[發明專利]用于體外干細胞增殖和組織再生的生長基質

在審

• 申請號: 201480018759.0
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN105143442A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: S·利維森;N·什科普;F·卡爾德隆;C·趙;C·甘地
• 申請（專利權）人: 新澤西魯特格斯州立大學;新澤西理工學院
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;王芝艷

相關申請的交叉引用

本申請依照35U.S.C.119(e)要求提交于2013年1月28日的美國臨時申請第61/757,378號的權益，其內容以其整體并入本文。

政府支持聲明

本發明在新澤西州腦損傷研究委員會授予的合同09-3207-BIR-E-2和CBIR12FEL025的政府支持下完成。

技術領域

一般地，本發明涉及組織工程領域。特別地，本發明涉及重組蛋白-成纖維細胞生長因子-2(FGF-2)的穩定化，以促進其在干細胞中的生物學活性，以及用于培養干細胞的方法。

背景技術

干細胞療法是組織工程和再生的有前景的領域，但是其在修復中樞神經系統(CNS)尤其是嚴重損傷后的大腦中僅表現出了有限的成功。CNS損傷常引起廣泛的特征在于神經元和神經膠質細胞死亡的組織損傷，其中，存在實質上無功能的內源性神經干細胞(NSC)的細胞替換。在中風動物模型中，據報道，少于1％的損毀神經元被室下區(SVZ)的內源性神經前體所代替。在創傷性腦損傷(TBI)的動物模型中也獲得了類似的結果。Salman等人(JNeurotrauma21:283–292,2004)觀察到SVZ中的神經前體(NP)重新填充到機械性損傷的皮層中。損傷區域附近的SVZ細胞產生了非常小比例的新神經元(未定量)，而大部分的移植細胞成為星形膠質細胞。直接移植NP到腦部病變的半影(penumbra)中產生很小的進展(Sanberg等人,BrMedBull101:163-181,2012)。大多數移植的細胞不能存活(Shindo等人,JMedInvest53:42–51,2006)或分化成神經膠質細胞而不是神經元(Shear等人,BrainRes1026:11–22,2004)。例如，Shear等人(2004)發現通過移植NP產生了NG2陽性神經膠質細胞，并且Sun等人(ExpNeurol216:56–65,2011)觀察到他們移植的大部分前體成為了Olig2陽性細胞(可能的神經膠質細胞)。Ma等人(MolMedRep4:849–856,2011)報道了僅有4％的他們所移植的NP是NSC，從而僅有11％分化成表達神經元標記物的細胞。直接移植附著到支持基質上的干細胞到病變部位可能更有效地促進再生。Tate等人(JTissueEngRegenMed3:208–217,2009)示出了在TBI后移植到支持性纖連蛋白和層粘連蛋白基質中的NP的長期生存的改善。接受這些移植的動物相比于未接受NP的受傷小鼠，在空間學習任務中顯示出改善的能力(Tate等人，2009)。

利用材料工程學和分子生物學的原理，組織工程師正在開發有機替代物以支持或替換部分故障組織或器官以創建替代物。創建這些替代物的常見方法是使用活細胞、支架和信號分子。Evans(SeminSurgOncol19:312–318,2000)鑒定了對于神經組織支架而言必要的四個組分：生長促進蛋白、細胞外基質(ECM)、支持細胞(通常是干細胞)和促進軸突再生的分子。然而，干細胞不僅需要與細胞外基質以及生長促進蛋白相接觸以增殖，還需要保持干細胞的基本特性(干性(stemness))。通過整聯蛋白受體發揮作用的細胞外基質因子如層粘連蛋白和纖連蛋白已被證明對于干細胞自我更新是重要的。具有對于刺激胚胎和成體干細胞的增殖而言所必要的生長促進蛋白，FGF-2，已被證明是至關重要的。

CNS的創傷性損傷適合于應用生物材料支架，這是因為存在細胞和ECM的廣泛的且局部的損失。支架可以作為移入的細胞和宿主組織的人造基質和支持性網絡。此外，其作為防止神經膠質疤痕的物理和化學屏障，其抑制軸突再生是公知的。ECM還是細胞功能的重要調節物。ECM和整合素的相互作用管理著細胞過程如增殖、存活、遷移和分化。

因此，持續需要設計用于神經組織的再生療法以開發模擬天然ECM的生物材料系統。應設計這樣的生物材料系統來獲得高度適合作為用于細胞移植以修復創傷性腦損傷的載體的支架。

發明內容

由于上述問題、需求和目標，本發明人已設計了本發明的實施方式，其中多個干細胞可以維持在2-D和3-D基質上，所述基質已被修飾以穩定其中的生長促進蛋白。因此，可以使用這些基質(或生物材料支架)，以例如促進CNS再生。