WO2019044991A1 - 血管新生剤およびその製造方法 - Google Patents

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WO2019044991A1
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mesenchymal stem
cell
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中村 健太郎
諒 古川
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Fujifilm Corp
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    • A61K47/34Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
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    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/78Connective tissue peptides, e.g. collagen, elastin, laminin, fibronectin, vitronectin or cold insoluble globulin [CIG]

Definitions

  • the present invention relates to an angiogenic agent comprising mesenchymal stem cells and an immunoisolation membrane encapsulating mesenchymal stem cells.
  • the invention further relates to a method of producing an angiogenic agent.
  • Patent Document 1 discloses a method for preventing / treating inflammatory bowel disease by intravenously administering MSC.
  • Several clinical studies and clinical trials are also being conducted. However, it has been found that, in practice, sufficient therapeutic effects have not been shown (Non-patent Document 1).
  • Patent Document 2 discloses a method for treating liver diseases by administering hypoxic cultured MSCs.
  • Patent Document 3 discloses that MSC cultured in a simulated microgravity environment is suitable for treatment of central nervous system diseases. Furthermore, the angiogenic use for ischemic diseases is widely studied.
  • Patent Document 4 discloses a therapeutic agent for ischemic limb disease containing adipose-derived mesenchymal stem cells.
  • Patent Document 5 discloses an immunoisolation membrane device for implanting a pancreatic islet producing insulin, but does not disclose a method for implanting MSC.
  • Patent Document 6 discloses an implantable device for providing a biologically active substance to a subject in need thereof, wherein the biocompatible device encapsulates one or more cells capable of producing the biologically active substance.
  • a device with a microvascular structure in contact with a semipermeable pouch of sex is described.
  • the device described in Patent Document 6 is for improving the viability and function of transplanted cells, and it is described that the device may be an immunoisolation device.
  • Patent No. 5600 008 Patent No. 5290281 gazette Japanese Patent Publication No. 7-508187 JP 2008-41953 A
  • the present invention solves the problem of providing an angiogenic agent capable of sufficiently exerting an angiogenic effect by mesenchymal stem cells in a state protected from immune rejection without permeating host cells, and a method for producing the same. It was an issue to be done.
  • the present inventor included mesenchymal stem cells in an immunoisolation membrane to protect the immune rejection reaction from the angiogenic effect of mesenchymal stem cells. It has been found that an angiogenic agent that can be sufficiently exerted can be provided, and the present invention has been completed.
  • An angiogenic agent comprising (1) (A) mesenchymal stem cells, and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the mesenchymal stem cells.
  • the angiogenic agent according to (3) wherein the minimum pore size of the porous membrane is 0.02 ⁇ m to 1.5 ⁇ m.
  • the porous membrane has a layered dense portion in which the pore diameter is minimized, and the pore diameter continuously increases in the thickness direction from the dense portion toward at least one surface of the porous membrane.
  • the mesenchymal stem cells comprise a plurality of biocompatible polymer blocks and at least one type of a plurality of mesenchymal stem cells, and at least one gap between the plurality of mesenchymal stem cells
  • the angiogenesis agent according to any one of (1) to (9), which is contained as a cell structure in which the biocompatibility polymer block is disposed.
  • a cell transplantation device comprising (A) mesenchymal stem cells and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the above mesenchymal stem cells into a subject requiring angiogenesis Methods of angiogenesis.
  • a device for cell transplantation for use in a treatment for angiogenesis comprising: (A) mesenchymal stem cells, and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the above mesenchymal stem cells.
  • Device Use of a device for cell transplantation comprising (A) mesenchymal stem cells, and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the above mesenchymal stem cells, for the production of an angiogenic agent.
  • the angiogenic agent of the present invention is useful in transplanting allogeneic or xenogeneic mesenchymal stem cells (MSC) causing immune rejection to promote angiogenesis. According to the present invention, it is possible to sufficiently exert the angiogenic effect by MSC while protecting MSC from host cells. According to the present invention, it is further possible to generate blood vessels locally and highly efficiently around the angiogenic agent.
  • MSC mesenchymal stem cells
  • FIG. 1 shows solution temperature profiling of the experiment described in condition A.
  • FIG. 2 shows solution temperature profiling of the experiment described in condition B.
  • FIG. 3 shows solution temperature profiling of the experiment described in condition C.
  • FIG. 4 shows a SEM photograph of the cross section of the porous membrane of Reference Example 8.
  • FIG. 5 shows the pore size distribution in the thickness direction of the porous membrane of Reference Example 8.
  • FIG. 6 shows a method for producing a device for cell transplantation (immune isolation membrane only).
  • FIG. 7 shows a SEM photograph of the cross section of the porous membrane of Reference Example 10.
  • FIG. 8 shows the pore size distribution in the thickness direction of the porous membrane of Reference Example 10.
  • FIG. 9 shows a SEM photograph of the cross section of the porous membrane of Reference Example 12.
  • FIG. 10 shows the pore size distribution in the thickness direction of the porous membrane of Reference Example 12.
  • FIG. 11 shows a tissue sample to which a device for cell transplantation containing cell structures has been transplanted.
  • FIG. 12 shows a tissue sample transplanted with only cell structures.
  • FIG. 13 shows a tissue sample to which a device for cell transplantation (immune isolation membrane only) was transplanted.
  • FIG. 14 shows the measurement results of the total area of blood vessels per field of view.
  • FIG. 15 shows the measurement results of the number of blood vessels per field of view.
  • FIG. 16 shows the measurement results of the total area of blood vessels per field of view.
  • FIG. 17 shows the measurement results of the number of blood vessels per field of view.
  • FIG. 18 shows a tissue sample of a C57BL / 6 mouse to which a device for cell transplantation containing a cell structure or a device for cell transplantation (immune isolation membrane only) was implanted.
  • FIG. 19 shows a tissue preparation of C57BL / 6 mice implanted with only a device for cell transplantation.
  • FIG. 20 shows the measurement results of the total area of blood vessels per field of view.
  • FIG. 21 shows the measurement results of the number of blood vessels per field of view.
  • the angiogenic agent of the present invention comprises (A) mesenchymal stem cells, and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the mesenchymal stem cells.
  • the angiogenic agent of the present invention can locally generate blood vessels around the angiogenic agent, and can exert a long-term therapeutic effect by the transplanted cells.
  • the angiogenesis agent of the present invention per se does not contain microvessels, which differs from the device described in Patent Document 6 in this respect.
  • the microvessel itself is the target of rejection by the host's immune reaction. It becomes. This is particularly pronounced when the microvessels contain cells, and Patent Document 6 also describes that allogeneic syngeney is used in consideration of that.
  • the angiogenic agent of the present invention differs greatly in that it can be used without such limitations because it does not contain externally-derived microvessels and causes only new blood vessels to be created by host cells.
  • the cells used in the present invention are mesenchymal stem cells (MSCs).
  • MSCs mesenchymal stem cells
  • the origin of mesenchymal stem cells is not particularly limited, but fat-derived mesenchymal stem cells or bone marrow-derived mesenchymal stem cells are preferable, and fat-derived mesenchymal stem cells are more preferable.
  • Mesenchymal stem cells refer to somatic stem cells present in mesenchymal tissues and have the ability to differentiate into cells belonging to mesenchymal tissues.
  • Mesenchymal tissue means tissues such as bone, cartilage, fat, blood, bone marrow, skeletal muscle, dermis, ligament, tendon, heart and the like.
  • the cells used in the present invention may be used as they are, but may be used as cell structures.
  • the cell structure referred to in the present specification includes a plurality of biocompatibility polymer blocks and at least one plurality of cells, and at least one of the above-mentioned bioaffinities in the gaps between the plurality of cells. It is a cell structure in which a polymer block is arranged.
  • the cell structure may be referred to herein as a mosaic cell mass (cell mass in mosaic form).
  • Biocompatible polymer block (1-1) Biocompatible polymer With biocompatibility, when it comes in contact with a living body, it causes a noticeable adverse reaction such as a long-term chronic inflammation reaction etc. It means not to do.
  • the biocompatible polymer used in the present invention is not particularly limited as long as it is degraded in the living body as long as it has an affinity to the living body, but is preferably a biodegradable polymer.
  • Specific examples of non-biodegradable materials include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyurethane, polypropylene, polyester, vinyl chloride, polycarbonate, acrylic, stainless steel, titanium, silicone, and MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine). It can be mentioned.
  • biodegradable materials include naturally occurring peptides, polypeptides such as recombinant peptides or chemically synthesized peptides (eg, gelatin described below), polylactic acid, polyglycolic acid, lactic acid / glycolic acid copolymer (PLGA), hyaluronic acid, glycosaminoglycan, proteoglycan, chondroitin, cellulose, agarose, carboxymethylcellulose, chitin, chitosan and the like.
  • recombinant peptides are particularly preferred.
  • These biocompatibility polymers may be designed to improve cell adhesion.
  • a cell adhesion substrate (fibronectin, vitronectin, laminin) to a substrate surface or a cell adhesion sequence (represented by a single amino acid code, RGD sequence, LDV sequence, REDV sequence, YIGSR sequence, PDSGR sequence, RYVVLPR sequence) , Coating with LGTIPG sequence, RNIAEIIKDI sequence, IKVAV sequence, LRE sequence, DGEA sequence, and HAV sequence) peptide, "amination of substrate surface, cationization", or "plasma treatment of substrate surface, hydrophilicity by corona discharge” Methods such as sex processing can be used.
  • polypeptide containing recombinant peptide or chemically synthesized peptide is not particularly limited as long as it has biocompatibility, but, for example, gelatin, collagen, atelocollagen, elastin, fibronectin, pronectin, laminin, tenascin, fibrin, fibroin, entactin , Thrombospondin and RetroNectin (registered trademark) are preferred, and most preferred are gelatin, collagen and atelocollagen.
  • the gelatin for use in the present invention is preferably natural gelatin, recombinant gelatin or chemically synthesized gelatin, and more preferably recombinant gelatin.
  • natural gelatin means gelatin made from collagen of natural origin.
  • chemically synthesized peptide or chemically synthesized gelatin is meant an artificially synthesized peptide or gelatin.
  • the synthesis of the peptide such as gelatin may be solid phase synthesis or liquid phase synthesis, but is preferably solid phase synthesis.
  • Solid phase synthesis of peptides is known to the person skilled in the art, for example Fmoc group synthesis using Fmoc group (Fluorenyl-Methoxy-Carbonyl group) as protection of amino group, as well as Boc group (tert-Butyl as protection of amino group A Boc group synthesis method using an Oxy Carbonyl group) and the like can be mentioned.
  • the preferred embodiments of chemically synthesized gelatin can be applied to the contents described in recombinant gelatin described later in this specification.
  • the hydrophilicity value "1 / IOB" value of the biocompatible polymer is preferably from 0 to 1.0. More preferably, it is 0 to 0.6, and more preferably 0 to 0.4.
  • the IOB is an indicator of hydrophilicity / hydrophobicity based on an organic conceptual diagram representing the polarity / non-polarity of the organic compound proposed by Atsushi Fujita, and the details are described in, for example, "Pharmaceutical Bulletin", vol. 2, 2, pp .163-173 (1954), “Domain of Chemistry” vol. 11, 10, pp. 719-725 (1957), “Fragrance Journal", vol. 50, pp. 79-82 (1981), etc. There is.
  • the source of all organic compounds is methane (CH 4 ), and all the other compounds are regarded as derivatives of methane, and their carbon numbers, substituents, modified parts, rings, etc. are set to certain numerical values.
  • the scores are added to obtain the organic value (OV) and the inorganic value (IV), and this value is plotted on the diagram with the organic value on the X axis and the inorganic value on the Y axis. It is something.
  • the IOB in the organic conceptual diagram means the ratio of the inorganic value (IV) to the organic value (OV) in the organic conceptual diagram, that is, "inorganic value (IV) / organic value (OV)".
  • hydrophilicity is expressed by "1 / IOB” value which is the reciprocal of IOB. The smaller the “1 / IOB” value (closer to 0), the more hydrophilic the expression.
  • the hydrophilicity is high and the water absorbability is high, so it effectively acts on the retention of the nutritional component, and as a result, the present invention It is presumed that this contributes to the stabilization and survival of cells in the cell structure (mosaic cell mass).
  • the hydrophilic / hydrophobicity index represented by Grand average of hydropathicity (GRAVY) value is preferably 0.3 or less, preferably -9.0 or more, and 0.0 or less More preferably, it is ⁇ 7.0 or more.
  • Grand average of hydropathicity (GRAVY) values can be obtained from Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins MR, Appel RD, Bairoch A .; Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server; (In) John M. Walker (ed): The Proteomics Protocols Handbook, Humana Press (2005). Pp.
  • the hydrophilicity is high and the water absorbability is high, so it effectively acts on the retention of the nutrient component, and as a result, the cell structure according to the present invention It is presumed to contribute to the stabilization and survival of cells in the body (mosaic cell mass).
  • the biocompatible polymer may or may not be crosslinked, but is preferably crosslinked.
  • a cross-linked biocompatibility polymer By using a cross-linked biocompatibility polymer, an effect of preventing instantaneous decomposition when cultured in a medium and when transplanted to a living body can be obtained.
  • Common crosslinking methods include thermal crosslinking, crosslinking with aldehydes (eg, formaldehyde, glutaraldehyde, etc.), crosslinking with condensing agents (carbodiimide, cyanamide, etc.), enzymatic crosslinking, photocrosslinking, ultraviolet crosslinking, hydrophobic interaction, Hydrogen bonds, ionic interactions and the like are known, and the above crosslinking method can be used in the present invention as well.
  • the crosslinking method used in the present invention is more preferably thermal crosslinking, ultraviolet crosslinking or enzyme crosslinking, and particularly preferably thermal crosslinking.
  • the enzyme When performing crosslinking by an enzyme, the enzyme is not particularly limited as long as it has a crosslinking action between polymer materials, but preferably, crosslinking can be performed using transglutaminase or laccase, most preferably transglutaminase .
  • a specific example of the protein which is enzymatically crosslinked by transglutaminase is not particularly limited as long as it is a protein having a lysine residue and a glutamine residue.
  • the transglutaminase may be of mammalian origin or of microbial origin.
  • Ajinomoto's Activa series mammalian transglutaminase sold as a reagent, for example, Oriental Yeast Co., Ltd., Upstate USA Inc., Biodesign International and other guinea pig liver-derived transglutaminases, goat-derived transglutaminases, rabbit-derived transglutaminases, etc., and human-derived blood coagulation factors (Factor XIIIa, Haematologic Technologies, Inc.) and the like.
  • the reaction temperature at the time of crosslinking is not particularly limited as long as crosslinking is possible, but is preferably ⁇ 100 ° C. to 500 ° C., more preferably 0 ° C. to 300 ° C., further preferably C. to 300.degree. C., particularly preferably 100.degree. C. to 250.degree. C., most preferably 120.degree. C. to 200.degree.
  • Recombinant gelatin means a polypeptide or a protein-like substance having a gelatin-like amino acid sequence produced by genetic engineering technology.
  • the recombinant gelatin which can be used in the present invention is preferably one having a repeat of the sequence represented by Gly-XY characteristic of collagen (X and Y each independently represent any amino acid).
  • the plurality of Gly-X-Y may be the same or different.
  • two or more sequences of cell adhesion signals are contained in one molecule.
  • recombinant gelatin used in the present invention recombinant gelatin having an amino acid sequence derived from a partial amino acid sequence of collagen can be used.
  • the recombinant gelatin used in the present invention is a recombinant gelatin of the following aspect.
  • the recombinant gelatin is excellent in biocompatibility due to the natural performance of natural gelatin, and is not of natural origin, so there is no concern such as bovine spongiform encephalopathy (BSE) and is excellent in noninfectiousness.
  • BSE bovine spongiform encephalopathy
  • the recombinant gelatin is more uniform than the natural gelatin and the sequence is determined, it is possible to design the blur less precisely by the cross-linking and the like also in the strength and the degradability.
  • the molecular weight of the recombinant gelatin is not particularly limited, but is preferably 2000 or more and 100000 or less (2 kDa (kilodalton) or more and 100 kDa or less), more preferably 2500 or more and 95000 or less (2.5 kDa or more and 95 kDa or less) Is 5000 or more and 90000 or less (5 kDa or more and 90 kDa or less), and most preferably 10000 or more and 90000 or less (10 kDa or more and 90 kDa or less).
  • the recombinant gelatin preferably has a repeat of the sequence shown by Gly-XY characteristic of collagen.
  • the plurality of Gly-X-Y may be the same or different.
  • Gly-XY Gly represents glycine
  • X and Y represent any amino acids (preferably, any amino acids other than glycine).
  • the sequence represented by Gly-XY, which is characteristic of collagen, is a highly specific partial structure in the amino acid composition and sequence of gelatin-collagen as compared with other proteins. In this part, glycine accounts for about one third of the whole, and in the amino acid sequence, one out of every three repeats.
  • Glycine is the simplest amino acid, has less restriction on the arrangement of molecular chains, and greatly contributes to regeneration of the helical structure upon gelation.
  • the amino acids represented by X and Y contain a large amount of imino acids (proline and oxyproline), and preferably account for 10% to 45% of the total.
  • at least 80%, more preferably at least 95%, most preferably at least 99% of the amino acids of the recombinant gelatin sequence are the repeated structure of Gly-XY.
  • common polar amino acids are charged and uncharged at 1: 1.
  • polar amino acids specifically refer to cysteine, aspartic acid, glutamic acid, histidine, lysine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine and arginine
  • polar uncharged amino acids among these include cysteine, asparagine, glutamine, serine , Threonine and tyrosine.
  • the proportion of polar amino acids is 10 to 40%, preferably 20 to 30%, of the total amino acids constituting the composition.
  • the ratio of the uncharged amino acid in the said polar amino acid is 5% or more and less than 20%, Preferably 5% or more and less than 10%. Furthermore, it is preferable not to include any one amino acid, preferably two or more amino acids of serine, threonine, asparagine, tyrosine and cysteine on the sequence.
  • the minimum amino acid sequence that works as a cell adhesion signal is known (eg, “Pathophysiology” Vol. 9, No. 7 (1990) page 527) published by Nagai Publishing Co., Ltd.
  • the recombinant gelatin used in the present invention preferably has two or more of these cell adhesion signals in one molecule.
