用體外基因治療方法(d νζ·ν〇 gene therapy 17 200523368 protocol)將上述核酸載體或生物載體導入細胞中,此方法 包括自一患者身體中切除細胞或組織、將核酸載體或生物 載體導入切出的細胞或組織中、以及將切出之細胞重新植 回患者體内(請參考 Knoell et al·,Am. J· Health Syst· Pharm. 55:899-904,1998; Raymon et al·,Exp. Neurol. 144:82-91, 1997; Culver et al·, Hum. Gene Ther. 1:399-410, 1 990; Kasid et al.? Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 87··473-477,1 990)。可利用如磷酸鈣媒介轉染法 (calcium phosphate-mediated transfection)來將核酸載體 或生物載體導入切出的細胞或組織中(Wigler et al.,Cell 14:725,1 978; Corsaro and Pearson, Somatic Cell Genetics 7:603,1981; Graham and Van der Eb,Virology 52:456, 1 973)。亦可使用其他方法將核酸載體導入宿主細胞中 中’例如電穿孔法(electroporation)(Neumann et al·,EMBO J· 1 :841-845, 1 982)。 本發明之細胞亦可配合其他藥劑共同使用,例如其他 種類之細胞、生長因子與抗生素。其他藥劑之種類可由席 之技藝者決定。 需明白於實施例或他處内容中所顯示之成分用量、反 應條件等數字或是本申請說明書内容所使用之數字均為 大約數值。因此,除非文中特別注明,本說明書之上述數 子參數均為近似值,其可根據欲求得之本發明結果而加以 變4匕。廿 、 w且’這些參數並非用來限定與本發明申請專利 圍土句蓉 原理,而是應用正常操作技術下所得到之較佳數 18 200523368 雖然上述用來指出本發明之最大範圍之數據範 參數均為近似值,但上述特定較佳實施例中所記述之 值已盡可能地精準。^各個測量實驗均有其標準偏 因此任何數據值必有部分誤差。 須明白到,;^無特別於上下文巾清楚記述其他清 則說明書内容及後附申請專利範圍中所使用之如 ()」以及(and)」與「該(the)」等特定用語均包含 數型態。 除非另行定義,文中所使用之所有專業與科學用 S知技藝者所熟悉之意義相同。此外,任何與所記載 相似或均等之方法及材料皆可應用於本發明方法中。 所述之較佳實施方法與材料僅做示範之用。 於本申請書中所提到之所有參考文獻均全體納 考,以揭露並敘述該文獻所記載之相關方法及/或材 此外文中所讨論之文獻僅揭露本發明申請日前之習 術。並且無任何文獻顯示本發明内容曾為習知技術 露。本發明内容所得到之實際數據會因個別的實施條 與本發明揭露於說明書内容中之數據有所不同。 各種實施本發明之方法技術及/或實驗程序(統稱 法」)包含任何可達成相同目的之習知方法,但不能限 本說明書之特定的方法範例。此外,雖已於説明書之 内容中敘述部分方法,然該些方法係作示範本發明之 並非用來限定本發明内容。 圍及 數據 ί差, ;義, Γ — 其複 與 内容 文中 入參 料。 知枝 所揭 件而 「方 定為 特定 用, ⑧ 19 200523368 以下藉由數個較佳實施例來說明本發明,並非作限定 本發明之用。 較佳實施例1 盘幹細胞之分離與培巷
