用于培养细胞的装置、系统和方法制造方法及图纸

提供了用于培养漂浮的靶组织的装置，系统和方法。实施方案包括被配置为培养第一层支持细胞的第一表面以及被配置为培养第二层支持细胞的第二表面。第一层支持细胞可以形成在第一表面的一部分上，并且第二层支持细胞可以形成在第二表面的一部分上。可以将漂浮的靶组织添加到第一层支持细胞。第二层支持细胞可以被放置在第一层支持细胞上，使得漂浮的靶组织夹在第一层支持细胞和第二层支持细胞之间。在第一层支持细胞和第二层支持细胞之间。在第一层支持细胞和第二层支持细胞之间。

【技术实现步骤摘要】
用于培养细胞的装置、系统和方法
[0001]本申请是申请日为2016年10月13日、专利技术名称为“用于培养细胞的装置、系统和方法”的中国专利申请201680058635.4(国际申请号PCT/US2016/056879)的分案申请。本申请要求于2015年10月13日提交的美国临时专利申请号62/240,612的优先权，其通过引用并入本文。


[0002]本申请属于细胞培养领域，提供了用于培养组织和细胞的装置，方法和系统。具体地，例如，提供了用于在甚至在长期培养后,能够维持原代细胞类型特征(包括形态，基因和蛋白质表达水平以及代谢功能)的条件下培养漂浮的原代人体组织外植体和细胞的装置，方法和系统。

技术介绍

[0003]肥胖是越来越常见的疾病，折磨着超过7900万美国人。肥胖可能与多种疾病有关，包括2型糖尿病，心脏病，中风，关节炎和一些癌症。除了健康影响之外，仅在美国，与治疗肥胖症和相关疾病有关的直接财务费用估计超过1500亿美元。目前，强烈需要批准用于人类干预的抗肥胖治疗剂。
[0004]肥胖可以被描述为体内白色脂肪组织(WAT)的过度生长。一般来说，WAT可以被认为是人体内的一个器官，作为可以储存额外卡路里的能量储存器。WAT在整个人体中都有发现，并且可能是皮下来源的，或者来源于各种解剖学区域，其中包括腹部，胸部，臀部和四肢。WAT也可被认为是产生激素以调节多种生理系统例如饥饿/饱腹感，葡萄糖代谢和脂质代谢的内分泌器官。功能正常的WAT器官至关重要。事实上，WAT不足可能导致疾病或死亡。
[0005]作为器官，WAT包括成熟的脂肪细胞(wAds)，其可以在形态学上被描述为具有超过细胞体积95％的单室脂滴的大细胞。这种大脂滴的存在使wAds漂浮。人wAds也可能被认为是特别脆弱的细胞，这在很大程度上是由于它们的尺寸。例如，人类wAds的尺寸范围为约100至约140μm，其为啮齿动物wAds体积的九(9)倍。
[0006]尝试培养原代的人类wAds在很大程度上是不成功的。常规的体外培养方法学采用诸如酶处理和机械处理等技术来解离原代WAT组织并分离wAds。这种处理通常破坏或严重损害大部分wAds，其中大部分wAds在处理后72小时内经历细胞裂解。因此，不存在来自wAds的人WAT的研究模型。
[0007]尝试克服与wAds培养相关的挑战包括将wAds包埋在胶原蛋白基质中。但是，这种技术的成功有限。图1显示用碘化丙锭染色的胶原包埋的人WAT的显微照片，显示培养2天后程序性细胞死亡，即细胞凋亡的诱导。除了它们的脆弱性之外，脂肪细胞也被认为是终末分化的并且有丝分裂惰性的。因此，wAds在不改变它们的分化状态(即去分化)的情况下可能不会在培养物中扩增。
[0008]与大多数其他模型细胞类型(细胞原种可以被冷冻用于长期储存)不同，必须从手术室或诊所新鲜获得人WAT/wAds，并立即用于每个实验。因此，研究人员必须依靠手术获得
的人WAT组织作为来源材料，这会限制WAT/wAds向非临床研究人员的可及性。事实上，缺乏与临床医生关系的研究人员可能无法获得人WAT。然后研究实验可能受临床医师的时间表限制，而所述时间表可能是不可预测的。此外，组织获得可能是耗时的，并且通常需要旅行，穿上手术服装以及医院批准调查方案。获得来源WAT的这些障碍已经放慢了科学发现的整体速度，并可能阻止研究人员研究人类WAT的生物学。
[0009]目前，研究人员依赖于模型，包括化学分化成脂肪细胞的啮齿动物模型或基质/干细胞模型(即diffAds)。然而，这些实验模型无法重演原代的人类WAT生物学。例如，最早确定的抗肥胖途径之一受到β
‑
3肾上腺素受体(β3
‑
AR)的控制。使用选择性β3
‑
AR激动剂，肥胖症和糖尿病在几种啮齿动物模型中被成功治愈。然而，在啮齿动物肥胖模型中成功的相同的选择性β3
‑
AR对人类β3
‑
ARs没有活性，导致多次失败的临床试验。
[0010]类似地，某些模型细胞类型，例如基质和干细胞可以化学分化成脂肪细胞(diffAds)。然而，diffAds仅以降低的水平表达人类wAds标记，包括CCAAT/增强子结合蛋白α，脂蛋白脂肪酶，脂肪酸结合蛋白4和激素敏感性脂肪酶。此外，基于diffAds的肥胖模型在测量甘油释放，脂连蛋白释放和葡萄糖摄取的代谢测定中不能重演wAds功能。
[0011]遗传学上，体外细胞模型与wAds不共享相似的基因表达模式。图2图示了常规培养模型和原代WAT之间的脂肪细胞身份基因表达的变化。图2中的绿色条形代表使用标准方案分化成多室“脂肪细胞”(diffAds)的干细胞的表达水平。图2中的红色条形代表使用表达PPARg的慢病毒构建体分化成“脂肪细胞”的干细胞的表达水平。图2中的蓝色条形代表原代脂肪组织的表达水平。如图所示，原代脂肪组织以比体外模型高10至100倍的水平表达脂肪细胞基因。因此，常规模型无法重演原代脂肪组织的基因表达水平。