  • Specific sequences include RGD sequence, LDV sequence, REDV sequence, YIGSR sequence, PDSGR sequence, RYVVLPR sequence, LGTIPG sequence, RNIAEIIKDI sequence, which is expressed by single-letter amino acid notation in that there are many types of cells to adhere.
  • the sequences of IKVAV, LRE, DGEA and HAV are preferred.
  • RGD sequences More preferred are RGD sequences, YIGSR sequences, PDSGR sequences, LGTIPG sequences, IKVAV sequences and HAV sequences, and particularly preferred are RGD sequences.
  • RGD sequences preferred are ERGD sequences.
  • the number of amino acids between RGDs is preferably not uniform between 0 and 100, and more preferably, the number of amino acids between RGDs is not uniform between 25 and 60.
  • the content of this minimal amino acid sequence is preferably 3 to 50, more preferably 4 to 30, and particularly preferably 5 to 20 in one molecule of protein from the viewpoint of cell adhesion and proliferation. And most preferably twelve.
  • the ratio of the RGD motif to the total number of amino acids is preferably at least 0.4%. Where the recombinant gelatin comprises more than 350 amino acids, it is preferred that each stretch of 350 amino acids comprises at least one RGD motif.
  • the ratio of RGD motif to the total number of amino acids is more preferably at least 0.6%, still more preferably at least 0.8%, still more preferably at least 1.0%, particularly preferably at least 1.2. %, Most preferably at least 1.5%.
  • the number of RGD motifs in the recombinant peptide is preferably at least 4, more preferably at least 6, more preferably at least 8, particularly preferably 12 or more and 16 or less per 250 amino acids.
  • a percentage of 0.4% of the RGD motif corresponds to at least one RGD sequence per 250 amino acids. Because the number of RGD motifs is an integer, gelatin consisting of 251 amino acids must contain at least two RGD sequences in order to meet the 0.4% feature.
  • the recombinant gelatin comprises at least 2 RGD sequences per 250 amino acids, more preferably at least 3 RGD sequences per 250 amino acids, even more preferably at least 4 RGD sequences per 250 amino acids. Including.
  • a further embodiment of the recombinant gelatin preferably comprises at least 4 RGD motifs, more preferably comprises at least 6 RGD motifs, still more preferably comprises at least 8 RGD motifs, particularly preferably 12 or more and 16 or less RGD motifs including.
  • the recombinant gelatin may be partially hydrolyzed.
  • the recombinant gelatin is that represented by Formula 1: A-[(Gly-X-Y) n ] m -B.
  • the n X's each independently represent any of the amino acids
  • the n Y's each independently represent any of the amino acids.
  • m preferably represents an integer of 2 to 10, more preferably an integer of 3 to 5.
  • n is preferably an integer of 3 to 100, more preferably an integer of 15 to 70, and most preferably an integer of 50 to 65.
  • A represents any amino acid or amino acid sequence
  • B represents any amino acid or amino acid sequence.
  • the n pieces of Gly-X-Y may be the same or different.
  • the recombinant gelatin is Gly-Ala-Pro-[(Gly-XY) 63 ] 3 -Gly, wherein each of 63 Xs independently represents any one of amino acids, and 63 Ys. Each independently represents any amino acid, and the 63 Gly-X-Y groups may be the same or different.
  • the naturally occurring collagen referred to here may be any naturally occurring collagen, but is preferably type I, II, III, IV or V collagen. More preferably, it is type I, type II or type III collagen. According to another form, the collagen is preferably human, bovine, porcine, murine or rat, more preferably human.
  • the isoelectric point of the recombinant gelatin is preferably 5 to 10, more preferably 6 to 10, and still more preferably 7 to 9.5.
  • the measurement of the isoelectric point of recombinant gelatin was described in Isoelectric focusing (Maxey, CR (1976; Phitogr. Gelatin 2, Editor Cox, P. J. Academic, London, Engl.). Thus, it can be carried out by measuring the pH after passing a 1% by mass gelatin solution through a mixed crystal column of cation and anion exchange resin.
  • the recombinant gelatin is not deaminated.
  • the recombinant gelatin does not have telopentide.
  • the recombinant gelatin is a substantially pure polypeptide prepared by a nucleic acid encoding an amino acid sequence.
  • a peptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1; (2) An amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and a peptide having biocompatibility; or (3) SEQ ID NO: 1
  • a peptide comprising an amino acid sequence having a sequence identity of 80% or more (more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, most preferably 98% or more) with an amino acid sequence, and having biocompatibility; It is either.
  • amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, still more preferably 1 to 5 It means one, particularly preferably 1 to 3.
  • the recombinant gelatin can be produced by gene recombination technology known to those skilled in the art, and for example, according to the method described in EP1014176A2, U.S. Pat. No. 6,992,172, WO 2004/85473, WO 2008/103041, etc. It can manufacture according to the same. Specifically, a gene encoding an amino acid sequence of a predetermined recombinant gelatin is obtained and incorporated into an expression vector to prepare a recombinant expression vector, which is introduced into an appropriate host to prepare a transformant. . Since the recombinant gelatin is produced by culturing the obtained transformant in an appropriate medium, the recombinant gelatin used in the present invention can be prepared by recovering the recombinant gelatin produced from the culture. .
  • a block (mass) composed of the above-described biocompatibility polymer can be used.
  • the shape of the biocompatible polymer block in the present invention is not particularly limited. For example, amorphous, spherical, particulate (granular), powdery, porous, fibrous, spindle-like, flat and sheet-like, preferably amorphous, spherical, particulate (granular), powdery And porous.
  • the term "amorphous" indicates that the surface shape is not uniform, and for example, it indicates a rock-like uneven surface.
  • the illustration of said shape is not a separate thing, respectively, For example, it may become an indeterminate form as an example of the lower concept of a particulate-form (granule).
  • the shape of the biocompatible polymer block in the present invention is not particularly limited as described above, but the tap density is preferably 10 mg / cm 3 or more and 500 mg / cm 3 or less, more preferably 20 mg / cm 3 It is 400 mg / cm 3 or less, more preferably 40 mg / cm 3 or more and 220 mg / cm 3 or less, and particularly preferably 50 mg / cm 3 or more and 150 mg / cm 3 or less.
  • the tap density is a value representing how many blocks can be packed in a certain volume, and the smaller the value, the tighter the packing can not be, that is, the structure of the block is complicated.
  • the tap density of the biocompatibility polymer block represents the complexity of the surface structure of the biocompatibility polymer block and the amount of voids formed when the biocompatibility polymer block is collected as an assembly. it is conceivable that. The smaller the tap density, the more the voids between the biocompatible polymer blocks, and the more the cell engraftment area. Also, by not being too small, a bioaffinity polymer block can be appropriately present between cells, and nutrient delivery inside the same structure is possible when the cell structure is made, so the above range It is considered preferable to fit within
  • the tap density as used herein is not particularly limited, but can be measured as follows.
  • a container hereinafter referred to as a cap
  • a cap of (cylindrical with a diameter of 6 mm and a length of 21.8 mm: a capacity of 0.616 cm 3 ) is prepared for measurement.
  • the tap density can be determined by calculating the mass of the block alone from the difference between the mass of the cap alone and dividing by the volume of the cap.
  • the degree of crosslinking of the biocompatible polymer block in the present invention is not particularly limited, but is preferably 2 or more, more preferably 2 or more and 30 or less, still more preferably 4 or more and 25 or less, particularly preferably 4 The above is 22 or less.
  • the method of measuring the degree of crosslinking (the number of crosslinks per molecule) of the biocompatible polymer block is not particularly limited, but when the biocompatible polymer is CBE3, for example, TNBS (2 of Examples described later) , 4,6-trinitrobenzenesulfonic acid) method.
  • a biocompatible polymer block, an aqueous solution of NaHCO 3 and an aqueous solution of TNBS are mixed and reacted for 3 hours at 37 ° C., and then the reaction is stopped, a polymer block of biocompatible, an aqueous solution of NaHCO 3 and an aqueous solution of TNBS
  • the blanks which had been quenched immediately after mixing were respectively prepared, and the absorbance (345 nm) of the sample diluted with pure water and the blanks was measured, and the degree of crosslinking (1) was obtained from (Eq. 2) and (Eq. 3)
  • the number of crosslinks per molecule can be calculated.
  • Forma 2 (As-Ab) / 14600 ⁇ V / w (Formula 2) shows the amount (molar equivalent) of lysine per 1 g of the biocompatible polymer block.
  • Ab represents blank absorbance
  • V represents the amount of reaction solution (g)
  • w represents the mass of the biocompatible polymer block (mg).
  • the water absorption rate of the biocompatible polymer block in the present invention is not particularly limited, but is preferably 300% or more, more preferably 400% or more, still more preferably 500% or more, particularly preferably 600% or more, most preferably 700 % Or more.
  • the upper limit of the water absorption rate is not particularly limited, it is generally 4000% or less or 2000% or less.
  • the measuring method of the water absorption rate of a biocompatible polymer block is not specifically limited, For example, it can measure by the method as described in a postscript Example. Specifically, approximately 15 mg of a biocompatible polymer block is filled in a 3 cm ⁇ 3 cm nylon mesh bag at 25 ° C., swollen in ion exchange water for 2 hours, and then air dried for 10 minutes, respectively. The mass is measured at the stage of and the water absorption can be determined according to (Equation 4).
  • the size of one biocompatible polymer block in the present invention is not particularly limited, but is preferably 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m to 150 ⁇ m, and still more preferably 50 ⁇ m to 120 ⁇ m, particularly Preferably they are 53 micrometers or more and 106 micrometers or less.
  • the size of one biocompatible polymer block does not mean that the average value of the sizes of a plurality of biocompatible polymer blocks is in the above range, and a plurality of biocompatible polymers are used. It means the size of each biocompatible polymer block obtained by sieving the block.
  • the size of one block can be defined by the size of the sieve used in dividing the block. For example, when passing through a 180 ⁇ m sieve and passing the block through a 106 ⁇ m sieve, the block remaining on the sieve can be a block of 106 to 180 ⁇ m in size.
  • the 106 .mu.m sieve can then be sieved and the blocks passed through can be 53 .mu.m sieves and the blocks remaining above the sieve can be blocks of 53-106 .mu.m size.
  • the 53 ⁇ m sieve may then be sieved, and the blocks passed through may be 25 ⁇ m sieves and the blocks remaining above the sieve may be 25-53 ⁇ m sized blocks.
  • the method of producing a biocompatible polymer block is not particularly limited.
  • a solid containing a biocompatible polymer (a porous material of a biocompatible polymer)
  • the biocompatible polymer block can be obtained by pulverizing the matrix and the like using a pulverizer (such as New Power Mill).
  • a solid (a porous body or the like) containing a biocompatible polymer can be obtained, for example, by lyophilizing an aqueous solution containing a biocompatible polymer.
  • the method of producing the porous body of the biocompatible polymer is not particularly limited, but it can also be obtained by lyophilizing an aqueous solution containing the biocompatible polymer. For example, by including a freezing step in which the liquid temperature (maximum internal liquid temperature) of the highest liquid temperature portion in the solution becomes “solvent melting point ⁇ 3 ° C.” or less in the unfrozen state, the formed ice is spherical can do. Through this process, the ice is dried to obtain a porous body having spherical isotropic holes (spherical holes).
  • the ice can be pillared / flat. Through this process, when the ice is dried, a porous body having long columnar or flat holes (post / plate holes) in a uniaxial or biaxial manner is obtained.
  • the pores of the porous body before pulverizing affect the shape of the obtained biocompatible polymer block As described above, the shape of the obtained biocompatible polymer block can be adjusted by adjusting the lyophilization conditions as described above.
  • the difference between the temperature of the highest temperature portion and the temperature of the lowest temperature portion in the solution is 2.5 ° C. or less (preferably 2) (3.degree. C. or less, more preferably 2.1.degree. C. or less), that is, by reducing the temperature difference, variation in the size of the obtained porous pore is reduced.
  • the lower limit of the difference between the temperature of the highest liquid temperature portion and the temperature of the lowest liquid temperature portion in the solution is not particularly limited and may be 0 ° C. or more, for example, 0.1 ° C. or more, 0.5 It may be ° C or more, 0.8 ° C or more, or 0.9 ° C or more.
  • the cooling in the step (a) is preferably performed, for example, through a material having a thermal conductivity lower than that of water (preferably, Teflon (registered trademark)), and the highest temperature portion in the solution is cooled.
  • a material having a thermal conductivity lower than that of water preferably, Teflon (registered trademark)
  • Teflon registered trademark
  • the difference between the temperature of the portion with the highest liquid temperature in the solution and the temperature of the portion with the lowest liquid temperature in the solution immediately before the heat of solidification is 2.5 ° C. or less
  • the temperature is more preferably 2.3 ° C. or less, still more preferably 2.1 ° C. or less.
  • the “temperature difference immediately before the heat of solidification” means the temperature difference when the temperature difference becomes the largest between 1 second and 10 seconds before the heat of solidification.
  • the temperature of the lowest liquid temperature portion in the solution is solvent melting point -5 ° C or less, more preferably solvent melting point -5 ° C or less and solvent melting point -20 ° C or more, More preferably, the solvent melting point is -6 ° C or less and the solvent melting point -16 ° C or more.
  • the solvent of a solvent melting point is a solvent of the solution of a biocompatible polymer.
  • step (b) the solution of the biocompatible polymer obtained in step (a) is frozen.
  • the cooling temperature for freezing in step (b) is not particularly limited, and it depends on the equipment to be cooled, but preferably 3 ° C. to 30 ° C. than the temperature of the lowest temperature part in the solution. It is a low temperature, more preferably, a low temperature of 5 to 25 ° C, and still more preferably, a low temperature of 10 to 20 ° C.
  • step (c) the frozen biocompatible polymer obtained in step (b) is lyophilized.
  • the lyophilization can be performed by a conventional method, for example, lyophilization can be performed by performing vacuum drying at a temperature lower than the melting point of the solvent and further performing vacuum drying at room temperature (20 ° C.).
  • the biocompatible polymer block can be produced by grinding the porous body obtained in the step (c).
  • the cell structure includes the plurality of biocompatibility polymer blocks described above and at least one plurality of cells, and at least one of the plurality of cells is inserted into the gaps of the plurality of cells. It is a cell structure in which a molecular block is arranged. By arranging a plurality of polymer blocks three-dimensionally in the form of a mosaic in the gaps of a plurality of cells using the above-described biocompatibility polymer block and the above-described cells, a biocompatibility polymer block and By arranging the cells three-dimensionally in a mosaic shape, a cell three-dimensional structure in which the cells are uniformly present in the structure is formed, and it has substance permeability.
  • the “cell gap” needs to be a space closed by the cells configured. Instead, it may be sandwiched by cells. In addition, it is not necessary to have a gap in all the cells, and the cells may be in contact with each other.
  • the distance of the cell gap via the polymer block that is, the gap distance when selecting a cell and a cell located at the shortest distance from the cell, but the size of the polymer block Preferred distances are also within the preferred size range of the polymer block.
  • the polymer block is configured to be sandwiched by cells, there is no need for cells to be present between all the polymer blocks, and there may be portions where the polymer blocks are in contact with each other.
  • the distance between the polymer blocks through the cells ie, when the polymer block and the polymer block located at the shortest distance from the polymer block are selected, there is no particular limitation.
  • the size of a cell mass when one or a few of them are collected is preferably, for example, 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the thickness or diameter of the cell structure can be set to a desired size, but the lower limit is preferably 100 ⁇ m or more, more preferably 215 ⁇ m or more, still more preferably 400 ⁇ m or more, and 730 ⁇ m or more. Most preferably.
  • the upper limit of thickness or diameter is not particularly limited, but as a general range of use, 3 cm or less is preferable, 2 cm or less is more preferable, and 1 cm or less is more preferable.
  • the thickness or diameter of the cell structure is preferably in the range of 100 ⁇ m to 3 cm, more preferably 400 ⁇ m to 3 cm, still more preferably 500 ⁇ m to 2 cm, and still more preferably 720 ⁇ m to 1 cm.
  • the region composed of polymer blocks and the region composed of cells are arranged in a mosaic.
  • the thickness or diameter of a cell structure shall show the following things.
  • the length of a line segment that divides the cell structure so as to be the shortest distance from the outside of the cell structure within the straight line passing that point A is a line Let it be minute A.
  • the point A at which the line segment A is longest in the cell structure is selected, and the length of the line segment A at that time is taken as "the thickness or diameter of the cell structure.”
  • the ratio of the cell to the polymer block is not particularly limited, but the mass of the polymer block per cell is preferably 0.0000001 ⁇ g or more and 1 ⁇ g or less, more preferably 0.000001 ⁇ g Or more and 0.1 ⁇ g or less, more preferably 0.00001 ⁇ g or more and 0.01 ⁇ g or less, and most preferably 0.00002 ⁇ g or more and 0.006 ⁇ g or less.
  • the above range cells can be more uniformly present.
  • the component in the polymer block optionally present can be It can be supplied.
  • the components in the polymer block are not particularly limited, but include the components contained in the culture medium described later.
  • the cell structure can be produced by mixing a biocompatible polymer block and at least one type of cell. More specifically, a cell structure can be produced by alternately arranging a biocompatible polymer block (a mass consisting of a biocompatible polymer) and cells.
  • the term "alternate" does not mean complete alternation, but means, for example, a state in which a biocompatible polymer block and a cell are mixed.
  • the production method is not particularly limited, it is preferably a method of seeding cells after forming a polymer block.
  • cell structures can be produced by incubating a mixture of a biocompatible polymer block and a cell-containing culture solution.
  • cells and a biocompatible polymer block prepared in advance are disposed in a mosaic shape in a container and in a liquid held in the container.
  • the container to be used is preferably a container made of a low cell adhesion material or a non-cell adhesion material, more preferably a container made of polystyrene, polypropylene, polyethylene, glass, polycarbonate, polyethylene terephthalate.
  • the shape of the bottom of the container is preferably flat bottom, U-shaped or V-shaped.
  • the mosaic-like cell structure obtained by the above method is, for example, fused with separately prepared mosaic cell masses or (b) volume-up under differentiation medium or growth medium, etc. Cell structures of desired size can be produced.
  • the method of fusion and the method of volume up are not particularly limited.
  • the cell structure in the step of incubating a mixture of a biocompatible polymer block and a cell-containing culture solution, can be volume-increased by replacing the medium with a differentiation medium or growth medium.
  • a cell structure of a desired size which is a cell structure of a desired size, by further adding the biocompatible polymer block. Cell structures in which cells are uniformly present in the body can be produced.
