包括处于心脏分化过程中的人细胞的细胞微区室、从这种微区室获得的组织及其用途制造技术

本发明专利技术涉及细胞微区室，每个微区室包括围绕至少一个空腔依次组织的：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括处于心脏分化过程中的人细胞的细胞微区室、从这种微区室获得的组织及其用途


[0001]本专利技术涉及使用特异性心脏组织治疗心脏病，尤其是治疗缺血性心脏病，所述特异性心脏组织是从含人细胞的特定细胞微区室获得的，所述人细胞表达心脏分化过程中被表达的基因。
现有技术
[0002]根据世界卫生组织的数据，心血管疾病，并且特别是缺血性心脏病(其通常会导致心肌梗死)，是世界上造成死亡的主要原因(Thomas,H.等人。2000
‑
2016年全球心血管疾病地图集：防控之路。Glob.Heart，13，143
–
163(2018))。
[0003]目前，尚无令人满意的解决方案来预防或治疗心肌缺血的后果，特别是治疗导致心脏衰竭和心脏骤停风险的心肌坏死。
[0004]最近，对于使用包括人胚胎干细胞和诱导多能干细胞在内的人多能干细胞(hPSC
‑
CMs)衍生的心肌细胞，对缺失或受损的心脏组织进行再生，以防止或治疗相关的心力衰竭，已经进行了研究(Desgres，M.&Menasch
é
，P.多能干细胞疗法的临床转译：挑战和思考。Cell Stem Cell25，594
–
606(2019)；Bertero，A.和Murry，C.E.心脏恢复的标志。Nat.Rev.Cardiol.15，579
–
580(2018)；Jiang,B.、Yan,L.、Shamul,J.G.、Hakun,M.和He,X.心肌梗死的干细胞疗法：生物工程领域一个充满希望的机会。Adv.Ther.3，1900182(2020)；Liew,L.C.、Ho,B.X.和Soh,B.S.修补一颗破碎的心：基于细胞疗法的当前策略和局限性。Stem Cell Res.Ther.11，1
–
15(2020))。
[0005]这些心肌细胞可用于其他应用，尤其是作为心脏生物起搏器来治疗窦房结功能障碍(Lee，J.H.、Protze，S.I.、Laksman，Z、Backx，P.H.和Keller，G.M.，从不同的中胚层群培育人多能干细胞衍生的心房和心室心肌细胞。Cell Stem Cell，21，179
–
194.e4(2017))，或者用于治疗先天性心脏病，如鼻中隔异常(Devalla，H.D.和Passier，R.多能干细胞的心脏分化及其对健康和疾病的心脏建模的影响。Sci.Transl.Med.，10，1
–
14(2018))，或者还用于疾病建模，或者用于测试药物和候选药物(Tzatzalos,E.、Abilez,O.J.、Shukla,P.和Wu,J.C.，工程化心脏组织和诱导多能干细胞：用于疾病建模、药物筛选和转化研究的宏观和微观结构。Adv.Drug Deliv.Rev.，96，234
–
244(2016))。
[0006]据估计，用于心肌梗死后患者的受损心脏组织再生所需的细胞量约为10亿(Laflamme,M.A.和Murry,C.E.心脏恢复。Nature，473，326
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335(2011))，这导至在心脏细胞疗法中使用hPSC
‑
CM衍生的心肌细胞目前不适于合适的临床规模。事实上，以工业规模产生心脏组织是复杂的，这是因为必须在适于组织存活和正常工作的足够温和的培养条件与不可避免地使细胞暴露于非生理应激(通常是生物反应器中的液体培养条件下的流体动力应激)的大量培养的制约之间做出折衷。特别是，利用hPSC产生心肌细胞的方法带来了以下问题：
[0007]‑
在分化成心肌细胞之前，悬液培养物中的hPSC聚集体形成不良：事实上，hPSC聚
集体的初步形成和均一性对于细胞繁殖至关重要，并因此对于分化后获得的心脏组织的质量至关重要；
[0008]‑
由于hPSC对生物反应器培养过程中剪切应力和冲击的敏感性，细胞损失严重(Lam,A.T.L.等人特定微载体旋转器培养物中人胚胎干细胞联合繁殖并分化为心肌细胞。Stem Cell Res.Ther.5，1
–
15(2014))；
[0009]‑
无法将hPSC的大规模扩增与心脏分化相结合(Le,M.N.T.和Hasegawa,K.，人多能干细胞的扩增培养和心肌细胞的产生。Bioengineering，6，(2019))。
[0010]限制生物反应器中以悬液状态进行心脏分化时的这些缺陷的已知解决方案需要：
[0011]‑
使用微载体，以及暂时停止搅拌(Ting,S.、Chen,A.、Reuveny,S.和Oh,S.一种间歇摇摆平台，用于在混悬微载体培养期间将人多能干细胞综合扩增和分化为心肌细胞。Stem Cell Res.13，202
‑
213(2014))
[0012]‑
或者在心脏分化过程中使用对剪切不太敏感的细胞系(Laco,F.等人选择人诱导的多能干细胞系优化综合悬液微载体生物反应器中的心肌细胞分化。Stem Cell Res.Ther.11，1
