用于细胞扩增的生物活性3D包封培养系统技术方案

提供了用于生长细胞的系统和方法。用于生长和储存细胞的胶囊包括限定内部区室的外壳和位于区室内的用于细胞附着的基质。所述基质包含聚合物和一种或多种粘附分子。用于细胞附着的基质可以是外壳的内表面和/或沉积在内部区室内的水凝胶。所述胶囊可以进一步包括粘附于基质的细胞，如干细胞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于细胞扩增的生物活性3D包封培养系统相关申请本申请要求2017年11月22日提交的美国临时申请No.62/589,934的权益。将以上申请的全部教导按引用并入本文中。
技术介绍
细胞存在于许多工业应用中，其范围从疫苗的生产到用作细胞疗法。细胞在生物反应器系统中的悬浮已经允许细胞培养的自动化和规模化以用于此类工业应用。特别令人关注和具有挑战性的是，锚定依赖性细胞(anchorage-dependentcell)作为二维(2D)组织培养处理表面上的单层培养，例如T-烧瓶、多层细胞设备[3，4]以及滚瓶或基于中空纤维的生物反应器系统[5，6]。最近，已经出现了向悬浮培养中培养锚定依赖性细胞的转变，因为悬浮培养具有以高于传统2D培养的更高空间效率形式提供高产量的能力，而传统2D培养需要逻辑上不切实际的平面生长表面积，特别是对于商业生产规模。微载体，最通常由聚苯乙烯制成并涂覆有胶原蛋白或层粘连蛋白用于细胞附着，使得能够在搅拌罐生物反应器中悬浮培养锚定依赖性细胞[7-10]。间充质干细胞(MSC)粘附于微载体，并在300mL至1000L范围的搅拌罐生物反应器中进行培养以进行大规模扩增[11]。基于微载体的生物反应器技术提供了显著优势，如大的表面积-体积比、过程控制、闭环采样和均一的培养条件[12-16]。尽管微载体技术具有优势，但仍然需要克服许多挑战，并且需要用于培养锚定依赖性细胞的改良系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的方法和系统提供了可以用于细胞扩增和/或储存的包封细胞培养系统。在一个实施方式中，本专利技术涉及用于生长或储存细胞如粘附细胞的胶囊。所述胶囊包括限定内部区室的外壳和位于内部区室内的用于细胞附着的基质。所述基质包括可以含有一种或多种粘附分子的聚合物。在另一个实施方式中，本专利技术涉及一种储存细胞的方法，其包括将细胞包封在胶囊中，所述胶囊具有限定内部区室的外壳和位于内部区室内的用于细胞附着的基质。细胞粘附于胶囊内部区室内的基质。在一些实施方式中，用于细胞附着的基质可以是外壳的内表面和/或沉积在内部区室内的水凝胶。水凝胶可以包含交联的聚乙二醇(PEG)、交联的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)或其组合。外壳可以包含聚合物，如聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、海藻酸盐、壳聚糖、与海藻酸盐或壳聚糖共聚的PEG以及与海藻酸盐或壳聚糖共聚的PEGDA，或其组合。其他聚合物可以包括聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚-L-赖氨酸(PLL)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酰胺聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基磷酸胆碱]-嵌段-(甘油单甲基丙烯酸酯)(PMPC-PGMA)、χ-乙炔-聚(叔-丁基丙烯酸酯)(PtBA)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(二乙烯基苯-共-缩水甘油基甲基丙烯酸酯)(P(DVB-GMA))、聚(酰胺胺)(PAMAM)、聚(D-葡糖酰胺亚乙基甲基丙烯酸酯)(poly(D-glucosamidoethylenemethacrylate))(PGAMA)、聚(2-乳酸生物酰胺乙基甲基丙烯酸酯)(PLAMA)、烷基硫醚末端功能化的聚(甲基丙烯酸)(PMAA-DDT)、聚(乙二醇)-膦(PEG-膦)、聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、聚(丙烯酸)-辛胺(PAA-辛胺)、聚(马来酸酐-alt-1-十八碳烯-嵌段-聚(乙二醇))(PMAO-PEG)。