  • the method of fusing the mosaic cell masses separately prepared includes the plurality of biocompatible polymer blocks and the plurality of cells, and the plurality of cells formed by the plurality of cells.
  • a method of producing a cell structure comprising the step of fusing a plurality of cell structures in which one or a plurality of the above-described biocompatibility polymer blocks are disposed in a part or all of the interstices.
  • immunoisolation membrane means a membrane used for immunoisolation.
  • Immune isolation is a method of preventing immune rejection.
  • immunoisolation is one of the methods to prevent the immune rejection of the recipient upon transplantation.
  • the immune rejection is the rejection of the recipient on the transplanted cell structure.
  • Immunoisolation isolates cellular structures from the recipient's immune rejection. Immune rejection includes those due to cellular and humoral immune responses.
  • the immunoisolation membrane is a selectively permeable membrane that transmits nutrients such as oxygen, water, glucose and the like and blocks the permeation of immune cells and the like involved in immune rejection.
  • the immune cells include macrophages, dendritic cells, neutrophils, eosinophils, basophils, natural killer cells, various T cells, B cells, and other lymphocytes.
  • the immunoisolation membrane preferably blocks permeation of high molecular weight proteins such as immunoglobulins (such as IgM or IgG) and complement, and allows permeation of relatively low molecular weight physiologically active substances such as insulin. Is preferred.
  • the selective permeability of the immunoisolation membrane may be adjusted according to the application.
  • the immunoisolation membrane may be, for example, a selectively permeable membrane that blocks substances having a molecular weight of 500 kDa or more, 100 kDa or more, 80 kDa or more, or 50 kDa or more.
  • the immunoisolation membrane is preferably capable of blocking the permeation of the smallest IgG (molecular weight: about 160 kDa) among antibodies.
  • the immunoisolation membrane may be a selectively permeable membrane that blocks a substance having a diameter of 500 nm or more, 100 nm or more, 50 nm or more, or 10 nm or more as a size as a sphere.
  • the immunoisolation membrane preferably comprises a porous membrane comprising a polymer.
  • the immunoisolation membrane may consist solely of a porous membrane comprising a polymer or may comprise other layers. Other layers include hydrogel membranes.
  • the immunoisolation membrane may have a protective film that can be easily peeled off on the surface for transport and the like.
  • the thickness of the immunoisolation membrane is not particularly limited, but may be 10 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably 20 ⁇ m to 300 ⁇ m, and more preferably 30 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • porous membrane Structure of porous membrane
  • the porous membrane refers to a membrane having a plurality of pores.
  • the holes can be identified, for example, in a scanning electron microscope (SEM) image or a transmission electron microscope (TEM) image of the cross section of the film.
  • SEM scanning electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • the thickness of the porous membrane is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, and still more preferably 10 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • the porous membrane has a layered dense portion in which the pore diameter is minimized, and the pore diameter continuously increases in the thickness direction from the dense portion toward at least one surface of the porous membrane. .
  • the pore size shall be judged by the average pore size of the division described later.
  • the surface of the film means the main surface (the front or back surface indicating the area of the film), and does not mean the surface in the thickness direction of the end of the film.
  • the surface of the porous membrane may be an interface with another layer.
  • the porous membrane has a uniform structure in the whole area in terms of pore size or pore size distribution (difference in pore size in the thickness direction).
  • the immunoisolation membrane can improve the lifetime. This is because the effect of multistage filtration using membranes of substantially different pore sizes can be obtained, and deterioration of the membrane can be prevented.
  • the pore size may be measured from a photograph of the cross section of the membrane obtained by an electron microscope.
  • the porous membrane is cut by a microtome or the like, and a photograph of the cross section of the porous membrane can be obtained as a section of the thin film whose cross section can be observed.
  • the comparison of the pore size in the thickness direction of the film is performed by dividing the SEM photograph of the cross section of the film in the thickness direction of the film.
  • the division number can be appropriately selected from the thickness of the film.
  • the number of divisions is at least 5 or more, and for example, in the case of a film with a thickness of 200 ⁇ m, division is performed by dividing the surface X described later by 20.
  • the size of the division width means the size of the width in the thickness direction of the film, and does not mean the size of the width in the photograph.
  • the pore size in the thickness direction of the membrane the pore size is compared as the average pore size of each section.
  • the average pore diameter of each section may be, for example, the average value of 50 holes in each section of the membrane cross-sectional view.
  • the film cross-sectional view in this case may be obtained, for example, with a width of 80 ⁇ m (a distance of 80 ⁇ m in the direction parallel to the surface).
  • the size of the hole is measured over the other sections.
  • the layered compact portion where the pore size is minimized refers to the layered portion of the porous membrane corresponding to the section where the average pore diameter is minimized among the sections of the cross section of the membrane. Even if the dense portion consists of a portion corresponding to one segment, from two or three portions corresponding to a plurality of segments having an average pore diameter within 1.1 times of the segment having the smallest average pore diameter It may be done.
  • the thickness of the dense portion may be 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m, and preferably 0.5 ⁇ m to 30 ⁇ m. In the present specification, the average pore diameter of the dense portion is taken as the minimum pore diameter of the porous membrane.
  • the minimum pore size of the porous membrane is preferably 0.02 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, and more preferably 0.02 ⁇ m to 1.3 ⁇ m. This is because the minimum pore size of such a porous membrane can at least prevent normal cell permeation.
  • ASTM F316-80 the average pore diameter of the dense portion is measured by ASTM F316-80.
  • the porous membrane has a dense site inside.
  • inside means not in contact with the surface of the membrane, and "having a compact site inside” means that the compact site is not the section closest to any surface of the membrane.
  • a substance intended to be permeated more than the case where a porous membrane having the same compact site in contact with the surface is used. It is difficult to reduce the permeability. Although not bound by any theory, it is thought that protein adsorption is less likely to occur due to the presence of a compact site inside.
  • the dense portion is preferably biased toward one of the surface sides of the central portion of the thickness of the porous membrane. Specifically, the dense portion is preferably within a distance of two fifths of the thickness of the porous membrane from any one surface of the porous membrane, and more preferably within a third of one third. More preferably, the distance is within one-quarter. This distance may be determined in the film cross-sectional photograph described above. In the present specification, the surface of the porous membrane on the side closer to the dense portion is referred to as “surface X”.
  • the pore diameter continuously increases in the thickness direction from the dense portion toward at least one of the surfaces.
  • the pore diameter may be continuously increased in the thickness direction from the dense portion toward the surface X, and the pore diameter is continuously increased in the thickness direction from the dense portion toward the surface opposite to the surface X
  • the pore diameter may be continuously increased when going from the dense portion to any surface of the porous membrane in the thickness direction.
  • the pore diameter increases continuously in the thickness direction means that the difference in average pore diameter between the sections adjacent in the thickness direction is 50% or less of the difference between the maximum average pore diameter (maximum pore diameter) and the minimum average pore diameter (minimum pore diameter) Preferably 40% or less, more preferably 30% or less.
  • Continuous increasing essentially means increasing uniformly without decreasing, but decreasing sites may occur accidentally. For example, when divisions are combined two by two from the surface, if the average value of the combination is uniformly increased (uniformly decreased when going from the surface to the dense region), “from the dense region to the surface of the film It can be determined that the hole diameter is continuously increased in the thickness direction.
  • the structure of the porous membrane in which the pore diameter continuously increases in the thickness direction can be realized, for example, by the manufacturing method described later.
  • the maximum pore size of the porous membrane is preferably 1.5 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, more preferably 1.8 ⁇ m to 23 ⁇ m, and still more preferably 2.0 ⁇ m to 21 ⁇ m.
  • the average pore size of the section having the largest average pore size among the sections of the membrane cross section is taken as the maximum pore size of the porous membrane.
  • the ratio of the average pore diameter of the dense part to the maximum pore diameter of the porous membrane (the ratio of the minimum pore diameter to the maximum pore diameter of the porous membrane, the maximum pore diameter divided by the minimum pore diameter, referred to herein as “anisotropic” 3 or more are preferable, 4 or more are more preferable, and 5 or more are still more preferable. This is to increase the average pore diameter of regions other than the dense region and to increase the material permeability of the porous membrane.
  • the anisotropy ratio is preferably 25 or less, more preferably 20 or less.
  • the ratio of the minimum pore size to the maximum pore size of the porous membrane can be, for example, 3.0 to 20.0.
  • the section having the largest average pore size is the section closest to any surface of the membrane or the section in contact with the section.
  • the average pore diameter is preferably more than 0.05 ⁇ m and not more than 25 ⁇ m, more preferably more than 0.08 ⁇ m and not more than 23 ⁇ m, and more than 0.5 ⁇ m and not more than 21 ⁇ m Is more preferred.
  • the ratio of the average pore diameter of the section closest to any surface of the membrane to the average pore diameter of the dense portion is preferably 1.2 or more and 20 or less, and more preferably 1.5 or more and 15 or less. More preferably, it is 2 or more and 13 or less.
  • the porous membrane preferably satisfies the formula (I) and the formula (II) on at least one surface.
  • A indicates the ratio of N element (nitrogen atom) to C element (carbon atom) on the surface of the film
  • B indicates the ratio of N element to C element at a depth of 30 nm from the same surface.
  • Formula (II) indicates that a certain amount or more of N element is present on at least one surface of the porous membrane, and in formula (I), the N element in the porous membrane is localized at less than 30 nm on the surface Indicates that the
  • the N element is preferably derived from a nitrogen-containing polymer.
  • the nitrogen-containing polymer is preferably polyvinyl pyrrolidone.
  • the biocompatibility of the porous membrane in particular, the biocompatibility on the surface side satisfying the formulas (I) and (II) is enhanced.
  • the porous membrane only one of the surfaces may satisfy formula (I) and formula (II), or both surfaces may satisfy formula (I) and formula (II), It is preferred that both surfaces satisfy the formula (I) and the formula (II).
  • the surface may be inside or outside in the implantation chamber described later, but it is inside Is preferred.
  • the surface satisfying the formulas (I) and (II) is preferably the surface X.
  • the ratio (A value) of N element to C element on the film surface and the ratio (B value) of N element to C element at a depth of 30 nm from the surface are those calculated using XPS measurement results.
  • XPS measurement is X-ray photoelectron spectroscopy, which is a method of analyzing the composition of elements constituting the film surface by irradiating the film surface with X-rays and measuring the kinetic energy of photoelectrons emitted from the film surface. .
  • the A value was calculated from the result at the start of sputtering under the conditions using monochromatized Al-K ⁇ radiation described in the examples, and the result of the time calculated to be 30 nm from the surface of the film measured from the sputter rate B We shall calculate the value.
  • B / A may be 0.02 or more, preferably 0.03 or more, and more preferably 0,05 or more.
  • A is preferably 0.050 or more, more preferably 0.080 or more.
  • A may be 0.20 or less, preferably 0.15 or less, and more preferably 0.10 or less.
  • B may be 0.001 to 0.10, preferably 0.002 to 0.08, and more preferably 0.003 to 0.07.
  • the element distribution of the porous film is the concentration of water contained in the temperature-controlled air, the time for applying the temperature-controlled air, the temperature of the coagulating solution, the immersion time in the method for producing the porous film described later.
  • the temperature can be controlled by the temperature of a diethylene glycol bath for washing, the immersion time in a diethylene glycol bath for washing, the speed of a porous membrane production line, and the like.
  • the distribution of the N element can also be controlled by the water content in the stock solution.
  • the porous membrane comprises a polymer.
  • the porous membrane is preferably essentially composed of a polymer.
  • the polymer forming the porous membrane is preferably biocompatible.
  • biocompatibility is meaning including non-toxic and non-allergenic but does not include the property that the polymer is encapsulated in vivo.
  • the polymer preferably has a number average molecular weight (Mn) of 1,000 to 10,000,000, and more preferably 5,000 to 1,000,000.
  • polymers include thermoplastic or thermosetting polymers.
  • specific examples of the polymer include polysulfone, cellulose acylate, nitrocellulose, sulfonated polysulfone, polyethersulfone, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol , Polycarbonate, organosiloxane-polycarbonate copolymer, polyester carbonate, organopolysiloxane, polyphenylene oxide, polyamide, polyimide, polyamide imide, polybenzimidazole, ethylene vinyl alcohol copolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), etc.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • these may be homopolymers, or copolymers, polymer blends, or polymer alloys.
  • polysulfone and cellulose acylate are preferable, and polysulfone is more preferable.
  • the porous membrane may contain other components other than the polymer as an additive.
  • the above additives include metal salts of inorganic acids such as sodium chloride, sodium chloride, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium sulfate and zinc chloride, metal salts of organic acids such as sodium acetate and sodium formate, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone and the like Examples thereof include molecules, polymer electrolytes such as sodium polystyrene sulfonate and polyvinyl benzyltrimethyl ammonium chloride, and ionic surfactants such as sodium dioctyl sulfosuccinate and sodium alkylmethyl taurate.
  • the additive may act as a swelling agent for the porous structure.
  • the porous membrane is preferably a membrane formed from one composition as a single layer, and is preferably not a laminated structure of multiple layers.
  • the method for producing the porous membrane is not particularly limited as long as the porous membrane having the above-mentioned structure can be formed, and any conventional polymer membrane forming method can be used.
  • the polymer film forming method may, for example, be a stretching method or a casting method.
  • the porous membrane having the above-described structure can be produced by adjusting the type and amount of the solvent used for the membrane forming solution and the drying method after casting.
  • the production of the porous membrane by the casting method can be carried out, for example, by a method comprising the following (1) to (4) in this order.
  • a film-forming stock solution containing a polymer, an additive as required, and a solvent as required is cast on a support in a dissolved state.
  • the temperature and humidity are applied to the surface of the cast liquid film.
  • the temperature of the temperature and humidity air may be 4 ° C. to 60 ° C., preferably 10 ° C. to 40 ° C.
  • the relative humidity of the temperature and humidity style may be 30% to 70%, preferably 40% to 50%.
  • the absolute humidity of the temperature and humidity is preferably 1.2 to 605 g / kg air, and more preferably 2.4 to 300 g / kg air.
  • the temperature and humidity air may be applied at a velocity of 0.1 m / sec to 10 m / sec for 0.1 second to 30 seconds, preferably 1 second to 10 seconds.
  • the average pore diameter and position of the dense portion can be controlled by the concentration of water contained in the temperature-controlled air and the time for applying the temperature-controlled air.
  • the average pore diameter of the dense portion can also be controlled by the water content in the stock solution for membrane formation.
  • the evaporation of the solvent can be controlled by applying the temperature and humidity to the surface of the liquid film, and coacervation can be generated from the surface of the liquid film toward the inside.
  • the coacervation phase is fixed as micropores to form pores other than micropores by immersing in a coagulating liquid containing a solvent having low solubility of the polymer but having compatibility with the solvent of the polymer. can do.
  • the temperature of the coagulating solution may be -10 ° C to 80 ° C in the process of immersing in the above-mentioned coagulating solution.
  • plastic film or a glass plate may be used as a support.
  • plastic film materials include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonates, acrylic resins, epoxy resins, polyurethanes, polyamides, polyolefins, cellulose derivatives, silicones and the like.
  • PET polyethylene terephthalate
  • acrylic resins acrylic resins
  • epoxy resins epoxy resins
  • polyurethanes polyamides
  • polyolefins polyolefins
  • cellulose derivatives cellulose derivatives
  • silicones silicones and the like.
  • glass plate or PET is preferable, and PET is more preferable.
  • the membrane-forming stock solution may contain a solvent.
  • a solvent having high solubility of the polymer to be used hereinafter sometimes referred to as “good solvent” may be used depending on the polymer to be used.
  • the good solvent is preferably one that is quickly replaced with the coagulating solution when immersed in the coagulating solution.
  • the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, dioxane, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide or a mixed solvent thereof when the polymer is polysulfone etc., and dioxane, N when the polymer is polyacrylonitrile etc.
  • non-solvent a solvent having low solubility of the polymer but having compatibility with the solvent of the polymer
  • non-solvent include water, cellsorbs, methanol, ethanol, propanol, acetone, tetrahydrofuran, polyethylene glycol, glycerin and the like. Of these, water is preferably used.
  • the polymer concentration as a membrane forming solution may be 5% by mass or more and 35% by mass or less, preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less.
  • sufficient permeability for example, permeability to water
  • the additive amount of the additive is not particularly limited as long as the uniformity of the membrane forming solution is not lost by the addition, but it is usually 0.5% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the solvent.
  • the ratio of the non-solvent to the good solvent is not particularly limited as long as the mixture can maintain a uniform state, but 1.0 to 50 mass% Preferably, 2.0% by mass to 30% by mass is more preferable, and 3.0% by mass to 10% by mass is more preferable.
  • a solvent having low solubility of the polymer examples include alcohols such as water, methanol, ethanol and butanol; glycols such as ethylene glycol and diethylene glycol; aliphatic hydrocarbons such as ether, n-hexane and n-heptane; Glycerol etc. are mentioned.
  • preferred coagulating solutions include water, alcohols or a mixture of two or more thereof. Of these, water is preferably used.
  • the washing can be carried out by immersion in a solvent.
  • Diethylene glycol is preferred as the washing solvent.
  • the distribution of N element in the porous film can be controlled by using diethylene glycol as a washing solvent and adjusting one or both of the temperature and the immersion time of diethylene glycol in which the film is immersed.
  • the remaining amount of polyvinyl pyrrolidone to the membrane can be controlled. After washing with diethylene glycol, it may be further washed with water.
  • the membrane-forming solution for the porous membrane a film-forming solution obtained by dissolving polysulfone and polyvinyl pyrrolidone in N-methyl-2-pyrrolidone and adding water is preferable.
  • JP-A-4-349927, JP-B-4-64966, JP-A-04-351645, JP-A-2010-235808 and the like can be referred to for the method of producing the porous membrane.
  • the immunoisolation membrane may include other layers other than the porous membrane.
  • Other layers include hydrogel membranes.
  • the hydrogel film is preferably biocompatible, and examples thereof include an alginate gel film, an agarose gel film, a polyisopropylacrylamide film, a film containing cellulose, a film containing a cellulose derivative (such as methyl cellulose), a polyvinyl alcohol film, etc. Can be mentioned.
  • Alginic acid gel membrane is preferred as the hydrogel membrane.
  • Specific examples of alginic acid gel membranes include alginic acid-poly-L-lysine-alginic acid polyion complex membranes.