係先取得由剖腹生產或自然分娩之健康母親捐贈,且 附有經人體試驗委員會認證僅將此胎盤作研究目的用之同 意書的足月胎盤(約懷孕3 8至40週之胎盤)。小心地將此 胎盤切塊’並以填酸鹽緩衝溶液(phosphate-buffered saline, PBS)清洗數次。將收取的產後胎盤組織小塊以剪刀切成更 小的碎片,並以0.25%胰蛋白酶-EDTA(Gibe〇)溶液使組織 碎片於3 7 °C下進行酵素分解1 0分鐘。隨後離心以沈殿細 胞,並以磷酸鹽緩衝溶液清洗細胞一次後,再將細胞懸浮 於含有10 %小牛血清(Hyclone)、100 U/ml盤尼西林(Gibco) 及100 U/ml鏈黴素(Gibco)的DMEM培養液(Gibco)中。於 3 7 °C且含有 5 %二氧化碳之飽和濕度環境下培養該細 胞,並每週更新培養液兩次。當細胞數量覆蓋80 %的培養 皿面積時,以0.25%膜蛋白酶-EDTA(Gibco)溶液來收取細 胞,再以1 : 2至1 : 3的比例將細胞重新分盤。隨後使細 胞於盤中至少成長9天後,即可進行分析試驗。 較佳會施例2 胎盤幹細胞之1旨肪細胞分化與硬骨細胞分化
20 200523368
以脂肪細胞培養液(adipogenic medium)或硬骨細胞培 養液(osteogenic medium)來培養根據較佳實施例1所獲得 之細胞,其中,脂肪細胞培養液中含有0.5 mM甲基異丁 基黃嘌呤、1 μΜ腎上腺皮質酮、10 μΜ騰島素與60 μΜ消 炎痛(indomethacin)(Dennis et al·,J. Bone and Mineral Research 14:700-709,1999),硬骨細胞培養液含有 〇·ΐμΜ 腎上腺皮質_、10 mM β-構酸甘油酯(β-glycerol phosphate) 與50 μηι抗壞血酸鹽(即維他命C)(Jaiswal et al·,J Cell Biochem. 64:295-3 12,1997)。隨後利用 Oil Red 染色法對 細胞内累積的中性脂肪液泡進行染色以評估脂肪細胞的形 成情況(Conget and Minguell, J. Cellular Physiology 1 8 1:67-73,1 999)。以及利用von Koss a染色法或茜素紅染 色法來偵測細胞中鈣累積情況,以評估硬骨細胞的分化情 形(Jaiswal et al·,J Cell Biochem. 64:295-312,1997 與 Wan et al·,Chin. J· Traumatol. 5:374-379, 2002)。 第1圖顯示骨髓間葉幹細胞以Oil Red染色法偵測脂肪 細胞分化現象(第1 A圖),及使用v ο η K 〇 s s a染色法偵測硬 骨細胞分化現象(第1 B圖)的結果,以作正對照組之用。第 2圖展現本發明之胎盤幹細胞的分化潛力。第2A圖顯示 進行脂肪細胞分化後尚未染色的胎盤幹細胞。第2B圖顯 示經過脂肪細胞分化過程並以 Oil Red染色的胎盤幹細 胞,以偵測細胞内的脂肪累積情況。第2B圖顯示根據本 發明方法所獲得的胎盤幹細胞可分化成脂肪細胞。本發明 21 200523368 之胎盤幹細胞亦可分化成如第2C與第2D圖所示之造骨 細胞。茜素紅染色(第2C圖)與von Kossa染色法(第2D圖) 兩者均可在培養的胎盤幹細胞中染到造骨細胞。因此,根 據較佳實施例1所獲得之胎盤幹細胞具有分化成多種細胞 的能力。 較佳膏施例3
敢盤幹細胞之韓骨細胞分化 軟骨母細胞(chondroblast)是一種當其被基質包圍時, 會分泌軟骨基質並成為軟骨細胞的細胞。使用微量培養技 術來誘導上述較佳實施例1中所獲得的胎盤幹細胞進行軟 骨母細胞分化(Barry et al.,Experimental Cell Research 269:189-200, 2001 and Zuk et al.? Tissue Engineering 7:211-28,2001)。快速地將大約200,000個細胞置於一 15 ml的聚丙烯圓椎刻度試管中,並以含有10 ng/ml轉化生長 因子(TGF)-01 或 TGF-]33(均購自 R&D systems)、0.1 mM 抗 壞血酸-2-構酸鹽(ascorbic acid-2-phosphate,Sigma)、 1χ1 Ο7 Μ腎上腺皮質酮(Sigma)與1 %胰島素-運鐵蛋白-鈉·亞硒酸鹽培養基(Sigma)的培養液中培養3至6小時。 將該些細胞移至24孔盤中後再培養2至3週。隨後以阿 爾襄藍(A1 c i a η B1 u e,ρ Η 1)對細胞進行染色以债測出現在 軟骨與其他結締組織中的蛋白聚醣(proteoglycans)。此 外,將抗-人類第二型膠原蛋白抗體(Santa Cruz 22 200523368
