用于无载体3D球体悬浮培养中视网膜神经元生成的方法和组合物技术

在一个方面中，本文提供了包括由人多能干细胞(hPSC)体外生成的光受体前体细胞(PRPC)的视网膜神经元群，其可用作再生疗法、药物发现和疾病建模的细胞源。还提供了用于制造和使用其的方法和组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无载体3D球体悬浮培养中视网膜神经元生成的方法和组合物相关申请的交叉引用本申请要求2018年9月7日提交的美国临时专利申请号62/728,088的优先权和权益，其公开通过引用全文的方式纳入本文。
本公开总体上涉及用于由例如人多能干细胞生成视网膜神经元的方法和组合物。背景年龄相关联的黄斑变性和遗传性视网膜变性是发达国家中导致无法治疗的失明的主要原因[1]。它们有一个共同的最终病理生理学，即光敏光受体(photoreceptor)丢失，其由视杆细胞和视锥细胞组成。对于缺少有效治疗选择的两个患者群体来说，丢失的光受体的替代可以提供一种潜在的治疗策略[1-3]。大多数黄斑疾病都涉及光受体和视网膜色素上皮细胞(RPE)的丢失，后者支持和维持视网膜外层光受体的健康。已经公开了临床试验中移植人胚胎干细胞(hESC)衍生的RPE来治疗患有干性年龄相关联的黄斑变性(AMD)和Stargardt病，并显示出安全性和有效性的证据，包括在4年后的评估[4-6]，但在尚未在人临床试验中对衍生自人多能干细胞(hPSC)的光受体进行此类研究[7]。开发有效的光受体移植疗法的主要要求是建立稳健的方案，其允许由可再生来源(诸如hESC和人诱导型多能干细胞)生成大量同质的光受体前体细胞(PRPC)，因为形成人组织的PRPC供应有限，主要存在伦理障碍[8]。在过去的数几十年中，由多种鼠和人PSC来源以不同程度的效率体外生成视网膜细胞类型的能力方面取得了显著的进展，包括PRPC和光受体，并在使用不同动物模型的临床前移植研究中建立了hPSC衍生的PRPC的潜力已得到证实[2，7，9-13]。目前，大多数的分化方案使用传统的贴壁二维(2D)平面培养，其通常通过暴露于蛋白质因子混合物来以2D单层直接起始分化[9-11,14,15]，或者在静态培养中不受控制地形成称为胚状体(EB)的细胞聚集体，然后将其连接涂覆或未涂覆的表面以进一步分化[1，2，8]。最近，Sasai及其同事描述了称为视网膜类器官的基于EB的自组织3D分化系统，其概括了正常视网膜发育的许多方面[16]。基于该技术，数个实验室已经由人PSC层压3D视网膜类器官生成了PRPC和光受体[12，17-21]。然而，长期培养的类器官在不同的发育阶段包含大量的细胞类型，并且这些细胞类型之间形成紧密连接，这使得它们容易发生酶或物理解离，并生成不健康和异质的细胞群。此外，虽然所有这些方法都生成了可用于研究目的的光受体或其祖细胞，但是由于使用非人来源的未限定蛋白质(这带来了主要的安全问题)，它们并不适合生成用于临床应用的可移植细胞。因此，需要一种可扩展平台，其能够在限定的条件下由hPSC(包括PRPC和光受体)生成同质的特定细胞群。
技术实现思路
本公开尤其提供了用于体外产生光受体前体细胞的方法，其包括：(a)三维(3D)球体培养多个多能干细胞以生成多个第一球体，所述第一球体包含眼早期和晚期定向(committed)视网膜神经祖细胞(CRNP)；(b)监测球体大小，直到第一球体的直径达到约300-500μm的平均大小；(c)将所述第一球体解离(disassociate)成第一元(plurality)基本上单一的细胞；(d)3D球体培养所述第一多个基本单细胞以生成多个第二球体，所述多个第二球体包含光受体前体细胞(PRPC)；(e)监测球体大小，直到第二球体的直径达到约300-500μm的平均大小；(f)将所述第二球体解离成第二多个基本单细胞；(g)3D球体培养所述第二多个基本单细胞以生成多个第三球体，所述多个第三球体包含有丝分裂后PRPC；和(h)任选地，进一步将有丝分裂后PRPC分化为光受体样细胞。在一些实施方式中，多能干细胞可以是胚胎干细胞或诱导型多能干细胞，优选来自人类。在一些实施方式中，步骤(a)、(d)和(g)包括在旋转瓶或搅拌罐生物反应器中培养，优选在连续搅拌下。在一些实施例中，步骤(a)还包括逐渐适应神经诱导培养基并在其中进行培养，优选NIM-3D(神经诱导培养基-3D)基础培养基，其包含DMEM/F12，具有HEPES，N2和B27无血清补充剂，青霉素/链霉素，MEM非必需氨基酸和葡萄糖，补充有一种或多种下述物质：音猬因子、肝素、IWR-1e、SB431542、LDN193189和IGF1。在一些实施方式中，该方法还可包括在神经诱导培养基中提供SB431542、LDN193189和IGF1第一时间段，在神经诱导培养基中提供IWR-1e第二时间段，所述第二时间段短于所述第一时间段，和在神经诱导培养基中提供音猬因子或肝素第三时间段，所述第三时间段短于所述第二时间段。在一些实施方式中，第一时间段为10-20天、优选12-18天、更优选16天。在一些实施方式中，第二时间段为5-15天、优选8-14天、更优选11天。在一些实施方式中，第三时间段为3-12天、优选5-10天、更优选7天。在一些实施方式中，可在神经定向期间，例如IWR-1e撤出前约1-5天、2-4天或2天，撤出音猬因子或肝素。在神经诱导培养基中，IWR-1e可在完全适应时，完全适应前约1-5天(或2-4天或1天)撤出。