  • the angiogenic agent of the present invention can be produced by a method comprising the step of encapsulating mesenchymal stem cells with an immunoisolation membrane.
  • the immunoisolation membrane is used as a component of a transplantation chamber for containing mesenchymal stem cells.
  • the transplantation chamber is used as a container for containing mesenchymal stem cells when transplanting mesenchymal stem cells into a recipient.
  • the immunoisolation membrane can be disposed on at least a part of the surface forming the inside and the outside of the implantation chamber. By arranging in this manner, nutrients such as water, oxygen, glucose and the like are taken in from the outside of the transplantation chamber while protecting the mesenchymal stem cells contained in the transplantation chamber from the immune cells etc. present outside. be able to.
  • the immunoisolation membrane may be disposed on the entire surface forming the inside and the outside of the transplantation chamber, and for example, 1 to 99%, 5 to 90%, 10 to 80%, 20 to 70% of the entire surface. It may be arranged in a part corresponding to the area of%, 30 to 60%, 40 to 50%, etc.
  • the surface on which the immunoisolation membrane is disposed may be one continuous portion or may be divided into two or more portions.
  • the form of the implantation chamber is not limited, and it may be bag-like, bag-like, tube-like, microcapsule-like, or drum-like.
  • a drum-shaped implantation chamber can be formed by adhering an immuno-isolating membrane on the top and bottom of a silicone ring.
  • the shape of the implantation chamber is preferably a shape that can prevent migration in the recipient when used as an angiogenic agent.
  • Specific examples of the shape of the implantation chamber include a cylindrical shape, a disk shape, a rectangular shape, an oval shape, a star shape, and a circular shape.
  • the implantation chamber may be sheet-like, strand-like, spiral-like or the like.
  • the transplantation chamber may contain cells or cell structures, and may have the above-described shape only when it is used as an angiogenic agent.
  • the implantation chamber may include a biocompatible plastic or the like for maintaining the shape and strength of the container.
  • the surfaces that form the interior and the exterior of the implantation chamber may be made of an immunoisolating membrane and a biocompatible plastic that does not correspond to the immunoisolating membrane.
  • the implantation chamber having the immunoisolating membrane disposed substantially on the entire surface forming the inside and the outside is, from the viewpoint of strength, the biocompatibility of the network structure on the outside of the surface forming the inside and the outside. Plastic may be arranged.
  • the surface X of the porous membrane is preferably on the inner side. That is, it is preferable that the immunoisolation membrane be disposed so that the compacted portion of the porous membrane in the immunoisolation membrane is closer to the inside of the implantation chamber.
  • the permeability of the physiologically active substance can be further increased.
  • the angiogenic agent of the present invention includes mesenchymal stem cells and an immunoisolation membrane.
  • mesenchymal stem cells are encapsulated in an immunoisolating membrane.
  • mesenchymal stem cells may be encapsulated in the immunoisolating membrane, or the mesenchymal stem cells (or mesenchymal stem cells) cell structure
  • mesenchymal stem cells may be encapsulated in the immunoisolation membrane, preferably in the state of being encapsulated in the hydrogel together with the hydrogel.
  • the angiogenic agent may include a pH buffer, an inorganic salt, an organic solvent, a protein such as albumin, and a peptide.
  • only one type of mesenchymal stem cells may be contained, or two or more types may be contained.
  • the angiogenic agent may be, for example, one implanted in the abdominal cavity or subcutaneously of the recipient.
  • recipient means a living being to receive a transplant.
  • the recipient is a mammal, more preferably a human.
  • the angiogenic agent may be transplanted only once, or two or more transplants may be performed as needed.
  • a cell transplantation device comprising (A) mesenchymal stem cells and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the above mesenchymal stem cells is transplanted to a subject in need of angiogenesis.
  • Methods of angiogenesis are provided.
  • a device for cell transplantation for use in treatment for angiogenesis comprising: (A) mesenchymal stem cells; and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the above mesenchymal stem cells.
  • a device for cell transplantation is provided.
  • a device for cell transplantation comprising (A) mesenchymal stem cells, and (B) an immunoisolation membrane encapsulating the above mesenchymal stem cells, for the production of an angiogenic agent. Ru.
  • A mesenchymal stem cells
  • B an immunoisolation membrane encapsulating the above mesenchymal stem cells
  • CBE3 Recombinant peptide (recombinant gelatin)
  • the following CBE3 was prepared as a recombinant peptide (recombinant gelatin) (described in International Publication WO2008 / 103041).
  • CBE3 Molecular weight: 51.6 kD Structure: GAP [(GXY) 63 ] 3
  • the amino acid sequence of CBE3 does not include serine, threonine, asparagine, tyrosine and cysteine.
  • CBE3 has the ERGD sequence.
  • GAP GAPGLQGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGPAGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGPAGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGPAGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPP) 3 GAP (GAPGLQGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGPAGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPP) 3 GAP (GAPGLQGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKG
  • PTFE thick cylindrical container A polytetrafluoroethylene (PTFE) cylindrical cup-shaped container having a bottom thickness of 3 mm, a diameter of 51 mm, a side thickness of 8 mm and a height of 25 mm was prepared.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the cylindrical cup has a curved side, the side is closed with 8 mm of PTFE, and the bottom surface (the circular shape of the flat plate) is also closed with 3 mm of PTFE.
  • the upper surface has an open shape.
  • the inner diameter of the cylindrical cup is 43 mm.
  • this container is referred to as a PTFE thick / cylindrical container.
  • the CBE3 aqueous solution was poured into a PTFE thick / cylindrical container or an aluminum glass plate / cylindrical container, and the CBE3 aqueous solution was cooled from the bottom using a cooling shelf in a vacuum freeze dryer (TF5-85ATNNN: Takara Seisakusho).
  • TF5-85ATNNN Takara Seisakusho
  • the combination of the container, the final concentration of the CBE3 aqueous solution, the amount of the solution, and the setting of the shelf temperature was prepared as described below.
  • Condition A PTFE thick cylindrical container, final concentration 4% by mass of CBE3 aqueous solution, 4 mL aqueous solution volume.
  • Set the shelf temperature to -10 ° C cool at -10 ° C for 1 hour, then at -20 ° C for 2 hours, then at -40 ° C for 3 hours, and finally freeze at -50 ° C for 1 hour.
  • the frozen product is then vacuum dried at -20 ° C for 24 hours after returning the shelf temperature to -20 ° C, and after 24 hours, the shelf temperature is raised to 20 ° C while vacuum drying is continued. After vacuum drying was further performed at 20 ° C. for 48 hours until the degree of vacuum was sufficiently lowered (1.9 ⁇ 10 5 Pa), it was removed from the vacuum lyophilizer. A porous body was thereby obtained.
  • Condition B Aluminum, glass plate, cylindrical container, final concentration 4% by mass of CBE3 aqueous solution, aqueous solution volume 4 mL.
  • the frozen product is then vacuum dried at -20 ° C for 24 hours after returning the shelf temperature to -20 ° C, and after 24 hours, the shelf temperature is raised to 20 ° C while vacuum drying is continued. After vacuum drying was further performed at 20 ° C. for 48 hours until the degree of vacuum was sufficiently lowered (1.9 ⁇ 10 5 Pa), it was removed from the vacuum lyophilizer. A porous body was thereby obtained.
  • Condition C PTFE thick cylindrical container, final concentration 4% by mass of CBE 3 aqueous solution, 10 mL aqueous solution volume.
  • Set the shelf temperature to -10 ° C cool at -10 ° C for 1 hour, then at -20 ° C for 2 hours, then at -40 ° C for 3 hours, and finally freeze at -50 ° C for 1 hour.
  • the frozen product is then vacuum dried at -20 ° C for 24 hours after returning the shelf temperature to -20 ° C, and after 24 hours, the shelf temperature is raised to 20 ° C while vacuum drying is continued. After vacuum drying was further performed at 20 ° C. for 48 hours until the degree of vacuum was sufficiently lowered (1.9 ⁇ 10 5 Pa), it was removed from the vacuum lyophilizer. A porous body was thereby obtained.
  • the liquid temperature falls below 0 ° C., which is the melting point, in the shelf temperature -10 ° C. setting section (before lowering to -20 ° C.) and in that state It turns out that freezing is not occurring (non-freezing / supercooling). Moreover, in this state, the temperature difference between the cooling surface liquid temperature and the non-cooling surface liquid temperature was 2.5 ° C. or less.
  • the "temperature difference” means "non-cooling surface liquid temperature"-"cooling surface liquid temperature”.
  • the timing at which the liquid temperature rapidly rises to around 0 ° C is confirmed, and it can be seen that heat of solidification is generated and freezing is started here. It was also confirmed that ice formation actually started at that timing. Thereafter, the temperature passes for a certain time around 0 ° C. Here, a mixture of water and ice was present. The temperature drop starts again from 0 ° C at this time, but at this time, the liquid portion disappears and it is ice. Therefore, the temperature being measured is the solid temperature inside ice, that is, not the liquid temperature.
  • Condition A the temperature difference when the non-cooling surface liquid temperature reaches the melting point (0 ° C), and the temperature difference just before lowering the shelf temperature from -10 ° C to -20 ° C Describe the temperature difference immediately before the heat of solidification is generated.
  • the "preceding temperature difference" referred to in the present invention represents the highest temperature among the temperature differences detectable from 1 second to 20 seconds before the event (the heat of solidification, etc.). There is.
  • the porous body-derived block of condition A subjected to crosslinking for 48 hours is E
  • the porous body-derived block of condition B subjected to crosslinking for 48 hours is referred to as F.
  • E and F are temperature difference small blocks made of a porous body manufactured by a freezing process with a small temperature difference.
  • the difference in crosslinking time did not affect the performance in the evaluation of this example, the one that was crosslinked for 48 hours was used as a representative.
  • biocompatibility polymer blocks prepared under condition A, size 53 to 106 ⁇ m, and crosslinking time 48 hours were used.
  • the tap density is a value representing how many blocks can be densely packed in a certain volume, and the smaller the value, the tighter packing can not be achieved, ie, blocks It can be said that the structure is complicated.
  • the tap density was measured as follows. First, a cap (a cylindrical shape with a diameter of 6 mm and a length of 21.8 mm: a capacity of 0.616 cm 3 ) attached to the end of a funnel was prepared, and the mass of only the cap was measured. Then the cap was attached to the funnel and poured from the funnel so that the block could be accumulated in the cap.
  • the cap part was beaten 200 times on a hard place such as a desk, the funnel was removed, and it was filled with a spatula.
  • the mass was measured in a state of being completely filled in this cap.
  • the mass of the block alone was calculated from the difference from the mass of the cap alone, and the tap density was determined by dividing by the volume of the cap.
  • the tap density of the biocompatible polymer block of Reference Example 3 was 98 mg / cm 3 .
  • Reference Example 5 Measurement of Degree of Crosslinking of Biocompatible Polymer Block
  • the degree of crosslinking (the number of crosslinking per molecule) of the block crosslinked in Reference Example 3 was calculated.
  • the measurement used the TNBS (2,4,6- trinitrobenzene sulfonic acid) method.
  • sample preparation> A glass vial, the sample (about 10 mg), was added 4 wt% NaHCO 3 solution (1 mL) and 1% by weight of TNBS solution (2 mL), the mixture was reacted for 3 hours shaking at 37 ° C.. Thereafter, 37% by mass hydrochloric acid (10 mL) and pure water (5 mL) were added, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 16 hours or more to obtain a sample.
  • Forma 2 (As-Ab) / 14600 ⁇ V / w (Formula 2) shows the amount (molar equivalent) of lysine per 1 g of recombinant peptide. (Wherein, As represents sample absorbance, Ab represents blank absorbance, V represents reaction solution volume (g), and w represents recombinant peptide mass (mg).)
  • Reference Example 6 Measurement of Water Absorption of Biocompatible Polymer Block
  • the water absorption of the biocompatible polymer block produced in Reference Example 3 was calculated. About 15 mg of a biocompatible polymer block was filled in a 3 cm ⁇ 3 cm nylon mesh bag at 25 ° C., swollen in ion exchange water for 2 hours, and then air dried for 10 minutes. The mass was measured at each stage, and the water absorption was determined according to (Equation 4).
  • mADSC Mouse adipose-derived mesenchymal stem cells
  • D-MEM medium Dulbecco's modified Eagle's medium
  • FBS fetal bovine serum
  • the non-adhesive 35 mm dish EZSPHERE® dish Type 903 (spheroid well caliber 800 ⁇ m, spheroid well depth 300 ⁇ m, spheroid well number to about 1,200 wells) culture with depressions on the bottom It is a surface, and it sows to the side outer wall part set up at the periphery of a culture surface (made from AGC techno glass).
  • the above dishes were allowed to stand at 37 ° C. for 48 hours in a CO 2 incubator to obtain about 1,200 uniform cell structures.
  • ⁇ Bubble point evaluation> The bubble point is 5 cm 3 in air pressure against a sample of a membrane completely wetted by GALWICK (Porous Materials, Inc.) in a pore size distribution measurement test using a palm porometer (CFE-1200 AEX made by Seika Sangyo Co., Ltd.) The rate was increased by 1 / min.
  • the bubble point of the porous membrane of Reference Example 8 was 0.58 kg / cm 2 .
  • the thickness of the porous membrane was measured using a SEM photograph of the cross section of the membrane.
  • the comparison of the pore sizes in the thickness direction of the porous membrane was carried out by comparing the pore sizes at 19 dividing lines when the SEM photograph of the cross section of the membrane was divided into 20 in the thickness direction of the membrane.
  • a total of 50 or more holes intersecting or touching the parting line are continuously selected, the respective pore sizes are measured, and an average value is calculated to be an average pore size.
  • the hole diameter is not the length of the portion where the selected hole intersects with the dividing line, but the area of the hole is calculated by the digitizer from the SEM photograph of the film cross section, and the obtained area is taken as the area of a true circle.
  • the field of view of the SEM photograph for obtaining the cross section of the film is expanded to measure 50.
  • the average pore diameter obtained was compared for each parting line to compare the pore diameter in the thickness direction of the membrane. At that time, the smallest average pore size was taken as the average pore size of the dense portion.
  • the thickness of the dense portion of the porous membrane was calculated from the following equation. (Formula) film thickness ⁇ [(minimum pore diameter ⁇ number of parting lines to be a pore diameter within 1.3 times) ⁇ 19]
  • the SEM photograph of the cross section of the membrane is shown in FIG. 4, and the pore size distribution in the thickness direction is shown in FIG.
  • the results of the evaluation of the thickness and the pore diameter of the porous membrane of Reference Example 8 were as follows. Thickness of porous membrane: 55 ⁇ m Average pore diameter of dense region (average value of minimum pore diameter of porous membrane): 0.8 ⁇ m Ratio of minimum pore size to maximum pore size of porous membrane: 7.5 Thickness of dense part: 10.5 ⁇ m From FIG. 5, in the porous membrane of Reference Example 8, dividing line Nos. 5 to 8 are dense parts, and from the definition of paragraph number 0097 in this specification, dividing line Nos. 1 to 5 and dividing line No. 8 In ⁇ 19, it can be determined that "the pore diameter is continuously increased in the thickness direction from the dense portion toward the surface of the membrane".
  • Reference Example 9 Preparation of Device for Cell Transplantation (Immune Isolation Membrane Only)
  • the polysulfone porous membrane prepared in Reference Example 8 was cut into 3 cm ⁇ 5 cm. At the time of manufacture, it was folded in two with the side to which air was applied facing inward. Thereafter, using a tea bag sealer (T-230K) manufactured by Fuji Impulse Co., the long sides of 3 cm ⁇ 2.5 cm and the three short sides of one short side were heated to 260 ° C. The temperature was measured by a thermocouple. Thereafter, the metal rod was inserted into the inside of the Intramedic polyethylene tube (PE 200), inserted into one remaining side, and heated at the same temperature using the same sealer in this state.
  • PE 200 Intramedic polyethylene tube
  • the peripheral portion was cut with a knife so that the width of the end sealing portion was 1 mm, and a device for cell transplantation (only for the immunoisolation membrane) having a size of 1 cm ⁇ 2 cm was produced.
  • the preparation method is shown in FIG.
  • the thickness and the pore size were evaluated in the same manner as in Reference Example 8.
  • An SEM photograph of the cross section of the membrane is shown in FIG. 7, and the pore size distribution in the thickness direction is shown in FIG.
  • the results of the evaluation of the thickness and the pore diameter of the porous membrane of Reference Example 10 were as follows. Thickness of porous membrane: 85 ⁇ m Average pore diameter of dense region (average value of minimum pore diameter of porous membrane): 0.73 ⁇ m Ratio of minimum pore size to maximum pore size of porous membrane: 11.1 Thickness of dense part: 21.8 ⁇ m According to FIG. 8, in the porous membrane of Reference Example 10, dividing line Nos.
  • Reference Example 11 Preparation of Device for Cell Transplantation As a porous membrane, using the polysulfone porous membrane produced in Reference Example 10 instead of the polysulfone porous membrane produced in Reference Example 8, cell transplantation as in Reference Example 9 Device was made.
  • the thickness and the pore size were evaluated in the same manner as in Reference Example 8.
  • An SEM photograph of the cross section of the membrane is shown in FIG. 9, and the pore size distribution in the thickness direction is shown in FIG.
  • the results of the evaluation of the thickness and the pore diameter of the porous membrane of Reference Example 12 were as follows. Thickness of porous membrane: 142 ⁇ m Average pore size of dense region (average value of minimum pore size of porous membrane): 0.45 ⁇ m Ratio of minimum pore size to maximum pore size of porous membrane: 12.2 Thickness of dense part: 27.4 ⁇ m From FIG. 10, in the porous membrane of Reference Example 12, dividing line Nos.
  • Reference Example 13 Preparation of Device for Cell Transplantation (Immunisolation Membrane Only) A polysulfone porous membrane prepared in Reference Example 12 is used as a porous membrane in place of the polysulfone porous membrane prepared in Reference Example 8 as a reference example. A cell transplantation device (immune isolation membrane only) was prepared in the same manner as 9).
