基于干细胞的器官和组织的产生的方法技术

本申请公开了一种用于在非人类动物中产生人体组织的方法，包括：(i)产生人类幼稚状态干细胞并将其注射到非人类动物的囊胚或胚胎中以产生嵌合动物；(ii)获得来自嵌合动物的人体组织或细胞中分泌或制得的人体组织、器官、细胞或因子；和(iii)将所收获的材料移植或给予人体，从而在非人类动物中产生人体组织。

The methods of producing organs and tissues based on stem cells

The invention discloses a method for producing human tissue in non-human animal which comprises: (I) from human naive stem cells and injected them into the non human animal embryos or blastocysts to produce chimeric animal; (II) secreting or prepared human tissues or cells from chimeric animal the human body tissues, organs, cells or factor; and (III) material will transplant harvest or give the body to produce human tissue in non-human animal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于干细胞的器官和组织的产生的方法
本申请涉及在非人类动物中创建人体组织的方法。本申请还涉及在非人类动物上的药物测试，因为它涉及存在于非人类动物中的人体组织。本申请还涉及用从非人类动物获得的人体组织或器官治疗患者的方法。本申请还涉及产生能够掺入人体细胞和组织的转基因动物的方法。
技术介绍
目前，在通过将干细胞插入发育中的胚胎或囊胚制造嵌合动物的领域有相当多的研究。最终目标是能够在诸如牛、绵羊或猪的动物中产生人体器官或组织，其中所得到的器官或组织将用于移植到人体中。供体干细胞可以来自需要新的肝脏、心脏等的患者。如果成功，该技术将取代对器官供体的需求；目前大多数患者在确定合适的器官供体之前死亡。目前技术的存在是由于：1)制造一种不会产生心脏、胰腺、肺或其他器官或组织的基因敲除动物；2)通过将供体干细胞注射到另一个的桑葚胚或囊胚来制造嵌合动物；3)制造嵌合动物，其中受精或未受精的卵已经敲除了基因，使得它们不再具有形成特定器官或组织的能力，但是供体干细胞确实具有形成该特定器官或组织的能力，所以嵌合动物在靶向器官中可能具有高达100％的供体干细胞的DNA。这些技术已显示适用于多种物种的应用，如小鼠到大鼠，大鼠到小鼠。产生的器官的尺寸取决于受体动物的尺寸。然而，大鼠和小鼠是相近的物种。伦理问题可能会阻碍非人灵长类-人类嵌合体的产生。虽然更遥远的哺乳动物和人类的嵌合体可能会克服某些伦理问题，但试图产生非灵长类物种-人类嵌合体迄今为止失败了。一个问题是，至少在啮齿动物的例子中，只有幼稚状态的干细胞能够掺入桑葚胚或内细胞团并形成嵌合体。启动状态的干细胞则不能。本专利技术通过提供产生在幼稚状态的人类干细胞的方法来解决该问题，其用于产生非人类-人类嵌合动物也用于提供适合多能人类干细胞在非人类环境中生长的环境。本专利技术通过提供“人源化”宿主动物的方法来解决该问题，其通过从基因方面改变它们使得它们能够在非人类宿主动物中表达能够生长和扩增人体细胞的人类因子。
技术实现思路
I.在一个方面，本专利技术涉及在嵌合动物中测试潜在药剂的效力和毒性的方法，所述嵌合动物表达一些人类DNA或一些人类组织。在该方法中，表达人类的一些DNA或组织的动物是通过将人类幼稚干细胞导入非人体细胞或细胞群中产生的。在一个方面，非人体细胞是卵细胞，在另一个方面其为受精卵，在另一个方面，所述细胞是桑椹胚、囊胚或胚胎。出于伦理的考虑或其他原因，有利的是产生嵌合动物，其中整合的幼稚状态干细胞也是非人类的，但是其为与受体细胞、细胞群、桑椹胚、囊胚或胚胎不同的物种。在以上方法中，维持干细胞处于幼稚状态或将已启动的干细胞恢复到幼稚状态的试剂可以是NME蛋白、2i、5i，或抑制剂、化学品的其他混合物，或核酸。NME蛋白可以是NME1二聚物、NME7单体、NME7-AB、NME7-X1、NME6二聚物、或细菌NME。非人类哺乳动物可以是诸如小鼠或大鼠的啮齿动物，包括猕猴、恒河、猿、黑猩猩、倭黑猩猩等的灵长类动物，或包括猪、绵羊、牛等的家畜。嵌合动物可以具有基因缺陷、具有诱发的疾病，或者同时产生或从源自人类的细胞植入的癌症。在以上方法中，非人类动物可以是转基因的，其中该动物在生殖细胞或体细胞中表达人MUC1或MUC1*或NME蛋白，其中生殖细胞或体细胞包含引入所述动物的重组人MUC1或MUC1*或NME基因序列。