[发明专利]可注射的即用的软骨、肌腱和韧带修复组合物及其使用方法

说明书

本发明提供了包含凝集的间充质细胞体和水凝胶的组合物。该组合物可以进一步包含药物或生长因子。凝集的间充质细胞体可包括结缔组织细胞，或甚至能够产生结缔组织细胞外基质如胶原蛋白和糖胺聚糖的祖细胞。还提供了治疗结缔组织缺陷、软骨损伤和软骨退变的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月6日提交的美国临时申请号62/639,322的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

背景技术

软骨损伤每年影响大约一百万美国人，导致超过500K(50万台)的软骨相关手术[1]。当前治疗软骨损伤的方法包括清创术和微骨折术[2]、骨髓刺激、自体软骨细胞植入(ACI)[3]、基质诱导的自体软骨细胞植入(MACI)[4]、镶嵌成形术[5]，骨软骨自体移植和骨软骨异体移植[6-8]。每年至少进行350,000例膝关节置换术，其中60％的病例存在软骨病灶[9]。由于人口的增长、寿命的延长和诊断工具的进步，预计此类手术的数量将会增加。

软骨病灶经常与其他关节损伤相关，并且可以发展为关节退化和骨关节炎(OA)[10]。OA影响了约20％的美国人，其中10％的OA患者活动受限。估计每年来自OA的费用超过1300亿美元。世界卫生组织将OA排名为影响无病生存年限和残疾方面的第四位病况，而疾病控制和预防中心确定关节炎在美国是残疾的首要原因[11]。骨关节炎甚至作为创伤后骨关节炎(PTOA)影响年轻人[12]。估计PTOA导致12％的髋部和膝盖的症状性关节炎，每年相关费用超过30亿美元。PTOA和其他常见的软骨损伤尤其影响现役军人，其所有常见软骨损伤的发生率约为平民的十倍。例如，每1000名士兵中，每年ACL和半月板损伤分别影响3.65名和约6.5名。平民的相应比率是1000中约0.34名和约0.45名[13]。迫切需要治疗军人和年轻人的PTOA和软骨损伤。

治疗骨软骨缺陷的最常见手术是微骨折术、镶嵌成形术、骨软骨异体移植或骨软骨自体移植、ACI以及近年来的MACI。所有技术均具有受尺寸限制、患者年龄和周围软骨质量影响的若干缺点。缺点包括生物力学性能降低、恢复时间长、两次手术以及对供体组织的需求。成功率往往很低，手术后1-5年失败的风险很高。

自体移植物移植和同种异体移植物移植已被用于治疗软骨损伤。自体移植已被证明可有效治疗直径达3cm的病灶，甚至在运动员中也有良好至极佳的结果[14]。同种异体骨软骨移植以前曾被用于战斗士兵中，使其能够返回军事岗位[15]。然而，与平民相比，同种异体骨软骨移植已被证明在现役军人中不太成功。回顾性分析了同种异体骨软骨移植在现役人群膝盖中的有效性，关注患者在手术后恢复至其状态的能力[16]。尽管这种针对膝部大病灶的手术方法在平民患者中获得了良好的成功率，但是它无法确保使受伤的士兵保持现役，特别是其占据体力要求很高的军事岗位时。许多接受同种异体骨软骨移植治疗的患者无法继续在他们的原有岗位保持现役。有必要为军队中那些原本在军队中几乎没有替代选项的人提供改进的移植疗法。那些具有体力上较为活跃的生活方式的人们，例如专业和业余运动员、消防员和警察也需要改进的移植疗法。

在制备用于移植的软骨时仍需要改进。长期以来，由于强烈的临床需要、该组织的无血管性质和低细胞密度，软骨已成为组织工程学领域的主要关注点。软骨组织工程学的发展主要是通过利用从天然软骨中提取的初代(primary)软骨细胞来进行的。这些高活性，但表型稳定且成熟的细胞可以产生软骨基质。即使是简单的培养系统，也可以从几毫米厚的初代软骨细胞中改造出可行的软骨组织构建体。同样，在具有动态流动环境的生物反应器中培养产生的软骨具有与母体软骨相似的生化组成和机械刚度。在软骨组织工程中，幼年的牛软骨细胞已与支架材料结合使用，对软骨进行工程改造，使其机械性能接近天然组织[17，18]。然而，这些方法的可用性有限并且从成体软骨细胞产生功能性软骨的能力有限。