  • Example 1 Evaluation of Blood Vessel Inducing Ability around Device in Vivo The cell transplantation device (immune isolation membrane only) prepared in Reference Examples 9, 11 and 13 is the cell structure of mADSC prepared in Reference Example 7 1,600 cells were sealed, and the injection part was sealed to complete a cell transplantation device (angiogenesis agent). They were implanted subcutaneously in the back of NOD / SCID mice, and after 2 weeks, tissue sections at the implantation site were prepared and histologic evaluation was performed. Representative tissue specimens transplanted into two individuals are shown in FIG. As a result, it was found that, in the device for cell transplantation containing the cell structure of mesenchymal stem cells (MSC), a large number of new blood vessels are locally induced in the vicinity of the device.
  • MSC mesenchymal stem cells
  • Example 2 The results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were quantitatively evaluated based on the total area of blood vessels per field of view and the number of blood vessels per field of view. In the evaluation, data of 4 individuals were analyzed, and the mean value and the standard deviation were calculated. As a result, according to the transplantation result of “cell structure + cell transplantation device” (Example 1), the total area of blood vessels per field of view is 13,391 ⁇ 4,329 ⁇ m 2 and the number of blood vessels per field of vision is around the device It became 28.5 ⁇ 7.0.
  • Example 3 Vascular induction ability evaluation around device in vivo (recipient animal difference)
  • the device for cell transplantation prepared in Reference Example 9 immuno isolation membrane only
  • the cell structure of mADSC prepared in Reference Example 7 is enclosed in 1,600 pieces, and the injection part is sealed to complete the device for cell transplantation.
  • the They were implanted subcutaneously in the back of C57BL / 6 mice, and after 2 weeks, tissue sections of the transplantation site were prepared and histologic evaluation was performed. A tissue sample compared to the case where only the cell transplantation device prepared in Reference Example 9 was transplanted is shown in FIG.
  • Example 4 Evaluation of Blood Vessel Inducing Ability around Device in Vivo
  • the device for cell transplantation immuno isolation membrane only
  • Reference Example 14 1,600 spheroids of mADSC prepared in Reference Example 14 were encapsulated
  • the injection unit was sealed to complete a cell transplantation device (angiogenesis agent). They were implanted subcutaneously in the back of C57BL / 6 mice, and after 2 weeks, tissue sections of the transplantation site were prepared and histologic evaluation was performed. A representative tissue sample transplanted into 2 individuals is shown in FIG. As a result, it was found that in the device for cell transplantation containing mesenchymal stem cells (MSC), new blood vessels were induced in the vicinity of the device.
  • MSC mesenchymal stem cells
  • Example 5 The results of Example 4 were quantitatively evaluated by the total area of blood vessels per field of view and the number of blood vessels per field of view. In the evaluation, data of 4 individuals were analyzed, and the mean value and the standard deviation were calculated. As a result, according to the transplantation result of the “cell + cell transplantation device” (Example 4), the total area of blood vessels per field of view is 5871 ⁇ 1053 ⁇ m 2 and the number of blood vessels per field of view is 16 ⁇ 5.6. From the results of Example 2 and Example 4, it became clear that "new device for cell + cell transplantation” induces more new blood vessels than "device for only cell transplantation” (FIG. 20 and FIG. See Figure 21).

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Abstract

本発明の課題は、宿主の細胞を透過させずに免疫拒絶反応からは保護された状態で、間葉系幹細胞による血管新生効果を十分に発揮できる血管新生剤、およびその製造方法を提供することである。本発明によれば、(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む血管新生剤が提供される。

Description

血管新生剤およびその製造方法
 本発明は、間葉系幹細胞および間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜を含む、血管新生剤に関する。本発明はさらに、血管新生剤の製造方法に関する。
 近年、間葉系幹細胞(MSC)を用いた再生医療および細胞治療の研究が盛んになされている。例えば、特許文献1にはMSCを経静脈的に投与することによって、炎症性腸疾患を予防・治療するための方法が開示されている。いくつかの臨床研究や臨床試験も実施されている。しかしながら、現実的には十分な治療効果を示せていないことが分かってきた(非特許文献1)。また、特許文献2には、低酸素培養されたMSCを投与することによって、肝疾患を治療するための方法が開示されている。さらに、特許文献3には、模擬微小重力環境下で培養したMSCが中枢神経系疾患治療に好適であることが開示されている。さらに虚血性疾患に対する血管新生用途は広く研究がなされ、例えば、特許文献4には、脂肪由来間葉系幹細胞を含む虚血性肢疾患治療剤が開示されている。
 産業利用を考えた際に、工業的にMSCを取得していくことが課題である。その解決として、患者自身の細胞ではなく、他人の細胞(他家細胞)を用いることが現実的であるといわれており、実際の臨床研究や臨床試験においても他家MSCを用いた検討が多く実施されている。しかしながら、古くからの臓器移植の課題と同様、他家細胞を用いた治療では、患者自身の免疫反応により、移植された他家MSCが拒絶され排除されることが大きな課題となる。MSC自体が比較的免疫拒絶を受けにくい性質を有するとも言われるが、現実的には拒絶を受けることは当然のことであり、時間とともに体内から排除されてしまう。免疫抑制剤を併用することは臓器移植の場合と同様に一つの解決手段となるが、免疫抑制剤による副作用と永続的な使用が大きな負担となり、望ましい解決手段ではない。
 そこで、免疫抑制剤を用いずに免疫反応を逃れる方法が求められていた。一つの方法として免疫隔離膜という選択透過性の膜が、主に糖尿病治療を想定した膵島移植用デバイスとして研究されてきた。例えば、特許文献5には、インスリンを産生する膵島を移植するための免疫隔離膜デバイスが開示されているが、MSCを移植する方法は開示されていない。
 また、特許文献6には、生物活性物質を、それを必要とする対象に提供する埋め込み可能なデバイスであって、生物活性物質を産生可能な1種または複数の細胞をカプセル化している生体適合性の半透性ポーチと接触している微小血管構造体を備えたデバイスが記載されている。特許文献6記載のデバイスは、移植細胞の生存能及び機能を向上させるためのものであり、免疫隔離デバイスでもよいことが記載されている。
特開2009-7321号公報 特開2016-138092号公報 特許第5606008号公報 特許第5290281号公報 特表平7-508187号公報 特表2008-541953号公報
Aliment Pharmacol Ther 2017;45:205-221
 本発明は、宿主の細胞を透過させずに免疫拒絶反応からは保護された状態で、間葉系幹細胞による血管新生効果を十分に発揮できる血管新生剤、およびその製造方法を提供することを解決すべき課題とした。
 本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、間葉系幹細胞を免疫隔離膜に内包させることによって、免疫拒絶反応からは保護された状態で、間葉系幹細胞による血管新生効果を十分に発揮できる血管新生剤を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む血管新生剤。
(2)上記間葉系幹細胞が、脂肪由来間葉系幹細胞または骨髄由来間葉系幹細胞である、(1)に記載の血管新生剤。
(3)上記免疫隔離膜が、ポリマーを含む多孔質膜である、(1)または(2)に記載の血管新生剤。
(4)上記多孔質膜の最小孔径が0.02μm~1.5μmである、(3)に記載の血管新生剤。
(5)上記多孔質膜の厚みが10μm~250μmである、(3)または(4)に記載の血管新生剤。
(6)上記多孔質膜が、孔径が最小となる層状の緻密部位を内部に有し、上記緻密部位から上記多孔質膜の少なくとも一方の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している、(3)から(5)の何れか一に記載の血管新生剤。
(7)上記緻密部位の厚みが0.5μm~30μmである、(6)に記載の血管新生剤。
(8)上記多孔質膜の最小孔径と最大孔径との比が3.0~20.0である、(3)から(7)の何れか一に記載の血管新生剤。
(9)上記多孔質膜が少なくとも一種のポリスルホンおよびポリビニルピロリドンを含む、(3)から(8)の何れか一に記載の血管新生剤。
(10)間葉系幹細胞が、複数個の生体親和性高分子ブロックと、少なくとも一種の複数個の間葉系幹細胞とを含み、複数個の上記間葉系幹細胞の隙間に、少なくとも1個の上記生体親和性高分子ブロックが配置されている細胞構造体として、含まれている、(1)から(9)の何れか一に記載の血管新生剤。
(11)上記生体親和性高分子ブロック一つの大きさが20μm以上200μm以下である、(10)に記載の血管新生剤。
(12)上記生体親和性高分子ブロックにおいて、生体親和性高分子が熱、紫外線または酵素により架橋されている、(10)または(11)に記載の血管新生剤。
(13)上記生体親和性高分子ブロックが不定形である、(10)から(12)の何れか一に記載の血管新生剤。
(14)上記細胞構造体が、細胞1個当り0.0000001μg以上1μg以下の生体親和性高分子ブロックを含む、(10)から(13)の何れか一に記載の血管新生剤。
(15) 間葉系幹細胞を免疫隔離膜で内包する工程を含む、(1)から(14)の何れか一に記載の血管新生剤の製造方法。
 さらに本発明によれば、以下の発明が提供される。
(16)(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む細胞移植用デバイスを、血管新生を必要とする対象者に移植する工程を含む、血管新生方法。
(17) 血管新生のための処置において使用するための細胞移植用デバイスであって、(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む細胞移植用デバイス。
(18) 血管新生剤の製造のための、(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む細胞移植用デバイスの使用。
 本発明の血管新生剤は、免疫拒絶反応を生じる他家または異種の間葉系幹細胞(MSC)を移植して、血管新生の促進を行う際に有用である。本発明によれば、MSCを宿主細胞から保護しながら、MSCによる血管新生効果を十分に発揮することができる。本発明によればさらに、血管新生剤の周囲に局所的かつ高効率で血管を新生させることができる。
図1は、条件Aに記載した実験の液温プロファイリングを示す。 図2は、条件Bに記載した実験の液温プロファイリングを示す。 図3は、条件Cに記載した実験の液温プロファイリングを示す。 図4は、参考例8の多孔質膜の膜断面のSEM撮影写真を示す。 図5は、参考例8の多孔質膜の厚さ方向の孔径分布を示す。 図6は、細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)の作製方法を示す。 図7は、参考例10の多孔質膜の膜断面のSEM撮影写真を示す。 図8は、参考例10の多孔質膜の厚さ方向の孔径分布を示す。 図9は、参考例12の多孔質膜の膜断面のSEM撮影写真を示す。 図10は、参考例12の多孔質膜の厚さ方向の孔径分布を示す。 図11は、細胞構造体を含む細胞移植用デバイスを移植した組織標本を示す。 図12は、細胞構造体のみを移植した組織標本を示す。 図13は、細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)を移植した組織標本を示す。 図14は、視野当たりの血管総面積の測定結果を示す。 図15は、視野当たりの血管本数の測定結果を示す。 図16は、視野当たりの血管総面積の測定結果を示す。 図17は、視野当たりの血管本数の測定結果を示す。 図18は、細胞構造体を含む細胞移植用デバイス、または細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)を移植したC57BL/6マウスの組織標本を示す。 図19は、細胞移植用デバイスのみを移植したC57BL/6マウスの組織標本を示す。 図20は、視野当たりの血管総面積の測定結果を示す。 図21は、視野当たりの血管本数の測定結果を示す。
 以下、本発明を実施するための形態を、詳細に説明する。本明細書において「~」は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示すものとする。
 本発明の血管新生剤は、(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む。
 本発明の血管新生剤は、血管新生剤の周囲に局所的に血管を新生させることができ、移植細胞による長期の治療効果を発揮することができる。なお、本発明の血管新生剤それ自体には、微小血管は含まれておらず、この点において特許文献6に記載されているデバイスとは相違する。なお、産業利用を考えた場合には、他人の細胞または組織を移植するのが現実的であるが、特許文献6のような構成品においては、微小血管自体が宿主の免疫反応による拒絶の対象となってしまう。これは微小血管が細胞を含む場合には特に顕著であり、特許文献6でもそのことを考慮して、同種同系を用いることが記載されている。しかし、同種同系とは実験動物として遺伝学的に制御された動物間でのみ成立するものであり、実用上、例えば人間を対象とした際には同系は存在せず、使うことが出来ない。一方、本発明の血管新生剤は、外部由来の微小血管を含まず、あくまでも新たな血管を宿主の細胞により作成させるため、そのような制約を受けずに使用することが出来る点で大きく異なる。
<細胞>
 本発明で使用する細胞は、間葉系幹細胞(MSC)である。間葉系幹細胞の由来は特に限定されないが、脂肪由来間葉系幹細胞または骨髄由来間葉系幹細胞が好ましく、脂肪由来間葉系幹細胞がより好ましい。なお、間葉系幹細胞とは間葉系組織に存在する体性幹細胞をいい、間葉系組織に属する細胞への分化能を有する。間葉系組織とは、骨、軟骨、脂肪、血液、骨髄、骨格筋、真皮、靭帯、腱、心臓等の組織をいう。
<細胞構造体>
 本発明において使用する細胞は、そのまま使用してもよいが、細胞構造体として使用してもよい。本明細書で言う細胞構造体とは、複数個の生体親和性高分子ブロックと、少なくとも一種の複数個の細胞とを含み、複数個の上記細胞の隙間に、少なくとも1個の上記生体親和性高分子ブロックが配置されている細胞構造体である。細胞構造体は、本明細書中において、モザイク細胞塊(モザイク状になっている細胞塊)と称する場合もある。
(1)生体親和性高分子ブロック
(1-1)生体親和性高分子
 生体親和性とは、生体に接触した際に、長期的かつ慢性的な炎症反応などのような顕著な有害反応を惹起しないことを意味する。本発明で用いる生体親和性高分子は、生体に親和性を有するものであれば、生体内で分解されるか否かは特に限定されないが、生分解性高分子であることが好ましい。非生分解性材料として具体的には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエステル、塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル、ステンレス、チタン、シリコーン、およびMPC(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)などが挙げられる。生分解性材料としては、具体的には、天然由来のペプチド、リコンビナントペプチドまたは化学合成ペプチドなどのポリペプチド(例えば、以下に説明するゼラチン等)、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸・グリコール酸コポリマー(PLGA)、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン、プロテオグリカン、コンドロイチン、セルロース、アガロース、カルボキシメチルセルロース、キチン、およびキトサンなどが挙げられる。上記の中でも、リコンビナントペプチドが特に好ましい。これら生体親和性高分子には細胞接着性を高める工夫がなされていてもよい。具体的には、「基材表面に対する細胞接着基質(フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン)や細胞接着配列(アミノ酸一文字表記で表される、RGD配列、LDV配列、REDV配列、YIGSR配列、PDSGR配列、RYVVLPR配列、LGTIPG配列、RNIAEIIKDI配列、IKVAV配列、LRE配列、DGEA配列、およびHAV配列)ペプチドによるコーティング」、「基材表面のアミノ化、カチオン化」、または「基材表面のプラズマ処理、コロナ放電による親水性処理」といった方法を使用できる。
