[发明专利]工程化生物神经移植物的制备及其应用

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月2日提交的美国临时申请第61/337,307号的权益，该申请的全部内容以引用的方式并如本文。本申请还要求2011年1月31日提交的美国临时申请第61/438,097号的权益，该申请的全部内容以引用的方式并如本文。

授予声明

本发明在国家科学基金会(National Science Foundation)授予的基金号0526854的政府资助下完成。政府对本发明享有一定的权利。

发明领域

本发明涉及再生医学和组织工程领域，更具体地涉及轴突导向移植物的制备及其用于修复受损神经的用途。

背景

神经是封闭的缆绳样的轴突束。神经提供沿着每个轴突传输的电化学神经脉冲的共同路径。每个神经含有许多轴突。每个轴突由称为神经内膜的结缔组织层包围。轴突一起束集成称为神经束的群组，每个神经束包裹在称为神经束膜的结缔组织层中。最后，整个神经包裹在称为神经外膜的结缔组织层中。

当神经轴突被切断时，仍然与细胞体连接的末端被标记为近端节段，而另一末端被称为远端节段。周围神经系统(PNS)中的神经再生通过轴突芽进行，轴突芽在近端残余部分形成并且生长至其到达远端残余部分为止。芽的生长通过从施万(Schwann)细胞(神经膜细胞)分泌的趋化因子来控制。只要细胞体是完整的，近端轴突就能够再生，并且其与神经内膜通道中的施万细胞进行接触。人轴突生长速率在小神经中可达到2毫米/天，在大神经中可达到5毫米/天。然而，远端节段在受损伤后的数小时内经历沃勒变性(Wallerian degeneration)；轴突和髓磷脂发生变性，但是神经内膜保持不变。在再生后期，剩余神经内膜管引导轴突生长回到正确靶标。在沃勒变性期间，施万细胞沿着神经内膜管长成有序的多个列，从而产生保护和维持神经内膜通道的宾格内氏带(band of Bungner；boB)。另外，巨噬细胞和施万细胞释放增强再生长的神经营养因子。

发明概述

本发明的一个方面是多细胞构建体。所述构建体包括多细胞区域，所述多细胞区域具有多个彼此粘附的活细胞以形成细长移植物，以便恢复切断神经的末端之间的神经连接。多个无细胞通道在移植物的内部轴向延伸。

本发明的另一个方面是细长三维结构。所述结构包括多个工程化多细胞体。每个多细胞体包括多个彼此粘附的活细胞。所述结构还包括多个离散填充体。每个填充体包括抵抗细胞从所述多细胞体迁移和向内生长至所述填充体中的生物相容性材料。所述多细胞体以使得每个多细胞体接触至少一个其它多细胞体的方式来布置，并且所述填充体经过安放和布置以便形成多个在所述结构的相反末端之间延伸的无细胞通道。

本发明的另一个方面是细长三维结构。所述结构包括多个不受神经支配的多细胞体。每个多细胞体包括多个彼此粘附的活细胞。所述结构包括多个离散填充体。每个填充体包括抵抗细胞从所述多细胞体迁移和向内生长至所述填充体中的生物相容性材料。所述多细胞体以使得每个多细胞体接触至少一个其它多细胞体的方式来布置，并且所述填充体经过安放和布置以便形成多个在所述结构的相反末端之间延伸的无细胞通道。

本发明的另一个方面是细长三维结构。所述结构包括多个多细胞体。每个多细胞体包括组织培养基和多个彼此粘附的活细胞。所述结构包括多个离散填充体。每个填充体包括抵抗细胞从所述多细胞体迁移和向内生长至所述填充体中的生物相容性材料。所述多细胞体以使得每个多细胞体接触至少一个其它多细胞体的方式来布置，并且所述填充体经过安放和布置以便形成多个在所述结构的相反末端之间延伸的无细胞通道。

本发明的另一个方面是一种轴突导向移植物，所述移植物在被移植到具有神经系统的活有机体中并且被安放在切断神经的末端之间的间隙中时通过促进再生轴突生长穿过所述移植物来恢复神经功能。所述移植物包括细长三维结构，其包含多个活细胞和多个在细长三维结构的相反末端之间延伸的离散的无细胞通道。

在另一个方面，本发明包括一种轴突导向移植物，所述移植物在被移植到具有神经系统的活有机体中并且被安放在切断神经的末端之间的间隙中时通过促进再生轴突生长穿过所述移植物来恢复神经功能。轴突导向移植物包括由多个活细胞制成的细长三维结构。活细胞包括施万细胞。所述细长三维结构是工程化组织，不是自体移植物，是不受神经支配的，和/或包括组织培养基。