[发明专利]从年长细胞群中富集和扩增高潜能人间充质干细胞

说明书

用于恢复间充质干细胞的再生能力以及从间充质干细胞的质量和/或数量降低的人(例如年长者)的骨髓基质细胞中分离和扩增缺陷较低的间充质干细胞的小亚群的方法、使用其的治疗和用于其的装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月4日提交的美国临时申请No.62/250,664的权益，其内容通过引用并入本申请。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是在由美国退伍军人事务部(U.S.Department of Veterans Affairs)授予的优异评审奖励计划(Merit Review Award Program)(资助号1-01BX002145-01)的美国政府支持下进行的。政府对本发明享有一定的权利。

背景技术

1.技术领域

本发明总体上涉及细胞生物学和医学领域。更特别地，本发明涉及用于恢复间充质干细胞的再生能力以及从骨髓来源间充质干细胞的数量和/或质量降低的人(例如年长者)的骨髓基质细胞中分离和扩增缺陷较低的间充质干细胞的亚群的方法、使用其的治疗和用于其的装置。

2.相关技术描述

由于现代医学已经消除早期生命死亡的许多原因，因此人预期寿命迅速增加。正因为如此，现在大多数人的寿命足够长以致于以比以往高得多的比率经历由年龄相关性退行性疾病引起的残疾。由于世界人口持续老龄化，这代表着重大的全球健康问题。基于间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)的治疗对于治疗这些疾病具有巨大潜力。然而，间充质干细胞的数量和质量随着年龄而下降并且限制了干细胞治疗用于该老龄化群体的有效性和潜力。

骨髓来源间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cell，BM-MSC)能够自我更新并分化为多个细胞谱系。由于这些能力，BM-MSC在大多数组织类型的持续维持和修复中发挥重要作用。一般来说，MSC的数量和质量随着衰老而降低，这进而又与组织和器官功能的进行性衰竭有关。基于BM-MSC的治疗已经显示出治疗许多年龄相关性退行性疾病的巨大潜力。由于生物安全性问题和FDA规定，患者的自身(自体)干细胞被认为对基于细胞的治疗是优选的。此外，患者的年龄和疾病严重程度、提供BM-MSC的供体的年龄和健康以及用于分离和扩增BM-MSC的方法的差异可能会影响治疗结果。然而，BM-MSC的数量和质量随着衰老而降低，从而限制患者自身干细胞的治疗潜力。目前，许多干细胞储库公司(stem cell banking company)要求客户提早捐赠，因为年长的干细胞丧失其潜能。因此，为了使这些治疗成功地用于许多患者，必须开发用于拯救衰老干细胞群的再生能力的策略。

已经建议尽可能从衰老个体中分离出一些与年轻细胞相同的造血干细胞，尽管在群体水平下其潜能严重降低。(Cho，等，2008)。本发明人先前已经表明通过使衰老的鼠干细胞暴露于组织特异性基质能够拯救其再生潜能。(Chen，2010)。然而，对于人MSC尚未证实这一点。

细胞外基质(extracellular matrix，ECM)是组织中细胞微环境(cellularniche)的重要组分，其提供启动或维持细胞功能的关键生物化学和物理信号(Chen，等，2007；Lai，等，2010)。组织特异性ECM微环境在体内和体外可能是提供化学和物理提示以指导/控制多能干细胞用于组织再生和修复所必需的(Chen，2010；Costa，等，2012)。随着组织工程的发展，多种支架生物材料已被开发以模拟ECM用于组织再生或修复(Nagaoka，等，2010)。其中，已用于支持祖细胞增殖和分化的材料包括壳聚糖、聚乙醇酸(PGA)、聚-(l)-乳酸(PLLA)、聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLAG)和聚(乙二醇)-对苯二甲酸酯(PEFT/聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT))(Kagami，等，2008；Chan，等，2012；Chen，等，2005)。然而，这些聚合物支架可诱发由其降解产物的酸度引起的炎症(Athanasiou，等，1996；Cancedda，等，2003)。