 リコンビナントペプチドまたは化学合成ペプチドを含むポリペプチドの種類は生体親和性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ゼラチン、コラーゲン、アテロコラーゲン、エラスチン、フィブロネクチン、プロネクチン、ラミニン、テネイシン、フィブリン、フィブロイン、エンタクチン、トロンボスポンジン、レトロネクチン(登録商標)が好ましく、最も好ましくはゼラチン、コラーゲン、アテロコラーゲンである。本発明で用いるためのゼラチンとしては、好ましくは、天然ゼラチン、リコンビナントゼラチンまたは化学合成ゼラチンであり、さらに好ましくはリコンビナントゼラチンである。ここでいう天然ゼラチンとは天然由来のコラーゲンより作られたゼラチンを意味する。
 化学合成ペプチドまたは化学合成ゼラチンとは、人工的に合成したペプチドまたはゼラチンを意味する。ゼラチン等のペプチドの合成は、固相合成でも液相合成でもよいが、好ましくは固相合成である。ペプチドの固相合成は当業者に公知であり、例えば、アミノ基の保護としてFmoc基(Fluorenyl-Methoxy-Carbonyl基)を使用するFmoc基合成法、並びにアミノ基の保護としてBoc基(tert-Butyl Oxy Carbonyl基)を使用するBoc基合成法などが挙げられる。なお、化学合成ゼラチンの好ましい態様は、本明細書中後記するリコンビナントゼラチンに記載した内容を当てはめることができる。
 生体親和性高分子の親水性値「1/IOB」値は、0から1.0が好ましい。より好ましくは、0から0.6であり、さらに好ましくは0から0.4である。IOBとは、藤田穆により提案された有機化合物の極性/非極性を表す有機概念図に基づく、親疎水性の指標であり、その詳細は、例えば、"Pharmaceutical Bulletin", vol.2, 2, pp.163-173(1954)、「化学の領域」vol.11, 10, pp.719-725(1957)、「フレグランスジャーナル」,vol.50, pp.79-82(1981)等で説明されている。簡潔に言えば、全ての有機化合物の根源をメタン(CH4)とし、他の化合物はすべてメタンの誘導体とみなして、その炭素数、置換基、変態部、環等にそれぞれ一定の数値を設定し、そのスコアを加算して有機性値(OV)、無機性値(IV)を求め、この値を、有機性値をX軸、無機性値をY軸にとった図上にプロットしていくものである。有機概念図におけるIOBとは、有機概念図における有機性値(OV)に対する無機性値(IV)の比、すなわち「無機性値(IV)/有機性値(OV)」をいう。有機概念図の詳細については、「新版有機概念図-基礎と応用-」(甲田善生等著、三共出版、2008)を参照されたい。本明細書中では、IOBの逆数をとった「1/IOB」値で親疎水性を表している。「1/IOB」値が小さい(0に近づく)程、親水性であることを表す表記である。
 生体親和性高分子の「1/IOB」値を上記範囲とすることにより、親水性が高く、かつ、吸水性が高くなることから、栄養成分の保持に有効に作用し、結果として、本発明にかかる細胞構造体(モザイク細胞塊)における細胞の安定化・生存しやすさに寄与するものと推定される。
 生体親和性高分子がポリペプチドである場合は、Grand average of hydropathicity(GRAVY)値で表される親疎水性指標において、0.3以下、マイナス9.0以上であることが好ましく、0.0以下、マイナス7.0以上であることがさらに好ましい。Grand average of hydropathicity(GRAVY)値は、『Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A.;Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server;(In) John M. Walker (ed): The Proteomics Protocols Handbook, Humana Press (2005). pp. 571-607』および『Gasteiger E., Gattiker A., Hoogland C., Ivanyi I., Appel R.D., Bairoch A.; ExPASy: the proteomics server forin-depth protein knowledge and analysis.; Nucleic Acids Res. 31:3784-3788(2003).』の方法により得ることができる。
 生体親和性高分子のGRAVY値を上記範囲とすることにより、親水性が高く、かつ、吸水性が高くなることから、栄養成分の保持に有効に作用し、結果として、本発明にかかる細胞構造体(モザイク細胞塊)における細胞の安定化・生存しやすさに寄与するものと推定される。
(1-2)架橋
 生体親和性高分子は、架橋されているものでもよいし、架橋されていないものでもよいが、架橋されているものが好ましい。架橋されている生体親和性高分子を使用することにより、培地中で培養する際および生体に移植した際に瞬時に分解してしまうことを防ぐという効果が得られる。一般的な架橋方法としては、熱架橋、アルデヒド類(例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒドなど)による架橋、縮合剤(カルボジイミド、シアナミドなど)による架橋、酵素架橋、光架橋、紫外線架橋、疎水性相互作用、水素結合、およびイオン性相互作用などが知られており、本発明においても上記の架橋方法を使用することができる。本発明で使用する架橋方法としては、さらに好ましくは熱架橋、紫外線架橋、または酵素架橋であり、特に好ましくは熱架橋である。
 酵素による架橋を行う場合、酵素としては、高分子材料間の架橋作用を有するものであれば特に限定されないが、好ましくはトランスグルタミナーゼまたはラッカーゼ、最も好ましくはトランスグルタミナーゼを用いて架橋を行うことができる。トランスグルタミナーゼで酵素架橋するタンパク質の具体例としては、リジン残基およびグルタミン残基を有するタンパク質であれば特に制限されない。トランスグルタミナーゼは、哺乳類由来のものであっても、微生物由来のものであってもよく、具体的には、味の素(株)製アクティバシリーズ、試薬として販売されている哺乳類由来のトランスグルタミナーゼ、例えば、オリエンタル酵母工業(株)製、Upstate USA Inc.製、Biodesign International製などのモルモット肝臓由来トランスグルタミナーゼ、ヤギ由来トランスグルタミナーゼ、ウサギ由来トランスグルタミナーゼなど、並びにヒト由来の血液凝固因子(Factor XIIIa、Haematologic Technologies, Inc.社)などが挙げられる。
 架橋(例えば、熱架橋)を行う際の反応温度は、架橋ができる限り特に限定されないが、好ましくは、-100℃~500℃であり、より好ましくは0℃~300℃であり、更に好ましくは50℃~300℃であり、特に好ましくは100℃~250℃であり、最も好ましくは120℃~200℃である。
(1-3)リコンビナントゼラチン
 本発明で言うリコンビナントゼラチンとは、遺伝子組み換え技術により作られたゼラチン類似のアミノ酸配列を有するポリペプチドもしくは蛋白様物質を意味する。本発明で用いることができるリコンビナントゼラチンは、コラーゲンに特徴的なGly-X-Yで示される配列(XおよびYはそれぞれ独立にアミノ酸の何れかを示す)の繰り返しを有するものが好ましい。ここで、複数個のGly-X-Yはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。好ましくは、細胞接着シグナルが一分子中に2配列以上含まれている。本発明で用いるリコンビナントゼラチンとしては、コラーゲンの部分アミノ酸配列に由来するアミノ酸配列を有するリコンビナントゼラチンを用いることができる。例えばEP1014176、米国特許6992172号、国際公開WO2004/85473、国際公開WO2008/103041等に記載のものを用いることができるが、これらに限定されるものではない。本発明で用いるリコンビナントゼラチンとして好ましいものは、以下の態様のリコンビナントゼラチンである。
 リコンビナントゼラチンは、天然のゼラチン本来の性能から、生体親和性に優れ、且つ天然由来ではないことで牛海綿状脳症(BSE)などの懸念がなく、非感染性に優れている。また、リコンビナントゼラチンは天然ゼラチンと比べて均一であり、配列が決定されているので、強度および分解性においても架橋等によってブレを少なく精密に設計することが可能である。
 リコンビナントゼラチンの分子量は、特に限定されないが、好ましくは2000以上100000以下(2kDa(キロダルトン)以上100kDa以下)であり、より好ましくは2500以上95000以下(2.5kDa以上95kDa以下)であり、さらに好ましくは5000以上90000以下(5kDa以上90kDa以下)であり、最も好ましくは10000以上90000以下(10kDa以上90kDa以下)である。
 リコンビナントゼラチンは、コラーゲンに特徴的なGly-X-Yで示される配列の繰り返しを有することが好ましい。ここで、複数個のGly-X-Yはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Gly-X-Y において、Glyはグリシンを表し、XおよびYは、任意のアミノ酸(好ましくは、グリシン以外の任意のアミノ酸)を表す。コラーゲンに特徴的なGly-X-Yで示される配列とは、ゼラチン・コラーゲンのアミノ酸組成および配列における、他のタンパク質と比較して非常に特異的な部分構造である。この部分においてはグリシンが全体の約3分の1を占め、アミノ酸配列では3個に1個の繰り返しとなっている。グリシンは最も簡単なアミノ酸であり、分子鎖の配置への束縛も少なく、ゲル化に際してのヘリックス構造の再生に大きく寄与している。XおよびYで表されるアミノ酸はイミノ酸(プロリン、オキシプロリン)が多く含まれ、全体の10%~45%を占めることが好ましい。好ましくは、リコンビナントゼラチンの配列の80%以上、更に好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上のアミノ酸が、Gly-X-Yの繰り返し構造である。
 一般的なゼラチンは、極性アミノ酸のうち電荷を持つものと無電荷のものが1:1で存在する。ここで、極性アミノ酸とは具体的にシステイン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、リジン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシンおよびアルギニンを指し、このうち極性無電荷アミノ酸とはシステイン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニンおよびチロシンを指す。本発明で用いるリコンビナントゼラチンにおいては、構成する全アミノ酸のうち、極性アミノ酸の割合が10~40%であり、好ましくは20~30%である。且つ上記極性アミノ酸中の無電荷アミノ酸の割合が5%以上20%未満、好ましくは5%以上10%未満であることが好ましい。さらに、セリン、スレオニン、アスパラギン、チロシンおよびシステインのうちいずれか1アミノ酸、好ましくは2以上のアミノ酸を配列上に含まないことが好ましい。
 一般にポリペプチドにおいて、細胞接着シグナルとして働く最小アミノ酸配列が知られている(例えば、株式会社永井出版発行「病態生理」Vol.9、No.7(1990年)527頁)。本発明で用いるリコンビナントゼラチンは、これらの細胞接着シグナルを一分子中に2以上有することが好ましい。具体的な配列としては、接着する細胞の種類が多いという点で、アミノ酸一文字表記で現わされる、RGD配列、LDV配列、REDV配列、YIGSR配列、PDSGR配列、RYVVLPR配列、LGTIPG配列、RNIAEIIKDI配列、IKVAV配列、LRE配列、DGEA配列、およびHAV配列の配列が好ましい。さらに好ましくはRGD配列、YIGSR配列、PDSGR配列、LGTIPG配列、IKVAV配列およびHAV配列、特に好ましくはRGD配列である。RGD配列のうち、好ましくはERGD配列である。細胞接着シグナルを有するリコンビナントゼラチンを用いることにより、細胞の基質産生量を向上させることができる。
 リコンビナントゼラチンにおけるRGD配列の配置としては、RGD間のアミノ酸数が0~100の間で均一でないことが好ましく、RGD間のアミノ酸数が25~60の間で均一でないことがより好ましい。
 この最少アミノ酸配列の含有量は、細胞接着・増殖性の観点から、タンパク質1分子中に好ましくは3~50個であり、さらに好ましくは4~30個であり、特に好ましくは5~20個であり、最も好ましくは12個である。
 リコンビナントゼラチンにおいて、アミノ酸総数に対するRGDモチーフの割合は少なくとも0.4%であることが好ましい。リコンビナントゼラチンが350以上のアミノ酸を含む場合、350のアミノ酸の各ストレッチが少なくとも1つのRGDモチーフを含むことが好ましい。アミノ酸総数に対するRGDモチーフの割合は、より好ましくは少なくとも0.6%であり、更に好ましくは少なくとも0.8%であり、更に一層好ましくは少なくとも1.0%であり、特に好ましくは少なくとも1.2%であり、最も好ましくは少なくとも1.5%である。リコンビナントペプチド内のRGDモチーフの数は、250のアミノ酸あたり、好ましくは少なくとも4、より好ましくは少なくとも6、更に好ましくは少なくとも8、特に好ましくは12以上16以下である。RGDモチーフの0.4%という割合は、250のアミノ酸あたり、少なくとも1つのRGD配列に対応する。RGDモチーフの数は整数であるので、0.4%の特徴を満たすには、251のアミノ酸からなるゼラチンは、少なくとも2つのRGD配列を含まなければならない。好ましくは、リコンビナントゼラチンは、250のアミノ酸あたり、少なくとも2つのRGD配列を含み、より好ましくは250のアミノ酸あたり、少なくとも3つのRGD配列を含み、さらに好ましくは250のアミノ酸あたり、少なくとも4つのRGD配列を含む。リコンビナントゼラチンのさらなる態様としては、好ましくは少なくとも4つのRGDモチーフを含み、より好ましくは少なくとも6つのRGDモチーフを含み、さらに好ましくは少なくとも8つのRGDモチーフを含み、特に好ましくは12以上16以下のRGDモチーフを含む。
 リコンビナントゼラチンは部分的に加水分解されていてもよい。
 好ましくは、リコンビナントゼラチンは、式1:A-[(Gly-X-Y)nm-Bで示されるものである。n個のXはそれぞれ独立にアミノ酸の何れかを示し、n個のYはそれぞれ独立にアミノ酸の何れかを示す。mは好ましくは2~10の整数を示し、より好ましくは3~5の整数を示す。nは3~100の整数が好ましく、15~70の整数がさらに好ましく、50~65の整数が最も好ましい。Aは任意のアミノ酸またはアミノ酸配列を示し、Bは任意のアミノ酸またはアミノ酸配列を示す。なお、n個のGly-X-Yはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
 より好ましくは、リコンビナントゼラチンは、Gly-Ala-Pro-[(Gly-X-Y)633-Gly(式中、63個のXはそれぞれ独立にアミノ酸の何れかを示し、63個のYはそれぞれ独立にアミノ酸の何れかを示す。なお、63個のGly-X-Yはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で示されるものである。
 繰り返し単位には天然に存在するコラーゲンの配列単位を複数結合することが好ましい。ここで言う天然に存在するコラーゲンとは天然に存在するものであればいずれでも構わないが、好ましくはI型、II型、III型、IV型、またはV型コラーゲンである。より好ましくは、I型、II型、またはIII型コラーゲンである。別の形態によると、上記コラーゲンの由来は好ましくは、ヒト、ウシ、ブタ、マウスまたはラットであり、より好ましくはヒトである。
 リコンビナントゼラチンの等電点は、好ましくは5~10であり、より好ましくは6~10であり、さらに好ましくは7~9.5である。リコンビナントゼラチンの等電点の測定は、等電点電気泳動法(Maxey,C.R.(1976;Phitogr.Gelatin 2,Editor Cox,P.J.Academic,London,Engl.参照)に記載されたように、1質量%ゼラチン溶液をカチオンおよびアニオン交換樹脂の混晶カラムに通したあとのpHを測定することで実施することができる。
 好ましくは、リコンビナントゼラチンは脱アミン化されていない。
 好ましくは、リコンビナントゼラチンはテロペプタイドを有さない。
 好ましくは、リコンビナントゼラチンは、アミノ酸配列をコードする核酸により調製された実質的に純粋なポリペプチドである。
 リコンビナントゼラチンとして特に好ましくは、
(1)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるペプチド;
(2)配列番号1に記載のアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ生体親和性を有するペプチド;または
(3)配列番号1に記載のアミノ酸配列と80%以上(さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上)の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ生体親和性を有するペプチド;
の何れかである。
 本発明における配列同一性は、以下の式で計算される値を指す。
%配列同一性=[(同一残基数)/(アラインメント長)]×100
 2つのアミノ酸配列における配列同一性は当業者に公知の任意の方法で決定することができ、BLAST((Basic Local Alignment Search Tool))プログラム(J.Mol.Biol.215:403-410,1990)等を使用して決定することができる。
 「1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列」における「1若しくは数個」とは、好ましくは1~20個、より好ましくは1~10個、さらに好ましくは1~5個、特に好ましくは1~3個を意味する。
 リコンビナントゼラチンは、当業者に公知の遺伝子組み換え技術によって製造することができ、例えばEP1014176A2号公報、米国特許第6992172号公報、国際公開WO2004/85473号、国際公開WO2008/103041号等に記載の方法に準じて製造することができる。具体的には、所定のリコンビナントゼラチンのアミノ酸配列をコードする遺伝子を取得し、これを発現ベクターに組み込んで、組み換え発現ベクターを作製し、これを適当な宿主に導入して形質転換体を作製する。得られた形質転換体を適当な培地で培養することにより、リコンビナントゼラチンが産生されるので、培養物から産生されたリコンビナントゼラチンを回収することにより、本発明で用いるリコンビナントゼラチンを調製することができる。
(1-4)生体親和性高分子ブロック
 本発明においては、上記した生体親和性高分子からなるブロック(塊)を使用することができる。
 本発明における生体親和性高分子ブロックの形状は特に限定されるものではない。例えば、不定形、球状、粒子状(顆粒)、粉状、多孔質状、繊維状、紡錘状、扁平状およびシート状であり、好ましくは、不定形、球状、粒子状(顆粒)、粉状および多孔質状である。不定形とは、表面形状が均一でないもののことを示し、例えば、岩のような凹凸を有する物を示す。なお、上記の形状の例示はそれぞれ別個のものではなく、例えば、粒子状(顆粒)の下位概念の一例として不定形となる場合もある。
 本発明における生体親和性高分子ブロックの形状は上記の通り特に限定されるものではないが、タップ密度が、好ましくは10mg/cm3以上500mg/cm3以下であり、より好ましくは20mg/cm3以上400mg/cm3以下であり、さらに好ましくは40mg/cm3以上220mg/cm3以下であり、特に好ましくは50mg/cm3以上150mg/cm3以下である。
 タップ密度は、ある体積にどれくらいのブロックを密に充填できるかを表す値であり、値が小さいほど、密に充填できない、すなわちブロックの構造が複雑であることが分かる。生体親和性高分子ブロックのタップ密度とは、生体親和性高分子ブロックの表面構造の複雑性、および生体親和性高分子ブロックを集合体として集めた場合に形成される空隙の量を表していると考えられる。タップ密度が小さい程、生体親和性高分子ブロック間の空隙が多くなり、細胞の生着領域が多くなる。また、小さ過ぎないことで、細胞同士の間に適度に生体親和性高分子ブロックが存在でき、細胞構造体とした場合に同構造体内部への栄養分送達を可能とすることから、上記の範囲に収まることが好適であると考えられる。
