用于产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法技术

提供了用于通过使用三维细胞培养过程产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法、干细胞的三维细胞聚集体在产生细胞外囊泡中的用途、包含高浓度细胞外囊泡的干细胞的三维细胞聚集体的培养物，以及包含所述培养物的药物组合物。

A method for producing extracellular vesicles derived from stem cells

A method for generating extracellular vesicles derived from stem cells by using a three-dimensional cell culture process, the use of three-dimensional cell aggregates of stem cells in the production of extracellular vesicles, a culture of three-dimensional cell aggregates containing high concentration of extracellular vesicles, and a pharmaceutical composition containing the culture are provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法
本公开涉及一种使用三维细胞培养过程产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法、干细胞的三维细胞聚集体在产生细胞外囊泡中的用途、包含高浓度细胞外囊泡的干细胞的三维细胞聚集体的培养物，以及包含所述培养物的药物组合物。
技术介绍
作为用于治疗无法治愈/难治性疾病的新范例，成人干细胞疗法已广泛应用于临床试验，并已报道了许多成功病例。然而，存在离体培养以增殖从患者或供体中提取/选择的干细胞期间，由异种血清(例如，胎牛/小牛血清)的内化引起的人畜共患病问题；当干细胞被移植到体内时，由干细胞特征(诸如有力的增殖能力、相对大的细胞大小等)引起的肿瘤形成问题；风险因素(诸如导致梗塞的血管闭塞等)，并且因此，有必要找到用于成功进行干细胞注射/移植的疗法的解决方案。此外，干细胞疗法的多功能性存在限制，因为当应用使用自体干细胞的疗法时，干细胞在干细胞的细胞外增殖能力、对病变的迁移能力、治疗因子分泌能力等方面的治疗功效在患者之间不同。因此，已积极地进行了许多研究以避免可能由直接使用上述活干细胞引起的各种风险因素或问题。一些研究已报道了源自干细胞的细胞外囊泡可代替干细胞的治疗功能的结果(细胞和分子生命科学(Cell.Mol.LifeSci.)(2011)68:2667–2688)。已出现了使用源自干细胞的细胞外囊泡的疗法，其可代替活干细胞的直接注射/移植。所述疗法在临床前试验中显示出许多功效，并且据报道一些病例已进入临床试验。通过从患者或供体中提取和选择干细胞并使其在二维培养板中增殖来进行现有的干细胞培养。已知当在实验室中在二维培养板中培养成体干细胞时，生物学特性诸如原始干细胞能力和治疗因子分泌能力显著降低。源自干细胞的细胞外囊泡的多项临床前研究已证明了它们的治疗功效，但通过现有二维培养技术在实验室中培养的干细胞具有非常低的细胞外囊泡分泌能力。因此，存在的问题是细胞外囊泡的产率太低而不能用作治疗剂。最近，据报道，通过在低氧条件下培养间充质干细胞，相当成功地增强了干细胞的细胞外囊泡分泌。然而，产率仍然很低，并且不足以应用于临床治疗。为了将治疗性源自干细胞的细胞外囊泡的应用范围从研究阶段扩展到实际临床治疗，需要开发以足以向患者施用的量大量生产细胞外囊泡的技术。
技术实现思路
技术问题为了解决这种低产率的问题，提供了一种以临床适用规模大量生产源自干细胞的细胞外囊泡的方法，其中进行干细胞的三维培养以形成类似于体内环境的条件，从而增加干细胞的活性和功能性。一方面提供了一种产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法，所述方法包括进行干细胞的三维培养。另一方面提供了一种用于产生源自干细胞的细胞外囊泡的组合物，所述组合物包含通过干细胞的三维培养形成的干细胞聚集体。又一方面提供了通过干细胞的三维培养形成的干细胞聚集体在产生源自干细胞的细胞外囊泡中的用途。又一方面提供了一种通过培养干细胞聚集体获得的培养物。又一方面提供了一种包含通过培养干细胞聚集体获得的培养物的药物组合物。技术方案已证明，干细胞的三维培养允许细胞自发地聚集以形成细胞聚集体，并且产生类似于干细胞所起源于的三维组织的体内细胞增殖环境和/或条件的环境和/或条件，并且因此，即使在实验培养期间，也可恢复或增强干细胞的原始生物活性，包括干细胞性、治疗因子分泌能力等。例如，当通过三维培养来培养间充质干细胞(MSC)时，发生细胞的自聚集，这类似于体内间充质组织中产生的间充质凝聚事件，并且因此，可恢复或增强干细胞的原始生物活性。因此，这表明当通过干细胞的三维培养形成细胞聚集体时，产生了类似体内的微环境，并且干细胞的原始活性被恢复或增强，并且因此，可以大量生产由干细胞分泌的细胞外囊泡。本公开的一方面提供了一种产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法，所述方法包括进行干细胞的三维培养。如本文所用，干细胞可用于包括胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞(iPS细胞)和祖细胞。例如，干细胞可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种：胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞和祖细胞。