本文所用在某种培养基中完全适应指在100％这类培养基中培养。SB431542、LDN193189和IGF1可在开始适应光受体分化培养基时或适应前1-5天(或2-4天或3天)撤出。在一些实施方式中，在步骤(b)中，第一球体的直径达到约350-450μm的平均大小。在一些实施方式中，在步骤(b)中，第一球体的直径可以达到小于约400μm的平均大小。在一些实施方式中，步骤(c)和(f)包括将第一球体和第二球体分别与细胞解离酶接触。在一些实施方式中，步骤(d)还包括逐渐适应光受体分化培养基并在该培养基中培养，优选PRPC-3D培养基，其包含NeurobasalTM培养基，N2和B27无血清补充剂，青霉素/链霉素，MEM非必需氨基酸和葡萄糖。在一些实施方式中，步骤(g)和/或(h)还包括切换至成熟培养基并在其中培养，优选NeurobasalTM培养基，包含L谷氨酰胺(例如，GlutaMAXTM)、青霉素/链霉素、人脑源性神经营养因子(BDNF)、抗坏血酸和DAPT(N-[N-(3,5-二氟苯乙酰基)-l-丙氨酰基]-S-苯基甘氨酸叔丁酯)。在某些实施方式中，所述切换可包括逐渐适应成熟培养基。在一些实施方式中，步骤(g)和/或(h)还包括监测球体大小直到直径为约300-500μm；将第三球体解离成第三多个基本单细胞，优选使用细胞解离酶；和使第三多个基本单细胞重新聚集。另一方面涉及神经诱导培养基，其包含DMEM/F12，具有HEPES、N2和B27无血清补充剂，青霉素/链霉素，MEM非必需氨基酸，葡萄糖，和音猬因子、肝素、IWR-1e、SB431542、LDN193189和/或IGF1中的一种或多种。另一方面涉及成熟培养基，其包含Neurobasa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于体外产生光受体前体细胞的方法，其包括：/n(a)三维(3D)球体培养多个多能干细胞以生成多个第一球体，所述多个第一球体包含眼早期和晚期定向视网膜神经祖细胞(CRNP)；/n(b)监测球体大小，直到第一球体的直径达到约300-500μm的平均大小；/n(c)将所述第一球体解离成第一多个基本单细胞；/n(d)3D球体培养所述第一多个基本单细胞以生成多个第二球体，所述多个第二球体包含光受体前体细胞(PRPC)；/n(e)监测球体大小，直到第二球体的直径达到约300-500μm的平均大小；/n(f)将所述第二球体解离成第二多个基本单细胞；/n(g)3D球体培养所述第二多个基本单细胞以生成多个第三球体，所述多个第三球体包含有丝分裂后PRPC；和/n(h)任选地，进一步将有丝分裂后PRPC分化为光受体样细胞。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180907 US 62/728,0881.一种用于体外产生光受体前体细胞的方法，其包括：
(a)三维(3D)球体培养多个多能干细胞以生成多个第一球体，所述多个第一球体包含眼早期和晚期定向视网膜神经祖细胞(CRNP)；
(b)监测球体大小，直到第一球体的直径达到约300-500μm的平均大小；
(c)将所述第一球体解离成第一多个基本单细胞；
(d)3D球体培养所述第一多个基本单细胞以生成多个第二球体，所述多个第二球体包含光受体前体细胞(PRPC)；
(e)监测球体大小，直到第二球体的直径达到约300-500μm的平均大小；
(f)将所述第二球体解离成第二多个基本单细胞；
(g)3D球体培养所述第二多个基本单细胞以生成多个第三球体，所述多个第三球体包含有丝分裂后PRPC；和
(h)任选地，进一步将有丝分裂后PRPC分化为光受体样细胞。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述多能干细胞是胚胎干细胞或诱导型多能干细胞，优选来自人类。


3.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)、(d)和(g)包括在旋转瓶或搅拌罐生物反应器中培养，优选在连续搅拌下。


4.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)还包括逐渐适应神经诱导培养基并在其中进行培养，优选NIM-3D(神经诱导培养基-3D)基础培养基，其包含DMEM/F12，具有HEPES，N2和B27无血清补充剂，青霉素/链霉素，MEM非必需氨基酸和葡萄糖，补充有一种或多种下述物质：音猬因子、肝素、IWR-1e、SB431542、LDN193189和IGF1。


5.如权利要求4所述的方法，其还包括提供SB431542、LDN193189和IGF1第一时间段，提供IWR-1e第二时间段，所述第二时间段短于所述第一时间段，和提供音猬因子或肝素第三时间段，所述第三时间段短于所述第二时间段。


6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一时间段为10-20天，优选12-18天，更优选16天。


7.如权利要求5所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯强，G·埃尔森，卢世江，
申请(专利权)人：赫贝细胞股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US