Biotechnology,Inc·)以1 ·· 100之倍率稀釋後,利用免疫細 胞化學方法使細胞與抗體在 4 °C下反應一個晚上來偵測 細胞中的第二型膠原蛋白。隨後,將生物素-抗山羊免疫球 蛋白 G 二次抗體(biotinylated anti-goat IgG secondary antibodies,ABC kit,Vector Labs)以 1 : 5 00 之倍率稀釋後 與上述細胞於室溫下反應45分鐘以進行二次抗體染色。最 後’使用Leica DM IRB倒立式顯微鏡(Leica,Germany)來 觀察細胞。 由第3A圖與第3B圖可確認本發明之胎盤幹細胞具有 形成軟骨的潛力。第3A圖中清楚地顯示一個被阿爾襄藍 染呈藍色的胎盤幹細胞衍生細胞(placental stem cell-derived cell),其表示該細胞製造出蛋白聚醣。第3B 圖亦顯示一個會受到抗第二型膠原蛋白抗體辨識的胎盤幹 細胞衍生細胞,其表示該細胞會製造第二型膠原蛋白,而 第二型膠原蛋白大多出現在軟骨中,並且對於骨骼或其他 結締組織之正常發育過程來說是必要分子。
較佳實施例4 駘盤幹細胞之表現锹 利用流式細胞儀及/或免疫化學染色法來分析較佳實施 例1中獲得之胎盤幹細胞的細胞標記。分別對根據
Pittenger 等人(Science 284:143-147,1999)、Reyes 等人 (Blood 98:2615-1625,2001)之方法所取得的骨魏細胞,以 23 200523368 及根據Erices等人之方法所取得的臍帶血(Br. J. Haematol 109:235-242,2000)和較佳實施例 1中所獲得之胎盤幹細 胞(MPSC)進行細胞標記比較,並將各細胞之細胞標記比較 結果列於表一中。 表一
細胞標記 Pittenger 等 人 (骨髓) Reyes 等 人 (骨髓) Erices 等 人 (臍帶血) MPSC CD9 (+ ) (+ ) CD13 (+ ) (+ ) (+ ) CD 14 (一) (-) (一) CD29 (+ ) (+ ) (+ ) CD34 (一) (-) (-) (一) CD44 (+ ) (+ ) (+ ) CD45 (一) (-) (一) (-) CD90/Thy-1 (+ ) (+ ) (+ ) CD105/SH2/endoglin (+ ) (+ ) CD117/c-kit (-) (-) AC or CD133/2 (-) CD166 (+ ) (+ ) SH3 (+ ) (+ ) (+ ) SH4 (+ ) (+ ) (+ ) 間絲蛋白 (+ ) 細胞角質蛋白7 (-) 溫偉伯氏因子 (-) (-) (-) HLA-ABC (+ ) (一) (+ ) HLA-DR (-) (-) (-) HLA-G (-) 血型醣蛋白 A ㈠ (一) SSEA-4 (+ ) TRA-1-60 (+ ) TRA-1-81 (+ ) β -人類絨毛性腺激 素 (+ ) 胎盤鹼性磷酸酶 ㈠ 說明書中所引用之參考資料均清楚記載,並於此處將 之全文納入參考。本說明書内的較佳實施例僅作說明本發 24 200523368 明之較佳實施例之用,而非用以限制本發明範圍。習知技 藝者需明白,本發明尚涵蓋多種其他較佳實施例,且說明 書與實施例僅作示範之用,其實際精神與範圍當由後附申 請專利範圍所界定 【囷式簡單說明】