技术实现思路

[0012]在示例性实施方案中，提供了用于体外培养人WAT的漂浮组织外植体的装置，方法和系统。
[0013]本公开的实施方案提供了用于在加入含水培养基中时培养漂浮组织和细胞的系统，方法和装置。本公开的实施方案提供了用于培养从个体(例如患者)获得的原代人组织外植体和细胞的系统，方法和装置。本公开的实施方案提供了用于在延长的时间段(例如几周)以稳定的未分化状态培养人组织和细胞的系统，方法和装置。
[0014]本公开的实施方案提供了用于配置微生理学，例如芯片上器官模型系统的系统，方法和装置。本公开的实施方案提供了评估化学化合物例如药物对通过本文公开的系统，方法和装置培养的人组织外植体和细胞的影响。
[0015]通常，体外组织和细胞培养系统使用培养容器，例如培养皿，平板，烧瓶，载玻片，组织或细胞以及富营养培养基一起添加到所述培养容器。在某些情况下，培养皿可提供可粘附组织或细胞的基质，并且培养基可提供必要的组分以支持和促进添加到其中的组织和细胞的代谢功能。建立组织或细胞的新培养物需要将样品组织或细胞转移到具有含水培养基的培养皿中。不漂浮的组织和细胞类型可以停留在培养容器的表面上，其中通常称为细胞粘附的复杂过程发生对表面的组织或细胞粘附。然而，某些组织和细胞类型是漂浮的，因此漂浮在它们的培养基中而不是附着到培养皿的表面。对于某些细胞类型，不附着可能会导致细胞死亡。
[0016]本公开的实施方案提供用于体外培养漂浮组织和细胞的系统，方法和装置。在具体的实施方案中，本文所述的系统，方法和装置可以适用于培养所有组织和细胞类型，包括但不限于：白色脂肪组织(WAT)，棕色脂肪组织(BAT)，脑，神经系统组织，甲状腺，胰腺，脾脏，软骨，肝脏，肾脏和骨骼。
[0017]附图简述
[0018]本专利或申请文件至少包含一张彩图。具有彩图的本专利或专利申请公布的副本将根据要求并支付必要的费用后由专利局提供。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种培养组织的方法，包括：提供包含内表面并容纳含水培养基的培养容器；培养第一和第二群支持细胞，其中第一群支持细胞包括粘附到培养容器内表面的第一层支持细胞；提供相对于含水培养基漂浮的组织外植体；将组织外植体置于培养容器中邻接第一层支持细胞；从第二群支持细胞形成第二层支持细胞，所述第二层支持细胞邻接第一层支持细胞和组织外植体，其中所述组织外植体夹在第一和第二层支持细胞之间，并且浸没在所述含水培养基中；和培养所述组织外植体。2.权利要求1所述的方法，其中所述第一群支持细胞在具有粘附支持材料的培养容器中培养。3.权利要求2所述的方法，其中所述粘附支持材料包括聚(N
‑
异丙基丙烯酰胺)，改性甲基纤维素，温敏基质和明胶中的至少一种。4.权利要求1所述的方法，其中所述外植体组织包括粘附到第一层和第二层支持细胞的白色脂肪组织。5.权利要求1所述的方法，其中所述组织外植体包括白色脂肪细胞，棕色脂肪细胞，人脑细胞，人甲状腺细胞，人脾细胞或免疫细胞。6.权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二群支持细胞中的至少一个包含脂肪组织来源的干细胞，肌细胞，包括胚胎干细胞的多能细胞，包括脂肪来源的干细胞的多能细胞，神经元干细胞和肌干细胞，基质细胞，包括成纤维细胞、周细胞或3T3
‑
L1。7.权利要求1所述的方法，其中培养所述第二群支持细胞包括在基质上培养所述第二群支持细胞，和其中从第二群支持细胞形成与第一层支持细胞和组织外植体相邻的第二层支持细胞包括从基质转移第二群支持细胞作为完整层。8.权利要求7所述的方法，其中所述基质包括温敏材料，和其中从基质转移第二群支持细胞作为完整层需要激活温敏材料。9.一种培养组织的方法，包括：培养第一层细胞，所述第一层细胞粘附到培养容器中的第一表面；培养第二层细胞，所述第二层细胞粘附到第二表面；将白色脂肪组织设置于培养容器中第一层细胞上方；将第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：凯利奥米克斯公司，
类型：发明
国别省市：