表达人MUC1或MUC1*或NME蛋白的基因可以处于诱导型启动子的控制之下。启动子可以诱导性响应在非人类动物中自然发生的蛋白或者在发育前、后或期中给予动物的试剂。或者，非人类动物可以是转基因的，其中动物在生殖细胞或体细胞中表达其天然的序列MUC1或MUC1*或NME蛋白，其中生殖细胞或体细胞包含引入所述动物的重组天然种类的MUC1或MUC1*或NME基因序列。NME种类可以是NME7、NME7-X1、NME1、NME6、或细菌NME。在以上方法中，维持干细胞处于幼稚状态或将已启动的干细胞恢复到幼稚状态的试剂可以是NME蛋白、2i、5i，或抑制剂、化学品的其他混合物，或核酸。NME蛋白可以是NME1二聚物、NME7单体、NME7-AB、NME7-X1、NME6二聚物、或细菌NME。在该方法中，所述试剂可以抑制MBD3、CHD4、BRD4或JMJD6的表达。所述试剂可以是抗MBD3、CHD4、BRD4或JMJD6的siRNA，或抗编码上调MBD3、CHD4、BRD4或JMJD6表达的蛋白的任何基因的siRNA。癌干细胞可以以CXCR4或E-cadherin(CDH1)的表达相比较癌细胞或正常细胞的增加为特征。在另一个方面，本专利技术涉及一种用于在非人类哺乳动物中从异种移植物中产生组织的方法，包括：(i)产生转基因非人类哺乳动物，其中所述哺乳动物在生殖细胞和体细胞中表达人MUC1或MUC1*或NME蛋白，其中所述生殖细胞和体细胞含有引入到所述哺乳动物中的重组人MUC1或MUC1*或NME基因序列，其中所述基因序列的表达可以处于诱导型和阻抑型调控序列的控制下；(ii)将异源起源的干细胞或祖细胞转移到非人类哺乳动物中，使得该基因可被诱导表达以增加干细胞或祖细胞的数量；以及(iii)抑制基因表达以从异种移植的干细胞产生组织。在该方法中，在步骤(iii)中，基因表达抑制可以通过将干细胞与组织分化因子接触而实施，或者在步骤(iii)中，基因表达抑制可以在哺乳动物中自然地实施以响应自然产生的宿主组织分化因子。转移的细胞可以是人类的。所述组织可以是器官。NME蛋白可以是NME7、NME7-AB、NME7-X1、NME1、NME6、或细菌NME。所述动物可以是哺乳动物、啮齿动物、灵长类动物或家养动物如猪、绵羊或牛物种。II.在其他方面，本专利技术涉及制造具有至少一些人体细胞或细胞群的动物，其中DNA中的至少一些是人类来源的。这样的动物可以生长人体组织，包含一些人体细胞或包含一些人类DNA用于产生人体或类人体组织的细胞的组织。在其他情况下，这样的动物生长包括至少一些人体细胞的器官。在其他情况下，这样的动物生长完全由人体细胞组成的器官。在另外的情况下，宿主动物甚至在开发生长人体四肢后能够在基因上或者分子上进行操纵。其中制得或选自其中的四肢、神经、血管、组织、器官或因素，将随后从动物中获得并用于多种目的，包括但不限于：1)移植于人体；2)给予人体用于医药效益，包括抗衰老；以及3)科学实验，包括药物试验和疾病建模。在一个方面，本专利技术涉及一种用于在非人类动物中产生人体组织的方法，包括：(i)产生人类幼稚状态干细胞并将其注射到非人类动物的受精卵、桑椹胚、囊胚或胚胎中，以使得产生嵌合动物；(ii)收获由来自嵌合动物的人体组织或细胞中分泌或在其中制得的人体组织、器官、细胞或因子；以及(iii)将收获的材料移植到或给予人体。可以使用NME7、NME7-AB、NME7-X1或二聚NME1产生幼稚状态干细胞。幼稚干细胞可以是iPS细胞，其在含有NME7、NME7-AB、NME7-X1或二聚NME1的培养基中重编程。或者，幼稚干细胞可以是胚胎干细胞，其在含有NME7、NME7-AB、NME7-X1或二聚NME1的培养基中培养。可以在基因上改变囊胚或胚胎的非人体细胞。以及基因改变可以导致宿主动物不能产生特定的组织或器官。基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在非人类哺乳动物宿主中产生人体组织或器官的方法，包括：(i)产生人幼稚状态干细胞并将其注射到非人类动物宿主的受精卵、桑椹胚、囊胚、胚胎或发育中的胎儿，以使得产生嵌合动物；(ii)收获由来自嵌合动物的人体组织或细胞分泌或在其中制得的人体组织、器官、细胞或因子；(iii)将收获的材料移植到或给予人体以产生人体组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.01 US 62/187,638;2015.09.29 US 62/234,0351.一种用于在非人类哺乳动物宿主中产生人体组织或器官的方法，包括：(i)产生人幼稚状态干细胞并将其注射到非人类动物宿主的受精卵、桑椹胚、囊胚、胚胎或发育中的胎儿，以使得产生嵌合动物；(ii)收获由来自嵌合动物的人体组织或细胞分泌或在其中制得的人体组织、器官、细胞或因子；(iii)将收获的材料移植到或给予人体以产生人体组织。