第1圖顯示對照組之骨髓間葉幹細胞之染色結果,作 為正對照組之用,若使用oil Red染色法來偵測脂肪細胞 分化現象,則正對照組之染色結果為為紅色(如第i A圖), 若使用von Kossa染色法來偵測硬骨細胞分化現象,則正 對照組之染色結果為為棕色(如第1 B圖 第2 ®顯示本發明較佳實施例之胎盤幹細胞之染色結 果,以證明本發明之胎盤幹細胞具有分化成其他種類之細 胞之能力。第2A圖顯示未染色的胎船
巴幻知盤幹細胞,以及第2B 圖顯示以0 i 1 R e d對細胞進行毕多以 丁永邑从偵測出脂肪細胞(圖中 呈紅色之細胞)。第2C圖顯示經茜紊 四京紅染色後的細胞,以
及第2D顯示以von Kossa染色法所仇A 巴所杂色的細胞,第2C與 2D兩圖均顯示在培養的胎盤幹細胎 开、田跑中偵測到骨母細胞(分 別為呈現紅色與棕色)。 第3圖展示本發明較佳實施例 』之胎盤幹細胞具有分化 軟骨母細胞的潛力。第3Α圖顯示緩阶級命 、乂阿爾襄藍染劑(Alcian
Blue dye)染色後呈現藍色的胎盤幹細 肥何化細胞,其暗不 該細胞會表現蛋白聚醣(或稱蛋白多齡、μ 少糖)。第3Β圖顯示一種 25 200523368 可與抗第二型膠原蛋白抗體結合的胎盤幹細胞衍化細胞。 【元件代表符號簡單說明】
26
Claims (1)
- 200523368 蠢、申請專利範圍: 1. 一種取得一胎盤幹細胞之方法,其至少包括: a. 取得一產後胎盤; b. 製備胎盤細胞之一單離細胞懸浮液; c. 培養該胎盤細胞;以及 d. 取得一胎盤幹細胞。 2. 如申請範圍第1項所述之方法,其中該胎盤為人 類胎盤。 3. 如申請範圍第1項所述之方法,其中該單離細胞 懸浮液係利用酵素分解該胎盤所製備而成。 4. 如申請範圍第1項所述之方法,其中該胎盤幹細 胞為多能型。 5. 如申請範圍第1項所述之方法,其中該胎盤幹細 胞為潛能型。 6. 一種培養一胎盤幹細胞之方法,其至少包括: a.取得一產後胎盤; 27 200523368 b ·製備胎盤細胞之一單離細胞懸浮液; c.培養該胎盤細胞; d ·取得一胎盤幹細胞;以及 e.培養該胎盤幹細胞。 為人 7. 如申請範圍第6項所述之方法,其中該胎盤8. 如申請範圍第6項所述之方法,其中其中該 細胞懸浮液係利用酵素分解該胎盤所製備而成。 9. 如申請範圍第6項所述之方法,其中該胎盤 胞為多能型。 單離 幹細10. 如申請範圍第6項所述之方法,其中該胎盤 胞為潛能型。 幹細 法所 11. 一種利用如申請專利範圍第1項所述之方 取得之多能型胎盤幹細胞。 法所 12. 一種利用如申請專利範圍第1項所述之方 取得之潛能型胎盤幹細胞。 28 200523368 13. 如申請範圍第11或第12項所述之胎盤幹細胞, 其中該胎盤幹細胞為人類胎盤幹細胞。 14. 一種具有至少一下列特徵之已分離胎盤幹細胞:a. 對細胞標記 CD9、CD13、CD29、CD44、 CD90/Thy-1、CD 105/SH-2/endoglin、CD166、SH-3、 SH-4、間絲蛋白(vimentin)、HLA-ABC、SSEA-4、 TRA-1-6 0與TRA-1-81之測試呈陽性反應; b. 對細胞標記 CD14、CD34、CD45、AC 或 CD13 3/2、細胞角質蛋白7(cytokeratin 7)、溫偉伯氏因 子(von Willebrand factor)、HLA-DR、HLA G、血型聽 蛋白 A(glycophorin A)、胎盤驗性鱗酸酶(placental alkaline phosphatase)與β-人類絨毛膜性腺激素 (β-human chorionic gonadotropin)之測試呈陰性反 應,或c.