聚合物的其他实例可以在LadjR.等，Polymerencapsulationofinorganicnanoparticlesforbiomedicalapplications,Intl.J.ofPharm.,2013.458(1):p.230-241中找到，将其完整内容按引用并入本文中。在进一步的实施方式中，基质的粘附分子可以是影响细胞对材料的附着、细胞活力、细胞增殖、细胞存活、生长和/或细胞分化的粘附分子。例如，粘附分子可以是粘附肽，如RGDS(SEQIDNO:1)、YIGSR(SEQIDNO:2)、IKVAV(SEQIDNO:3)、REDV(SEQIDNO:4)、GKKQRFRHRNRKG(SEQIDNO:5)、RNIAEIIKDI(SEQIDNO:6)、KTRWYSMKKTTMKIIPFNR(SEQIDNO:7)，或其任意组合。另外或可选地，粘附分子可以是部分或全长蛋白质，如，例如，I型胶原蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、变性胶原蛋白(也称为明胶)、IV型胶原蛋白、(CorningLifeSciences，Bedford，MA)、聚L-赖氨酸(PLL)、聚D-赖氨酸(PDL)或其任意组合。与细胞表面受体(例如，CD3和CD28)结合的抗体和/或小分子(例如非肽小分子，如stemregulin或reversine)，例如激活细胞的分化程序以增强粘附的小分子，也可以是包括在用于细胞附着的基质上的粘附分子。在进一步的实施方式中，基质进一步包括生长因子，其可以位于内部区室中，如与聚合物缀合、包埋在水凝胶内和/或位于液体(例如，培养基)内。生长因子可以是，例如，FGF、TGF-β1、VEGF、PDGF-BB、PDGF、IGF1、干细胞因子(SCF)、促血小板生成素(thrombopoeitin)(TPO)、FMS样酪氨酸激酶3配体(Flt-3L)、促红细胞生成素、DL-1缺口配体、Wnt、基质衍生因子(SDF)-1、白介素(IL)-2、IL-3、IL-4、IL-6、IL-7、IL-15、IL-15R、CD40L、G-CSF、GM-CSF、4-1BB和BMP超家族成员，或其任意组合。在其他进一步的实施方式中，胶囊的外壳是多孔的，具有例如约10nm至约35nm，或约20nm的孔径。外壳可以进一步包括酶敏感性肽，如蛋白酶敏感性肽，或其他可溶解材料和缀合部分。在其他进一步的实施方式中，胶囊包括含DNA或含RNA的分子。含DNA或含RNA的分子可以位于内部区室中，如与聚合物缀合、包埋在水凝胶内和/或位于外壳内包含的液体(例如，培养基)中。含DNA或RNA的分子可以是例如cDNA、质粒DNA、可转座DNA(例如，使用睡美人转座子)、病毒载体(例如，腺相关病毒、逆转录病毒、慢病毒、Sendai病毒)、修饰的RNA、siRNA、miRNA、反义寡核苷酸、基因编辑分子，如CRISPR/gRNA、锌指核酸酶(例如，TALEN)和大范围核酸酶，以及含有这些分子的脂质囊泡，或其任意组合。在一些实施方式中，胶囊包括粘附于基质的细胞，如干细胞。所述细胞可以是例如间充质干细胞(MSC)、中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、Madin-Darby犬肾上皮(MDCK)细胞、Vero细胞、胰岛、外周血单核细胞、内皮祖细胞、血纤维细胞、骨髓细胞、T细胞、B细胞、树突细胞、CD34+细胞、NK细胞、单核细胞、肝细胞、神经干细胞、胃肠细胞、皮肤细胞、皮肤细胞祖细胞、癌细胞、杂交瘤细胞、原核细胞、HEK293T包装细胞系、酵母细胞、胰腺前体细胞、胚胎干细胞或诱导多能干细胞。可以通过将胶囊的多孔外壳暴露于细胞对细胞进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生长或储存细胞的胶囊，其包括：/n限定内部区室的外壳；和/n位于所述内部区室内的用于细胞附着的基质，/n其中所述基质包含聚合物和一种或多种粘附分子。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171122 US 62/589,9341.一种用于生长或储存细胞的胶囊，其包括：
限定内部区室的外壳；和
位于所述内部区室内的用于细胞附着的基质，
其中所述基质包含聚合物和一种或多种粘附分子。


