包封裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】包封裝置 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于包封生物活性劑的裝置的領(lǐng)域。具體而言，生物活性劑可以是適 用于植入活體動(dòng)物諸如哺乳動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 存在用于體內(nèi)植入的改善的包封裝置的需求。具體而言，存在與現(xiàn)有裝置相比制 備簡(jiǎn)單但具有改善的生物相容性的裝置的需求。此外，存在改善生物活性劑、諸如植入后的 包封細(xì)胞的生存力、成熟和/或分化性質(zhì)和功能的裝置的需要。
[0004] 包括細(xì)胞在內(nèi)的多種生物活性劑可以包埋入包含半滲透膜的植入裝置中，并植入 體內(nèi)。所述半滲透膜通常允許營(yíng)養(yǎng)素、生長(zhǎng)因子和小生物活性劑進(jìn)入而達(dá)到所述包封的細(xì) 胞，但阻止免疫系統(tǒng)的細(xì)胞進(jìn)入。所述半滲透膜還阻止細(xì)胞從包封裝置流出。所述植入物的 另一個(gè)功能可以是促進(jìn)裝置周圍的血管形成以增加所述細(xì)胞的存活。例如，US 6, 060, 640 和US 6, 773, 458中公開了用于包封細(xì)胞的適合的植入裝置。
[0005] 發(fā)明概述
[0006] 因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了細(xì)胞包封裝置，其包含適用于保存活細(xì)胞的內(nèi) 室，其中所述內(nèi)室被安排在第一個(gè)半滲透層和第二個(gè)半滲透層之間，且第一個(gè)和第二個(gè)半 滲透層安置在圍繞內(nèi)室周邊的支撐框架上；其中所述支撐框架包含第一個(gè)框架元件和第二 個(gè)框架元件，且第一個(gè)和第二個(gè)框架元件，以預(yù)定的在第一個(gè)和第二個(gè)半滲透層之間的間 距，共同決定了第一個(gè)和第二個(gè)半滲透層的位置。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施方案中，將第一個(gè)半滲透層安置于第一個(gè)框架元件上，并將第二個(gè)半 滲透層安置于第二個(gè)框架元件上，且第一個(gè)和第二個(gè)框架元件相互連接以包圍內(nèi)室周邊。
[0008] 優(yōu)選地第一個(gè)和第二個(gè)框架元件各自包含（a)與第一個(gè)或第二個(gè)半滲透層連接 的安置區(qū)域和（b)間隔區(qū)域，由此當(dāng)?shù)谝粋€(gè)和第二個(gè)框架元件相互連接時(shí)，各間隔區(qū)域被 置于安置區(qū)域之間，并一起限定所述層之間的預(yù)定的間距。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施方案中，支撐框架還包含裝載口（loading port)，可以經(jīng)其將物質(zhì)和/ 或細(xì)胞懸液引入內(nèi)室。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述裝置包含在第一個(gè)和/或第二個(gè)半滲透 層與支撐框架之間的粘合封條（adhesive seal)。
[0010] 優(yōu)選第一個(gè)和第二個(gè)框架元件經(jīng)超聲焊接（ultrasonically welded)在一起。在 另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一個(gè)和/或第二個(gè)半滲透層經(jīng)超聲焊接至所述框架。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方案中，第一個(gè)和第二個(gè)半滲透層各自包含與內(nèi)室接觸的膜層以及網(wǎng) 狀物層，所述網(wǎng)狀物層覆于膜層上達(dá)到內(nèi)室的外部。優(yōu)選地膜層包含聚丙烯、聚碳酸酯、聚 對(duì)苯二甲酸乙二酯或聚四氟乙烯。優(yōu)選地所述網(wǎng)狀物層包含尼龍、鈦、不銹鋼、聚對(duì)苯二甲 酸乙二酯、聚四氟乙烯或聚酯。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施方案中，將哺乳動(dòng)物細(xì)胞包封在內(nèi)室中。優(yōu)選包封細(xì)胞為人細(xì)胞。更 優(yōu)選包封細(xì)胞源自誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs)，例如包封細(xì)胞為在包封前已經(jīng)從iPSCs至 少部分分化的細(xì)胞。最優(yōu)選地包封細(xì)胞是胰腺祖細(xì)胞。