對細胞標記 CD9、CD13、CD29、CD44、 CD90/Thy-1、CD 105/SH-2/endoglin、CD166、SH-3、 SH-4、間絲蛋白、HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TRA-1-81之測試呈陽性反應,且對細胞標記 CD 14、 CD34、CD45、AC或CD133/2、細胞角質蛋白7、溫偉 伯氏因子、HLA-DR、HLA G、血型醣蛋白A、胎盤鹼 性磷酸酶與β -人類絨毛膜性腺激素之測試呈陰性反 應0 29 200523368 1 5 · 如申請範圍第1 4項所述之已分離胎盤幹細胞, 其中該胎盤幹細胞為多能型。 16· 如申請範圍第14項所述之已分離胎盤幹細胞, 其中該胎盤幹細胞為潛能型。17. —種具有至少一下列特徵之已分離胎盤幹細胞 均質細胞群: a•對細胞標記 CD9、CD13、CD29、CD44、 CD90/Thy-1、CD 105/SH_2/endoglin、CD166、SH-3、 SH-4、間絲蛋白、HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TRA-1-81之測試呈陽性反應; b·對細胞標記 CD14、CD34、CD45、AC 或 CD133/2、細胞角質蛋白7、溫偉伯氏因子、HLA-DR、 HLAG、血型醣蛋白A、胎盤鹼性磷酸酶與β-人類絨毛 膜性腺激素之測試呈陰性反應;或 c.對細胞標記 CD9、CD13、CD29、CD44、 CD90/Thy-1、CD 105/SH-2/endoglin、CD166、SH-3、 SH-4、間絲蛋白、HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TRA-1-81呈陽性反應,且對細胞標記CD14、CD34、 CD45、AC或CD 13 3/2、細胞角質蛋白7、溫偉伯氏因 子、HLA-DR、HLA G、血型醣蛋白A、胎盤鹼性磷酸 30a·對細胞標記 CD9、CD13、 CD90/Thy-1、CD105/SH-2/endoglin SH-4、間絲蛋白、HLA-ABC、SSEA TRA· 1-81之測試呈陽性反應; 200523368 酶與β-人類絨毛膜性腺激素之測試呈 18· 一種包含如申請專利範圍第 項所述之胎盤幹細胞的組合物。 19. 一種包含如申請專利範圍第 項所述之胎盤幹細胞的藥學組合物。 2 0· 一種包含如申請專利範圍第 項所述之胎盤幹細胞的冷凍保存胎盤幹 21· —種治療一患者之方法,其至 用一治療有效劑量之如申請專利範圍第 項所述之胎盤幹細胞。 22 _ 一種取得一胎盤幹細胞之方法 分離一種具有至少一下列特徵之胎盤幹 b·對細胞標記 CD14、CD34 CD 1 3 3/2、細胞角質蛋白7、溫偉伯J 陰性反應。 1 、 12 、 14 或 17 1 、 12 、 14 或 I7 I 、 12 、 14 或 I7 細胞。 >包括對該患者使 II 、 12 、 14 或 I7 ,該方法至少包括 細胞: CD29 、 CD44 、 、CD166、SH-3、 -4、TRA-1-60 與 、CD45 、 AC 或 ,因子、HLA-DR、 31 200523368 HLAG、血型醣蛋白A、胎盤鹼性磷酸酶與β-人類絨毛 膜性腺激素之測試呈陰性反應;或 c·對細胞標記 CD9、CD13、CD29、CD44、CD90/Thy-1、CD105/SH-2/endoglin、CD166、SH-3、 SH-4、間絲蛋白、:HLA-ABC、SSEA-4、TRA-1-60 與 TRA· 1-81之測試呈陽性反應,且對細胞標記CD14、 CD34、CD45、AC或CD133/2、細胞角質蛋白7、溫偉 伯氏因子、HLA-DR、HLA G、血型醣蛋白A、胎盤鹼 性磷酸酶與β -人類絨毛膜性腺激素之測試呈陰性反 應0 23. 如申請範圍第22項所述之方法,其中該胎盤幹 細胞為多能型。 24.如申請範圍第22項所述之方法,其中該胎盤幹 細胞為潛能型。32
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