‑
16(2020))。
[0013]但是，这些解决方案并不是最佳的。特别是：
[0014]‑
微载体仍然会使细胞暴露于可能难以消除的机械应力，
[0015]‑
停止搅拌无法使分化所需的营养物质和产物均匀扩散，并且
[0016]‑
对单个起始细胞系的限制是极其严格的并具有限制性。
[0017]还已知也可以通过直接在水凝胶原液中进行培养以减少分化为心肌细胞过程中的细胞损失(Kerscher,P.等人通过将多能干细胞包封在明胶甲基丙烯酰中直接产生人心脏组织。ACS Biomater.Sci.Eng.3，1499
–
1509(2017)；Li,Q.等人用于人多能干细胞扩增和分化的可扩展和生理相关微环境。Biofabrication 10，(2018))，但这些方法与传统的生物反应器培养不兼容。为了使该方法与工业中使用的生物反应器兼容，通过将细胞包封在水凝胶中进行了试验，但这些试验仅限于小鼠干细胞(Agarwal，P.等人用于小型化3D细胞和组织工程的仿生核
‑
壳平台。Part.Part.Syst.Charact.32，809
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816(2015)，Chang,S.等人用于心脏分化的多能干细胞在基于乳液的水凝胶微球中的包封。Biotechnol.Prog.btpr.2986(2020)doi:10.1002/btpr.2986；Zhao,S.等人用于治疗心肌梗死的多能干细胞可注射包封聚集体的生物工程。Nat.Commun.7，1
‑
12(2016))。
[0018]最后，已知心肌细胞在心脏内递送后的细胞保留非常差。(Hou,D.等人心肌内、冠状动脉内和间质逆行冠状动脉静脉递送后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维细胞微区室(10)，包括围绕至少一个空腔(18)依次组织的：
‑
至少一层处于细胞分化成心脏细胞过程中的人细胞内层(16)，其表达至少一种选自PDGFRα、MESP
‑
1、NKX2
‑
5、GATA4、MEF2C、TBX20、ISL1、TBX5的基因，
‑
至少一层等渗水溶液中间层(14)，以及
‑
至少一层水凝胶外层(12)，所述内层具有可变厚度，所述内层的最大厚度(t2)和最小厚度(t1)之比大于或等于2，所述内层的最小厚度(t1)和最大厚度(t2)是沿着穿过蜂窝结构几何中心的线段(22)测量的，所述蜂窝结构是所述内层和所述一个或多个空腔(18、18
‑
1、18
‑
2)形成的，介于所述内层和所述中间层的界面与所述内层和所述空腔(18、18
‑
、18
‑
2)的界面之间，和/或介于所述内层和所述空腔(18
‑
1)的界面与所述内层和另一个空腔(18
‑
2)的界面之间。2.根据权利要求1所述的细胞微区室(10)，其特征在于，所述内层(16)的最大厚度(t2)和最小厚度(t1)之比大于或等于5。3.根据权利要求1或2所述的细胞微区室(10)，其特征在于，所述等渗水溶液中间层(14)含有能够与整联蛋白结合的肽或拟肽序列。4.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，其包括至少两个空腔(18
‑
1、18
‑
2)。5.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，所述内层(16)的人细胞是从人多能干细胞获得的。6.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于其是封闭的。7.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，所述水凝胶外层(12)至少包含藻酸盐。8.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，其具有球形或细长的形状。9.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，其具有空心球体、空心卵形、空心圆柱体或空心球体的形状。10.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，其直径或最小直径在10μm到1mm之间。11.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，其最大直径在10μm到50cm之间。12.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，所述内层(16)中处于细胞分化成心脏细胞过程中的人细胞数量在1到100 000个细胞之间。13.根据上述权利要求中任一项所述的细胞微区室(10)，其特征在于，所述内层中处于细胞分化成心脏细胞过程中的人细胞数量在50到50 000个细胞之间。14.一种系列的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：树蛙疗法，
类型：发明
国别省市：