工程化的三维结缔组织构建体及其制备方法技术

本文公开了包含结缔组织细胞的工程化的、活的三维结缔组织构建体。在一些实施方案中，该结缔组织细胞源自多能细胞，如间充质干细胞/基质细胞。在一些实施方案中，这些细胞彼此凝聚。在一些实施方案中，已将多能细胞暴露于一种或多种分化信号以提供活的三维结缔组织构建体。在一些实施方案中，该构建体在使用时基本上不含预形成的支架。本文还公开了用于移植的植入物、用于体外实验的结缔组织构建体阵列，及它们的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2012年6月19日提交的美国申请序列号61/661,768的权益，并且是2013年3月13日提交的美国申请序列号13/801,780的继续申请，二者均通过引用整体并入本文。
技术介绍
医疗行业面临着许多紧迫的问题。截至2012年6月，有114,636名患者因需要器官移植而在器官分享联合网络(United Network for Organ Sharing，UNOS)上登记。根据UNOS，在2012年1月至3月之间，只进行了6,838例移植。与进行的移植相比，每年有更多的患者加入UNOS名单，导致等待移植的患者人数净增长。此外，一种新的药物化合物的研发成本约为18亿美元。参见Paul等(2010).How to improve R&D productivity:the pharmaceutical industry's grand challenge，Nature Reviews Drug Discovery 9(3)：203-214。药物发现是发现和/或设计药物的过程。药物发现的过程通常至少包括以下步骤：确认候选物、合成、表征、筛选和分析治疗效果。虽然在技术上和对生物系统的了解上有所进展，但药物发现仍旧是一个冗长、昂贵且低效的过程，且新治疗剂发现率较低。
技术实现思路
在一方面，本文公开了工程化的、活的三维结缔组织构建体，其包含：彼此凝聚以提供活的三维结缔组织构建体的结缔组织构建细胞；其中该构建体基本不含预形成的支架。在一些实施方案中，该构建体在使用时基本不含预形成的支架。在一些实施方案中，该构建体是不受神经支配的。在一些实施方案中，该结缔组织细胞包含在体外源自多能细胞的结缔组织细胞。在一些实施方案中，该多能细胞包含以下一种或多种：组织特异性祖细胞、间充质干细胞/基质细胞、诱导的多潜能干细胞和胚胎干细胞。在一些实施方案中，该多能细胞源自哺乳动物脂肪组织。在其他实施方案中，该多能细胞源自哺乳动物骨髓。在又一些实施方案中，该多能细胞源自非脂肪、非骨髓组织来源。在一些实施方案中，在构建体的制造之前将多能细胞暴露于一种或多种分化信号。在一些实施方案中，在构建体的制造期间将多能细胞暴露于一种或多种分化信号。在一些实施方案中，在构建体的制造之后将多能细胞暴露于一种或多种分化信号。在一些实施方案中，该构建体是生物打印的。在进一步的实施方案中，该构建体进一步包含挤出化合物，该挤出化合物改善细胞对于生物打印的适用性。在一些实施方案中，所述结缔组织选自：骨、软骨、腱和韧带。在一些实施方案中，所述构建体进一步包含下列细胞类型中的一种或多种：血管细胞、内皮细胞、成纤维细胞、周细胞、干细胞/祖细胞、免疫细胞。在一些实施方案中，该构建体基本上是片、块(patch)、环、管、立方体、多面体或球体的形式。在一些实施方案中，该构建体基本上是模拟天然人类结缔组织在体内的形状或架构的形状的形式。在一些实施方案中，该构建体用于植入受试者的损伤、病变或退化部位。在一些实施方案中，该构建体进一步包含一种或多种离散的填料体，每种填料体包含生物相容性材料，其中一种或多种填料体在凝聚的细胞中创建间隙或空间。在进一步的实施方案中，每种填料体基本上抵抗细胞的迁移和向内生长。在另一方面，本文公开了工程化的、活的三维结缔组织构建体的阵列，每种构建体均通过包括以下步骤的过程来制造：将多能细胞暴露于一种或多种分化信号以提供活的三维结缔组织构建体；其中每种结缔组织构建体基本不含预形成的支架；其中每种结缔组织构建体均在培养物中保持。在一些实施方案中，每种构建体在使用时基本不含任何预形成的支架。在一些实施方案中，每种构建体均是不受神经支配的。在一些实施方案中，所述多能细胞包含以下一种或多种：组织特异性祖细胞、间充质干细胞/基质细胞、诱导的多潜能干细胞和胚胎干细胞。在一些实施方案中，该多能细胞源自哺乳动物脂肪组织。在其他实施方案中，该多能细胞源自哺乳动物骨髓。在又一些实施方案中，该多能细胞源自非脂肪、非骨髓组织来源。在一些实施方案中，在构建体的制造之前将多能细胞暴露于一种或多种分化信号。在一些实施方案中，在构建体的制造期间将多能细胞暴露于一种或多种分化信号。在一些实施方案中，在构建体的制造之后将多能细胞暴露于一种或多种分化信号。在一些实施方案中，每种构建体均是生物打印的。在一些实施方案中，所述结缔组织选自：骨、软骨、腱和韧带。在一些实施方案中，所述构建体进一步包含下列细胞类型中的一种或多种：内皮细胞、成纤维细胞、干细胞/祖细胞、周细胞、卫星细胞或血管细胞。在一些实施方案中，一种或多种结缔组织构建体是包含一种或多种结缔组织的复合组织构建体。在进一步的实施方案中，一种或多种结缔组织构建体是包含结缔组织和非结缔组织的复合组织构建体。在更进一步的实施方案中，一种或多种结缔组织构建体是包含骨组织和非结缔组织的复合组织构建体。在一些实施方案中，所述阵列用于体外分析。在进一步的实施方案中，该阵列用于以下一种或多种：药物发现、药物检测、毒理学检测、疾病建模、三维生物学研究和细胞筛选。在一些实施方案中，一种或多种分化信号包括机械、生物机械、可溶性或物理信号，或它们的组合。在一些实施方案中，一种或多种构建体进一步包含一种或多种离散的填料体，每种填料体包含生物相容性材料，其中一种或多种填料体在凝聚的细胞中创建间隙或空间。在进一步的实施方案中，每种填料体基本上抵抗细胞的迁移和向内生长。在另一方面，本文公开了制造活的三维结缔组织构建体的方法，其包括：孵育包含已沉积到支持体上并暴露于一种或多种分化信号的多能细胞的生物墨水，从而允许该生物墨水凝聚并形成活的三维结缔组织构建体，其中所述孵育的持续时间为约1小时至约30天。在一些实施方案中，该多能细胞包含以下一种或多种：间充质干细胞/基质细胞、诱导的多潜能干细胞和胚胎干细胞。在一些实施方案中，该多能细胞源自哺乳动物脂肪组织。在其他实施方案中，该多能细胞源自哺乳动物骨髓。在又一些实施方案中，该多能细胞源自非脂肪、非骨髓组织来源。在一些实施方案中，在将生物墨水沉积到支持体上之前约1-21天至将生物墨水沉积到支持体上之后约1-21天之间的一个或多个时间间隔时，将结缔组织细胞暴露于一种或多种分化信号。在一些实施方案中，生物墨水通过生物打印而沉积。在一些实施方案中，所述构建体在使用时基本不含任何预形成的支架。在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工程化的、活的三维结缔组织构建体，其包含：彼此凝聚以提供活的三维结缔组织构建体的结缔组织细胞；其中该构建体在使用时基本上不含预形成的支架。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.19 US 61/661,768;2013.03.13 US 13/801,7801.一种工程化的、活的三维结缔组织构建体，其包含：彼此凝聚
