從成纖維細(xì)胞生成離體軟骨的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】從成纖維細(xì)胞生成離體軟骨
[0001]本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)61/681731的優(yōu)先權(quán)，于2012年8月10日提出該申請(qǐng)，并通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容納入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域包括組織工程，醫(yī)學(xué)，外科學(xué)，解剖學(xué)，生物學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)和/或分子生物學(xué)領(lǐng)域。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明領(lǐng)域涉及用于治療與需要軟骨的身體部位相關(guān)的醫(yī)學(xué)病癥的方法和組合物。
[0003]本發(fā)明的背景
[0004]軟骨是一種柔韌的結(jié)締組織，其分布在哺乳動(dòng)物中的各種位置，包括在骨之間的關(guān)節(jié)，肋骨，耳，鼻，支氣管和椎間盤(pán)中；它是具有比肌肉彈性較小的剛性物質(zhì)。軟骨以比其他結(jié)締組織慢的速度生長(zhǎng)和修復(fù)，因?yàn)檐浌遣话?；相反，軟骨?xì)胞是由擴(kuò)散得到供給，由通過(guò)關(guān)節(jié)軟骨壓縮或彈性軟骨屈曲產(chǎn)生的泵作用得到幫助。此外，軟骨結(jié)合在陷窩中和不能迀移到受損區(qū)域，所以軟骨損傷是很難治愈的。本發(fā)明為軟骨修復(fù)領(lǐng)域中的需求提供解決方案。
[0005]本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述
[0006]本發(fā)明涉及用于軟骨組織工程以為有需要的個(gè)體產(chǎn)生軟骨的方法和組合物。在特定的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及細(xì)胞和組織，其用于治療軟骨缺陷。本發(fā)明的示范性目標(biāo)是提供修復(fù)或再生軟骨的方法。本發(fā)明的方法產(chǎn)生任何一種軟骨，包括彈性軟骨，透明軟骨或纖維軟骨，它們的主成分的相對(duì)量不同。
[0007]本發(fā)明涉及用于治療有需要的個(gè)體的方法和組合物，包括治療需要軟骨修復(fù)的個(gè)體。本發(fā)明涉及用于生物修復(fù)任何種類(lèi)的軟骨的方法和組合物。在特別的方面，本發(fā)明涉及軟骨修復(fù)的領(lǐng)域，包括任何種類(lèi)的軟骨修復(fù)。更特別地，本發(fā)明的實(shí)施方案包括用于在機(jī)械應(yīng)力下使細(xì)胞生長(zhǎng)，增殖，和/或分化為軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞，產(chǎn)生離體軟骨的方法，然后將軟骨放置在個(gè)體體內(nèi)。在本發(fā)明的特定方面，本發(fā)明采用的細(xì)胞經(jīng)歷機(jī)械應(yīng)變，低氧(例如，小于5% )，或前述兩者以進(jìn)行軟骨形成分化。在一些實(shí)施方案中，存在將人皮膚成纖維細(xì)胞分化為離體軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞的方法。
[0008]因此，在某些方面，例如，本發(fā)明從例如成纖維細(xì)胞產(chǎn)生天然的離體組織。更特別的是，但不完全，例如，本發(fā)明涉及使人成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)和分化成軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞的方法(或以與軟骨細(xì)胞相同的能力發(fā)揮功能的細(xì)胞)。在某些實(shí)施方案中，這些細(xì)胞可以是自體或同種異體的或它們的混合物。
[0009]在特定的實(shí)施方案中，本發(fā)明采用分化，使某些細(xì)胞分化為軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞或以與軟骨細(xì)胞相同的能力發(fā)揮功能的細(xì)胞。在特定的實(shí)施方案中，人皮膚成纖維細(xì)胞(HDFs)，例如，是在特定條件下分化為軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞。在任何適當(dāng)?shù)姆绞街?，可能發(fā)生細(xì)胞向軟骨細(xì)胞或軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞的分化，包括在如在商業(yè)上或從活的個(gè)體或細(xì)胞或組織庫(kù)獲得成纖維細(xì)胞之后的離體方式。例如，示例性的成纖維細(xì)胞可從皮膚獲得，例如通過(guò)活組織檢查。在一些實(shí)施方案中，從需要軟骨的個(gè)體獲得成纖維細(xì)胞。