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用NME7、NME7-AB、NME7-X1、NME6或二聚NME1产生幼稚状态干细胞。3.根据权利要求2所述的方法，其中幼稚干细胞是iPS细胞，其在含有NME7、NME7-AB、NME6、NME7-X1或二聚NME1的培养基中重编程。4.根据权利要求2所述的方法，其中幼稚干细胞是胚胎干细胞，其在含有NME7、NME7-AB、NME6、NME7-X1或二聚NME1的培养基中培养。5.根据权利要求1所述的方法，其中从基因上改变囊胚或胚胎的非人体细胞。6.根据权利要求5所述的方法，其中基因改变导致在宿主动物中不能产生特定的组织或器官。7.根据权利要求1所述的方法，其中维持干细胞处于幼稚状态或将已启动的干细胞恢复到幼稚状态的试剂是NME蛋白、2i、5i、化学品或核酸。8.根据权利要求7所述的方法，其中NME蛋白是NME1二聚物、NME7单体、NME7-AB、NME6二聚物或细菌NME。9.根据权利要求1所述的方法，其中非人类动物是啮齿动物、猪牛、绵羊或灵长类动物。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述啮齿动物是小鼠或大鼠。11.根据权利要求3所述的方法，其中NME蛋白作为单个生长因子存在于无血清的培养基中。12.根据权利要求1所述的方法，其中非人类动物宿主表达NME蛋白，其具有与将产生的干细胞种类的天然序列同源的序列。13.根据权利要求12所述的方法，其中NME蛋白是NME7、NME7-AB、NME7-X1、或二聚的NME1或NME6。14.根据权利要求13所述的方法，其中NME蛋白是NME7。15.根据权利要求12所述的方法，其中NME蛋白与将产生的干细胞种类的天然NME蛋白序列至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％同源。16.根据权利要求14所述的方法，其中NME蛋白与将产生的干细胞种类的天然序列至少60％同源。17.根据权利要求14所述的方法，其中NME蛋白与将产生的干细胞种类的天然序列至少70％同源。18.一种NME蛋白，其具有与小鼠天然NME蛋白至少75％同源的序列。19.一种NME蛋白，其具有与大鼠天然NME蛋白至少75％同源的序列。20.一种NME蛋白，其具有与猪天然NME蛋白至少75％同源的序列。21.一种NME蛋白，其具有与绵羊天然NME蛋白至少75％同源的序列。22.一种NME蛋白，其具有与牛天然NME蛋白至少75％同源的序列。23.一种NME蛋白，其具有与食蟹猴天然NME蛋白至少75％同源的序列。24.一种NME蛋白，其具有与猕猴天然NME蛋白至少75％同源的序列。25.一种NME蛋白，其具有与黑猩猩天然NME蛋白至少75％同源的序列。26.一种NME蛋白，其具有与倭黑猩猩天然NME蛋白至少75％同源的序列。27.一种NME蛋白，其具有与大猩猩天然NME蛋白至少75％同源的序列。28.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是非人类的。29.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是灵长类动物的。30.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是猕猴、黑猩猩、猿、倭黑猩猩或大猩猩的。31.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是非灵长类动物的。32.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是啮齿动物的。33.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是小鼠或大鼠的。34.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是哺乳动物的。35.一种抗体，其结合于包含MUC1*的胞外结构域的序列的肽，其中所述序列是猪、牛或绵羊的。36.一种用于产生干细胞的方法，在体细胞或培养的干细胞中诱导多能性，包括将细胞与NME蛋白和/或抗MUC1*抗体相接触的步骤，其中NME蛋白与供体细胞的序列至少75％同源，且抗MUC1*抗体结合于包含MUC1*胞外结构域的序列的肽，其中所述序列与所贡献细胞的物种的天然序列至少75％同源。37.一种治疗需要所产生的组织或器官的人的方法，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·巴姆达德，B·斯马格，M·卡特，A·斯图尔特，
申请(专利权)人：米纳瓦生物技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US