IPSC衍生的肺泡细胞的高通量培养制造技术

本文提供能够扩展将干细胞衍生的肺泡上皮细胞(AEC)扩增至与大型动物或人全肺工程相匹配的数量的漂浮型水凝胶液滴培养方法、以及用于产生所述液滴的模具及其使用方法。用于产生所述液滴的模具及其使用方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】IPSC衍生的肺泡细胞的高通量培养
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求2019年10月30日提交的美国临时申请系列号62/927,797和2019年12月9日提交的62/945,834的权益，将前述的全部内容在此通过引用并入本文。


[0003]本文提供能够扩展将干细胞衍生的肺泡上皮细胞(alveolar epithelial cell,AEC)扩增至与大型动物或人全肺工程相匹配的数量的漂浮型水凝胶液滴培养方法、以及用于产生液滴的模具及其使用方法。

技术介绍

[0004]诱导性多能干细胞衍生的肺泡上皮细胞(iPSC
‑
AEC)是用于人肺上皮的生物工程的患者特异性细胞来源。疾病建模和治疗应用需要具有成本效益且技术上可行的分化和扩增方案。

技术实现思路

[0005]本文提供能够扩展将干细胞衍生的肺泡上皮细胞(AEC)扩增至与大型动物或人全肺工程相匹配的数量的漂浮型水凝胶液滴培养方法。通过培养扩增和仿生肺培养二者证明了稳定细胞表型。这些方法可用于人类规模的全器官肺产生。
[0006]因此，本文提供了产生扩增的肺泡上皮细胞(AEC)群体的方法。所述方法包括(a)提供第一AEC群体；(b)将第一AEC群体混合至水凝胶前体；(c)使得或促进水凝胶前体凝胶化以形成液滴；和(d)在足以扩增第一群体的运动培养基(moving media)中悬浮培养液滴，从而产生扩增的AEC群体。在一些实施方案中，在步骤(b)后，所述方法包括将混合物转移至如本文所述的模具装置，然后，在步骤(c)中的水凝胶前体凝胶化后，从模具装置移除液滴。
[0007]在一些实施方案中，第一AEC群体包括诱导性多能干细胞(iPSC)衍生的AEC。
[0008]在一些实施方案中，iPSC衍生的AEC是通过包括以下的方法获得的：提供初始iPSC群体；将所述iPSC在足以用于定型内胚层分化(definitive endodermal differentiation)的条件下培养、接着在足以用于前化内胚层分化(anteriorized endodermal differentiation)的条件下培养、然后在足以用于腹侧化内胚层分化(ventralized endodermal differentiation)的条件下培养，从而获得iPSC衍生的AEC的群体。
[0009]在一些实施方案中，液滴的最大直径为2
‑
10mm。
[0010]在一些实施方案中，水凝胶是天然或合成水凝胶支架。在一些实施方案中，天然水凝胶支架包括细胞外基质(ECM)、胶原、纤维蛋白、骨涎蛋白、玻连蛋白、藻酸盐、或层粘连蛋白。在一些实施方案中，合成水凝胶支架包括选自以下的合成聚合物支架：聚(2
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(甲基丙烯酰氧基)乙基二甲基
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(3
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磺丙基)氢氧化铵)(PMEDSAH)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚(4
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苯乙烯磺酸钠)(PSS)、聚(甲基乙烯基醚
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alt
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马来酸酐)、和聚(乙二醇)(PEG)水凝胶。
[0011]在一些实施方案中，使得或促进水凝胶的凝胶化包括提供足以引发水凝胶支架的交联的温度、化学品、或光。
[0012]在一些实施方案中，运动培养基是旋转或流动培养物。
[0013]在一些实施方案中，扩增的AEC群体包括表达Nkx2.1和水通道蛋白5(AQP5)或表面活性蛋白C(SPC)的细胞。
[0014]本文还提供了通过本文所述方法产生的扩增的AEC群体。
[0015]此外，本文提供了用于提供生物人工肺器官的方法。所述方法包括提供通过本文所述方法产生的扩增的AEC群体；提供包括气道和脉管系统的(无细胞)肺组织基质(例如，来自人或猪)；通过气道用扩增的AEC群体接种肺组织基质、通过脉管系统用内皮细胞接种肺组织基质、和通过气道和脉管系统的一者或两者用间充质细胞接种肺组织基质；和将基质维持在足以形成气道中的功能性上皮和功能性脉管系统的条件下。本文还提供了通过本文所述方法产生的生物人工肺器官。
[0016]此外，本文提供一种模具装置，其包括：包括聚合物材料的模具主体，所述模具主体限定第一模腔和第二模腔，所述第一和第二模腔各自具有0.5mm和5mm之间的半径并配置成接收组合物，所述模具主体还限定沿贯穿所述第一和第二模腔的纵轴延伸的第一通道，其中所述第一通道由配置成限制所述第一和第二模腔中的组合物的体积量的深度尺寸所限定。在一些实施方案中，聚合物材料为柔性的。还提供了一种模具装置，其包括：限定多个模腔的柔性主体，所述多个模腔形成包括至少第一行和第二行的阵列图案，其中各行包括分别沿第一和第二纵轴排列的至少两个以上的模腔，所述第一和第二纵轴以分隔距离彼此间隔，其中各模腔配置成形成半球形组合物，并且所述模腔各自具有0.5mm和5mm之间的半径并配置成接收组合物，其中所述模腔由配置成限制所述第一和第二模腔中的组合物的体积量的深度尺寸所限定。
[0017]在一些实施方案中，柔性主体由聚合物材料形成。