[0010]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，成像在需要軟骨修復(fù)或被懷疑需要軟骨修復(fù)的的個(gè)體中的軟骨。在正常體內(nèi)條件下軟骨不吸收X射線，但染料可以注射到滑膜關(guān)節(jié)，將導(dǎo)致X射線由染料吸收。在放射攝影膠片上在骨和半月板之間產(chǎn)生的空隙是軟骨。其他成像軟骨的方法是通過(guò)磁共振成像(MRI)。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，對(duì)個(gè)體的部分拍攝圖像以便于所需形狀的軟骨組織的生成。至少在具體的實(shí)施方案中，圖像是三維的。成像可以是任何種類(lèi)的，只要它是適合允許所需的軟骨形狀生成。在特定的實(shí)施方案中，可以使用成像技術(shù)，如MRI或計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT掃描)，對(duì)在身體位置的軟骨進(jìn)行成像，所述位置需要被修復(fù)或需要被成像以協(xié)助修復(fù)。例如，在耳或膝是需要修復(fù)的情況下，可以對(duì)相應(yīng)的健康耳或膝成像，并產(chǎn)生所需的耳或膝的軟骨組織的圖像(鏡像，在耳的情況下)。
[0011]需要軟骨修復(fù)的個(gè)體可以是任何種類(lèi)的個(gè)體，只要在個(gè)體中有任何種類(lèi)的可檢測(cè)的軟骨組織缺陷。在具體的實(shí)施方案中，軟骨缺陷包括軟骨損失。個(gè)體需要軟骨修復(fù)的原因可能是，損傷，疾病，出生缺陷，環(huán)境化學(xué)暴露，對(duì)美容整形手術(shù)的欲望，過(guò)度的和/或不合格的整形手術(shù)，肥胖的影響，突發(fā)性創(chuàng)傷，重復(fù)創(chuàng)傷，由磨損或撕扯引起的變性，髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良的結(jié)果，藥物濫用，過(guò)敏反應(yīng)，或它們的組合。在有損傷的情況下，例如，損傷可以是任何種類(lèi)，包括戰(zhàn)爭(zhēng)，戰(zhàn)斗，或運(yùn)動(dòng)，或延長(zhǎng)時(shí)間的不動(dòng)。這種疾病可能是任何種類(lèi)的，包括遺傳，骨性關(guān)節(jié)炎，軟骨成長(zhǎng)不全，復(fù)發(fā)性多軟骨炎，等等。例如，出生缺陷可以是任何類(lèi)型，如先天性小耳畸形(包括無(wú)耳)。有需要的個(gè)體可能有折斷的，受傷的鼻。
[0012]在本發(fā)明的某些方面，這些細(xì)胞分化為軟骨細(xì)胞或軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞，例如，其中軟骨細(xì)胞或軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞分泌選自聚集蛋白聚糖，II型膠原，Sox-9蛋白，軟骨連接蛋白，基底膜蛋白聚糖，和它們的組合的分子。在具體情況下，細(xì)胞是由成纖維細(xì)胞分化，和示范性成纖維細(xì)胞包括皮膚成纖維細(xì)胞，肌腱成纖維細(xì)胞，韌帶成纖維細(xì)胞，滑膜成纖維細(xì)胞，包皮成纖維細(xì)胞，或它們的混合物。
[0013]在特定的實(shí)施方案中，沒(méi)有對(duì)成纖維細(xì)胞提供生長(zhǎng)因子，包括生長(zhǎng)因子如骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP-2)，BMP-4，BMP-6，BMP-7，軟骨源性形態(tài)發(fā)生蛋白(CDMP)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β (TGF-β)，胰島素生長(zhǎng)因子l(IGF-1)，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGFs)，堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)，F(xiàn)GF-2，血小板源性生長(zhǎng)因子(I3DGF)，和它們的組合。然而，在其他實(shí)施方案中，在本發(fā)明方法中采用生長(zhǎng)因子，例如，所述生長(zhǎng)因子被提供給成纖維細(xì)胞，軟骨細(xì)胞，和/ 或軟骨組織，包括 BMP-2，BMP-4，BMP-6，BMP-7，CDMP, TGF-β，IGF-1, FGFs, bFGF，PDGF,FGF-2，及其組合
[0014]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，存在在有需要的個(gè)體中提供軟骨至體內(nèi)部位相關(guān)的方法和組合物，其中軟骨是采用本發(fā)明的方法產(chǎn)生的。在特定的實(shí)施方案中，遞送部位是在體內(nèi)的，并且需要軟骨細(xì)胞，包括需要軟骨。例如，需要軟骨的部位包括耳，鼻，膝，肩，肘，和身體的任何其他區(qū)域，其中存在或需要結(jié)締組織。在某些情況下，軟骨是用于關(guān)節(jié)，而在其他情況下，軟骨不用于關(guān)節(jié)。
[0015]在一些實(shí)施方案中，從需要軟骨的個(gè)體獲得成纖維細(xì)胞。在特定的實(shí)施方案中，由成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的所得軟骨細(xì)胞是遞送到在個(gè)體中的至少一個(gè)位置。例如，在某些情況下，在得到后，成纖維細(xì)胞被操縱，無(wú)論它們是否是從有需要的個(gè)體獲得或它們是否是由第三方或商業(yè)上獲得。成纖維細(xì)胞可以在培養(yǎng)物中擴(kuò)增。在某些實(shí)施方案中，在移植入個(gè)體之前或期間或之后，不為成纖維細(xì)胞提供生長(zhǎng)因子，基質(zhì)分子，機(jī)械應(yīng)變，或它們的組合，雖然在替代實(shí)施方案中，在移植入個(gè)體之前或期間或之后，為成纖維細(xì)胞提供生長(zhǎng)因子，基質(zhì)分子，機(jī)械應(yīng)變，或它們的組合。
[0016]雖然軟骨可被存儲(chǔ)在合適的條