[发明专利]薄膜细胞包囊装置

说明书

提供了包囊用于移植到受试者体内的细胞的薄膜装置，例如多层薄膜装置。还提供了使用主题装置的方法及其制备方法。所述薄膜装置包括第一多孔聚合物层和第二多孔聚合物层，所述第一多孔聚合物层和第二多孔聚合物层在其之间界定管腔并包囊管腔中的细胞群。该薄膜装置可以通过第一聚合物层和/或第二聚合物层中的孔促进血管化进入装置的管腔；限制异物对装置的响应；通过第一和第二聚合物层限制细胞、免疫球蛋白和细胞因子进入管腔；并从第一聚合物层和/或第二聚合物层释放由所述细胞群分泌的分子。

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2015年3月23日提交的美国临时专利申请号62/136,997的权益，该申请以引用形式完整地并入。

前言

在过去几年内细胞替代疗法已经取得了空前的进展，包括通过胰岛移植在人体中实现胰岛素不依赖性的能力(Atkinson等人,Lancet 2014,383,69–82；Orlando等人,Diabetes 2014,63,1433–1444；Hatziavramidis等人,Ann.Biomed.Eng.2013,41,469–476)。干细胞技术的进步保持了克服许多患者供体短缺的潜能，这些患者可以得益于胰岛替代疗法。特别地，干细胞衍生的β细胞提供了实现胰岛素不依赖性的富有希望的新的细胞来源。令人遗憾地，需要终生全身免疫抑制来防止使得患者处于器官损伤、感染和恶性肿瘤风险中的移植细胞被排斥(Ludwig等人,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2013, 110,19054–19058；Shapiro等人,N.Engl.J.Med.2000,343, 230–238)。细胞包囊提供了保护移植细胞不发生与免疫抑制相关的并发症的可替代方法。尽管正在研究许多策略(Huang等人,PLoSOne 2013,8；Shah,Biomatter 2013,3,1–7；Song等人,Mater.Sci.Eng.C.Mater.Biol.Appl.2014,40,197–203；De Faveri等人, Neuroeng.2014,7,7.；Robles等人,Cell Transplant.2013； Tomei等人,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2014,111,10514–10519)，但是存在几个与这些方法相关的挑战：可恢复能力 (retrievability)、控制多孔尺寸、生物相容性、规模可伸缩性和可再现性的制造方法。

包囊装置的关键功能是创建允许作为对血糖波动的响应的正常胰岛素分泌的环境，同时通过隔离免疫系统和有效的营养物质和废物交换维持细胞活力。为了产生免疫保护的β细胞的目的，在过去的几十年中已经开发了各种微囊化和巨囊化方法(Scharp等人,Adv.Drug Deliv.Rev.2014,67-68,35–73；Weir,Diabetologia 2013,56, 1458–1461；Buder等人,Immune Netw.2013,13,235–239,Jul ien 等人,Fontiers Biosci.(LandmarkEd.)2014,19,49–76)。微观与宏观装置之间的根本区别在于规模问题：微囊化方法包囊单个细胞或胰岛，其使表面积与体积之比最大化并促进营养物交换的改善 (Cala等人,Clinical Application of Microencapsulated Islets ：ActualProspectives on Progress and Challenges.2014,68, 84–92；Cornolti等人,Cell2009,18,195–201)。然而，微囊化对膜厚度和孔径的控制是有限的。