[发明专利]肺组织模型

说明书

技术领域

本发明提供不含任何人工骨架的工程化三维肺部模型组织培养物。可获得健康肺组织以及疾病组织的三维模型。根据本发明的产品可例如呈组织培养物、包含所述培养物的板或阵列、或试剂盒的形式出售。本发明可应用于医学和科学研究中，用于测试化合物对肺组织的影响，筛选、测试和/或评估药物，以及在某些情况下诊断肺部疾病。

背景技术

组织工程化是生物医学研究中迅速发展的一个领域，其旨在修复、替换或再生损伤组织。由于最近发生悲惨的II期临床药物试验事件(例如TGN1412)，故组织工程化的其它目标包括产生人类组织模型以供医药化合物的安全和功效测试。一般组织工程化且尤其我们的模型利用生物形态形成，它是自组装的一个实例。

时下根据若干观点推行细胞和组织工程化。一方面，其用以获得对细胞生物学和生理学更深入的了解。

组织工程化研究中正在发展两个主要方向：基于组织骨架的系统和无组织骨架的系统。虽然基于骨架的系统主要使用生物可降解的骨架材料来提供人工三维结构以促进细胞的相互作用，但无骨架的系统允许指导细胞与细胞的相互作用并允许细胞生长在模型中其分泌的骨架材料上。

在US 2001/0055804A1(“人类瘤前乳房疾病的三维活体外模型(Three dimensional in vitro model of human preneoplastic breast disease)”)中，揭示一种三维活体外细胞培养系统，其适用作瘤前乳房疾病的模型供筛选药物。所述模型通过在包含如生长因子、雌激素等其它添加剂的培养基中在再造基膜上共培养源自乳房的瘤前上皮细胞、内皮细胞和乳房成纤维细胞来制备。因此，在此解决方案中，基膜、优选用作组织骨架。根据描述，在此系统中约3天-7天内形成分支管泡单元脉管系统的网状物。

所述系统涉及乳房而非肺，且不建议通过此方法来制造肺培养物。

在US 2003/0109920(“工程化动物组织(Engineered animal tissue)”)中，从成人肺获得微血管内皮细胞并放在存在于三维胶原蛋白凝胶中的两层人类皮肤成纤维细胞之间。因此，形成夹层结构。

尽管从人类肺获得血管内皮细胞，但通过此方法制备的人工组织类似于人类皮肤，因此，其实际上不能认为是肺组织模型。

在US 2008/0112890(“胎肺细胞和其用途(Fetal pulmonary cells and uses thereof)”)中，教示一种类三维组织制剂，其基于胎小鼠上皮细胞、内皮细胞和间充质细胞。作者使用小鼠胚胎肺细胞制备所述制剂，以获得肺假体并对所述类三维组织制剂进行筛选。作为基质，使用水凝胶MATRIGEL^TM，以建立适当的细胞-细胞相互作用。从描述中看出，在共培养上皮细胞和成纤维细胞时成纤维细胞过度生长。

WO2008/100555(“供高通量毒性筛选和药物发现的工程化肺组织构造(Engineered lung tissue construction for high throughput toxicity screening and drug discovery)”)涉及一种肺组织模型制剂，其包含胎肺细胞和用生物相容性材料且优选成纤维细胞生长因子制成的组织骨架。胎肺细胞包含上皮细胞、内皮细胞和间充质细胞。列出大量适用的生物相容性材料。

WO2004/046322(“生物组织的复制(Replication ofbiological tissue)”)提议在微重力环境下制备人工三维组织。此组织是基于人类乳癌细胞并可用作乳癌模型。在旋转式生物反应器室中，最初培养结缔组织细胞，直到形成三维球状结构，然后内皮细胞和上皮细胞依序加入培养物中。应当注意此教示是理论上的，而且虽然提供培养细胞和处理培养物的方案，但实验的实际结果未揭示。

瓦曲斯(Vertrees，RA)、威申贝格尔(Zwischenberger，JB)等人(2008)使用已经证实的正常永生肺细胞系在培养瓶中生长成传统单层(ML)和在旋转式有壁容器中生长成三维培养物。研究这些培养物与从手术患者试样收集的对照组织之间分化存在和标记物表达的比较情况。作者的目的是发展已知细胞系的传统单层与三维细胞培养物。