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JP 2014-506926 A 2014.3.20 10 (57)【要約】 マイクロ
JP 2014-506926 A 2014.3.20
(57)【要約】
マイクロカプセルを含む組成物が説明され、本マイク
ロカプセルは、哺乳動物の生きた卵巣顆粒膜細胞、およ
び、哺乳動物の生きた卵巣卵胞膜細胞の両方を含む。い
くつかの実施形態では、顆粒膜細胞および卵胞膜細胞は
、組成物中で別々のマイクロカプセルに含まれ、いくつ
かの実施形態では、顆粒膜細胞および卵胞膜細胞は、組
成物中で共に同じマイクロカプセルに含まれる。本組成
物は、エストロゲンおよび任意選択的にプロゲステロン
を送達するために使用される可能性があるため、好まし
くは卵母細胞を含まないか、または、実質的に卵母細胞
を含まない。本組成物の使用方法、および、本組成物を
含む医薬製剤も説明される。
10
(2)
JP 2014-506926 A 2014.3.20
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロカプセルを含む医薬組成物であって、前記マイクロカプセルが、哺乳動物の生
きた卵巣顆粒膜細胞、および、哺乳動物の生きた卵巣卵胞膜細胞の両方を含む組成物。
【請求項2】
前記顆粒膜細胞および前記卵胞膜細胞が、前記組成物中で別々のマイクロカプセルに含
まれる、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
前記顆粒膜細胞および前記卵胞膜細胞が、前記組成物中で共に同じマイクロカプセルに
含まれる、請求項1に記載の組成物。
10
【請求項4】
前記マイクロカプセルが、コアと、前記コアを取り囲む補助層とを含み、前記コアが、
前記顆粒膜細胞を含み、前記補助層が、前記卵胞膜細胞を含む、請求項3に記載の組成物
。
【請求項5】
前記マイクロカプセルが、前記コアと前記補助層との間に第一の半透層をさらに含む、
請求項4に記載の組成物。
【請求項6】
前記マイクロカプセルが、前記補助層を取り囲む第二の半透層をさらに含む、請求項4
∼5に記載の組成物。
20
【請求項7】
前記マイクロカプセルが、前記第二の半透層を取り囲む外側の多糖類層をさらに含む、
請求項4∼6に記載の組成物。
【請求項8】
前記半透層が、ポリカチオンで形成されている、請求項4∼7に記載の組成物。
【請求項9】
前記ポリカチオンが、ポリアミンである、請求項8に記載の組成物。
【請求項10】
前記組成物が、卵母細胞を含まない、請求項1∼9のいずれかに記載の組成物。
【請求項11】
30
前記マイクロカプセルが、ヒドロゲルを含む、請求項1∼10のいずれかに記載の組成
物。
【請求項12】
前記ヒドロゲルが、多糖類ヒドロゲルを含む、請求項11に記載の組成物。
【請求項13】
前記マイクロカプセルが、直径10マイクロメートルから直径5000マイクロメート
ルまでである、請求項1∼12のいずれかに記載の組成物。
【請求項14】
前記顆粒膜細胞が、マイクロカプセル1つあたり1,000個の細胞からマイクロカプ
セル1つあたり最大1×109個の細胞の量で前記マイクロカプセルに含まれ、
40
前記卵胞膜細胞が、マイクロカプセル1つあたり1,000個の細胞からマイクロカプ
セル1つあたり1×109個の細胞の量で前記マイクロカプセルに含まれる、請求項1∼
13のいずれかに記載の組成物。
【請求項15】
それを必要とする対象へのエストロゲンおよび任意選択的にプロゲステロンの投与方法
であって、前記対象に、請求項1∼14のいずれかに記載の組成物を治療有効量で投与す
ることを含む方法。
【請求項16】
前記投与ステップが、非経口注射によって行われる、請求項15に記載の方法。
【請求項17】
50
(3)
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それを必要とする対象にエストロゲンおよび任意選択的にプロゲステロンを投与するた
めの、または、それを必要とする対象にエストロゲンおよび任意選択的にプロゲステロン
を投与するための医薬品を調製するための、請求項1∼16のいずれかに記載の組成物の
使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ホルモン補充療法をそのような治療が必要な対象に行うための組成物および
方法に関する。
10
【背景技術】
【0002】
エストロゲンは、多方面にわたるホルモンであり、女性における様々な生理学的機能に
不可欠である。女性において、外科的切除、除去療法または閉経期により卵巣からのエス
トロゲン産生が減少すると、様々な生理学的な影響が生じる。ホルモン補充療法は、エス
トロゲン産生の損失を補うことができるが、薬理学的な手段を介した送達は、常に高い血
清濃度をもたらす。臨床的な合併症としては、心疾患および癌の発生率の増加が挙げられ
る。したがって、エストロゲンを送達する新しい方法および技術が求められている。
【発明の概要】
【0003】
20
本発明の第一の態様は、マイクロカプセルを含むか、マイクロカプセルからなるか、ま
たは、本質的にマイクロカプセルからなる組成物または医薬組成物であり、該マイクロカ
プセルは、哺乳動物の生きた卵巣顆粒膜細胞、および、哺乳動物の生きた卵巣卵胞膜細胞
の両方を含む。いくつかの実施形態では、顆粒膜細胞および卵胞膜細胞は、組成物中で別
々のマイクロカプセルに含まれ、いくつかの実施形態では、顆粒膜細胞および卵胞膜細胞
は、組成物中で共に同じマイクロカプセルに(例えば、マイクロカプセルの同じ層、コア
、またはセグメント中で互いに混合された状態で)含まれる。本組成物は、主としてエス
トロゲンの送達を目的とし、任意選択的にさらにプロゲステロンの送達も目的とし、した
がって、好ましくは卵母細胞を含まないか、実質的に卵母細胞を含まない。
【0004】
30
いくつかの実施形態では、マイクロカプセルは、コアと、コアを取り囲む補助層とを含
み、コアは顆粒膜細胞を含み、補助層は卵胞膜細胞を含む。いくつかの実施形態では、マ
イクロカプセルは、コアと補助層との間に第一の半透層をさらに含む。いくつかの実施形
態では、マイクロカプセルは、補助層を取り囲む第二の半透層をさらに含む。いくつかの
実施形態では、マイクロカプセルは、第二の半透層を取り囲む外側の多糖類層をさらに含
む。いくつかの実施形態では、半透層は、ポリカチオン(例えば、ポリアミン)で形成さ
れる。
【0005】
いくつかの実施形態では、マイクロカプセルは、多糖類ヒドロゲルなどのヒドロゲルを
含む(例えば、コアが、多糖類ヒドロゲルなどのヒドロゲルを含み、取り囲む層が、多糖
40
類ヒドロゲルなどのヒドロゲルを含む)。
【0006】
本発明のさらなる態様は、それを必要とする対象へのエストロゲンおよび任意選択的に
プロゲステロンの投与方法であり、本方法は、対象に、本明細書で説明される組成物を治
療有効量で投与することを含む。
【0007】
本発明のさらなる態様は、それを必要とする対象にエストロゲンおよび任意選択的にプ
ロゲステロンを投与するための、または、それを必要とする対象にエストロゲンおよび任
意選択的にプロゲステロンを投与するための医薬品を調製するための、本明細書で説明さ
れる組成物の使用である。
50
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【0008】
本明細書に記載の図面と以下の明細書において、本発明をより詳細に説明する。本明細
書において引用される全ての米国特許の参照の開示は、参照することによりそれらの全体
が本明細書の一部をなすものとする。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】卵巣の内分泌細胞のカプセル化を示す概略図である。
【図1A.1B.1C】不連続パーコール密度勾配法Cを用いて精製した、単離された顆
粒膜細胞(A)および卵胞膜細胞(B)の純度のフローサイトメトリー分析を示す図であ
る。
10
【図2】顆粒膜細胞におけるFSH−RおよびCYP19(アロマターゼ)に関する免疫
蛍光染色(上のパネル)、ならびに、卵胞膜細胞におけるLH−RおよびCYP17A1
(17、20リアーゼ)に関する免疫蛍光染色(下のパネル)を示す画像である。
【図3】アルギン酸塩ヒドロゲルマイクロカプセル中のカプセル化された細胞の位相差顕
微鏡および走査電子顕微鏡の画像であり、高い充填密度の細胞(AおよびC)、および、
低い充填密度の細胞(BおよびD)を示す。これは、様々な細胞の充填密度を達成する能
力を実証する。
【図4】マイクロカプセル中の細胞の生存/死亡に関する染色を示す画像であり、緑色は
生細胞を示し、赤色は死細胞を示す。
【図5A.5B.5C】図5Aは、顆粒膜細胞マイクロカプセルと卵胞膜細胞マイクロカ
20
プセルとを別々に培養するか、共培養して、E2産生への作用を確認したグラフである。
図5Bは、共培養系におけるLH+FSHのE2産生への作用を示すグラフである。図5
Cは、顆粒膜細胞マイクロカプセルと卵胞膜細胞マイクロカプセルとの長期培養における
継続的なE2産生を示すグラフである。*は、基準時の状態と比較したP<0.05にお
ける有意性を意味する。
【図5D.5E】(記載なし)
【図6】多層マイクロカプセルの概略図である。
【図7A.7B】in vivoでの組織構築物による継続的なE2およびプロゲステロ
ンの産生を示すグラフである。各データポイントは、6つの値の平均+標準誤差を示す。
【図8A.8B】図8Aは、2D系においてFSHおよびLHに応答してなされる、卵胞
30
膜細胞と共培養された顆粒膜細胞による17β−エストラジオール産生を示すグラフであ
る。図8Bは、2D系においてFSHおよびLHに応答してなされる、卵胞膜細胞と共培
養された顆粒膜細胞によるプロゲステロン産生を示すグラフである。各データポイントは
、6つの値の平均+標準誤差を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
「対象」は、本明細書で用いられる場合、一般的に、哺乳動物の対象である。ヒトの対
象が好ましいが、対象は、いくつかの実施形態では、獣医学的な目的の場合、イヌおよび
ネコなどのその他の動物であってもよい。対象は、一般的に雌である。対象は、任意の適
切な年齢であってよいが、対象は、典型的には成体であり、いくつかの実施形態では、閉
40
経期の雌の対象である。
【0011】
「治療する」は、本明細書で用いられる場合、対象に利益を与える任意のタイプの治療
を指し、対象における少なくとも1つの症状の発症を遅らせること、または、その重症度
を減少させることを含むが、これらに限定されない。
【0012】
「薬学的に許容される」は、本明細書で用いられる場合、疾患の重症度と治療の必要性
を考慮して、過度に有害な副作用を起こさずに本明細書において説明される治療を達成す
るために、化合物または組成物が対象に投与するのに好適であることを意味する。
【0013】
50
(5)
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1.細胞
本発明を実施するのに使用される細胞は、一般に、適切なドナーから採取された生きた
哺乳動物細胞である。ドナーは、一般に、哺乳動物(例えば、ヒト、イヌ、ネコ、ウサギ
、ラット、マウス、サル、チンパンジー、ウマ、ブタ、ヤギ、ヒツジ)である。ドナーは
、治療されている対象と同じ種に属するものでもよいし、または、異なる種に属するもの
でもよい。いくつかの実施形態では、ドナーは、治療を受けている対象と同じであっても
よく、このような場合、対象から適切な細胞が採取され、その後の使用のために保存され
た。
【0014】
細胞は、当技術分野で公知の技術に従って、ドナーから単離され、所望に応じてマイク
10
ロカプセル製造のために培養される。例えば、Sanjay K.Agarwalら、L
eptin Antagonizes the Insulin−Like Growt
h Factor−I Augmentation of Steroidogenes
is in Granulosa and Theca Cells of the H
uman Ovary、J.Clin Endocrinol Metab 84:10
72∼1076(1999年);Jon C.Havelockら、Ovarian g
ranulosa cell lines、Molecular and Cellul
ar Endocrinology 228、67∼78(2004年);Jessic
a K.Wickenheisserら、Human ovarian theca c
ells in culture、Trends in Endocrinology 20
& Metabolism 17、65∼71(2006年)を参照。一般に、新しい組
織は、切り刻むこと、薄くそぐこと、粉砕、および/または、コラゲナーゼ消化によって
分割される。続いて所望の細胞は、洗浄、濾過、遠心分離、または、摘み取り手順により
夾雑細胞および夾雑材料から単離され、任意選択的に、カプセル化の前に所望に応じて培
養および/または凍結保存される。
【0015】
2.マイクロカプセルの製造
生細胞のカプセル化は、公知の技術、または、当業者には明らかであるそれらのバリエ
ーションによって行うことができる。例えば、Oparaに付与された米国特許第6,7
83,964号および米国特許第6,365,385号を参照(これらの開示は、参照す
30
ることによりそれらの全体が本明細書の一部をなすものとする)。
【0016】
本発明において有用なマイクロカプセルは、任意選択的に、ただしいくつかの実施形態
では好ましくは、細胞を含む内部を取り囲む少なくとも1つの半透膜を有する。半透膜は
、栄養素、生物学的に活性な分子、およびその他の選択された生成物を、表面の膜を通っ
てマイクロカプセルのコア中に拡散させることを可能にする。表面の膜は、膜の分子量カ
ットオフを決定するサイズの孔を含む。膜の孔サイズは、エストロゲン、および、いくつ
かの実施形態ではプロゲステロンが、カプセル内部から外部環境に通過できるように、た
だし宿主免疫反応因子が侵入する余地を与えないように選択される(ここでカプセル化さ
れた細胞は、自己由来ではない)。このような半透膜は、典型的には、以下でさらに考察
40
されるように、ポリカチオン、例えばポリアミン(例えば、ポリリシン、および/または
、ポリオルニチン)から形成される。
【0017】
カプセル化技術の非限定的な例示的な実施形態の一つにおいて、Limらに付与された
米国特許第4,391,909号は、細胞を、アルギン酸ナトリウムを含む生理食塩水に
懸濁し、細胞を含む液滴を製造する方法を説明している。細胞を含むアルギン酸塩の液滴
は、生理食塩水中の塩化カルシウムに注がれる。負電荷を有するアルギン酸塩の液滴がカ
ルシウムと結合し、アルギン酸カルシウムゲルを形成する。マイクロカプセルは、生理食
塩水中で洗浄され、ポリ−L−リシンまたはポリ−L−オルニチン(またはそれらの組合
せ)と共にインキュベートされ、正電荷を有するポリ−l−リシンおよび/またはポリ−
50
(6)
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L−オルニチンがカルシウムイオンで置換され、負電荷を有するアルギン酸塩と(イオン
)結合し、高分子電解質の外側半透膜が生成される。アルギン酸ナトリウムの外側コーテ
ィングは、マイクロカプセルをアルギン酸ナトリウム溶液で洗浄し、ポリ−L−リシンお
よび/またはポリ−L−オルニチン層にイオン結合させることにより付加してもよい(こ
れは、対象においてポリカチオン性膜が組織と接触することにより引き起こされる可能性
がある任意の炎症性反応を低減させるのに役立つ)。この技術により、「単一壁」マイク
ロカプセルと呼ばれるものが製造される。「二重壁」マイクロカプセルは、単一壁マイク
ロカプセルの場合と同じ手順を行うことによって製造することができるが、クエン酸ナト
リウムとの任意のインキュベートの前に、マイクロカプセルは、再度、ポリ−l−リシン
およびアルギン酸ナトリウムとインキュベートされる。
10
【0018】
カプセル化法のさらなる非限定的な例において、Changら、米国特許第5,084
,350号は、より大きいマトリックス中に封入されたマイクロカプセルを開示しており
、マイクロカプセルがより大きいマトリックス内に入ると、マイクロカプセルは液化され
る。Tsangら、米国特許第4,663,286号は、アルギン酸ポリマーを用いたカ
プセル化を開示しており、ゲル層は、ポリリシンなどのポリカチオン性ポリマーで架橋さ
れており、第二の層は、第二のポリカチオン性ポリマー(例えばポリオルニチン)を用い
て形成され、続いて第二の層は、アルギン酸塩でコーティングされてもよい。Soon−
Shiongらに付与された米国特許第5,762,959号は、アルギン酸カルシウム
/バリウムが所定比率の固形の(キレート化されていない)アルギン酸塩ゲルのコアを有
20
し、コア中に高分子材料を含むマイクロカプセルを開示している。Hubbellら付与
された米国特許第5,801,033号および米国特許第5,573,934号は、最外
層の高分子コーティング(例えば、ポリエチレングリコール(PEG))を有するアルギ
ン酸塩/ポリリシンマイクロスフェアを説明しており、Sawhneyら、Biomat
erials 13:863(1991年)は、生体適合性を改善するための、マイクロ
カプセル表面上にポリ−l−リシンとポリエチレンオキシドとのグラフトコポリマーを包
含するアルギン酸塩/ポリリシンマイクロカプセルを説明しており、米国特許第5,38
0,536号は、ポリエチレン(オキシド)などの水溶性の非イオン性ポリマーの最外層
を有するマイクロカプセルを説明している。Weberらにに付与された米国特許第5,
227,298号は、予めポリリシンアルギン酸塩でコーティングされた細胞に、第二の
30
アルギン酸塩ゲルのコーティングを提供する方法を説明しており、いずれのアルギン酸塩
コーティングもポリリシンで安定化される。Weberらに付与された米国特許第5,5
78,314号は、精製したアルギン酸塩の複数のコーティングを用いたマイクロカプセ
ル化法を提供する。Dorianらに付与された米国特許第5,693,514号は、繊
維を形成しないタイプのアルギン酸塩の使用を報告しており、アルギン酸塩コーティング
の外面は、カルシウムイオンおよび/またはマグネシウムイオンを含むアルカリ土類金属
のカチオンと反応して、アルカリ土類金属のアルギン酸塩コーティングを形成する。アル
ギン酸塩コーティングの外面は、ポリリシンと反応しない。Soon−Shiongに付
与された米国特許第5,846,530号は、カプセル化の前に、重合性アルギン酸塩、
または、ポリリシンなどの重合性ポリカチオンで個々にコーティングされた細胞を含むマ
40
イクロカプセルを説明している。
【0019】
所望に応じて、アルギン酸塩−ポリリシンマイクロカプセルをクエン酸ナトリウム中で
インキュベートすることにより、ポリ−l−リシンと反応しなかったあらゆるアルギン酸
カルシウムを溶解させることができ、すなわち、細胞を含むアルギン酸ナトリウムの内部
コアを溶解させて、細胞を含むコア部分を液化したマイクロカプセルを製造することがで
きる。LimおよびSun、Science 210:908(1980年)を参照。こ
のようなマイクロカプセルは、本明細書において、「キレート化」、「中空」または「液
状」コアを有することを指す。
【0020】
50
(7)
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所望に応じて、マイクロカプセルに含まれる細胞の生理学的な反応性を保持しながら、
または、そのような反応性を過度に損なうことなくマイクロカプセルの耐久性を高めるた
めに、マイクロカプセルを、硫酸ナトリウムなどの生理学的に許容可能な塩または類似の
物質で処理するか、またはインキュベートしてもよい。例えば、Oparaに付与された
米国特許第6,783,964号を参照。
【0021】
現在のところ好ましいマイクロカプセルの製造方法の一つは、O.Khannaら、S
ynthesis of multilayered alginate microc
apsules for the sustained release of fib
roblast growth factor−1 J.Biomed.Mater.R
10
es.Part A:95A:632∼640(2010年)で説明されている。
【0022】
マイクロカプセルは、任意の適切なサイズであってよく、例えばその直径は、10、2
0または30マイクロメートルから、最大1000、2000、または5000マイクロ
メートルである。マイクロカプセルは、任意の適切な量の細胞を含んでいてもよい。例え
ば、いくつかの実施形態では、顆粒膜細胞は、マイクロカプセル1つあたり1,000個
または2,000個の細胞から、マイクロカプセル1つあたり最大1×106個、1×1
08個、または1×109個の細胞の量でマイクロカプセルに含まれ、卵胞膜細胞は、マ
イクロカプセル1つあたり1,000個または2,000個の細胞から、マイクロカプセ
ル1つあたり最大1×106個、1×108個、または1×109個の細胞の量でマイク
20
ロカプセルに含まれる。
【0023】
本発明のマイクロカプセルは、所望に応じて、製造後に投与してもよいし、その後の使
用のために冷蔵および/もしくは冷凍保存してもよいし、ならびに/または、その後の使
用のために培養してもよい。本発明のマイクロカプセルは、それらの製造様式により所望
に応じて、製剤化および/または投与の前に(例えば、滅菌生理食塩水中で)洗浄しても
よい。
【0024】
3.製剤化および投与
本発明のマイクロカプセルは、そのものを投与してもよいし、または、任意の適切な技
30
術によって投与用に製剤化してもよく、例えば滅菌生理食塩水と混合することによって製
剤化してもよい。本発明のマイクロカプセルは、エストロゲン補充療法が使用される任意
の状態のための治療として対象に投与してもよい。マイクロカプセルは、任意の適切な技
術によって投与してもよく、このような技術としては、外科的移植または注射が挙げられ
るが、これらに限定されない。これらはいずれも、皮下、腹腔内、筋肉内、またはその他
の任意の適切な区画に行ってもよい。投与される細胞の投与量は、公知の技術または当業
者には明らかであるそれらのバリエーションに従って決定することができる。比較のため
に、糖尿病の治療において、国際膵島移植登録機関(the Internationa
l Islet Transplant Registry)は、正常血糖値を達成する
ためには、レシピエントの体重1キログラムあたり少なくとも6,000個の細胞の移植
40
を推奨している。本発明において、移植される細胞の数は、対象の年齢および状態、治療
されている具体的な障害などによって決定される。本発明のいくつかの実施形態では、レ
シピエントの体重1キログラムあたり1,000個、2,000個、または3,000個
の細胞から、レシピエントの体重1キログラムあたり最大20,000個、40,000
個、または60,000個の細胞が投与される。
【0025】
本発明の方法によって治療される対象または患者は、閉経期に付随する可能性がある、
骨粗鬆症、ホットフラッシュ、不規則な月経、膣萎縮、膣および/もしくは膀胱の感染症
、失禁(例えば、切迫尿失禁、ストレス失禁)、疲労、睡眠障害、興奮性、気分変動、う
つ、筋肉量の低下、脂肪組織の増加、皮膚が薄くなり弾力がなくなること、骨組織の減少
50
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、認知障害など、子宮摘出、卵巣摘出、または、エストロゲンもしくはホルモンの補充療
法が用いられるその他の状態の1種または複数に苦しむ対象、または、それらの危険性が
高い対象を含む。
【0026】
以下の非限定的な実施例で本発明をより詳細に説明する。
【実施例1】
【0027】
[ラット卵巣の単離]
図1で図解されているように、生後21日目のフィッシャー(Fischer)344
ラットに、連続して3日間、ゴマ油に溶解した1.5mg/0.2mlの17β−エスト
10
ラジオール(E2)を皮下注射した。最後の注射から24時間後にラットを安楽死させ、
卵巣を切り出し、実施例2で説明されているようにして内分泌細胞を単離した。
【実施例2】
【0028】
[細胞の単離および精製]
LiおよびHearn(J.Biochem.Biophys.Methods 45
、169∼181(2000年)に従って、E2処理した未成熟ラットの卵巣から内分泌
細胞を単離した。HEPES(25mM)、1mg/mlのウシ血清アルブミン(BSA
)、L−グルタミン(2mM)、ペニシリン(10,000IU/ml)、ストレプトマ
イシン(10,000μg/ml)、および、アンホテリシンB(25μg/ml)を含
20
む氷冷した培地199(M199)中で卵巣を採取した。外側の組織を取り除いた後、卵
巣を氷冷したM199で2回洗浄し、続いて緩く詰め込まれた顆粒膜細胞を卵胞から放出
させるために27Gの注射針で丁寧に穴を開け、このようにして採取された細胞を氷上で
維持した。残った卵巣を切断して約0.25mm2の細かい断片にし、この過程で放出さ
れた細胞を採取し、氷上で別々に維持した。続いて卵巣の断片をM199中でコラゲナー
ゼ(2mg/ml)およびDNアーゼ(10μg/ml)と共にときどき混合しながら9
0分インキュベートした。酵素消化した断片をパスツールピペットを用いて分散すること
により単一細胞の懸濁液を得て、その細胞を回収し、別々の分画として氷上で保存した。
このようにして回収された異なる分画からの細胞を、MagoffinおよびErick
son(Endocrinology 122、2345∼2347(1988年))と
30
同様にして精製した。簡単に言えば、細胞を不連続パーコール密度勾配法(底部は44%
、中間部はd=1.055のパーコール(比重を1.055に調節)、および、上部は2
0%)の上にローディングし、4℃で400×gで20分遠心分離した。第一の相間(2
0%の層とd=1.055の層との間)からの細胞を顆粒膜細胞として回収し、第二の相
間(d=1.055の層と44%の層との間)からの細胞を卵胞膜細胞として回収した(
図1Cを参照)。トリパンブルー法を用いて細胞の生存率を調べたところ、生存率は85
∼95%の範囲であった。細胞特異的マーカーを用いたフローサイトメトリー分析によっ
て各細胞型の純度を評価した。
【実施例3】
【0029】
40
[フローサイトメトリーを用いた細胞の解析]
不連続パーコール密度勾配法を用いて精製した細胞の分画(1つの細胞型あたり5×1
06個の細胞)を3.7%ホルムアルデヒド中で15分間固定した。
【0030】
ラット卵巣から単離した細胞型の純度を確認するために、細胞を細胞特異的マーカーで
染色し、フローサイトメトリーで定量した。異なる相間からの細胞(図1Cを参照)を一
次抗体と共にインキュベートした。CYP19に対する抗体(マウス抗CYP19、Ab
biotech、カタログ番号250549)およびFITCがコンジュゲートされた二
次抗体を使用して、顆粒膜細胞を検出した。CYP17A1に対する抗体(ヤギ抗CYP
17A1、Santa Cruz Biotechnology、カタログ番号sc−4
50
(9)
JP 2014-506926 A 2014.3.20
6085)、および、PerCP Cy5.5がコンジュゲートされたロバ抗ヤギIgG
二次抗体を使用して、卵胞膜細胞を検出した。細胞を適切な一次抗体と共に1時間インキ
ュベートした。続いて未結合の抗体を洗い落とし、細胞を適切な二次抗体と共に1時間イ
ンキュベートした。未結合の二次抗体を洗い落とした後、フローサイトメトリーを用いて
細胞を解析した。フローサイトメトリー分析から、パーコール密度勾配法で第一の相間か
ら回収した細胞の74.15%がCYP19について陽性染色され(図1A)、第二の相
間から得られた細胞の69.91%がCYP17A1について染色された(図1B)こと
が明らかになった。二次抗体のみとインキュベートした細胞を対照として使用した。
【実施例4】
【0031】
10
[顆粒膜細胞および卵胞膜細胞の培養]
T175フラスコ(Corning、Corning Inc.、NY、米国)中で、
精製した顆粒膜細胞および卵胞膜細胞を、37℃で、5%CO2の雰囲気下で、加湿空気
中で別々にインキュベートし、L−グルタミン(2mM)、ペニシリン(10,000I
U/ml)、ストレプトマイシン(10,000μg/ml)、アンホテリシンB(25
μg/ml)、および、10%FBSが補充されたMcCoyの5A培地中で24時間培
養した。顆粒膜細胞用の培地を、顆粒膜細胞用の増殖培地(L−グルタミン(2mM)、
BSA(1mg/ml)、ペニシリン(10,000IU/ml)、ストレプトマイシン
(10,000μg/ml)、および、アンホテリシンB(25μg/ml)、200n
g/mlのFSH、100nMのE2、および、10nMのIGF−Iを含むMcCoy
20
の5A)と交換し、さらに72時間培養した。同様にして、卵胞膜細胞を、卵胞膜細胞用
の増殖培地(L−グルタミン(2mM)、BSA(1mg/ml)、ペニシリン(10,
000IU/ml)、ストレプトマイシン(10,000μg/ml)、アンホテリシン
B(25μg/ml)、100ng/mlのLH、10nMのIGF−Iが補充されたM
cCoyの5A培地)中で、さらに72時間増殖させた。
【実施例5】
【0032】
[免疫蛍光染色]
各細胞型を、それぞれの増殖培地中のチャンバースライド上で培養し、ステロイド生成
に関する必須の細胞成分の発現に関してスクリーニングした。細胞を3.7%ホルムアル
30
デヒド中で15分固定した後、細胞をPBSで洗浄し、BSA(1%)を含むPBSでブ
ロックした。次に、単分子層を一次抗体と共に4℃で一晩インキュベートし、顆粒膜細胞
を、ウサギ抗FSHR(Santa Cruz Biotechnology、カタログ
番号sc−13935)、および、マウス抗CYP19(Abbiotech、カタログ
番号250549)と共にインキュベートした。同様にして、卵胞膜細胞を、ウサギ抗L
HR(Santa Cruz Biotechnology、カタログ番号sc−258
28)、および、ヤギ抗CYP17A1(Santa Cruz Biotechnol
ogy、カタログ番号sc−46085)と共にインキュベートした。一次抗体と共に一
晩インキュベートした後に、スライドをPBSで洗浄し、二次抗体と共に4℃で2時間イ
ンキュベートした。未結合の二次抗体を洗い落とし、細胞核をDAPIで対比染色し、カ
40
バースライドを載せた。蛍光顕微鏡を用いて画像を得て、Image−Pro plus
ソフトウェア、バージョン6.3.1.542を用いて合成画像を作製した。
【0033】
卵胞膜細胞は、LH受容体(LHR)およびCYP17A1について陽性染色され(図
2)、顆粒膜細胞は、FSH受容体(FSHR)およびCYP19について陽性を示した
(図2)。
【実施例6】
【0034】
[別々にカプセル化された顆粒膜細胞および卵胞膜細胞]
培養細胞を、1∼3%(w/v)の超高純度の低粘度マンヌロン酸(LVM)高含有ア
50
(10)
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ルギン酸塩溶液中で、マルチノズル押出機を通じて塩化カルシウム溶液内に向かって5∼
15分間の間(架橋のため)押出すことにより、別々にカプセル化して、直径がおよそ3
00∼600マイクロメートルのマイクロカプセルを製造した。全てのカプセル化および
洗浄ステップは、室温で行われる。続いて顆粒膜細胞を含むマイクロカプセル、および、
卵胞膜細胞を含むマイクロカプセルをそれぞれ等量部で共に合わせ、24ウェルプレート
で、ペニシリン/ストレプトマイシン(それぞれ100IU/mlおよび100μg/m
l)、アンホテリシンB(0.25μg/ml)、および、ウシ胎児血清(10%)が補
充されたMcCoyの5A培地中で、37℃および5%CO2で、培養インサートの隔離
されたチャンバーで共培養した。以下で考察されるように、生存率と17β−エストラジ
オール産生を30日にわたり定期的に評価した。
10
【0035】
長期培養中に、マイクロカプセルに、50ng/mlの卵胞刺激ホルモン(FSH)、
および、50ng/mlの黄体形成ホルモン(LH)を与えた。in vitroで、卵
胞膜細胞においてLH処理はCYP17A1(17、20リアーゼ)の発現を増加させ、
顆粒膜細胞においてFSH処理はCYP19(アロマターゼ)の発現を増加させた(図2
)。この増加によりこれらの細胞のステロイド合成能は改善される。カプセル化により、
細胞がアルギン酸塩マイクロカプセル中に均一に分配された(図3)。最適な細胞密度が
、マイクロカプセルの形状および構造にとって重要な要因であることが認められ、この最
適な細胞密度は、マイクロカプセル1つあたりおよそ1,000∼10,000個の細胞
であった。
20
【0036】
カプセル化細胞は、最長で30日の長期培養の間、生存能力を保ち続けた(実施例10
および図4を参照)。生存できない細胞の数は、長期培養の過程で増加した。
【0037】
注目すべきことに、卵胞膜細胞を含むマイクロカプセルと共培養された顆粒膜細胞を含
むマイクロカプセルは、それぞれ個々に培養した場合よりも有意に高い濃度のE2を産生
した(図5A)。
【0038】
加えて、in vitroの長期培養において、顆粒膜細胞を含むマイクロカプセルと
卵胞膜細胞を含むマイクロカプセルとの共培養は、FSHおよびLHに応答して高濃度の
30
E2を分泌した(図5BおよびC)。
【0039】
これらのデータは、アルギン酸塩ヒドロゲルマイクロカプセル中にカプセル化した卵巣
の内分泌細胞は、in vitroにおいて、長期生存と生物活性との両方を示したこと
を示す。カプセル化技術を用いることによって、我々は、卵巣の内分泌ユニットをex vivoで再現可能なことを実証することができた。
【0040】
追加実験において、マイクロカプセルの一部を、FSH(100ng/ml)およびL
H(100ng/ml)の存在下で約30日間培養し、培養培地を一日おきに採取して、
性ステロイドの分泌を試験した。ELISAキットを用いて培養培地中の17β−エスト
40
ラジオールおよびプロゲステロンの濃度を定量した。Enzo Life Scienc
esのELISAキット(カタログ番号ADI−901−008)を用いて培養培地中の
17β−エストラジオールを測定した。Enzo Life SciencesのELI
SAキット(カタログ番号ADI−901−011)を用いて細胞培養培地中のプロゲス
テロン濃度を測定した。17β−エストラジオールおよびプロゲステロンの濃度を製造元
の説明書に従って定量し、それらの希釈率に応じて補正した。
【0041】
顆粒膜細胞を含むマイクロカプセル、または、卵胞膜細胞を含むマイクロカプセルを別
々にインキュベートしたところ、17β−エストラジオール産生の有意な増加はなかった
。同じ実験で、プロゲステロン濃度は、4日目および6日目にそれぞれ1.3ng/ml
50
(11)
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および0.8ng/mlに達した(図5Dおよび5Eを参照)。
【0042】
顆粒膜細胞を含むマイクロカプセル、および、卵胞膜細胞を含むマイクロカプセルを共
培養したところ、17β−エストラジオール濃度は、18日目に約20pg/mlに達し
、プロゲステロン濃度は、26日目に約1.5ng/mlの最大値を示した(図5Dおよ
び5Eを参照)。
【実施例7】
【0043】
[共にカプセル化された顆粒膜細胞および卵胞膜細胞]
顆粒膜細胞と卵胞膜細胞とが共にカプセル化されるように、押出しする前にそれら2種
10
を実質的に等量で共に混合することを除いては、この実施例は上述した実施例6と同様の
方式で行われる。
【0044】
マイクロカプセルの一部を、FSH(100ng/ml)およびLH(100ng/m
l)の存在下で約30日間培養し、培養培地を一日おきに採取して、性ステロイドの分泌
を試験した。ELISAキットを用いて培養培地中の17β−エストラジオールおよびプ
ロゲステロンの濃度を定量した。Enzo Life SciencesのELISAキ
ット(カタログ番号ADI−901−008)を用いて培養培地中の17β−エストラジ
オールを測定した。Enzo Life SciencesのELISAキット(カタロ
グ番号ADI−901−011)を用いて細胞培養培地中のプロゲステロン濃度を測定し
20
た。17β−エストラジオールおよびプロゲステロンの濃度を製造元の説明書に従って定
量し、それらの希釈率に応じて補正した。2日目以降、カプセル化細胞はゴナドトロピン
に応答した。17β−エストラジオール濃度は、25日目には基礎レベルと比較しておよ
そ5倍高く、プロゲステロン濃度は、基礎レベルと比較しておよそ2倍高かった(図5D
および5Eを参照)。
【実施例8】
【0045】
[層中に共にカプセル化したブタ骨髄間質細胞]
O.Khannaら、J.Biomed.Mater.Res.Part A 95A
:632∼640(2010年)で説明された技術に従って、(図6で図解された)2層
30
マイクロカプセルを製造した。簡単に言えば、ブタ骨髄間質細胞(pBMSC)を、ペニ
シリン/ストレプトマイシン(それぞれ100IU/mlおよび100μg/ml)、ア
ンホテリシンB(0.25μg/ml)、ウシ胎児血清(10%)が補充されたDMEM
中で、37℃および5%CO2で培養し、生体蛍光プローブのCellTracker green、および、CellTracker orange(Invitrogen)
を用いてタグ付けした。CellTracker greenをプローブとしたpBMS
Cを、マルチノズル押出機を通じて塩化カルシウム溶液に向かって押出すことにより、1
∼2%の低粘度マンヌロン酸(LVM)高含有アルギン酸塩中にカプセル化した。続いて
マイクロカプセルを0.05∼0.2%のポリ−L−オルニチン溶液に4℃で約5∼30
分間懸濁し、選択透過性膜層を作製した。続いてコーティングされたマイクロカプセルを
40
、第二のアルギン酸塩の層、すなわちCellTracker orangeをプローブ
としたpBMSCを含む0.5∼2%(w/v)の低粘度グルクロン酸高含有アルギン酸
塩(LVG)の層でコーティングした。カプセルの各層には、約1,000∼10,00
0個の細胞が含まれる。
【実施例9】
【0046】
[2層マイクロカプセル中にカプセル化した顆粒膜細胞および卵胞膜細胞]
顆粒膜細胞を1.5%(w/v)LVM中にカプセル化し、ポリ−L−オルニチン(P
LO)(0.1%w/v)で20分間コーティングした。続いてPLOでコーティングし
たマイクロカプセルと1.5%(w/v)LVMに懸濁した卵胞膜細胞とを混合し、図6
50
(12)
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に示したように天然の卵胞の構造的な様式と類似した多層マイクロカプセル(多層マイク
ロカプセルと呼ぶ)を得るために、再度、マイクロ流体装置(図1)を用いてカプセル化
した。
【0047】
マイクロカプセルの一部を、FSH(100ng/ml)およびLH(100ng/m
l)の存在下で約30日間培養し、培養培地を1日おきに採取して、性ステロイドの分泌
を試験した。ELISAキットを用いて培養培地中の17β−エストラジオールおよびプ
ロゲステロンの濃度を定量した。Enzo Life SciencesのELISAキ
ット(カタログ番号ADI−901−008)を用いて培養培地中の17β−エストラジ
オールを測定した。Enzo Life SciencesのELISAキット(カタロ
10
グ番号ADI−901−011)を用いて細胞培養培地中のプロゲステロン濃度を測定し
た。17β−エストラジオールおよびプロゲステロンの濃度を製造元の説明書に従って定
量し、それらの希釈率に応じて補正した。25日目には、17β−エストラジオールは基
礎レベルと比較して10倍増加し、プロゲステロン濃度はおよそ2倍高かった(図5Dお
よび5Eを参照)。
【0048】
多層マイクロカプセルにおいて異なる細胞型が分別区画化されたことを実証するために
、多層マイクロカプセルを合成する前に、顆粒膜細胞をCell Tracker gr
een(Invitrogen、カタログ番号C2925)で予め染色し、卵胞膜細胞を
Cell−tracker Orange(Invitrogen、カタログ番号C29
20
27)で予め染色した。共焦点顕微鏡(Zeiss LSM510)を用いて多層マイク
ロカプセルを画像化した。
【実施例10】
【0049】
[カプセル化した卵巣の内分泌細胞の生存率]
生存/死亡解析を用いてカプセル化細胞の生存率を評価した。実施例6、7、8および
9からのマイクロカプセルの一部を、FSH(100ng/ml)およびLH(100n
g/ml)の存在下で、約30日間培養し、培養培地をおよそ3日おきに採取して、カプ
セル化細胞の生存率を調べた。指定された時間で、カプセル化細胞を24ウェルプレート
に移し、無血清培地中の25μΜのCFDA SE(カルボキシフルオレセインジアセテ
30
ート、スクシンイミジルエステル)(Invitrogen、カタログ番号V12883
)と共に、37℃で15分間、5%CO2雰囲気下で、加湿空気中でインキュベートした
。続いてCFDAを含む培地を10%FBSを含む培地と交換し、上述した条件下でさら
に30分間、再度インキュベートした。続いて血清を含む培地を50μg/mlのヨウ化
プロピジウム(PI)(Invitrogen、カタログ番号V12883)と交換し、
室温で2分間インキュベートし、マイクロカプセルを洗浄して過量のPIを除去した。続
いてマイクロカプセルを倒立蛍光顕微鏡で観察し、画像化した。得られた合成画像から、
Image−Pro plusソフトウェアのバージョン6.3.1.542を用いて生
細胞の数と死細胞の数を解析した。
【0050】
40
注釈:生細胞は、膜透過性の非蛍光性CFDAのエステル基を切断し、そのCFDAを
非透過性の緑色蛍光FDAに変換し、そのFDAが生存可能な細胞の内部に捕獲される。
一方で、死細胞は、機能が低下した膜を有するため、プロピジウムが細胞核に透過し、D
NAが赤く染色される。定期的な生存/死亡解析から、カプセル化した卵巣の内分泌細胞
は、長期培養の間中、長期的な生存能を有することが解明された(図4を参照)。
【実施例11】
【0051】
[in vivoにおける組織工学的に作製された卵巣の内分泌単位の機能]
卵巣摘出術および多層マイクロカプセルの移植。6カ月齢のフィッシャー344ラット
の左右の卵巣を麻酔下で摘出し、それらのE2およびP4の血中濃度を、基礎レベルに達
50
(13)
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するまで追跡した。基礎レベルに達したら、実施例9による多層マイクロカプセルを卵巣
摘出ラットの大網膜で作製された小袋に入れて移植した。各実験用ラット(n=5)に、
各細胞型を0.5×106細胞充填したおよそ1000個のマイクロカプセルを移植した
。対照ラット(n=5)に、大網の小袋中に入れた同数の中になにも含まないアルギン酸
塩マイクロカプセルを入れた。ELISAキットを用いて17β−エストラジオールおよ
びプロゲステロンの血漿濃度を定量した。Enzo Life SciencesのEL
ISAキット(カタログ番号ADI−901−174)を用いて血漿中の17β−エスト
ラジオールを測定した。ELISAキット(Enzo,Life sciences、カ
タログ番号ADI−901−011)を用いてプロゲステロンの血漿濃度を測定した。1
7β−エストラジオールおよびプロゲステロンの濃度を製造元の説明書に従って定量し、
10
それらの希釈率に応じて補正した。卵巣摘出対照ラットと比較したところ、測定された全
ての時点において組織構築物を移植したラットにおける17β−エストラジオールの血漿
濃度が有意に高かった(図7A)。同様に、プロゲステロン濃度も、対照ラットの濃度よ
りも有意に高かった(図7B)。
【0052】
in vivoの研究でスチューデントのt検定を行い、マイクロカプセルを移植した
ラットのホルモン濃度の平均と、卵巣摘出ラットのホルモン濃度の平均とを比較した。
【実施例12】
【0053】
[2D系における長期の共培養]
20
顆粒膜細胞および卵胞膜細胞を単離した後、これらを、2D系中で、ゴナドトロピン、
LHおよびFSHの存在下で、別々に培養するか、または、共培養した(図8Aおよび8
Bを参照)。この実施例において、プロゲステロン濃度は、培養培地中で時間がたつにつ
れて(2日目の0.2ng/mlから、30日目の約2ng/mlに)増加したが、17
β−エストラジオール濃度は、2日目の28pg/mlから、30日目の約5pg/ml
に減少した。これらのデータは、顆粒膜細胞がそれらのエストロゲン合成能を失って、プ
ロゲステロン合成能を獲得することにより、培地中で観察されるプロゲステロン濃度を高
める、異常な細胞応答を示しており、これは、天然の卵巣におけるそれらの細胞の正常な
生理学的応答とは対照的である。
【実施例13】
30
【0054】
[統計的分析]
SPSSソフトウェア(バージョン10.0.1)を用いて統計分析を行った。結果は
、特に他の指定がない限り平均±標準偏差として示される。in vitroでの研究に
ついて、分散分析(ANOVA)を用いて、3つの異なるスキームのホルモン濃度の平均
と対照群との比較を行い、続いて、適切な場合は、ボンフェローニ補正を用いてポストホ
ック(post−hoc)検定を行った。差は、P<0.05の場合、統計学的に有意で
あるとみなされた。
【0055】
これまで述べたことは、本発明を例示するためであり、本発明を制限するものではない
。本発明は、以下の特許請求の範囲で定義され、特許請求の範囲の均等物も包含される。
40
(14)
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【図5A.5B.5C】
【図5D.5E】
【図7A.7B】
【図8A.8B】
(15)
【図1】
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(16)
【図1A.1B.1C】
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(17)
【図2】
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(18)
【図3】
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(19)
【図4】
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(20)
【図6】
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(21)
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【国際調査報告】
10
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.
FI
A61K 47/34
(2006.01)
A61K 47/34
テーマコード(参考)
(81)指定国 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,T
J,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,R
O,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,
BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,H
U,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI
10
,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,
UZ,VC,VN
(74)代理人 100125380
弁理士 中村 綾子
(74)代理人 100142996
弁理士 森本 聡二
(74)代理人 100154298
弁理士 角田 恭子
(74)代理人 100166268
20
弁理士 田中 祐
(74)代理人 100170379
弁理士 徳本 浩一
(74)代理人 100161001
弁理士 渡辺 篤司
(74)代理人 100179154
弁理士 児玉 真衣
(74)代理人 100180231
弁理士 水島 亜希子
(74)代理人 100184424
30
弁理士 増屋 徹
(72)発明者 オパラ,エマニュエル
アメリカ合衆国ノースカロライナ州27707,ダーラム,スケアスデイル・プレイス 2
(72)発明者 ヨー,ジェイムズ・ジェイ
アメリカ合衆国ノースカロライナ州27104,ウィンストン‐セイラム,シダー・トレイル 1
85
(72)発明者 ソール,ジャスティン・エム
アメリカ合衆国ノースカロライナ州27106,ウィンストン‐セイラム,ウィロウレイク・ロー
ド 1046
(72)発明者 シヴァナンダン,シッタジョディ
アメリカ合衆国ノースカロライナ州27127,ウィンストン‐セイラム,セントリー・ポワント
・コート 822
(72)発明者 アタラ,アンソニー
アメリカ合衆国ノースカロライナ州27104,ウィンストン‐セイラム,ストラトフォード・ロ
ード・ノース 345
Fターム(参考) 4C076 AA63 AA95 BB11 CC30 EE25H EE30H EE36K FF31 FF68 GG21
4C087 AA01 AA02 BB57 CA04 MA02 MA38 MA66 NA06 ZC11
40
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