 本明細書でいうタップ密度は、特に限定されないが、以下のように測定できる。測定のために(直径6mm、長さ21.8mmの円筒状:容量0.616cm3)の容器(以下、キャップと記載する)を用意する。まず、キャップのみの質量を測定する。その後、キャップにロートを付け、ブロックがキャップに溜まるようにロートから流し込む。十分量のブロックを入れた後、キャップ部分を200回机などの硬いところにたたきつけ、ロートをはずし、スパチュラですりきりにする。このキャップにすりきり一杯入った状態で質量を測定する。キャップのみの質量との差からブロックのみの質量を算出し、キャップの体積で割ることで、タップ密度を求めることができる。
 本発明における生体親和性高分子ブロックの架橋度は、特に限定されないが、好ましくは2以上であり、さらに好ましくは2以上30以下であり、さらに好ましくは4以上25以下であり、特に好ましくは4以上22以下である。
 生体親和性高分子ブロックの架橋度(1分子当たりの架橋数)の測定方法は、特に限定されないが、生体親和性高分子がCBE3の場合には、例えば、後記実施例に記載のTNBS(2,4,6-トリニトロベンゼンスルホン酸)法で測定することができる。具体的には、生体親和性高分子ブロック、NaHCO3水溶液およびTNBS水溶液を混合して37℃で3時間反応させた後に反応停止したサンプルと、生体親和性高分子ブロック、NaHCO3水溶液およびTNBS水溶液を混合した直後に反応停止させたブランクとをそれぞれ調製し、純水で希釈したサンプルおよびブランクの吸光度(345nm)を測定し、以下の(式2)、および(式3)から架橋度(1分子当たりの架橋数)を算出することができる。
(式2) (As-Ab)/14600×V/w
(式2)は、生体親和性高分子ブロック1g当たりのリジン量(モル等量)を示す。
(式中、Asはサンプル吸光度、Abはブランク吸光度、Vは反応液量(g)、wは生体親和性高分子ブロック質量(mg)を示す。)
(式3) 1-(サンプル(式2)/未架橋の高分子(式2))×34
(式3)は、1分子あたりの架橋数を示す。
 本発明における生体親和性高分子ブロックの吸水率は、特に限定されないが、好ましくは300%以上、より好ましくは400%以上、さらに好ましくは500%以上、特に好ましくは600%以上、最も好ましくは700%以上である。なお吸水率の上限は特に限定されないが、一般的には4000%以下、または2000%以下である。
 生体親和性高分子ブロックの吸水率の測定方法は、特に限定されないが、例えば、後記実施例に記載の方法により測定することができる。具体的には、25℃において3cm×3cmのナイロンメッシュ製の袋の中に、生体親和性高分子ブロック約15mgを充填し、2時間イオン交換水中で膨潤させた後、10分風乾させ、それぞれの段階において質量を測定し、(式4)に従って吸水率を求めることができる。
(式4)
 吸水率=(w2-w1-w0)/w0
(式中、w0は、吸水前の材料の質量、w1は吸水後の空袋の質量、w2は吸水後の材料を含む袋全体の質量を示す。)
 本発明における生体親和性高分子ブロック一つの大きさは、特に限定されないが、好ましくは20μm以上200μm以下であり、より好ましくは20μm以上150μm以下であり、さらに好ましくは50μm以上120μm以下であり、特に好ましくは53μm以上106μm以下である。
 生体親和性高分子ブロック一つの大きさを上記の範囲内にすることにより、外部から細胞構造体の内部への栄養送達を良好にすることができる。なお、生体親和性高分子ブロック一つの大きさとは、複数個の生体親和性高分子ブロックの大きさの平均値が上記範囲にあることを意味するものではなく、複数個の生体親和性高分子ブロックを篩にかけて得られる、一つ一つの生体親和性高分子ブロックのサイズを意味するものである。
 ブロック一つの大きさは、ブロックを分ける際に用いたふるいの大きさで定義することができる。例えば、180μmのふるいにかけ、通過したブロックを106μmのふるいにかけた際にふるいの上に残るブロックを、106~180μmの大きさのブロックとすることができる。次に、106μmのふるいにかけ、通過したブロックを53μmのふるいにかけた際にふるいの上に残るブロックを、53~106μmの大きさのブロックとすることができる。次に、53μmのふるいにかけ、通過したブロックを25μmのふるいにかけた際にふるいの上に残るブロックを、25~53μmの大きさのブロックとすることができる。
(1-5)生体親和性高分子ブロックの製造方法
 生体親和性高分子ブロックの製造方法は、特に限定されないが、例えば、生体親和性高分子を含有する固形物(生体親和性高分子の多孔質体など)を、粉砕機(ニューパワーミルなど)を用いて粉砕することにより、生体親和性高分子ブロックを得ることができる。生体親和性高分子を含有する固形物(多孔質体など)は、例えば、生体親和性高分子を含有する水溶液を凍結乾燥して得ることができる。
 上記の通り、生体親和性高分子を含有する固形物を粉砕することにより、表面形状が均一でない不定形の生体親和性高分子ブロックを製造することができる。
 生体親和性高分子の多孔質体を製造する方法としては、特に限定されないが、生体親和性高分子を含む水溶液を凍結乾燥させることによっても得ることができる。例えば、溶液内で最も液温の高い部分の液温(内部最高液温)が、未凍結状態で「溶媒融点-3℃」以下となる凍結工程を含めることによって、形成される氷は球状とすることができる。この工程を経て、氷が乾燥されることで、球状の等方的な空孔(球孔)を持つ多孔質体が得られる。溶液内で最も液温の高い部分の液温(内部最高液温)が、未凍結状態で「溶媒融点-3℃」以上となる凍結工程を含まずに、凍結されることで、形成される氷は柱/平板状とすることができる。この工程を経て、氷が乾燥されると、一軸あるいは二軸上に長い、柱状あるいは平板状の空孔(柱/平板孔)を持つ多孔質体が得られる。生体親和性高分子の多孔質体を、粉砕し、生体親和性高分子ブロックを製造する場合には、粉砕前の多孔質体の空孔が、得られる生体親和性高分子ブロックの形状に影響を与えるため、上記の通り、凍結乾燥の条件を調整することにより、得られる生体親和性高分子ブロックの形状を調整することができる。
 生体親和性高分子の多孔質体の製造方法の一例としては、
(a)溶液内で最も液温の高い部分の温度と溶液内で最も液温の低い部分の温度との差が2.5℃以下であり、かつ、溶液内で最も液温の高い部分の温度が溶媒の融点以下で、生体親和性高分子の溶液を、未凍結状態に冷却する工程、
(b)工程(a)で得られた生体親和性高分子の溶液を凍結する工程、および
(c)工程(b)で得られた凍結した生体親和性高分子を凍結乾燥する工程
を含む方法を挙げることができるが、上記方法に限定されるわけではない。
 生体親和性高分子の溶液を未凍結状態に冷却する際に、最も液温の高い部分の温度と溶液内で最も液温の低い部分の温度との差が2.5℃以下(好ましくは2.3℃以下、より好ましくは2.1℃以下)、つまり温度の差を小さくすることによって、得られる多孔質のポアの大きさのばらつきが少なくなる。なお最も液温の高い部分の温度と溶液内で最も液温の低い部分の温度との差の下限は特に限定されず、0℃以上であればよく、例えば0.1℃以上、0.5℃以上、0.8℃以上、または0.9℃以上でもよい。これにより、製造された多孔質体を用いて製造した生体親和性高分子ブロックを用いた細胞構造体は、高い細胞数を示すという効果が達成される。
 工程(a)の冷却は、例えば、水よりも熱伝導率の低い素材(好ましくは、テフロン(登録商標))を介して冷却することが好ましく、溶液内で最も液温の高い部分は、冷却側から最も遠い部分と擬制することができ、溶液内で最も液温の低い部分は、冷却面の液温と擬制することができる。
 好ましくは、工程(a)において、凝固熱発生直前の、溶液内で最も液温の高い部分の温度と溶液内で最も液温の低い部分の温度との差が2.5℃以下であり、より好ましくは2.3℃以下であり、さらに好ましくは2.1℃以下である。ここで「凝固熱発生直前の温度差」とは、凝固熱発生時の1秒前~10秒前の間で最も温度差が大きくなるときの温度差を意味する。
 好ましくは、工程(a)において、溶液内で最も液温の低い部分の温度は、溶媒融点-5℃以下であり、より好ましくは溶媒融点-5℃以下かつ溶媒融点-20℃以上であり、更に好ましくは溶媒融点-6℃以下かつ溶媒融点-16℃以上である。なお、溶媒融点の溶媒とは、生体親和性高分子の溶液の溶媒である。
 工程(b)においては、工程(a)で得られた生体親和性高分子の溶液を凍結する。工程(b)にて凍結するための冷却温度は、特に制限されるものではなく、冷却する機器にもよるが、好ましくは、溶液内で最も液温の低い部分の温度より、3℃から30℃低い温度であり、より好ましくは、5℃から25℃低い温度であり、更に好ましくは、10℃から20℃低い温度である。
 工程(c)においては、工程(b)で得られた凍結した生体親和性高分子を凍結乾燥する。凍結乾燥は、常法により行うことができ、例えば、溶媒の融点より低い温度で真空乾燥を行い、さらに室温(20℃)で真空乾燥を行うことにより凍結乾燥を行うことができる。
 本発明では好ましくは、上記工程(c)で得られた多孔質体を粉砕することによって、生体親和性高分子ブロックを製造することができる。
(2)細胞構造体
 細胞構造体は、上記した複数個の生体親和性高分子ブロックと、少なくとも一種の複数個の細胞とを含み、複数個の上記細胞の隙間に、少なくとも1個の上記高分子ブロックが配置されている細胞構造体である。上記した生体親和性高分子ブロックと上記した細胞とを用いて、複数個の細胞の隙間に複数個の高分子ブロックをモザイク状に3次元的に配置させることによって、生体親和性高分子ブロックと細胞とがモザイク状に3次元配置されることにより、構造体中で細胞が均一に存在する細胞3次元構造体が形成され、物質透過能を有することとなる。
 細胞構造体は、複数個の細胞の隙間に複数個の高分子ブロックが配置されているが、ここで、「細胞の隙間」とは、構成される細胞により、閉じられた空間である必要はなく、細胞により挟まれていればよい。なお、すべての細胞に隙間がある必要はなく、細胞同士が接触している箇所があってもよい。高分子ブロックを介した細胞の隙間の距離、即ち、ある細胞とその細胞から最短距離に存在する細胞を選択した際の隙間距離は特に制限されるものではないが、高分子ブロックの大きさであることが好ましく、好適な距離も高分子ブロックの好適な大きさの範囲である。
 また、高分子ブロックは、細胞により挟まれた構成となるが、すべての高分子ブロック間に細胞がある必要はなく、高分子ブロック同士が接触している箇所があってもよい。細胞を介した高分子ブロック間の距離、即ち、高分子ブロックとその高分子ブロックから最短距離に存在する高分子ブロックを選択した際の距離は特に制限されるものではないが、使用される細胞が1~数個集まった際の細胞の塊の大きさであることが好ましく、例えば、10μm以上1000μm以下であり、好ましくは10μm以上100μm以下であり、より好ましくは10μm以上50μm以下である。
 なお、本明細書中、「構造体中で細胞が均一に存在する細胞3次元構造体」等、「均一に存在する」との表現を使用しているが、完全な均一を意味するものではない。
 細胞構造体の厚さまたは直径は、所望の大きさとすることができるが、下限としては、100μm以上であることが好ましく、215μm以上であることがより好ましく、400μm以上がさらに好ましく、730μm以上であることが最も好ましい。厚さまたは直径の上限は特に限定されないが、使用上の一般的な範囲としては3cm以下が好ましく、2cm以下がより好ましく、1cm以下であることが更に好ましい。また、細胞構造体の厚さまたは直径の範囲として、好ましくは100μm以上3cm以下、より好ましくは400μm以上3cm以下、より一層好ましくは500μm以上2cm以下、更に好ましくは720μm以上1cm以下である。
 細胞構造体は、好ましくは、高分子ブロックからなる領域と細胞からなる領域がモザイク状に配置されている。尚、本明細書中における「細胞構造体の厚さまたは直径」とは、以下のことを示すものとする。細胞構造体中のある一点Aを選択した際に、その点Aを通る直線の内で、細胞構造体外界からの距離が最短になるように細胞構造体を分断する線分の長さを線分Aとする。細胞構造体中でその線分Aが最長となる点Aを選択し、その際の線分Aの長さのことを「細胞構造体の厚さまたは直径」とする。
 細胞構造体においては、細胞と高分子ブロックの比率は特に限定されないが、好ましくは細胞1個当りの高分子ブロックの質量が0.0000001μg以上1μg以下であることが好ましく、より好ましくは0.000001μg以上0.1μg以下、さらに好ましくは0.00001μg以上0.01μg以下、最も好ましくは0.00002μg以上0.006μg以下である。上記範囲とすることにより、より細胞を均一に存在させることができる。また、下限を上記範囲とすることにより、上記用途に使用した際に細胞の効果を発揮することができ、上限を上記範囲とすることにより、任意で存在する高分子ブロック中の成分を細胞に供給できる。ここで、高分子ブロック中の成分は特に制限されないが、後記する培地に含まれる成分が挙げられる。
(3)細胞構造体の製造方法
 細胞構造体は、生体親和性高分子ブロックと、少なくとも一種類の細胞とを混合することによって製造することができる。より具体的には、細胞構造体は、生体親和性高分子ブロック(生体親和性高分子からなる塊)と、細胞とを交互に配置することにより製造できる。なお、交互とは、完全な交互を意味するものではなく、例えば、生体親和性高分子ブロックと細胞とが混合された状態を意味する。製造方法は特に限定されないが、好ましくは高分子ブロックを形成したのち、細胞を播種する方法である。具体的には、生体親和性高分子ブロックと細胞含有培養液との混合物をインキュベートすることによって、細胞構造体を製造することができる。例えば、容器中、容器に保持される液体中で、細胞と、予め作製した生体親和性高分子ブロックをモザイク状に配置する。配置の手段としては、自然凝集、自然落下、遠心、攪拌を用いることで、細胞と生体親和性高分子ブロックからなるモザイク状の配列形成を、促進、制御することが好ましい。
 用いられる容器としては、細胞低接着性材料、細胞非接着性材料からなる容器が好ましく、より好ましくはポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートからなる容器である。容器底面の形状は平底型、U字型、V字型であることが好ましい。
 上記の方法で得られたモザイク状細胞構造体は、例えば、(a)別々に調製したモザイク細胞塊同士を融合させる、または(b)分化培地または増殖培地下でボリュームアップさせる、などの方法により所望の大きさの細胞構造体を製造することができる。融合の方法、ボリュームアップの方法は特に限定されない。
 例えば、生体親和性高分子ブロックと細胞含有培養液との混合物をインキュベートする工程において、培地を分化培地または増殖培地に交換することによって、細胞構造体をボリュームアップさせることができる。好ましくは、生体親和性高分子ブロックと細胞含有培養液との混合物をインキュベートする工程において、生体親和性高分子ブロックをさらに添加することによって、所望の大きさの細胞構造体であって、細胞構造体中に細胞が均一に存在する細胞構造体を製造することができる。
 上記別々に調製したモザイク細胞塊同士を融合させる方法とは、具体的には、複数個の生体親和性高分子ブロックと、複数個の細胞とを含み、上記複数の細胞により形成される複数個の隙間の一部または全部に、一または複数個の上記生体親和性高分子ブロックが配置されている細胞構造体を複数個融合させる工程を含む、細胞構造体の製造方法である。
<免疫隔離膜>
 本明細書において、免疫隔離膜は免疫隔離のために用いられる膜を意味する。
 免疫隔離は免疫拒絶反応の防止方法である。一般的には、免疫隔離は移植の際のレシピエントの免疫拒絶反応を防止する方法の一つである。ここで、免疫拒絶反応は、移植される細胞構造体に対するレシピエントの拒絶反応である。免疫隔離により、レシピエントの免疫拒絶反応から細胞構造体が隔離される。免疫拒絶反応としては、細胞性免疫応答によるものおよび液性免疫応答によるものが挙げられる。
 免疫隔離膜は酸素、水、グルコース等の栄養分は透過させ、免疫拒絶反応に関与する免疫細胞等の透過を阻止する選択透過性の膜である。免疫細胞としては、マクロファージ、樹状細胞、好中球、好酸球、好塩基球、ナチュラルキラー細胞、各種T細胞、B細胞、その他リンパ球が挙げられる。
 免疫隔離膜は、用途に応じ、免疫グロブリン(IgMまたはIgG等)および補体のような高分子量タンパク質の透過を阻止することが好ましく、インスリンなどの比較的低分子量の生理活性物質を透過させることが好ましい。
 免疫隔離膜の選択透過性は用途に応じて調整すればよい。免疫隔離膜は、例えば、分子量500kDa以上、100kDa以上、80kDa以上、または50kDa以上などの物質を遮断する選択透過性の膜であればよい。例えば、免疫隔離膜は、抗体の中で最も小さいIgG(分子量約160kDa)の透過を阻止できることが好ましい。また、免疫隔離膜は、球体としてのサイズとして直径500nm以上、100nm以上、50nm以上、または10nm以上などの物質を遮断する選択透過性の膜であればよい。
 免疫隔離膜は、好ましくは、ポリマーを含む多孔質膜を含む。免疫隔離膜は、ポリマーを含む多孔質膜のみからなっていてもよく、または他の層を含んでいてもよい。他の層としては、ハイドロゲル膜が挙げられる。免疫隔離膜は、輸送等のために表面に容易に剥離可能な保護フィルムを有していてもよい。
 免疫隔離膜の厚みは、特に限定されないが、10μm~500μmであればよく、20μm~300μmであることが好ましく、30μm~250μmであることがより好ましい。
[多孔質膜]
(多孔質膜の構造)
 多孔質膜は複数の孔を有する膜をいう。孔は例えば膜断面の走査型電子顕微鏡(SEM)撮影画像または透過型電子顕微鏡(TEM)撮影画像で確認することができる。
 多孔質膜の厚みは、特に限定されないが、10μm~500μmであることが好ましく、10μm~300μmであることがより好ましく、10μm~250μmであることがさらに好ましい。
 好ましくは、多孔質膜は、孔径が最小となる層状の緻密部位を内部に有し、この緻密部位から多孔質膜の少なくとも一方の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している。孔径は、後述する区分の平均孔径で判断するものとする。
 膜の表面とは主表面(膜の面積を示すおもて面または裏面)を意味し、膜の端の厚み方向の面を意味するものではない。多孔質膜の表面は他の層との界面であってもよい。なお、免疫隔離膜において、多孔質膜は孔径または孔径分布(厚み方向での孔径の差異)などについて全面積において一様の構造を有していることが好ましい。
 多孔質膜が孔径分布を有することにより、免疫隔離膜は、寿命を向上させることができる。実質的に異なる孔径の膜を用いて多段階の濾過を行なったような効果が得られ、膜の劣化を防止することができるからである。
 孔径は電子顕微鏡によって得られた膜断面の写真から測定すればよい。多孔質膜はミクロトーム等により切断し、断面が観察できる薄膜の切片として、多孔質膜断面の写真を得ることができる。
 本明細書において、膜の厚み方向の孔径の比較は、膜断面のSEM撮影写真を膜の厚み方向に分割して行なうものとする。分割数は膜の厚みから適宜選択できる。分割数は少なくとも5以上とし、例えば200μm厚の膜では後述する表面Xから20分割して行う。なお、分割幅の大きさは、膜における厚み方向の幅の大きさを意味し、写真での幅の大きさを意味するものではない。膜の厚み方向の孔径の比較において、孔径は、各区分の平均孔径として比較される。各区分の平均孔径は、例えば、膜断面図の各区分の50個の孔の平均値であればよい。この場合の膜断面図は例えば80μm幅(表面と平行な方向において80μmの距離)で得てもよい。このとき、孔が大きく、50個測定できない区分については、その区分でとれる数だけ測定したものであればよい。また、このとき、孔が大きくその区分に収まるものでない場合は、ほかの区分にわたってその孔の大きさを計測する。
 孔径が最小となる層状の緻密部位は、上記膜断面の区分のうちで平均孔径が最小となる区分に相当する多孔質膜の層状の部位をいう。緻密部位は1つの区分に相当する部位からなっていても、2つ、3つなどの、平均孔径が最小となる区分の1.1倍以内の平均孔径を有する複数の区分に相当する部位からなっていてもよい。緻密部位の厚みは、0.5μm~50μmであればよく、0.5μm~30μmであることが好ましい。本明細書において、緻密部位の平均孔径を多孔質膜の最小孔径とする。多孔質膜の最小孔径は、0.02μm~1.5μmであることが好ましく、0.02μm~1.3μmであることがより好ましい。このような多孔質膜の最小孔径で少なくとも通常の細胞の透過を阻止することができるからである。ここで、緻密部位の平均孔径はASTM F316-80により測定したものとする。
 多孔質膜は、緻密部位を内部に有する。内部とは膜の表面に接していないことを意味し、「緻密部位を内部に有する」とは、緻密部位が、膜のいずれかの表面にもっとも近い区分ではないことを意味する。免疫隔離膜においては、緻密部位を内部に有する構造の多孔質膜を用いることにより、同じ緻密部位を表面に接して有する多孔質膜を用いた場合よりも、透過させることが意図された物質の透過性が低下しにくい。いかなる理論にも拘泥するものではないが、緻密部位が内部にあることによりタンパク質の吸着が起こりにくくなっているためと考えられる。