[0018]在一些实施方案中，柔性材料选自由有机硅和聚氨酯组成的组。在一些实施方案中，聚合物材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
[0019]在一些实施方案中，各模腔(例如，各模腔的底部)由半球形表面限定。在一些实施方案中，各模腔配置成形成球形组合物或半球形组合物。在一些实施方案中，第一通道从模具主体的一侧边缘延伸至第二相对侧边缘。
[0020]在一些实施方案中，深度尺寸配置成将各模腔中的组合物的体积限制为约50μL至约150μL的最大体积量。
[0021]本文还提供了用于形成成形凝胶组合物的方法，所述方法包括：将组合物添加至如本文所述的模具装置的模腔，所述组合物为含有生物制剂(biologic)的液体；在模具的模腔中形成多个半固体或固体组合物；和从模具的模腔移除所述半固体或固体组合物。
[0022]在一些实施方案中，液体是水凝胶前体，和生物制剂包括细胞。
[0023]在一些实施方案中，半固体或固体组合物是水凝胶。
[0024]在一些实施方案中，移除步骤包括弯曲模具的主体。
[0025]在一些实施方案中，半固体或固体组合物例如在旋转培养中保持预定形状至少1天、至少5天、或至少10天。
[0026]在一些实施方案中，半固体或固体组合物为球形或半球形。
[0027]除非另外特别指出，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文描述了用于本专利技术的方法和材料；也可使用本领域已知的其它的合适的方法和材料。材料、方法、和实例仅为说明性的并不旨在进行限制。本文提及的所有出版物、专利申请、专利、序列、数据库条目、和其它参考文献以其全部引入以作参考。在冲突的情况下，本说明书，包括限定，将占主导。
[0028]本专利技术的其它特征和优点将从以下详细描述和附图、以及从权本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种产生扩增的肺泡上皮细胞(AEC)群体的方法，所述方法包括：(a)提供第一AEC群体；(b)将所述第一AEC群体混合至水凝胶前体；(c)使得或促进所述水凝胶前体凝胶化来形成液滴；和(d)在足以扩增第一群体的运动培养基中悬浮培养所述液滴，从而产生扩增的AEC群体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一AEC群体包括诱导性多能干细胞(iPSC)衍生的AEC。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述iPSC衍生的AEC是通过包括以下的方法获得的：提供初始iPSC群体；将所述iPSC在足以用于定型内胚层分化的条件下培养、接着在足以用于前化内胚层分化的条件下培养、然后在足以用于腹侧化内胚层分化的条件下培养，从而获得iPSC衍生的AEC群体。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述液滴的最大直径为2
‑
10mm。5.根据权利要求1
‑
4所述的方法，其中所述水凝胶是天然或合成水凝胶支架。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述天然水凝胶支架包括细胞外基质(ECM)、胶原、纤维蛋白、骨涎蛋白、玻连蛋白、藻酸盐、或层粘连蛋白。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述合成水凝胶支架包括选自以下的合成聚合物支架：聚(2
‑
(甲基丙烯酰氧基)乙基二甲基
‑
(3
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磺丙基)氢氧化铵)(PMEDSAH)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚(4
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苯乙烯磺酸钠)(PSS)、聚(甲基乙烯基醚
‑
alt
‑
马来酸酐)、和聚(乙二醇)(PEG)水凝胶。8.根据权利要求1所述的方法，其中使得或促进所述水凝胶凝胶化包括提供足以引发水凝胶支架的交联的温度、化学品、或光。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述运动培养基是旋转或流动培养物。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述扩增的AEC群体包括表达Nkx2.1和水通道蛋白5(AQP5)或表面活性蛋白C(SPC)的细胞。11.一种扩增的AEC群体，其通过根据权利要求1
‑
10所述的方法产生。12.一种提供生物人工肺器官的方法，所述方法包括：提供根据权利要求12所述的扩增的AEC群体；提供包括气道和脉管系统的(无细胞)肺组织基质；通过所述气道用所述扩增的AEC群体接种所述肺组织基质、通过所述脉管系统用内皮细胞接种所述肺组织基质、和通过所述气道和所述脉管系统的一者或两者用间充质细胞接种所述肺组织基质；和将所述基质维持在足以形成所述气道中的功能性上皮和功能性脉管系统的条件下。13.一种模具装置，其包括：包括聚合物材料的模具主体，所述模具主体限定第一模腔和第二模腔，所述第一和第二模腔各自具有0.5mm和5mm之间的半径并配置成接收组合物，所述模具主体还限定沿着与所述第一和第二模腔相交的纵轴延伸的第一通道，其中所
述第一通道由配置成限制所述第一和第二模腔中的组合物的体积量的深度尺寸所限定。14.根据权利要求13所述的模具装置，其中所述聚合物材料为柔性的。15.一种模具装置，其包括：限定多个模腔的柔性主体，所述多个模腔形成包括至少第一行和第二行的阵列图案，其中各行包括分别沿第一和第二纵轴排列的至少两个以上的模腔，所述第一和第二纵轴以...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：总医院公司，
类型：发明
国别省市：