2.根据权利要求1所述的胶囊，其中所述用于细胞附着的基质是所述外壳的内表面。


3.根据权利要求1所述的胶囊，其中所述用于细胞附着的基质是沉积在所述内部区室内的水凝胶。


4.根据权利要求3所述的胶囊，其中所述水凝胶包含交联的聚乙二醇(PEG)、交联的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)或其组合。


5.根据权利要求1-4任一项所述的胶囊，其中所述外壳包含选自以下的聚合物：聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、海藻酸盐、壳聚糖、与海藻酸盐或壳聚糖共聚的PEG、与海藻酸盐或壳聚糖共聚的PEGDA、聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚-L-赖氨酸(PLL)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基磷酸胆碱]-嵌段-(甘油单甲基丙烯酸酯)(PMPC-PGMA)、χ-乙炔-聚(叔-丁基丙烯酸酯)(PtBA)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(二乙烯基苯-共-缩水甘油基甲基丙烯酸酯)(P(DVB-GMA))、聚(酰胺胺)(PAMAM)、聚(D-葡糖酰胺亚乙基甲基丙烯酸酯)(PGAMA)、聚(2-乳糖生物酰胺基乙基甲基丙烯酸酯)(PLAMA)、烷基硫醚末端功能化的聚(甲基丙烯酸)(PMAA-DDT)、聚(乙二醇)-膦(PEG-膦)、聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、聚(丙烯酸)-辛胺(PAA-辛胺)和聚(马来酸酐-alt-1-十八碳烯-嵌段-聚(乙二醇))(PMAO-PEG)，或其组合。


6.根据权利要求1-5任一项所述的胶囊，其中所述一种或多种粘附分子包括粘附肽。


7.根据权利要求6所述的胶囊，其中粘附肽选自RGDS、YIGSR、IKVAV、REDV、GKKQRFRHRNRKG、RNIAEIIKDI和KTRWYSMKKTTMKIIPFNR，或其任意组合。


8.根据权利要求1-5任一项所述的胶囊，其中所述一种或多种粘附分子包括粘附蛋白。


9.根据权利要求8所述的胶囊，其中所述粘附蛋白选自I型胶原蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、变性胶原蛋白、IV型胶原蛋白和或其任意组合。


10.根据权利要求1-5任一项所述的胶囊，其中所述一种或多种粘附分子包括抗体。


11.根据权利要求10所述的胶囊，其中所述抗体是结合细胞表面受体的抗体。


12.根据权利要求10所述的胶囊，其中所述抗体是结合CD3、CD28和CD40中的至少一种的抗体。


13.根据权利要求1-5任一项所述的胶囊，其中所述一种或多种粘附分子包括非肽小分子。


14.根据权利要求13所述的胶囊，其中所述非肽小分子是非甾体抗炎分子。


15.根据权利要求13所述的胶囊，其中所述小分子是stemregulin、reversine或其组合。


16.根据权利要求1-5任一项所述的胶囊，其中所述一种或多种粘附分子是影响活力、增殖、存活、生长、分化或其任意组合的分子。


17.根据权利要求1-16任一项所述的胶囊，其中所述基质进一步包含生长因子。


18.根据权利要求17所述的胶囊，其中所述生长因子与所述聚合物缀合。


19.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述内部区室包括包含生长因子的液体。


20.根据权利要求16-19任一项所述的胶囊，其中所述生长因子选自FGF、TGF-β1、VEGF、PDGF-BB、PDGF、IGF1、干细胞因子(SCF)、促血小板生成素(TPO)、FMS样酪氨酸激酶3配体(Flt-3L)、促红细胞生成素、DL-1缺口配体、Wnt、基质衍生因子(SDF)-1、白介素(IL)-2、IL-3、IL-4、IL-6、IL-7、IL-15、IL-15R、CD40L、G-CSF、GM-CSF、4-1BB和BMP超家族成员，或其任意组合。


21.根据权利要求1-20任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·帕雷卡旦，A·埃加兹，
申请(专利权)人：新泽西州立罗格斯大学，
类型：发明
国别省市：美国;US