[0013] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，包封在內(nèi)室中的細(xì)胞能生成和/或分泌治療劑。治療劑可 以是例如治療性蛋白質(zhì)、肽、核酸或其他生物學(xué)活性劑。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，治療劑 可以是抗體或其片段、DNA分子或RNA分子?？梢允褂弥亟MDNA技術(shù)將細(xì)胞工程化以生成 治療劑，例如細(xì)胞可以是表達(dá)外源性多肽或其他治療劑的重組細(xì)胞。
[0014] 在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了制備根據(jù)任意前述權(quán)利要求的細(xì)胞包封裝置的方 法，其包括將第一個(gè)和第二個(gè)半滲透層安置于支撐框架上以在所述裝置內(nèi)圍起內(nèi)室，其中 所述支撐框架包含第一個(gè)框架元件和第二個(gè)框架元件，且第一個(gè)和第二個(gè)框架元件，以預(yù) 定的在第一個(gè)和第二個(gè)半滲透層之間的間距，共同決定了第一個(gè)和第二個(gè)半滲透層的位 置。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括將第一個(gè)半滲透層安置于第一個(gè)框架元件上， 將第二個(gè)半滲透層安置于第二個(gè)框架元件上，并使第一個(gè)和第二個(gè)框架元件包圍內(nèi)室周 邊。
[0016] 在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了分化細(xì)胞的方法，其包括將細(xì)胞包封在如上文定 義的裝置中，并將裝置植入活體哺乳動(dòng)物中。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述哺乳動(dòng)物并非人類，且所述包封細(xì)胞是人細(xì)胞。在另一個(gè) 實(shí)施方案中，所述哺乳動(dòng)物是人，且所述包封細(xì)胞是人細(xì)胞。
[0018] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述哺乳動(dòng)物并非人類，且所述包封細(xì)胞是非人類細(xì)胞。
[0019] 在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了在有需要的個(gè)體中預(yù)防或治療糖尿病的方法，其 包括將如上文定義的包含胰腺祖細(xì)胞的裝置植入個(gè)體中。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方案中，胰腺祖細(xì)胞在植入個(gè)體中后分化為功能性的葡萄糖響應(yīng)性胰 島細(xì)胞。
[0021] 在上文定義的方法的一些實(shí)施方案中，所述裝置被皮下植入。在供選的實(shí)施方案 中，所述裝置可在鞘內(nèi)、腦內(nèi)或腹膜內(nèi)位置被植入。
[0022] 在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了如上文定義的裝置在哺乳動(dòng)物體內(nèi)用于分化包封 細(xì)胞的用途。
[0023] 附圖簡(jiǎn)述
[0024] 圖1顯示一個(gè)如本文所述的包封裝置的實(shí)施方案的透視圖。
[0025] 圖2顯示如本文所述的包封裝置的側(cè)視圖。
[0026] 圖3顯示在圖2中所示的包封裝置的F位置的截面圖。
[0027] 圖4顯示圖3中所示的截面圖的G區(qū)的擴(kuò)大圖。
[0028] 圖5顯示如本文所述的包封裝置的下部的透視圖。