以提供活的三维结缔组织构建体的结缔组织细胞；其中该构建体在使用
时基本上不含预形成的支架。
2.如权利要求1所述的构建体，其中该构建体是不受神经支配的。
3.如权利要求1所述的构建体，其中所述结缔组织细胞包含在体
外源自多能细胞的结缔组织细胞。
4.如权利要求3所述的构建体，其中所述多能细胞包含以下一种
或多种：组织特异性祖细胞、间充质干细胞/基质细胞、诱导的多潜能干
细胞和胚胎干细胞。
5.如权利要求3所述的构建体，其中所述多能细胞源自哺乳动物
脂肪组织。
6.如权利要求3所述的构建体，其中所述多能细胞源自哺乳动物
骨髓。
7.如权利要求3所述的构建体，其中所述多能细胞源自非脂肪、
非骨髓组织来源。
8.如权利要求3所述的构建体，其中在该构建体的制造之前将所
述多能细胞暴露于一种或多种分化信号。
9.如权利要求3所述的构建体，其中在该构建体的制造期间将所
述多能细胞暴露于一种或多种分化信号。
10.如权利要求3所述的构建体，其中在该构建体的制造之后将所
述多能细胞暴露于一种或多种分化信号。
11.如权利要求1所述的构建体，其中该构建体是生物打印的。
12.如权利要求11所述的构建体，其进一步包含挤出化合物，该挤
出化合物改善所述细胞对于生物打印的适用性。
13.如权利要求1所述的构建体，其中所述结缔组织选自：骨、软
骨、腱和韧带。
14.如权利要求1所述的构建体，其进一步包含下列细胞类型中的

\t一种或多种：血管细胞、内皮细胞、成纤维细胞、周细胞、干细胞/祖细
胞、免疫细胞。
15.如权利要求1所述的构建体，其基本上是片、块、环、管、立
方体、多面体或球体的形式。
16.如权利要求1所述的构建体，其基本上是模拟天然人类结缔组
织在体内的形状或架构的形状的形式。
17.如权利要求1所述的构建体，其用于植入受试者的损伤、病变
或退化部位。
18.如权利要求1所述的构建体，其进一步包含一种或多种离散的
填料体，每种填料体包含生物相容性材料，其中所述一种或多种填料体
在凝聚的细胞中创建间隙或空间。
19.如权利要求18所述的构建体，其中每种填料体基本上抵抗细
胞的迁移和向内生长。
20.工程化的、活的三维结缔组织构建体的阵列，每种构建体均通
过包括以下步骤的过程来制造：将多能细胞暴露于一种或多种分化信号
以提供活的三维结缔组织构建体；其中每种结缔组织构建体在使用时基
本上不含预形成的支架；其中每种结缔组织构建体均在培养物中保持。
21.如权利要求20所述的阵列，其中每种构建体均是不受神经支
配的。
22.如权利要求20所述的阵列，其中所述多能细胞包含以下一种
或多种：组织特异性祖细胞、间充质干细胞/基质细胞、诱导的多潜能干
细胞和胚胎干细胞。
23.如权利要求20所述的阵列，其中所述多能细胞源自哺乳动物
脂肪组织。
24.如权利要求20所述的阵列，其中所述多能细胞源自哺乳动物
骨髓。
25.如权利要求20所述的阵列，其中所述多能细胞源自非脂肪、
非骨髓组织来源。
26.如权利要求20所述的阵列，其中在所述构建体的制造之前将

\t所述多能细胞暴露于一种或多种分化信号。
27.如权利要求20所述的阵列，其中在所述构建体的制造期间将
所述多能细胞暴露于一种或多种分化信号。
28.如权利要求20所述的阵列，其中在所述构建体的制造之后将
所述多能细胞暴露于一种或多种分化信号。
29.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明·R·谢佛德，莎伦·C·普雷斯内尔，艾伯特·J·埃维尔格，
申请(专利权)人：奥加诺沃公司，
类型：发明
国别省市：美国;US