干细胞可以是同源干细胞和/或自体干细胞。胚胎干细胞可以是源自胚胎的干细胞，其中干细胞具有分化成任何组织的细胞的能力。诱导多能干细胞(iPS细胞)也称为去分化干细胞并且是指具有多能性的细胞，如通过将细胞分化相关基因注入到分化的体细胞中并且在分化之前将其返回细胞阶段而诱导的胚胎干细胞。类似于干细胞，祖细胞具有分化成特定类型细胞的能力，但祖细胞比干细胞更具特异性和靶向性，并且与干细胞不同，其经历有限数量的分裂。祖细胞可以是间充质祖细胞，但不限于此。在本公开中，祖细胞包括在干细胞的类别中，并且除非另有说明，否则“干细胞”被解释为包括祖细胞。成体干细胞是从脐血(脐带血)或成人骨髓、血液、神经等中提取的干细胞，并且是指在它们即将分化成特定器官细胞之前的原始细胞。成体干细胞可以是选自由以下各项组成的组的一种或多种：造血干细胞、间充质干细胞和神经干细胞。成体干细胞可以是哺乳动物例如人的成体干细胞。成体干细胞有利地用于治疗不可治愈/难治性疾病，因为各种成体干细胞用于再生医学中实际需要的各种器官，并且成体干细胞可在移植后根据器官的特性进行分化，而它们难以增殖并且趋于易于分化。在一个实施方案中，成体干细胞可以是间充质干细胞，例如，人间充质干细胞。间充质干细胞(MSC)，也称为间充质基质细胞(MSC)、多能基质细胞，其可分化成各种细胞，诸如成骨细胞、软骨细胞、肌细胞、脂肪细胞等。间充质干细胞可选自源自非骨髓组织(诸如胎盘、脐带血、脂肪组织、成人肌肉、角膜基质、婴儿牙齿牙髓等)的多能细胞。细胞外囊泡意指颗粒状结构，其中从细胞释放(分泌)到细胞外环境中的各种生物分子，诸如具有各种功能的蛋白质(例如，各种生长因子、趋化因子、细胞因子、转录因子等)、RNA(mRNA、miRNA等)、脂质被与生物分子源自的细胞的膜相同的脂双层膜包围。细胞外囊泡可以是源自干细胞的细胞外囊泡。源自干细胞的细胞外囊泡可以是由干细胞释放的具有约50nm至约1微米(μm)平均直径的任何囊泡，并且具体地，是由干细胞释放的具有约100nm至约1μm平均直径的囊泡(也称为微囊泡)或具有约50nm至约100nm平均直径的囊泡(也称为外来体)或其混合物。在本公开中，除非另有说明，否则细胞外囊泡、微囊泡和外来体可彼此互换使用而不管其大小。源自干细胞的细胞外囊泡是由囊泡所源自的干细胞的细胞膜包围的颗粒结构。源自干细胞的细胞外囊泡不仅可包括有用的生物分子(诸如蛋白质、核苷酸等)，而且还可包括作为囊泡膜的所有细胞膜组分，包括位于囊泡所源自的干细胞的细胞膜中的各种受体和通道，并且因此，源自干细胞的细胞外囊泡可在细胞与细胞的通信以及由干细胞通过细胞膜组分进行的与周围微环境的相互作用中起重要作用。此外，由于位于细胞外囊泡的膜中的各种受体可特异性结合存在于其他细胞的细胞膜或细胞外基质中的特定配体，因此可以靶向特定的细胞、组织或微环境。此外，在细胞外囊泡中，各种生物分子(诸如具有各种功能的蛋白质、RNA、脂质)被脂质双层膜包围，这可保护内部包封物免受降解酶和/或降解化学物质的影响，从而延长其保质期。因此，与从干细胞直接细胞外释放治疗上有用的生物分子相比，包围在细胞外囊泡中的生物分子的释放可允许更安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法，所述方法包括通过由三维细胞培养过程培养干细胞来产生三维细胞聚集体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种产生源自干细胞的细胞外囊泡的方法，所述方法包括通过由三维细胞培养过程培养干细胞来产生三维细胞聚集体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述干细胞是选自胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞和祖细胞中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述细胞外囊泡具有50nm至1μm的平均直径。4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述三维细胞培养过程中使用的培养容器或培养支持物的细胞培养空间的大小是50μm至250μm。5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述三维细胞培养过程中使用的所述培养容器或所述培养支持物的所述细胞培养空间的大小是100μm至200μm。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述细胞聚集体具有50μm至250μm的平均直径。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述细胞聚集体具有100μm至200μm的平均直径。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括培养所产生的三维细胞聚集体。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述产生的三维细胞聚集体的培养通过摇动培养过程进行。10.一种用于产生源自干细胞的细胞外囊泡的组合物，所述组合物包含干细胞的细胞聚集体。11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述干细胞是选自胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞和祖细胞中的一种或多种。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：车栽旼，方午英，文景准，慎恩敬，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，社会福祉法人三星生命公益财团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR