JP7841749B2 - ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格の再生医学における用途 - Google Patents

ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格の再生医学における用途

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Description

本願は、2020年1月21日に提出した中国特許出願第202010068070.6号の優先権を主張するものである。
技術領域
本開示は、再生医学の分野に関する。具体的には、ノカルディア・ルブラ(特に細胞壁骨格)の、幹細胞の増殖及び分化の促進における用途に関する。
幹細胞は、自己複製能及び多系列分化能を有する始原細胞である。特定の条件下で、増殖し、かつ異なる機能細胞に指向性分化することができる。したがって、幹細胞の研究は、生命体の各組織及び器官の再生及び損傷修復に対して、非常に重要な役割を果たし、多くの治癒できない疾患、特に細胞及び組織の欠失又は損傷による疾患の治療の希望となる。
幹細胞は、胚性幹細胞及び成体幹細胞を含む。胚性幹細胞は、倫理的問題のため、その応用が大幅に限定され、成体幹細胞は、機能細胞及び組織に分化できるため、幹細胞の広い応用に基礎を提供し、多くの疾患の細胞置換療法に新たな細胞供給源を提供する。したがって、成体幹細胞は、研究の重点となっている。
しかしながら、正常な成体哺乳動物の幹細胞は、数が少なく、分化が様々な固有メカニズム及び微環境要因による影響を受け、インビトロでの長期間の大量培養、特に無血清増殖培養が困難であり、実際の治療に応用することができない。
多くの疾患は、機能細胞の欠失又は損傷に起因することができ、細胞置換療法は、これらの疾患を治療する効果的な方法である。幹細胞医薬は、生体内の幹細胞の増殖及び分化を調節することにより、細胞の欠失又は損傷による疾患を予防治療することができる。幹細胞医薬を用いて自己幹細胞の増殖及び指向性分化能を調節することにより、損傷した機能細胞を再生し、その生物学的機能を回復させる。
脂肪由来間葉系幹細胞(Ad-MSC)は、脂肪組織基質から誘導された成体幹細胞であり、非常に高い自己複製能を有し、様々なタイプの機能細胞に分化することができる。Ad-MSCが幹細胞に基づく慢性傷口治療において大きな潜在力を有することが証明された証拠は存在する[非特許文献1、2]。しかしながら、潜在的な細胞療法におけるAd-MSCの成功的な応用に対する1つの重大な障害は、移植後の細胞の生存率である[非特許文献3]。細胞を損傷された皮膚組織に移植する場合、それらが酸素欠乏、炎症、酸化ストレス又は他の不利な条件を経験するため、移植後の種細胞の生存率が不可避に低下し、Ad-MSCの治療効果が妨害される[非特許文献4]。
ノカルディア・ルブラ(Nocardia rubra)はノカルディア属の1種である。ノカルディア・ルブラの菌体に対して発酵、細胞破砕、プロテアーゼ分解を行った後にノカルディア・ルブラの細胞壁骨格(Nr-CWSと略称される)を製造することができる。Nr-CWSの主な成分は、ノカルディア酸、アラビノガラクタン及びペプチドグリカン[非特許文献5、6]である。
従来技術において、ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格は、例えば遼寧格瑞仕特生物制薬有限公司により製造された商品(商品名「納可佳」)のような市販品であってもよい。ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格は、子宮頸部びらん、子宮頸癌前癌病変(特許文献1)、抗ヒトパピローマウイルス(特許文献2)、皮膚損傷(特許文献3)、皮膚病変(湿疹、神経性皮膚炎、非特異性皮膚炎、アトピー性皮膚炎、乾癬)(特許文献4)、ニキビ(特許文献5)、真菌感染、単純疱疹、帯状疱疹(特許文献6)の治療に用いられている。いくつかの研究によると、Nr-CWSは抗腫瘍及び免疫刺激特性を有し、かつIL-1、IL-6、TNF-1及びIFNのようなサイトカインの産生を増強する可能性がある[非特許文献7]。Nr-CWSの局所治療は、既に浸潤性膀胱癌[非特許文献8]、ヒトパピローマウイルス[非特許文献9]及び悪性胸水[非特許文献10]などに用いられている。しかしながら、Nr-CWSの詳細な免疫調節機能は、まだ不明確である。
したがって、成体幹細胞の増殖及び分化を特異的に調節する活性成分を見つけることは、幹細胞医薬の研究ホットスポットである。
中国特許出願第101073583号明細書 中国特許出願第1935262号明細書 中国特許出願第101209267号明細書 中国特許出願第108938674号明細書 中国特許出願第108295095号明細書 中国特許出願第1879661号明細書
張広亮ら,脂肪幹細胞局所注射による糖尿病慢性創面治療の臨床治療効果,臨床と病理雑誌,2019,39(9):1940-1945 「自己脂肪由来幹細胞と無菌生体創傷被覆材との組み合わせの慢性創面癒合に対する影響への分析」, ら,飲食保健,2019,6(15):49-50
Nuschke A,Activity of mesenchymal stem cells in therapies for chronic skin wound healing,Organogenesis,2014,10:29-37 Das Rら,The role of hypoxia in bone marrow derived mesenchymal stem cells:Considerations for regenerative medicine approaches,Tissue Eng Part B Rev,2010,16:159-168 S.Izumiら,Antitumor effect of Nocardia rubra cell wall skeleton on syngeneically transplanted P388 tumors,CancerRes,1991,51(15):4038-4044 J.Zhaoら,Effect of Nocardia rubra cell wall skeleton(Nr-CWS)on oncogenicity of TC-1 cells and anti-human pa-pillomavirus effect of Nr-CWS in lower genital tract of women,Zhonghua Shi Yan He Lin Chuang Bing Du Xue Za Zhi,2007,21(4):340-342 鄒華ら,438例の肺癌悪性胸水の診療及び予後因子分析,重慶医学,2015,44(27):3794-3797、3802 于順利ら,ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格の膀胱灌流による筋層非浸潤性膀胱癌の術後再発への予防の治療効果及び安全性,中華泌尿器科雑誌,2019,40(7):521-525 霍泳賢,子宮頸部局所外用のノカルディア・ルブラの細胞壁骨格製剤による子宮頸部ヒトパピローマウイルス無症状感染への治療の治療効果の観察,現代診断と治療,2019,30(16):2865-2866 斉利ら,ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格の胸腔内注射による悪性胸水治療の臨床効果,中華実用医学雑誌,2019,46(20):104-106 Rathur HMら,The diabetic foot,ClinDermatol,2007,25(1):109-120 Guo WYら,Acceleration of diabetic wood healing by low-dose radiation is associated with peripheral mobilization of bone marrow stem cells,Radiat Res,2010,174(4):467-479 Fiorina Pら,The mobilization and effect of endogenous bone marrow progenitor cells diabetic wound healing,Cell Transplant,2010,19(11):1369-1381 謝平ら,子宮頸部上皮内腫瘍組織におけるHPVの検出及び表現型結果の分析,現代診断と治療,2016,27(13):2381-2382 Kaisang Linら,Adipose-derived stem cells seeded in Pluronic F-127 hydrogel promotes diabetic wound healing,Journal of Surgical Research,2017,217:63-74 GongJHら,The influence of AGEs environment on proliferation,apoptosis,homeostasis,and endothelial cell differentiation of human adipose stem cells,Int J Low Extrem Wounds,2017,16(2):94-103 Kato Yら,Creation and transplantation of an adipose-derived stem cell(ASC)sheetin a diabetic wound-healing model,Jove-J Vis Exp,2017,12(6):1-10 Rehman Jら,Secretion of angiogenic and anti-apoptotic factors by human adipose stromal cells,Circulation,2004,109:1292-8 Ebrahimian TGら,Cell therapy based on adipose tissue-derived stromal cells promotes physiological and pathological wound healing,Arterioscler Thromb Vasc Biol,2009,29(4):503-510 Kim WSら,Wound healing effect of adipose-derived stem cells:a critical role of secretory factors on human dermal fibroblasts,J Dermatol Sci,2007,48:15-24 Unnikrishnan Sら,Constitution of fibrin-based niche for in vitro differentiation of adipose-derived mesenchymal stem cells to keratinocytes,Biores Open Access,2014,3(6):339-347 Li Qら,miR-5591-5p regulates the effect of ADSCs in repairing diabetic wound via targeting AGEs/AGER/JNK signaling axis,Cell Death Dis,2018,9:566 Li Qら,Stromal cell-derived factor-1 promotes human adipose tissue-derived stem cell survival and chronic wound healing,Exp Ther Med,2016,12:45-50。
本開示は、幹細胞を調節するための活性成分及びその応用を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、単離されたノカルディア・ルブラ(Nocardia rubra)を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラ及びその誘導生成物を提供する。前記誘導生成物は、ノカルディア・ルブラ由来で、ノカルディア・ルブラの組成成分(例えば、タンパク質、核酸、脂質、細胞壁及びその組成成分、炭水化物、代謝物)を含む。
具体的な実施形態において、単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁を提供する。
具体的な実施形態において、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を提供する。
具体的な実施形態において、単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、本開示に係るノカルディア・ルブラの細胞壁又はノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を含む医薬組成物を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラを粉砕して得られた生成物を含む、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を提供する。
本開示の別のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラを粉砕してから精製(脂質除去、核酸除去、タンパク質除去)して得られた生成物を含む、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を提供する。
本開示の別のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラの細胞壁を含む、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を提供する。
本開示の別のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を含む、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を含む医薬組成物又は医療装置を提供する。
本開示の別のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラを粉砕してから精製(脂質除去、及び/又は核酸除去、及び/又はタンパク質除去)して得られた生成物を含む医薬組成物又は医療装置を提供する。
本開示の別のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラの細胞壁を含む医薬組成物又は医療装置を提供する。
本開示の別のいくつかの実施形態において、ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を含む医薬組成物又は医療装置を提供する。
本開示の別のいくつかの実施形態において、上記ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を含む医薬組成物又は医療装置を提供する。
具体的な実施形態において、医薬組成物は、薬学的に許容される賦形剤をさらに含む。
いくつかの実施形態において、医薬組成物中の前記ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物は、1重量部であり、薬学的に許容される賦形剤は、50~5000重量部(例えば、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300及び任意の2つの数値範囲内の任意の値)である。
別のいくつかの実施形態において、医薬組成物中のノカルディア・ルブラの細胞壁は、1重量部であり、前記薬学的に許容される賦形剤は、50~5000重量部(例えば、50、100、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、500、600、700、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000及び任意の2つの数値範囲内の任意の値)である。
さらにいくつかの実施形態において、医薬組成物中のノカルディア・ルブラの細胞壁骨格は、1重量部であり、前記薬学的に許容される賦形剤は、50~5000重量部(例えば、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300及び任意の2つの数値範囲内の任意の値)である。
いくつかの実施形態において、医薬組成物は、液体(液体製剤)として製造されてもよい。
別のいくつかの実施形態において、医薬組成物は、固体(乾燥粉末製剤又は凍結乾燥粉末製剤)として製造されてもよい。
当業者は、本開示の医薬組成物について、液体製剤と乾燥粉末製剤(又は凍結乾燥粉末製剤)の両者が相互に変換でき、含水量のみで相違するということを理解することができる。液体製剤中のほとんど又は全ての水を除去して、乾燥粉末製剤(又は凍結乾燥粉末製剤)を得る。乾燥粉末製剤(又は凍結乾燥粉末製剤)を溶解(又は再溶解)させた後に、液体製剤を得る。
いくつかの実施形態において、医薬又は医薬組成物は、膏剤、クリーム剤、乳液、懸濁剤、ペースト剤、ゲル剤、洗浄剤、チンキ剤、オイル剤、錠剤、エアロゾル剤、噴霧剤、リニメント剤、粉剤から選択される剤形として製造され、前記膏剤は、軟膏剤、硬膏剤、クリーム剤から選択される。
いくつかの実施形態において、前記薬学的に許容される賦形剤は、充填剤、安定剤、矯味剤、崩壊剤、接着剤、潤滑剤であるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、前記薬学的に許容される賦形剤には、例えば、デキストラン、ラクトース、微結晶性セルロース、トレハロース、グリシン、キシリトール、カルボキシメチルセルロースナトリウム、エリスリトール、ゼラチン、ステアリン酸マグネシウム、噴射剤、保湿剤、溶媒、可溶化剤、乳化剤、酸化防止剤、pH調整剤、防腐剤であるが、これらに限定されない。具体的には、非限定的な例には、白色ワセリン、カルボマー、ヒプロメロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、キトサン、スクラルファートキトサン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ヒアルロン酸ナトリウム、ジメチルエーテル、テトラフルオロエタン、ヒドロフルオロアルカン、グリセリン、プロピレングリコール、脱イオン水、注射用水、蒸留水、エタノール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、p-アミノ安息香酸、アセトアミド、イソプロパノール、ツイーン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ステアリン酸、グリセロールモノステアレート、トリグリセロールモノステアレート、ショ糖脂肪酸エステル、ショ糖エステル、イソ酪酸酢酸スクロース、ソルビタントリステアレート、ミリスチン酸イソプロピル、コレステロール、スクアレン、スクワラン、n-ブタノール、エチレングリコール、エタノール、プロピレングリコール、ポリグリセリンエステル、亜硫酸塩、システイン、ジ-tert-ブチルヒドロキシトルエン、ソルビン酸カリウム、リン酸緩衝液、トリエタノールアミン、水酸化ナトリウム、エチレンジアミン、ラウリルアミン、炭化水素ナトリウム、塩酸、パラベン、チメロサール、クロロクレゾール、クロロブタノール、安息香酸及びそのナトリウム塩がさらに含まれる。
本開示のいくつかの実施形態において、
1)ノカルディア・ルブラを用意するステップと、
2)必要に応じて、前記ノカルディア・ルブラを培養するステップと、
3)必要に応じて、培養したノカルディア・ルブラを収集するステップと、
4)前記培養したノカルディア・ルブラを粉砕し、粉砕生成物を得るステップと、
5.1)必要に応じて、前記粉砕生成物に対して脂質除去操作を行うステップと、
5.2)必要に応じて、前記粉砕生成物に対して核酸除去操作を行うステップと、
5.3)必要に応じて、前記粉砕生成物に対してタンパク質除去操作を行うステップと、
5.4)精製生成物を得るステップと、
6)必要に応じて、前記精製生成物中の水を除去し、好ましくは凍結乾燥により前記精製生成物中の水を除去するステップと、
7)必要に応じて、個包装するステップと、
8)前記ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を得るステップと、を含むか又はそれらのステップで構成される、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物の製造方法を提供する。
ステップ5.1)、5.2)、5.3)については、順序を入れ替えてもよく、同時に行ってもよく、ステップ6)とステップ7)については、順序を入れ替えてもよい。
必要に応じて、ステップ5)は、(例えば非イオン性界面活性剤で)細胞膜を除去するステップを含んでもよい。
ノカルディア・ルブラの培養は、具体的な培地及び培養パラメータに限定されなく、当業者は、公知の適切な方式で培養を行うことができ、製造規模に応じてシャーレ、培養フラスコ、発酵タンクを採用することができる。
ノカルディア・ルブラに対する粉砕は、細胞内の物質を除去することを目的とするため、超音波破砕、リゾチームなどの技術を採用することができる。当業者は、グラム陽性菌を破砕することに適用される任意の既知又は将来的な方法が、いずれも本開示の技術手段に適用するということを理解することができる。
当業者は、活性成分(細胞壁及びその組成成分)の後続の応用(例えば内服、注射、外用など)に応じて、培養、破砕、単離、収集、不純物除去、個包装の具体的なパラメータ及び機器を調整することで、後続の応用に影響を与える要因が製造ステップに導入されないようにする能力がある。
いくつかの実施形態において、破砕した生成物中の脂質を有機溶媒で除去する。いくつかの実施形態において、破砕した生成物中のDNA及びRNAをヌクレアーゼで除去する。いくつかの実施形態において、破砕した生成物中のタンパク質をヒドロラーゼで分解する。いくつかの実施形態において、破砕した生成物中の細胞膜を界面活性剤で除去する。
いくつかの実施形態において、粉砕後の平均粒径は、10nm~1000nmであり、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190nm±10nm及び上記任意の2つの数値の間の範囲であってもよい。本分野の公知の粒径測定方法は、本願の技術手段に用いることができる。。
いくつかの具体的な実施形態において、粉砕後の平均粒径は、10nm~800nmである。
別のいくつかの具体的な実施形態において、粉砕後の平均粒径は、10nm~500nmである。
いくつかの実施形態において、前記個包装とは、容器に個包装するか又は固体支持体に置くことを指す。前記容器は、ボトル、チューブ、パック、袋、プレート、アンプル、注射装置、アルミ箔包装、ドレッシング材、カプセルから選択される。
例えば、具体的な実施形態において、前記個包装とは、ボトル/アンプルに個包装することを指す。応用前に、ボトル/アンプルに溶媒を添加する。
本開示のいくつかの実施形態において、本開示に係る方法により製造されるノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、本開示に係る方法により製造されるノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を含む医薬組成物又は医療装置を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、幹細胞を調節するための、単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁を提供する。前記調節とは、幹細胞の増殖の促進、幹細胞の成長の促進、幹細胞の分化の促進、幹細胞の遊走の促進から選択される1つ又はそれらの組み合わせを指し、前記幹細胞は、成体幹細胞、iPSC、間葉系幹細胞から選択される。いくつかの実施形態において、前記間葉系幹細胞は、骨髄間葉系幹細胞、脂肪間葉系幹細胞、滑膜間葉系幹細胞、臍帯間葉系幹細胞、臍帯血間葉系幹細胞、胎盤間葉系幹細胞、羊膜間葉系幹細胞、肝臓間葉系幹細胞、筋肉間葉系幹細胞、肺間葉系幹細胞、膵臓間葉系幹細胞、歯髄間葉系幹細胞から選択される。
本開示のいくつかの実施形態において、幹細胞を調節するための、ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、幹細胞を調節するための医薬組成物又は医療装置を提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、本開示に係るノカルディア・ルブラの細胞壁の、幹細胞の調節における用途を提供する。
本開示におけるノカルディア・ルブラの細胞壁の、幹細胞を調節するための医薬/医療装置の製造における用途をさらに提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、本開示に係るノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物の、幹細胞の調節における用途を提供し、本開示におけるノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物の、幹細胞を調節するための医薬/医療装置の製造における用途をさらに提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、本開示に係る医薬組成物の、幹細胞の調節における用途を提供し、本開示における医薬組成物の、幹細胞を調節するための医薬/医療装置の製造における用途をさらに提供する。
本開示のいくつかの実施形態において、
-本開示に係るノカルディア・ルブラ、
-本開示に係る単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁、
-本開示に係るノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物、
-本開示に係る医薬組成物、から選択されるいずれか1つの、医薬(又は医療装置)の製造における用途を提供する。
いくつかの具体的な実施形態において、前記医薬は、幹細胞を調節する。
いくつかの具体的な実施形態において、前記医療装置(例えば、ドレッシング材、貼付剤、包帯、フィルム、貼付剤など)は、幹細胞を調節する。
本開示のいくつかの実施形態において、被験対象を、
-本開示に係る単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁、
-本開示に係るノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物、
-本開示に係る医薬組成物、
-本開示に係る医療装置から選択される治療有効量(又は予防有効量)のいずれか1つに接触させること、を含む、幹細胞を調節する方法をさらに提供する。
いくつかの具体的な実施形態において、幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物の比率は、1~1000個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物であり、好ましくは、5~50個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物である。例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物、及びそれらの間の任意の範囲であるが、これらに限定されない。
いくつかの具体的な実施形態において、病巣の面積及び深さの違いに応じて、医薬(又は医療装置)を病巣に投与する。例えば、
-ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を含む医薬を塗るか、又は、
-ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を浸漬した貼付剤(フィルム又はガーゼ)を病巣に被覆するか、又は
-ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を含む凍結乾燥粉末を病巣に直接的に投与するか、又は
-ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を含む膏体/クリームを病巣に投与するが、これらに限定されない。
いくつかの具体的な実施形態において、接触させるサイクルは、2日間~2ヶ月間又はそれ以上である。具体的には、例えば、2、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60日間であり、また例えば、1週間、2週間、3週間、4週間、5週間、6週間、7週間、8週間、9週間、10週間、11週間、12週間、13週間、14週間、15週間、16週間、17週間、18週間又はそれ以上であってもよい。具体的な実施形態において、被験対象に3~4週間にわたって活性成分を投与する。
いくつかの実施形態において、1日に1~3回、2日に1~6回、3日に1~9回、1週間に1~14回、1ヶ月に1~60回の頻度で投与する。いくつかの実施形態において、1日に2回、又は1日に1回、又は2日に1回投与する。
1回あたりの投与量は、被験対象の具体的な状況に応じて異なる投与量を採用し、一般的に1μg~1000μg/単位投与量/1回で投与し、具体的には、例えば、1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200μg/単位投与量/1回及び前述の任意の2つの数値の間の範囲で投与する。
いくつかの具体的な実施形態において、接触は、例えば、内服、粘膜投与、経皮投与、腹腔内投与、穿刺、点鼻、点眼、坐剤、舌下投与の方式で実現されるが、これらに限定されない。
いくつかの具体的な実施形態において、被験対象は、ヒト以外の動物であり、例えば、農場の動物、愛玩動物、使役動物、観賞動物、産業動物である。
具体的な実施形態において、被験対象は、ヒトである。
いくつかの具体的な実施形態において、被験対象は、目標疾患又はその症状を有すると疑われるか、有すると診断されるか、すでに有しているか、又は罹患しやすい対象である。
いくつかの実施形態において、
-本開示に係るノカルディア・ルブラ、
-本開示に係る単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁、
-本開示に係るノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物、
-本開示に係る医薬組成物、から選択される1つ又はそれらの組み合わせを含む細胞培養媒体を提供する。
いくつかの具体的な実施形態において、幹細胞(特に間葉系幹細胞)を培養することに適用される本分野の公知の他の成分をさらに含む細胞培養媒体を提供する。ヒトに応用される場合、より安全な細胞を提供するために、培養過程において異種動物成分を含まないもの、例えば、無血清培養媒体が推奨される。
いくつかの具体的な実施形態において、当業者は、必要(例えば、乾燥性の維持又は分化の促進)に応じて、細胞培養媒体にサイトカイン、例えば、FGF、PDGF、TGF-β、HGF、EGF、CTGF、VEGF、インスリン、インスリン様成長因子のうちの1種又はそれらの組み合わせを添加することができる。
いくつかの具体的な実施形態において、FGFの含有量(最終濃度で計算する)は、好ましくは0.1~100ng/mlである。FGFとは、線維芽細胞成長因子ファミリーに属する成長因子を指し、好ましくはFGF-1、FGF-2(bFGF)である。
いくつかの具体的な実施形態において、PDGFの含有量(最終濃度で計算する)は、好ましくは0.5~100ng/mlである。PDGFとは、血小板由来成長因子ファミリーに属する成長因子を指し、好ましくはPDGF-BB又はPDGF-ABである。
いくつかの具体的な実施形態において、TGF-βの含有量(最終濃度で計算する)は、好ましくは0.5~100ng/mlである。TGF-βとは、形質転換成長因子-βファミリーに属する成長因子を指し、好ましくはTGF-β3である。
いくつかの具体的な実施形態において、HGFの含有量(最終濃度で計算する)は、好ましくは0.1~50ng/mlである。
いくつかの具体的な実施形態において、EGFの含有量(最終濃度で計算する)は、好ましくは0.5~200ng/mlである。
いくつかの具体的な実施形態において、少なくとも1種のリン脂質及び/又は少なくとも1種の脂肪酸をさらに含む細胞培養媒体を提供する。
リン脂質としては、例えば、ホスファチジン酸、リゾホスファチジン酸、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン及びホスファチジルグリセロールが挙げられる。リン脂質の総含有量(最終濃度で計算する)は、好ましくは0.1~30μg/mlである。
脂肪酸としては、例えば、リノール酸、オレイン酸、リノレン酸、アラキドン酸、テトラデカン酸、パルミトレイン酸、パルミチン酸及びステアリン酸などが挙げられる。脂肪酸の総含有量は、好ましくは培地の1/1000~1/10である。
いくつかの具体的な実施形態において、コレステロールをさらに含む細胞培養媒体を提供する。
いくつかの具体的な実施形態において、アスコルビン酸をさらに含む細胞培養媒体を提供する。
いくつかの具体的な実施形態において、酸化防止剤をさらに含む細胞培養媒体を提供する。酸化防止剤としては、例えば、DL-α-トコフェロール酢酸エステル(ビタミンE)が挙げられる。
いくつかの具体的な実施形態において、トランスフェリンをさらに含む細胞培養媒体を提供する。
いくつかの具体的な実施形態において、セレン酸塩をさらに含む細胞培養媒体を提供する。
いくつかの具体的な実施形態において、細胞を維持するために必要なアミノ酸、ヌクレオチド及び微量元素をさらに含む細胞培養媒体を提供する。
具体的な実施例において、既知の市販されている間葉系幹細胞培養媒体に本願の組成物を添加し、市販されている間葉系幹細胞培養媒体は、例えば、MesenPRO RSTM、StemPro(登録商標)MSC SFM、StemPro(登録商標)MSC SFM XenoFee、StemPro(登録商標)ヒト脂肪由来幹細胞培地から選択される。
本開示の文脈において、医薬又は医療装置における唯一の治療性(又は予防性)活性成分はノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物であり、特にノカルディア・ルブラの組成成分(例えば、タンパク質、核酸、脂質、細胞壁及びその組成成分、炭水化物、代謝物)を含む製品であり、具体的にはノカルディア・ルブラの細胞壁(より好ましくはノカルディア・ルブラの細胞壁骨格又はその組成成分)を含む製品である。
いくつかの実施形態において、被験対象の創面を治療有効量の間葉系幹細胞及びノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物に接触させるステップを含む、創面癒合を促進する方法を提供する。いくつかの実施形態において、間葉系幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物の比率は、1~100個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物であり、好ましくは、5~50個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物である。いくつかの具体的な実施形態において、前記創面は、糖尿病に関連する創面である。
いくつかの実施形態において、
-間葉系幹細胞と、
-ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物と、を含む治療組成物を提供する。
いくつかの治療組成物の実施形態において、間葉系幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物の比率は、1~100個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物であり、好ましくは、5~50個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物である。
いくつかの治療組成物の実施形態において、間葉系幹細胞は、骨髄間葉系幹細胞、脂肪間葉系幹細胞、滑膜間葉系幹細胞、臍帯間葉系幹細胞、臍帯血間葉系幹細胞、胎盤間葉系幹細胞、羊膜間葉系幹細胞、肝臓間葉系幹細胞、筋肉間葉系幹細胞、肺間葉系幹細胞、膵臓間葉系幹細胞、歯髄間葉系幹細胞から選択される。
いくつかの実施形態において、幹細胞を有効量の上記ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物に接触させるステップを含む、幹細胞のアポトーシスを改善する方法を提供する。
いくつかの実施形態において、幹細胞を有効量の上記ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物に接触させるステップを含む、幹細胞の生存率を向上させる方法を提供する。
ヒト脂肪組織から消化単離して得られたAd-MSCは光学顕微鏡で紡錘状を呈する。 脂肪生成誘導結果は、明らかな赤色の脂肪滴が存在することを示す。 骨形成誘導結果は、明らかな赤色のカルシウム堆積物が存在することを示す。 フローサイトメトリーによる検出結果は、CD105(95.6%)、CD90(96.9%)及びCD44(78.6%)が陽性を呈し、CD31(4.68%)、CD34(2.13%)及びCD106(9.58%)が陰性を呈することを示す。 10μg/mlの本願の組成物1をAd-MSCに作用し、24h、48h、72h、96h後にCCK-8を用いてAd-MSCを検出し、450nmの波長下で酵素結合免疫検出装置を用いて吸光度値(OD)を測定する。 各群の細胞生存率を統計し分析する。 10μg/ml、50μlの本願の組成物1をAd-MSCに作用し、72h、96h後にEDUキットを用いてEdU取り込み分析を行い、蛍光顕微鏡で陽性細胞を観察する。 各群の細胞の増殖率を統計し分析し、実験を3回繰り返し、データについてエラーバーグラフで平均値±SDを示す(*P<0.05、**P<0.01、vs.対照)。 フローサイトメーターを用いて48h、72hのブランク対照群、高グルコース群、本願の組成物で処理された群の幹細胞のアポトーシス率を検出する。 フローサイトメーターを用いて48h、72hのブランク対照群、高グルコース群、本願の組成物で処理された群の幹細胞のアポトーシス率を検出する。 各群の細胞アポトーシス率を統計し分析する。実験を3回繰り返し、データについてエラーバーグラフで平均値±SDを示す(**P<0.01、vs.高グルコース)。 各群の細胞アポトーシス率を統計し分析する。実験を3回繰り返し、データについてエラーバーグラフで平均値±SDを示す(**P<0.01、vs.高グルコース)。 TUNEL染色法で染色した後の蛍光結果図であり、48h、72hブランク対照群、高グルコース群、本願の組成物で処理された群の幹細胞のアポトーシス率を検出する。 TUNEL陽性染色百分率を定量分析する。実験を3回繰り返し、データについてエラーバーグラフで平均値±SDを示す(**P<0.01、***P<0.001、vs.高グルコース)。 細胞に高グルコースを添加して細胞アポトーシスを誘導し、Westernブロット実験を行い、c-カスパーゼ-3、Baxのタンパク質発現レベルを検出する。 細胞に高グルコースを添加して細胞アポトーシスを誘導し、Westernブロット実験を行い、c-カスパーゼ-3、Baxのタンパク質発現レベルを検出する。 タンパク質発現量のグレースケール解析である。実験を3回繰り返し、データについてエラーバーグラフで平均値±SDを示す(P<0.05、**P<0.01、***P<0.001、vs.高グルコース)。 タンパク質発現量のグレースケール解析である。実験を3回繰り返し、データについてエラーバーグラフで平均値±SDを示す(P<0.05、**P<0.01、***P<0.001、vs.高グルコース)。 細胞を糖尿病マウスの創面に接種した後、0、2、7日目に蛍光色素CM-Dilで標識された細胞に基づいてAd-MSCの各群における生存率を観察する。 CM-Dilで標識された細胞の蛍光束結果を統計し分析する。 各群のモデリング直後、7日目、14日目の創面癒合状況である。ブランク対照群及びAd-MSC群と比較して、本願の組成物で処理された群は、創面癒合がよりよい。 各群の創面癒合率を測定し計算する(P<0.05、**<0.01、vsブランク)。 HE染色は糖尿病性創面の再生状況を示し、染色結果はコラーゲンレベルを示す。 図中の赤色の小胞様構造のCD31陽性免疫蛍光染色は、血管再生を提示し、緑色の陽性蛍光はTNF-αレベルを代表する。
「単離」とは、本開示のノカルディア・ルブラを当初の成長環境から脱離させることを指す。
当業者にとって、グラム陽性菌とグラム陰性菌の細胞壁の構造が異なることは既知である。具体的には、グラム陽性菌は、細胞壁が厚く(一般的に20nm~80nmである)、約90%のペプチドグリカン及び約10%のタイコ酸(アルコール分子とリン酸分子で形成されるポリマーであり、一般的に糖エステル又はアミノ酸エステルの形態で存在する)を含む。ペプチドグリカン層は、緻密で、多い場合は20層に達する。しかしながら、グラム陰性菌の細胞壁は、グラム陽性菌の細胞壁よりはるかに薄く、構造が複雑で、外膜(outer membrane)とペプチドグリカン層(一般的に2nm~3nmである)に分けられる。
ペプチドグリカン層は、細菌の細胞壁中の特有の成分であり、ヘテロ多糖の誘導体である。各ペプチドグリカンのモノマーは、糖ユニット(例えば、少なくとも2種の糖分子がグリコシド結合で接続されて、ペプチドグリカンの骨組み構造を構成するもの)、ペプチド末端(複数のアミノ酸で接続されて構成された短ペプチド鎖であり、N-アセチルムラミン酸分子に接続されるもの)、及びペプチドブリッジ(隣接する「ペプチド末端」を架橋して高強度のネットワーク構造を形成するもの)という3つの部分を含む。細菌が異なれば、ペプチドブリッジ、ペプチド末端、架橋方式も異なる。
単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁
本開示では、「単離されたノカルディア・ルブラの細胞壁」は、完全な細胞壁として理解されてもよく、不完全な細胞壁(例えば、破砕された、又は部分的に分解された細胞壁)として理解されてもよい。本開示の教示の下で、当業者に理解されるように、所望の活性を示す成分はノカルディア・ルブラの細胞壁(例えば、細胞壁自体又はその組成成分)に由来する。したがって、臨床での応用において完全な細胞壁、破砕された細胞壁、細胞壁の不完全な分解生成物、細胞壁の組成成分、細胞壁の抽出物などの様々な形態を用いることができ、これらは、いずれも本開示の範囲に含まれる。
細胞壁骨格
細胞壁の主な構造を構成する組成成分であるが、細胞壁における実体的な架橋ネットワークのみを表すとは理解すべきではなく、当業者は、実体的な架橋ネットワークに吸着、結合、保持される他の細胞壁成分が排除されないと理解することができる。
ノカルディア・ルブラの同定
既知又は未知の微生物同定技術によれば、当業者は、1株の細菌に分類学的同定を行うことができ、例えば、利用可能な同定技術は、形態学的特徴、生理生化学的特徴、16S rRNAなどを含む。当業者は、科学技術の発展に伴い、同定技術が様々な手段に関連し、早い段階で主に形態学的同定方式及び生化学的同定方式を用いたが、これらの方法の信頼性が低いことを理解することができる。配列決定技術が出現した後、当業者は、信頼性がより高い方式で菌株を同定することができる。例えば、16S rRNAのDNA配列が97%以上の相同性を有すると同定された場合、2つの菌が同じ種に属すると判定される。ノカルディア・ルブラについては、国際(又は国立)菌種保存センターに寄託された既知の菌株をモデル菌株として、比較する。
剤形
本開示の医薬又は医薬組成物又は活性成分又は製品は、軟膏剤、クリーム剤、硬膏剤、ゲル剤、洗浄剤、チンキ剤、リニメント剤、オイル剤、ペースト剤、凍結乾燥粉末、エアロゾル剤、坐剤、貼付剤、懸濁液、内服液、トローチ剤、スキンケア用品(洗顔料、化粧水、美容液、乳液、フェイスクリーム、フェイスマスク)の形態であってもよいが、これらに限定されない。
製剤ユニット
本開示の医薬又は医薬組成物又は活性成分又は製品は、単位製剤(ユニット製剤)の形態で製造されてもよい。
いくつかの実施形態において、上記医薬(又は製剤、又は治療薬、又は医療装置)中の単位投与量には、
-1μg~1000μgの上記ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物、又は
-1μg~1000μgの上記ノカルディア・ルブラの細胞壁、又は
-1μg~1000μgの上記ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格が含まれる。
単位投与量の具体例は、1、2、5、10、15、20、25、30、40、50、55、56、57、58、59、60、61、62、63、65、66、67、68、69、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500mg±10%及び上記任意の2つの数値の間の範囲である。
「投与」、「与え」、「提供」、「処理」という用語は、動物、ヒト、細胞、組織、器官又は生物サンプルに用いられる場合、医薬又は医療装置が動物、ヒト、細胞、組織、器官又は生物サンプルに接触することを指す。
「治療」とは、被験対象に内服又は外用医薬(治療薬、活性成分又は組成物)(例えば、本開示に係るノカルディア・ルブラの細胞壁又はその医薬組成物)又は医療装置を与え、治療される被験対象(又は集団)の1つ以上の疾患症状を、臨床で測定可能な程度まで緩和(軽減、遅延、改善、治癒)することを指し、上記被験対象は、1つ以上の疾患又はその症状をすでに有しているか、有すると疑われるか、又は罹患しやすい対象である。
任意の疾患の症状を効果的に緩和する医薬(治療薬、活性成分又は組成物)の量は、治療有効量という。複数種の要因、例えば、被験対象の疾患状態、年齢、体重に応じて変化することができる。理解すべきことは、単一の被験対象の目標疾患又はその症状を緩和する場合、医薬(治療薬、活性成分又は組成物)が無効である可能性があるが、本分野で既知の任意の統計学的検定方法(例えばStudent T検定、カイ二乗検定、Mann及びWhitneyに基づくU検定)に基づいて、医薬(治療薬、活性成分又は組成物)が統計学的意味で目標疾患又はその症状に対して有効であると確定することである。
「必要に応じて」とは、後文に記載の事項が発生する可能性があるが、必ずしも発生する必要がなく、状況に応じて決定する必要があるということを意味する。例えば、「必要に応じて、個包装する」とは、製品を個包装することが許容されるが、必ずしも個包装する必要がなく、個包装するか否かが、技術的効果の達成に影響を与えないということを意味する。
「1つ」、「一」、「単一」、「該」は、明確な説明がなければ、複数の形態を含む。
以下、実施例、製造例及び試験例を組み合わせて、本開示をさらに説明する。しかしながら、これらの実施例、製造例及び試験例は、本開示の範囲を限定するものではない。具体的な条件が明記されない場合、一般的な条件と、原料供給業者が提案する条件に従って操作する。具体的な供給源が明記されない試薬は、市場で購入した一般的な試薬である。
実施例
実施例1、市販されているノカルディア・ルブラの細胞壁骨格
ノカルディア・ルブラの細胞壁骨格(商品名:「納可佳」)は遼寧格瑞仕特生物制薬有限公司から購入され、承認番号が国薬準字S20030009(2ml/アンプル、凍結乾燥粉末)であり、60μgの活性成分及び15mgのデキストラン40を含む。
製造例
製造例1.培養方法
市販されているノカルディア・ルブラの細胞壁骨格を用いる以外に、自分で製造してもよい。例えば、1~5のとおりである。
1.一般的な微生物生産方法によりノカルディア・ルブラを培養することができる。
2.培養方法は、固体培養であってもよく、液体培養であってもよい。
3.培地中の栄養源に対して特に規定はなく、微生物培養に一般的に用いられる炭素源、窒素源及び他の栄養源を培地中に含んでもよい。
-炭素源は、ノカルディア・ルブラが利用できる任意の炭素源、例えば、フルクトース、グルコースなどである。
-窒素源は、肉エキス、ペプトン、アンモニウム塩、硝酸塩及び他の有機又は無機窒素含有化合物であってもよい。
-他の栄養源として、いくつかの無機塩類、例えば、NaCl、リン酸塩類を適切に添加することができる。
4.培養条件(温度、時間など)に対して厳格な限定はなく、当業者は、予備的な小規模のパイロットデータに基づいて、生産量を最も多くする条件を自ら選択することができる。
5.一例として、(1)~(2)の培養条件でノカルディア・ルブラを発酵させた。
(1)培地組成は、ペプトン、牛肉エキス、塩化ナトリウム、リン酸塩、グリセロール(及び固体培養の場合、必要に応じて寒天)を含む。
(2)培養の方法パラメータ:
作業用菌種を再生した後、固体培養媒体に移して3~5日間維持し、次に液体に移して培養し(30~37℃で、3~5日間維持する)、補助材料半連続バッチ供給モードを用いてもよく、バッチ供給モードを用いてもよい。培養期間にpH、細菌密度、溶存酸素、炭素源の消費をモニタリングした。
製造例2.菌体の破砕
製造例1で得られた菌を収集し、細胞を粉砕した(例えば、超音波により破砕するが、それに限定されない)。本分野で任意の適切な公知の方法、例えば、CN101250490A又はCN101323865Aにおける方法により菌体を破砕してもよい。
顕微鏡下で粉砕の状況をチェックし、視野ごとの形状を保った菌の数が5個を超えてはならず、複数(10~30個)の視野をチェックしていずれもこの基準を満たしていれば、合格とする。
製造例3.核酸除去、脂質除去、複合タンパク質除去、細胞膜除去
1.核酸除去:
破砕後の上澄液を遠心分離し、得られた沈殿物にDNA分解酵素及びRNA分解酵素を添加し、酵素の供給業者が提案する操作に従って核酸を除去した。
2.タンパク質除去:
沈殿物に一般的なプロテアーゼ(例えば、トリプシン)を添加し、酵素の供給業者が提案する操作に従ってタンパク質を除去した。
3.脂質除去:
沈殿物に有機試薬(例えば、アセトン、エーテル、エタノールのうちの1つ又はそれらの組み合わせであるが、それらに限定されない)を添加し、本分野の一般的な操作に従って脂質を除去した。
4.細胞膜除去:
沈殿物にTritonX-100を添加し、本分野の一般的な操作に従って、遠心分離して沈殿物を収集し、PBSで洗浄した。
理解すべきことは、不純物を除去する上記ステップの間で、当業者は、ステップの間に互換性を持たせるように、順序を調整することができることである。
細胞壁以外の成分を除去した後に、沈殿物を注射用水に再溶解し、使用に備えた。必要に応じて、115℃で20~30分間滅菌し、細胞壁骨格の原液(主に細胞壁骨格及びその組成成分を含む)とすることができる。
製造例4.医薬組成物の製造方法
1.液体組成物
製造例3で得られた生成物に賦形剤(例えば、デキストラン40、マンニトール又はトレハロース)を添加した。容器に充填した後、医薬組成物を得た。
表1.医薬組成物を複数種の形態に調製してもよい
2.凍結乾燥粉末組成物
第1項の医薬組成物を凍結乾燥させることで、凍結乾燥粉末(番号がそれぞれ凍結乾燥粉末組成物1~7である)を得た。
3.品質検定(凍結乾燥粉末組成物1を例とする)
表2.品質検定項目
材料及び方法
1.ヒトAd-MSCの単離培養及び継代
被験対象の脂肪吸引物(年齢範囲30~45歳)から脂肪組織サンプルを取得し、かつAd-MSCを単離培養した。被験対象は、徐州医科大学付属病院の整形外科手術を受けた患者であり、倫理委員会により承認され、患者のインフォームドコンセントを得た。
得られた新鮮な脂肪組織抽出液を0.25%のパンクレアチン-EDTAで消化し、濾過し、遠心分離して細胞沈殿層を保留し、10%のFBSウシ胎児血清(Gibco)及び1%のペニシリン/ストレプトマイシンを含むDMEM(Invitrogen)培地に添加し、細胞培養シャーレを37℃で、5%COを含むインキュベーターに入れて培養した。その後に、細胞が80%に成長して継代するまで、2~3日ごとにPBSで洗浄した後に抽出液を交換した。
2.細胞活性の測定
対数成長期のAd-MSCを4×10/ウェルで96ウェルプレートに接種し、DMEM+10%のウシ胎児血清+1%のペニシリン/ストレプトマイシンで共培養し、本願の組成物(組成物1又は実施例1の市販されている組成物)をPBS液で溶解し、10μg/mlに希釈した。Ad-MSCが接着した後、組成物1を添加し、対照、25μl、50μl、75μlの4つの実験群に分けた。それぞれ24h、48h、72h、96h後に各ウェルに10μLのCCK-8試薬を添加し、続いて2hインキュベートした後に450nmの波長下で、酵素結合免疫検出装置を用いて各ウェルの吸光度を測定した。培養時間を横軸とし、細胞数(吸光度)を縦軸として、細胞成長曲線を描画した。
3.EdU取り込み実験
Cell-Light EdU 567インビトロイメージングキット(RiboBio)を用いてEdU取り込み分析を行った。対数成長期のAd-MSCを4×10/ウェルで96ウェルプレートに接種し、10μg/ml、50μlの本願の組成物をAd-MSCに作用し、72h、96h後に各ウェルに100μlのEDU培地を添加し、2時間インキュベートし、PBSで1~2回洗浄した。各ウェルに4%のパラホルムアルデヒド固定液を添加し、室温で30minインキュベートした。次に2mg/mlのグリシン溶液を添加し、5分間振とうした。PBSで洗浄した後、浸透剤を添加し、10min振とうし、PBSで洗浄した。Apollo染色反応液を添加し、暗所で室温で30分間インキュベートした。染色反応溶液を除去し、浸透剤(0.5%のTritonX-100のPBS)を添加し、2~3回振とうし、毎回10分間であり、浸透剤を除去した。PBSで再び洗浄し、Hoechest 33342反応液を添加し、暗所で室温で30分間インキュベートし、反応液を除去した。PBSで1~3回洗浄した後、蛍光顕微鏡で陽性細胞を観察した。
4.細胞アポトーシス検出
4.1 フローサイトメトリー:
Ad-MSCが80%に成長し融合した場合、1×10/ウェルの密度で6ウェルプレートに接種した。実験を4群に分け、細胞が接着した後、各実験群に100μlの50%ショ糖を添加してAd-MSCの細胞アポトーシスを誘導し、そのうちの2つの実験群にそれぞれ100μl、250μlの10μg/mlの本願の組成物を添加し、48h、72h後に各群の細胞の上澄液をフローサイトメトリーチューブに収集し、接着細胞をEDTAを含まないパンクレアチンで消化して同じ群のフローサイトメトリーチューブに収集し、2000rpmで5min遠心分離し、PBS緩衝液で2回洗浄し、振動して均一に混合し、各チューブに500μlの結合緩衝液(Annexin V-FITC細胞アポトーシス検出キット、上海碧雲天生物技術有限公司)、5μlのFITC、5μlのPIを順に添加し、振動して均一にし、暗所で4℃で5~15minインキュベートし、フローサイトメーターで検出し(BD Biosciences)、結果を分析した。
4.2 TUNEL法:
数枚の18mm×18mmのカバーガラスを75%エタノールで浸漬して消毒し、使用時にカバーガラスを6ウェルプレート内に置き、エタノール残留液が完全に除去されるまでPBS緩衝液で数回繰り返して洗浄し、Ad-MSCを6ウェルプレートに培養し、各ウェルの細胞密度が1×10個であり、フローサイトメトリーと同様に実験の群分けを行い、細胞をPBS緩衝液で3回洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで室温で30min固定し、細胞をPBS緩衝液で3回洗浄し、0.1%TritionX-100で2℃~8℃の条件下で10minインキュベートし、細胞をPBS緩衝液で3回洗浄し、500μlのTUNEL反応液(TUNELアポトーシスキット、ロシュ社)を調製し、50μlの酵素溶液及び450μlの標識溶液を試薬Aとして混合し、陰性対照群に50μlの試薬Aを添加し、37℃のインキュベーターに置いて暗所で60minインキュベートし、陽性対照群にDNA分解酵素Iを添加し、室温で10minインキュベートし、細胞をPBS緩衝液で3回洗浄し、TUNEL反応混合液を50μl/ウェルで添加し、インキュベーターにおいて暗所で37℃で60minインキュベートし、細胞をPBS緩衝液で3回洗浄し、DAPI染色液を50μl/ウェルで添加し、室温で3minインキュベートし、サンプルを蛍光顕微鏡下に置いて撮影して分析し、検出用光波長の範囲を570~620nm(最大波長580nm)にした。
5.Westernブロット分析
処理済みの細胞を取り出し、300μlの細胞溶解混合液(氷上に溶解するPIPA細胞溶解液であり、100:1の比率でPMSFを添加する)を添加し、次に氷上に置いて十分に溶解した後、接着細胞を掻き取り、Centrifuge-5810R凍結高速遠心機を用いて4℃の条件下で、12000rpmで20min遠心分離し、上澄液を収集した。
SDS-ポリアクリルアミドゲルで細胞抽出物を単離し、次にタンパク質をニトロセルロースフィルムに移し、かつウサギ抗ヒトカスパーゼ-3モノクローナル抗体(1:400、米国CST社)、ウサギ抗ヒトBaxモノクローナル抗体(1:400、米国CST社)と共にインキュベートし、一次抗体インキュベートが終了した後、5min×3回洗浄し、次に希釈された二次抗体(1:10000)を添加し、暗所で室温で2hインキュベートし、二次抗体を除去して、5min×3回洗浄し、それぞれECL発光液のA液とB液を等量で吸引して均一に混合して、ECL作業液として調製した。フィルムにECL作業液を均一に滴下し、TANONゲルイメージング装置に入れて露光現像を行い、撮影し、ImageJソフトウェアで分析した。
6.糖尿病性創面を有する動物モデルの確立
実験動物は、4週齢のBALB/c無胸腺ヌードマウスであり、SPFレベルである。全ての動物研究は、いずれも動物保護及び使用委員会により承認された。実験マウスは、SPFレベルの動物飼育室で飼育する。モデル作成前に、マウスを12h絶食させ、体重を称量し、かつ記録し、2%のSTZ(Sigma)を150mg/kgの投与量で腹腔内注射して、糖尿病マウスを誘導した。
注射した後の7日目に血糖を測定し、尾静脈から採血し、血糖計でマウスの血糖濃度を測定し、かつ記録した。7日目からマウスの血糖濃度が16.7mmol/Lより大きく、かつ「多飲、多食、多尿、体重減少」という糖尿病の典型的な症状が現れ、モデル作成が成功したと見なされた。
実験動物を、
-ブランク対照群と、
-Ad-MSC群と、
-本願の組成物+Ad-MSC群と、の3群(各群に5匹ある)に分けた。
糖尿病マウスのモデルの確立が成功した後、マウスを麻酔し、直径が1.5cmの創面を作り、前処理されたAd-MSCを複数の部位で皮内注射方式で各群のマウスの皮膚に注入し、各創面に6つの部位を選択し、各部位に0.1mlの細胞を注射した。表面を無菌ガーゼで覆い、飼育し続けて観察し、LB983生体イメージングシステムを用いて、創面細胞の生存状況及びマウス皮膚の癒合状況を観察した。
7.CM-Dil活細胞染色剤による染色
注射前にCM-DilでAd-MSCを標識した。供給業者が提案する方法に従って、CM-Dil活細胞染色剤を添加し、30分間インキュベートし、遠心分離した後に上澄液を除去して、PBS緩衝液で3回洗浄し、最後に適量のPBSを添加し、均一に混合し、標識されたAd-MSCをアイスボックスに置いて使用に備えた。
8.HE染色
術後14日目に、頚椎脱臼法により各群のマウスを犠牲にし、皮膚創面の外側から3mmの直径で全層の皮膚を切り取り、筋肉層に深く達し、標本をホルムアルデヒド固定液に貯蔵した。48h後、脱水-透明にすること-パラフィン浸漬-包埋-切片のステップ処理を行った。切片を脱パラフィンした後、ヘマトキシリンで10min染色し、流水で洗浄し、1%の塩酸で数秒分化した後に洗浄し、0.2%のアンモニア水で青色化した後に洗浄し、その後にエオシンで5min染色し、洗浄した後にさらにエタノールで脱水し、最後にキシレンで透明にし、中性ガムで封止した。顕微鏡で各群の創面の新生組織の厚さ、コラーゲン結合組織の配列及び炎症細胞の浸潤状況を観察し、かつ撮影して分析した。
9.Masson染色
パラフィン切片を水に脱パラフィンした。蒸留水で洗浄し、ヘマトキシリン染色液で核を10min染色し、蒸留水で十分に洗浄し、次に塩酸及びアルコールで分化し、Massonポンソー酸性赤化液を5~10min使用し、2%氷酢酸水溶液で洗浄し、さらに1%リンモリブデン酸水溶液で3~5min分化し、次にアニリンブルー又はライトグリーン溶液を直接的に使用し5min染色し、0.2%氷酢酸水溶液で洗浄し、最後に、95%アルコール、無水アルコールで脱水し、十分に透明であるまでキシレンに浸漬し、中性ガムで封止して乾燥した後に顕微鏡で観察した。
10.組織免疫蛍光染色
組織のパラフィン切片に対して脱パラフィンを行い、3%Hで室温で5~10minインキュベートして、内因性ペルオキシダーゼの活性を除去した。切片を蒸留水で洗浄し、PBSで5min/回で2回浸漬し、10%の正常なヤギ血清(PBSで希釈される)で室温で10min密封し、密封液を除去し、洗浄しなかった。CD31一次抗体(希釈比率1:300)作業液を滴下し、一晩越した。切片をPBSで5min/回で3回洗浄した。ビオチンで標識された蛍光二次抗体作業液(希釈比率1:400)(暗所)を適量滴下し、暗所で37で1hインキュベートした後、PBSで5min/回で3回洗浄し、DAPI染色液を適量滴下し、暗所で室温で3minインキュベートし、PBSで5min/回で3回洗浄した。最後に各切片に蛍光消光防止封入液を滴下し、カバーガラスをカバーした後、固定し、暗所で保存した。
11.統計分析
SPSSソフトウェア(SPSS16.0)を用いて統計分析を行い、実験結果を平均値±SDで示し、2群の間の比較は、独立サンプルt検定を用い、複数群の平均値の比較は、一元配置分散分析(One-way ANOVA)を用いた。α=0.05を有意水準とし、P<0.05を、統計的有意差があったと見なす。
試験例1.ヒトAd-MSCの形態学、表面標識及び分化誘導能力の同定
コラゲナーゼ消化法を用いて、脂肪組織抽出液から抽出して得られた初代Ad-MSCを細胞シャーレに接種し、細胞が80%に成長し融合して継代し、継代後の細胞は、増殖速度が明らかに速くなり、細胞形態が均一で一致し、紡錘状を呈した(図1A)。P3世代のよく成長したAd-MSCをそれぞれ脂肪生成誘導分化及び骨形成誘導分化に用いた。2週間後、オイルレッドで染色し、顕微鏡で観察し、細胞内にサイズが明らかに一致しない赤色の脂肪滴が存在することを示し(図1B)、アリザリンレッドS染色液で染色すると、明らかな赤色のカルシウム結節堆積物を見ることができた(図1C)。これは、単離して抽出された細胞が幹細胞分化能の特性を有することを示した。
フローサイトメーターを用いて6種類の異なる細胞表面標識物を検出した。結果は、CD105(95.6%)、CD90(96.9%)及びCD44(78.6%)が陽性を呈し、CD31(4.68%)、CD34(2.13%)及びCD106(9.58%)が陰性を呈することを示した(図1D)。Ad-MSC免疫表現型の特徴に合致した。
試験例2.本願の組成物のAd-MSC活性及び増殖に対する影響
本願の組成物のAd-MSC活性に対する影響を検出するために、それぞれ本願の組成物1がAd-MSCに作用した後の24h、48h、72h、96hに、CCK-8試薬を用いて幹細胞を検出し、450nmの波長下で、酵素結合免疫検出装置を用いて吸光度値を測定した。結果は、濃度が10μg/mlで、体積が50μlである本願の組成物が幹細胞に作用する場合、72h及び96hにAd-MSCの生存率が顕著に増強されることを示した(図2A、図2B)。
本願の組成物のAd-MSCの増殖に対する影響を検証するために、10μg/ml、50μlの本願の組成物を幹細胞に作用させた。それぞれ72h、96h後にEDUキットを用いてEdU取り込み分析を行い、蛍光顕微鏡で陽性細胞を観察し、結果は、本願の組成物がAd-MSCの増殖率を向上させることができることを示した(図2C、図2D)。
試験例3.本願の組成物の、高グルコースで誘導されるAd-MSC細胞のアポトーシスに対する抑制
Ad-MSC細胞に高グルコースを添加して細胞アポトーシスを誘導し、異なる濃度の本願の組成物1でそれぞれ48h、72h処理した後に、FITC-PIフローサイトメトリーアポトーシス検出キットを用いて細胞アポトーシス状況を検出した。
結果は、本願の組成物が高グルコースで誘導される幹細胞のアポトーシスを抑制することができることを示した(図3A、図3B、図3C、図3D)。結果を検証するために、TUNEL法を選択して細胞アポトーシスを検出し、TUNEL蛍光図を定量分析し、フローサイトメトリー法の結果と一致した(図4A、図4B)。
試験例4.アポトーシス標識物のタンパク質発現レベルの検出
細胞に高グルコースを添加して細胞アポトーシスを誘導し、異なる濃度の本願の組成物でそれぞれ48h、72h処理し、細胞タンパク質を抽出し、Westernブロット実験を行うことにより、c-カスパーゼ-3、Bax(2種の主なアポトーシス標識物)のタンパク質発現レベルを検出し、β-actinを内部標準とした。結果は、本願の組成物で処理された後のc-カスパーゼ-3、Baxのタンパク質発現レベルが低下することを示した(図5A、図5B、図5C、図5D)。
試験例5.本願の組成物による、ヌードマウス体内のAd-MSCの生存率の向上、創面癒合の加速
Ad-MSCが糖尿病性創面を修復し癒合することに対する本願の組成物の影響をさらに研究するために、糖尿病ヌードマウスの体にヒト皮膚の創面修復メカニズムを模擬する創面モデルを確立した。
糖尿病マウスモデルの確立が成功した後、マウスを麻酔し、直径が1.5cmの創面を作り、蛍光色素CM-Dilで標識された前処理された細胞を皮内注射方式で処理群のマウスの創面皮膚に注入し、LB983生体イメージングシステムを用いて、細胞の生存率を検出した。
結果は、本願の組成物で処理された処理群のAd-MSCが、単にAd-MSCを用いた群よりも高い生存率を有することを示した(図6A、図6B)。また、糖尿病マウスの傷口をAd-MSCで14日間治療する癒合過程を評価した。ブランク群と比較すると、Ad-MSCで処理されたマウスの創面の癒合状況が良好であり、本願の組成物で処理された処理群の癒合状況がより良好であり、創面の癒合が加速し(図6C、図6D)、創面癒合率が向上した(表3)。
表3.術後の14日目の創面癒合状況(平均値±SD、n=3)
**P<0.01、vs.ブランク
各群のヌードマウスの14日間癒合した創面皮膚標本を作成し、直径が約1cmであり、厚さが皮膚全層である。各群の標本に対してHE及びMasson染色を行った(図7A)。結果は、Ad-MSC群、Ad-MSC+本願の組成物で処理された群がいずれも糖尿病性創面の再生を促進することができるが、本願の組成物で処理された群においてコラーゲン繊維の成長がより整然とし、縞がより明確であることを示した。組織免疫蛍光CD31及びTNF-α(図7B)で、皮膚マイクロ血管再生及び炎症因子の状況を検出した。結果は、Ad-MSC群より、本願の組成物で処理された群が糖尿病性創面の皮膚再生及び血行再生をよりよく促進することができることを示した。
討論:
糖尿病性創面の癒合しにくい原因は多くある。例えば、正常な創面の癒合過程に必要な細胞及び分子信号が欠失する。また、末梢神経障害、末梢循環損傷、プロテアーゼバランスの乱れは、いずれも糖尿病性創面が癒合しにくい要因である[非特許文献11]。更に、高グルコース環境下で血管の微環境が異常であれば、細胞の成長環境の異常を引き起こし、最終的に創傷の局所的な血管の再生を妨害する可能性がある[非特許文献12]。また、糖尿病の高グルコース状態で創傷組織中の線維芽細胞の数の減少、糖化タンパク質の増加、異常成長因子の発現、炎症過程の遅延及び終末糖化産物の堆積は、いずれも骨髄由来細胞の遊走及び機能に影響を与える[非特許文献13]。研究によると、Nr-CWSは、インビボT細胞、マクロファージ及びナチュラルキラー細胞の活性を増強し、サイトカインの生成を促進することができる。IL.1、IL.2、IL.6、TNF、IFNの様々なサイトカインのレベルを向上させることにより、マクロファージ、キラーT細胞、LAK細胞、NK細胞に対する殺傷活性を促進することができる[非特許文献14]。
Ad-MSCは、脂肪組織から抽出された多系列分化能を有する幹細胞である[非特許文献15~17]。Ad-MSCは、分化能により損傷部位に遊走し、分化された細胞で損傷皮膚を再修復し、様々な成長因子を分泌し[非特許文献18]、創面血管の生成を加速し、創面の癒合を促進することができる[非特許文献19]。また、研究者は、Ad-MSCが線維芽細胞に分化することができ、形態類似性を表現するだけでなく、線維芽細胞表面タンパク質(ビメンチン及びフィブロネクチンを含む)を発現できる能力を有することを発見した[非特許文献20]。また、Ad-MSCは、線維芽細胞及びケラチノサイトに直接的に変換して創面を修復することができる[非特許文献21]。しかしながら、前の研究によると、多くのAd-MSCが糖尿病マウスの創面に注射された後にアポトーシスが発生し、創面癒合の遅延をもたらすことを発見した。高グルコース環境下で培養されたAd-MSC細胞は、アポトーシスが発生し、かつ時間依存性を有する[非特許文献22、23]。
本試験例において、CCK-8、EdUにより、本願の組成物のAd-MSCのインビトロ活性、増殖能力に対する影響を検出した。結果は、本願の組成物がAd-MSCの活性及び増殖能力を向上させることができることを示した。フローサイトメトリー及びTUNEL法で細胞のアポトーシス状況を検出し、本願の組成物が高グルコースで誘導されたAd-MSCのアポトーシスを抑制し、かつ時間依存性及び濃度依存性を有することを発見した。
動物体内で本願の組成物のAd-MSCの生存率に対する影響を検出し、結果は、本願の組成物で処理された後のAd-MSCを用いると、単にAd-MSCを応用する場合より生存率が高く、創面の癒合速度がより速いことを示した。組織免疫蛍光染色の結果に基づいて、血管に生成された内皮細胞接着因子CD31が増加し、炎症レベルを反応するTNF-αが減少したことを証明した。

Claims (12)

  1. 幹細胞の調節のための方法であって、
    前記幹細胞をノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物に接触させるステップ
    を含み、
    幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物の比率は、1~100個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物であり、
    前記調節は、以下:幹細胞の増殖の促進、幹細胞の成長の促進、及び幹細胞の生存率の向上のうちの1つ又はそれらの組み合わせから選択され、
    前記幹細胞は、脂肪由来の間葉系幹細胞である、方法。
  2. 幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物の前記比率が、5~50個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物である、請求項1に記載の方法。
  3. ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物が、ノカルディア・ルブラの細胞壁又はその成分である、請求項1に記載の方法。
  4. ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物が、以下のステップ:
    1)ノカルディア・ルブラを用意するステップ、
    2)前記ノカルディア・ルブラを粉砕し、粉砕生成物を得るステップ、
    3.1)前記粉砕生成物から脂質を除去するステップ、
    3.2)前記粉砕生成物から核酸を除去するステップ、
    3.3)前記粉砕生成物からタンパク質を除去するステップ、
    3.4)ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を得るステップ、
    4)ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物から水を除去するステップ、
    5)個包装を行うステップ
    を含む方法により得られ、
    ステップ3.1)、3.2)、及び3.3)については、順序を入れ替えてもよく、又は同時に行ってもよく、ステップ4)及びステップ5)については、順序を入れ替えてもよい、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  5. ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を含む幹細胞培養媒体であって、
    前記幹細胞は、脂肪由来の間葉系幹細胞であり、
    ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物は、ノカルディア・ルブラの細胞壁又はその成分である、幹細胞培養媒体。
  6. ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物が、以下のステップ:
    1)ノカルディア・ルブラを用意するステップ、
    2)前記ノカルディア・ルブラを粉砕し、粉砕生成物を得るステップ、
    3.1)前記粉砕生成物から脂質を除去するステップ、
    3.2)前記粉砕生成物から核酸を除去するステップ、
    3.3)前記粉砕生成物からタンパク質を除去するステップ、
    3.4)ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物を得るステップ、
    4)ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物から水を除去するステップ、
    5)個包装を行うステップ
    を含む方法により得られ、
    ステップ3.1)、3.2)、及び3.3)については、順序を入れ替えてもよく、又は同時に行ってもよく、ステップ4)及びステップ5)については、順序を入れ替えてもよい、請求項5に記載の幹細胞培養媒体を得るための方法。
  7. 創面癒合を促進するための医薬の製造における幹細胞及びノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物の使用であって、
    前記幹細胞は、脂肪由来の間葉系幹細胞であり、
    幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物の比率は、1~100個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物である、使用
  8. 幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物の前記比率が、5~50個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物である、請求項7に記載の使用
  9. 前記創面が、糖尿病に関連する創面である、請求項7又は8に記載の使用
  10. - 幹細胞、及び
    - ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の生成物
    を含む医薬組成物であって、
    前記幹細胞は、脂肪由来の間葉系幹細胞であり、
    幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物の比率は、1~100個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物である、医薬組成物。
  11. 幹細胞の数/ノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物の前記比率が、5~50個の幹細胞/1ngのノカルディア・ルブラの細胞壁由来の前記生成物である、請求項10に記載の医薬組成物。
  12. 創面癒合を促進するための、請求項9又は10に記載の医薬組成物。
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