[0029] 圖6顯示如本文所述的包封裝置的下部的側(cè)視圖。
[0030] 圖7顯示在圖6中所示的包封裝置的下部的D位置的截面圖。
[0031] 圖8顯示圖7中所示的截面圖的E區(qū)的擴(kuò)大圖。
[0032] 圖9顯示如本文所述的包封裝置的裝配的示意圖。
[0033] 圖10顯示本發(fā)明的包封裝置的平面圖。
[0034] 圖11顯示在植入本文所述的裝置后在不同的時(shí)間在小鼠中的葡萄糖-刺激的人 C-肽水平，所述裝置包含人胰腺祖細(xì)胞，所述細(xì)胞已經(jīng)從人iPSCs預(yù)先分化。
[0035] 圖12顯示在植入本文所述的裝置后在不同的時(shí)間（以周計(jì)）在小鼠中的葡萄糖 清除（即，葡萄糖刺激后，在以分鐘計(jì)的各時(shí)間的葡萄糖水平），所述裝置包含人胰腺祖細(xì) 胞，所述細(xì)胞已經(jīng)從人iPSCs預(yù)先分化。
[0036] 圖13顯示由包封的工程化的細(xì)胞在小鼠皮下植入后達(dá)到的抗體血漿水平。
[0037] 發(fā)明詳述
[0038] 在本發(fā)明的實(shí)施方案中，將包含在室內(nèi)的細(xì)胞的各半滲透層安置于支撐框架結(jié)構(gòu) 上，其以對(duì)應(yīng)于內(nèi)室深度的預(yù)定的間距精確地決定所述層的位置。所述框架通常在內(nèi)室周 邊完全包圍半滲透層的邊緣，這避免了在裝置外表面出現(xiàn)半滲透層的粗糙的邊緣，并改善 生物相容性。有利地，支撐框架可僅由兩個(gè)元件形成，所述元件相互連接以限定所述層間的 間距并將它們固定就位。這避免了對(duì)置于所述層之間單獨(dú)間隔物的需求，其簡(jiǎn)化了制備方 法，并有助于提供的光滑的裝置外表面。所述支撐框架還可包含集成的裝載口，其有助于將 物質(zhì)引入裝置的內(nèi)室，并可簡(jiǎn)化制備方法。
[0039] 細(xì)胞包封裝置
[0040] 本發(fā)明的實(shí)施方案涉及用于保存活細(xì)胞的包封裝置。所述裝置通?？梢灾踩雱?dòng)物 中，諸如哺乳動(dòng)物，包括人。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述裝置包含能完全包封細(xì)胞于其中的、生 物相容的免疫隔離裝置和任選與之組合的一種或多種生物學(xué)活性劑。
[0041] 細(xì)胞保存在裝置中的室中。通常所述室被完全包圍，例如包括圍繞細(xì)胞的連續(xù)的 壁結(jié)構(gòu)，使得細(xì)胞不能從室中脫離。
[0042] 在一些實(shí)施方案中，可將細(xì)胞裝入所述室中的生物相容的基質(zhì)材料中或排列于其 上，諸如水凝膠。適合的基質(zhì)材料包括聚乙烯醇（PVA)、藻酸鹽、瓊脂糖、明膠、膠原蛋白、聚 乙二醇、纖維蛋白和脫乙酰殼多糖。所述基質(zhì)可以是例如凝膠、微珠或海綿形式。可在裝置 制備期間（即將細(xì)胞引入室中之前）將基質(zhì)加入室中，或者可在載入細(xì)胞的同時(shí)將基質(zhì)加 入室中。在一些實(shí)施方案中，可先將細(xì)胞與基質(zhì)（例如與多孔的微珠）組合，然后將包含細(xì) 胞的所述基質(zhì)載入室中。
[0043] 本文所述的包封裝置的實(shí)施方案不意欲限于某種裝置尺寸、形狀、設(shè)計(jì)、體積容量 和/或用于制備包封裝置的材料，除非在本文在獨(dú)立權(quán)利要求中另外限定。
[0044] 細(xì)胞
[0045] 可包封至本文描述的裝置中的細(xì)胞可以包括任何類型的動(dòng)物細(xì)胞、優(yōu)選哺乳動(dòng)物 細(xì)胞或人細(xì)胞。通常在植入后細(xì)胞對(duì)個(gè)體可具有治療益處。適合的細(xì)胞包括同種異體細(xì)胞 和異種細(xì)胞、自體細(xì)胞或其衍生物。例如，從個(gè)體獲得干細(xì)胞或體細(xì)胞并從這些細(xì)胞獲取治 療細(xì)胞群可能是合乎需要的。該過(guò)程通常降低對(duì)植入細(xì)胞的免疫應(yīng)答的風(fēng)險(xiǎn)。適用于包 封裝置的示例性的細(xì)胞類型包括多能干細(xì)胞或其衍生物的聚集的或單一的細(xì)胞懸液，優(yōu)選 誘導(dǎo)性多能干（iPS)細(xì)胞、更優(yōu)選人誘導(dǎo)性多能干（hiPS)細(xì)胞。在特定的實(shí)施方案中，細(xì) 胞可包含