 緻密部位は、多孔質膜の厚みの中央部位よりもいずれか一方の表面側に偏っていることが好ましい。具体的には、緻密部位が多孔質膜のいずれか一方の表面から多孔質膜の厚みの5分の2以内の距離にあることが好ましく、3分の1以内の距離にあることがより好ましく、4分の1以内の距離にあることがさらに好ましい。この距離は上述の膜断面写真において判断すればよい。本明細書において、緻密部位がより近い側の多孔質膜の表面を「表面X」という。
 多孔質膜においては緻密部位から少なくともいずれか一方の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している。多孔質膜において、緻密部位から表面Xに向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していてもよく、緻密部位から表面Xと反対側の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していてもよく、緻密部位から多孔質膜のいずれの表面に厚み方向で向かうときも孔径が連続的に増加していてもよい。これらのうち、少なくとも緻密部位から表面Xと反対側の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していることが好ましく、緻密部位から多孔質膜のいずれの表面に厚み方向で向かうときも孔径が連続的に増加していることがより好ましい。「厚み方向で孔径が連続的に増加」とは、厚み方向に隣り合う区分の間の平均孔径の差異が、最大平均孔径(最大孔径)と最小平均孔径(最小孔径)の差異の50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下となるように増加していることをいう。「連続的に増加」は、本質的には、減少がなく一律に増加することを意味するものであるが、減少している部位が偶発的に生じていてもよい。例えば、区分を表面から2つずつ組み合わせたときに、組み合わせの平均値が、一律に増加(表面から緻密部位に向かう場合は一律に減少)している場合は、「緻密部位から膜の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している」と判断できる。
 厚み方向で孔径が連続的に増加する多孔質膜の構造は、例えば後述する製造方法により実現することができる。
 多孔質膜の最大孔径は1.5μm超25μm以下であることが好ましく、1.8μm~23μmであることがより好ましく、2.0μm~21μmであることがさらに好ましい。本明細書において、上記膜断面の区分のうちで平均孔径が最大となる区分のその平均孔径を多孔質膜の最大孔径とする。
 緻密部の平均孔径と多孔質膜の最大孔径との比(多孔質膜の最小孔径と最大孔径との比であって、最大孔径を最小孔径で割った値、本明細書において「異方性比」ということもある。)は、3以上が好ましく、4以上がより好ましく、5以上がさらに好ましい。緻密部位以外の平均孔径を大きくし、多孔質膜の物質透過性を高くするためである。また、異方性比は、25以下であることが好ましく、20以下であることがより好ましい。多孔質膜の最小孔径と最大孔径との比は、例えば、3.0~20.0とすることができる。
 平均孔径が最大となる区分は膜のいずれかの表面にもっとも近い区分またはその区分に接する区分であることが好ましい。
 膜のいずれかの表面にもっとも近い区分においては、平均孔径が0.05μm超25μm以下であることが好ましく、0.08μm超23μm以下であることがより好ましく、0.5μm超21μm以下であることがさらに好ましい。また、膜のいずれかの表面にもっとも近い区分の平均孔径の緻密部の平均孔径との比は、1.2以上20以下であることが好ましく、1.5以上15以下であることがより好ましく、2以上13以下であることがさらに好ましい。
(多孔質膜の元素分布)
 多孔質膜は、少なくとも一方の表面において、式(I)および式(II)を満たすことが好ましい。
 B/A ≦ 0.7 (I)
 A ≧ 0.015 (II)
式中、Aは膜の表面におけるC元素(炭素原子)に対するN元素(窒素原子)の比率を示し、Bは同じ表面から30nmの深さにおけるC元素に対するN元素の比率を示す。
 式(II)は多孔質膜の少なくとも一方の表面に一定量以上のN元素が存在することを示すものであり、式(I)は多孔質膜中のN元素が表面30nm未満に偏在していることを示しているものである。N元素は窒素含有ポリマーに由来することが好ましい。さらに、窒素含有ポリマーはポリビニルピロリドンであることが好ましい。
 表面が式(I)および式(II)を満たすことにより、多孔質膜の生体親和性、特に、式(I)および式(II)を満たす表面側の生体親和性が高くなる。
 多孔質膜は、いずれか一方のみの表面が、式(I)および式(II)を満たしていてもよく、または両表面が式(I)および式(II)を満たしていてもよいが、両表面が式(I)および式(II)を満たしていることが好ましい。いずれか一方のみの表面が式(I)および式(II)を満たす場合、その表面は、後述の移植用チャンバーにおいて、内側であっても、または外側であってもよいが、内側であることが好ましい。また、いずれか一方のみの表面が式(I)および式(II)を満たす場合、式(I)および式(II)を満たす表面は表面Xであることが好ましい。
 本明細書において、膜表面のC元素に対するN元素の比率(A値)および表面から30nmの深さにおけるC元素に対するN元素の比率(B値)は、XPS測定結果を用いて算出したものとする。XPS測定はX線光電子分光法であり、膜表面にX線を照射し、膜表面から放出される光電子の運動エネルギーを計測することで、膜表面を構成する元素の組成を分析する方法である。実施例に記載する単色化Al-Kα線を用いた条件で、スパッタ開始時の結果からA値を計算し、スパッタレートから測定した膜の表面から30nmであると計算される時間の結果からB値を計算するものとする。
 B/Aは0.02以上であればよく、0.03以上であることが好ましく、0,05以上であることがより好ましい。
 Aは0.050以上であることが好ましく、0.080以上であることがより好ましい。また、Aは0.20以下であればよく、0.15以下であることが好ましく、0.10以下であることがより好ましい。
 Bは0.001~0.10であればよく、0.002~0.08であることが好ましく、0.003~0.07であることがより好ましい。
 多孔質膜の元素分布、特にN元素の分布は、後述する多孔質膜の製造方法において、調温湿風中に含まれる水分濃度、調温湿風を当てる時間、凝固液の温度、浸漬時間、洗浄のためのジエチレングリコール浴の温度、洗浄のためのジエチレングリコール浴への浸漬時間、多孔質膜製造ラインの速度等によって制御することができる。なお、N元素の分布は、製膜原液中の含有水分量によっても制御することができる。
(多孔質膜の組成)
 多孔質膜はポリマーを含む。多孔質膜は本質的にポリマーから構成されていることが好ましい。
 多孔質膜を形成するポリマーは生体適合性であることが好ましい。ここで、「生体適合性」とは、無毒性、非アレルギー誘発性を含む意味であるが、ポリマーが生体内において被包化される性質を含むものではない。
 ポリマーは数平均分子量(Mn)が1,000~10,000,000であるものが好ましく、5,000~1,000,000であるものがより好ましい。
 ポリマーの例としては、熱可塑性または熱硬化性のポリマーが挙げられる。ポリマーの具体的な例としては、ポリスルホン、セルロースアシレート、ニトロセルロース、スルホン化ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、スチレン-アクリロニトリルコポリマー、スチレン-ブタジエンコポリマー、エチレン-酢酸ビニルコポリマーのケン化物、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、オルガノシロキサン-ポリカーボネートコポリマー、ポリエステルカーボネート、オルガノポリシロキサン、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、強度、弾性等の観点から、ホモポリマーであってもよいし、コポリマーやポリマーブレンド、ポリマーアロイとしてもよい。
 これらのうち、ポリスルホン、セルロースアシレートが好ましく、ポリスルホンがより好ましい。
 多孔質膜はポリマー以外の他の成分を添加剤として含んでいてもよい。
 上記添加剤としては、食塩、塩化リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム等の有機酸の金属塩、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン等の高分子、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の高分子電解質、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルメチルタウリン酸ナトリウム等のイオン系界面活性剤等を挙げることができる。添加剤は多孔質構造のための膨潤剤として作用していてもよい。
 多孔質膜は単一の層として1つの組成物から形成された膜であることが好ましく、複数層の積層構造ではないことが好ましい。
(多孔質膜の製造方法)
 多孔質膜の製造方法は、上述の構造の多孔質膜が形成できる限り、特に限定されず、通常のポリマー膜形成方法をいずれも用いることができる。ポリマー膜形成方法としては延伸法および流延法などが挙げられる。
 例えば、流延法においては、製膜原液に用いる溶媒の種類および量や流延後の乾燥方法を調節することにより上述の構造を有する多孔質膜を作製することができる。
 流延法による多孔質膜の製造は、例えば以下(1)~(4)をこの順で含む方法で行なうことができる。
(1)ポリマー、必要に応じて添加剤、および必要に応じて溶媒を含む製膜原液を溶解状態で支持体上に流延する。
(2)流延された液膜の表面に調温湿風を当てる。
(3)調温湿風を当てた後に得られる膜を凝固液に浸漬する。
(4)必要に応じて支持体を剥離する。
 調温湿風の温度は、4℃~60℃、好ましくは10℃~40℃であればよい。調温湿風の相対湿度は、30%~70%、好ましくは40%~50%であればよい。調温湿風の絶対湿度は、1.2~605g/kg空気であることが好ましく、2.4~300g/kg空気であることがより好ましい。調温湿風は、0.1m/秒~10m/秒の風速で0.1秒間~30秒間、好ましくは1秒間~10秒間、当てていればよい。
 緻密部位の平均孔径および位置は、調温湿風中に含まれる水分濃度、調温湿風を当てる時間によって制御することができる。なお、緻密部位の平均孔径は、製膜原液中の含有水分量によっても制御することができる。
 上記のように液膜の表面に調温湿風を当てることによって、溶媒の蒸発の制御を行い、液膜の表面から内部に向かってコアセルベーションを起こすことができる。この状態でポリマーの溶解性が低いがポリマーの溶媒に相溶性を有する溶媒を収容する凝固液に浸漬することによって、上記のコアセルベーション相を微細孔として固定させ微細孔以外の細孔も形成することができる。
 上記の凝固液に浸漬する過程において凝固液の温度は-10℃~80℃であればよい。この間で温度を変化させることによって、緻密部位より支持体面側におけるコアセルベーション相の形成から凝固に至るまでの時間を調節し、支持体面側に至るまでの孔径の大きさを制御することが可能である。凝固液の温度を高くすると、コアセルベーション相の形成が早くなり凝固に至るまでの時間が長くなるため、支持体面側へ向かう孔径は大きくなりやすい。一方、凝固液の温度を低くすると、コアセルベーション相の形成が遅くなり凝固に至るまでの時間が短くなるため、支持体面側へ向かう孔径は大きくなりにくい。
 支持体としては、プラスチックフィルムまたはガラス板を用いればよい。プラスチックフィルムの材料の例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、シリコーンなどが挙げられる。支持体としてはガラス板またはPETが好ましく、PETがより好ましい。
 製膜原液は溶媒を含んでいてもよい。溶媒は使用するポリマーに応じて、使用するポリマーの溶解性が高い溶媒(以下、「良溶媒」ということがある)を用いればよい。良溶媒は、凝固液に浸漬した場合速やかに凝固液と置換されるものが好ましい。溶媒の例としては、ポリマーがポリスルホン等の場合、N-メチル-2-ピロリドン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドあるいはこれらの混合溶媒が挙げられ、ポリマーがポリアクリロニトリル等の場合、ジオキサン、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドあるいはこれらの混合溶媒が挙げられ、ポリマーがポリアミド等の場合にはジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドあるいはこれらの混合溶媒が挙げられ、ポリマーがセルロースアセテート等の場合はアセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、N-メチル-2-ピロリドンあるいはこれらの混合溶媒が挙げられる。
 製膜原液は良溶媒のほか、ポリマーの溶解性が低いがポリマーの溶媒に相溶性を有する溶媒(以下、「非溶媒」ということがある)を用いることが好ましい。非溶媒としては、水、セルソルブ類、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、ポリエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。これらのうち、水を用いることが好ましい。
 製膜原液としてのポリマー濃度は、5質量%以上35質量%以下、好ましくは10質量%以上30質量%以下であればよい。35質量%以下であることにより、得られる多孔質膜に十分な透過性(例えば水の透過性)を与えることができ、5質量%以上とすることにより選択的に物質を透過する多孔質膜の形成を担保することができる。添加剤の添加量は添加によって製膜原液の均一性が失われることが無い限り特に制限は無いが、通常溶媒に対して0.5質量%以上10質量%以下である。製膜原液が非溶媒と良溶媒とを含む場合、非溶媒の良溶媒に対する割合は、混合液が均一状態を保てる範囲であれば特に制限はないが、1.0質量%~50質量%が好ましく、2.0質量%~30質量%がより好ましく、3.0質量%~10質量%がさらに好ましい。
 凝固液としては、用いられるポリマーの溶解度が低い溶媒を用いることが好ましい。このような溶媒の例としては、水、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール類;エチレングリコール、ジエチレングリコールなどのグリコール類;エーテル、n-ヘキサン、n-ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;グリセリン等のグリセロール類などが挙げられる。好ましい凝固液の例としては、水、アルコール類またはこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらのうち、水を用いることが好ましい。
 凝固液への浸漬の後、使用した凝固液とは異なる溶媒で洗浄を行なうことも好ましい。洗浄は、溶媒に浸漬することにより行なうことができる。洗浄溶媒としてはジエチレングリコールが好ましい。洗浄溶媒としてジエチレングリコールを用い、フィルムを浸漬するジエチレングリコールの温度および浸漬時間のいずれか一方または双方を調節することにより、多孔質膜中のN元素の分布を調節できる。特に、多孔質膜の製膜原液にポリビニルピロリドンを用いる場合において、ポリビニルピロリドンの膜への残量を制御することができる。ジエチレングリコールでの洗浄後さらに、水で洗浄してもよい。
 多孔質膜の製膜原液としては、ポリスルホンおよびポリビニルピロリドンをN-メチル-2-ピロリドンに溶解して水を加えてなる製膜原液が好ましい。
 多孔質膜の製造方法については、特開平4-349927号公報、特公平4-68966号公報、特開平04-351645号公報、特開2010-235808号公報等を参照することができる。
[他の層]
 免疫隔離膜は多孔質膜以外の他の層を含んでいてもよい。他の層としては、ハイドロゲル膜が挙げられる。ハイドロゲル膜は、生体適合性であるものが好ましく、例としては、アルギン酸ゲル膜、アガロースゲル膜、ポリイソプロピルアクリルアミド膜、セルロースを含む膜、セルロース誘導体(例えばメチルセルロース)を含む膜、ポリビニルアルコール膜などが挙げられる。ハイドロゲル膜としては、アルギン酸ゲル膜が好ましい。アルギン酸ゲル膜の具体例としては、アルギン酸-ポリ-L-リジン-アルギン酸のポリイオンコンプレックス膜を挙げることができる。
<血管新生剤の製造方法>
 本発明の血管新生剤は、間葉系幹細胞を免疫隔離膜で内包する工程を含む方法によって製造することができる。
 本発明においては、免疫隔離膜は、間葉系幹細胞を内包するための移植用チャンバーの構成部材として用いられる。移植用チャンバーは、間葉系幹細胞をレシピエントに移植する際に、間葉系幹細胞を内包するための容器として用いられる。免疫隔離膜は移植用チャンバーの内部と外部とを形成する面の少なくとも一部に配置することができる。このように配置することにより、移植用チャンバーに内包される間葉系幹細胞を外部に存在する免疫細胞等から保護しつつ、水、酸素、グルコース等の栄養分を移植用チャンバーの外部から内部に取り込むことができる。
 免疫隔離膜は移植用チャンバーの内部と外部とを形成する面の全面に配置されていてもよく、全面に対し、例えば、1~99%、5~90%、10~80%、20~70%、30~60%、40~50%等の面積に相当する一部に配置されていてもよい。免疫隔離膜が配置される面は1つの連続した部分であってもよく、2つ以上の部分に分かれていてもよい。
 移植用チャンバーの形態は限定されず、袋状、バッグ状、チューブ状、マイクロカプセル状、太鼓状であればよい。例えば、太鼓状の移植用チャンバーはシリコーンリングの上下に免疫隔離膜を接着させて形成することができる。移植用チャンバーの形状は、血管新生剤としての使用の際に、レシピエント内における移動を防止できる形状であることが好ましい。移植用チャンバーの形状の具体例としては、円筒状、円盤状、矩形、卵型、星形、円形などが挙げられる。移植用チャンバーは、シート状、ストランド状、らせん状などであってもよい。移植用チャンバーは、細胞または細胞構造体を内包し、血管新生剤とした際に初めて上記の形状となるものであってもよい。
 移植用チャンバーは、容器としての形状や強度を維持するための生体適合性プラスチック等を含んでいてもよい。例えば、移植用チャンバーの内部と外部とを形成する面が免疫隔離膜および免疫隔離膜に該当しない生体適合性プラスチックからなっていてもよい。または実質的に内部と外部とを形成する面の全面に免疫隔離膜が配置されている移植用チャンバーは、強度の観点からさらに内部と外部とを形成する面の外側に網状構造の生体適合性プラスチックが配置されていてもよい。
 移植用チャンバーにおいては、多孔質膜の表面Xが内部側にあることが好ましい。すなわち、免疫隔離膜中の多孔質膜の緻密部位がより移植用チャンバーの内部に近くなるように、免疫隔離膜が配置されていることが好ましい。表面Xを移植用チャンバーの内部側にすることにより、生理活性物質の透過性をより高くすることができる。
<血管新生剤>
 本発明の血管新生剤は、間葉系幹細胞および免疫隔離膜を含む。血管新生剤においては、免疫隔離膜に間葉系幹細胞が内包されている。
 血管新生剤において、免疫隔離膜には、間葉系幹細胞(または間葉系幹細胞の細胞構造体)のみが内包されていてもよく、または、間葉系幹細胞(または間葉系幹細胞の細胞構造体)に加えて、それ以外の他の構成物または成分が内包されていてもよい。例えば、間葉系幹細胞(または間葉系幹細胞の細胞構造体)は、ハイドロゲルとともに、好ましくはハイドロゲルに内包された状態で、免疫隔離膜に内包されていてもよい。血管新生剤は、pH緩衝剤、無機塩、有機溶媒、アルブミンなどのタンパク質、ペプチドを含んでいてもよい。
 血管新生剤において、間葉系幹細胞(または間葉系幹細胞の細胞構造体)は1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
 血管新生剤は、例えば、レシピエントの腹腔内または皮下などに移植されるものであればよい。本明細書において、レシピエントは移植を受ける生体を意味する。レシピエントは哺乳動物であることが好ましく、ヒトであることがより好ましい。
 血管新生剤の移植回数は、1回だけ移植してもよいし、必要に応じ2回以上の移植を行うこともできる。
<各種の用途>
 本発明によれば、(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む細胞移植用デバイスを、血管新生を必要とする対象者に移植する工程を含む、血管新生方法が提供される。
 本発明によれば、血管新生のための処置において使用するための細胞移植用デバイスであって、(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む細胞移植用デバイスが提供される。
 本発明によれば、血管新生剤の製造のための、(A)間葉系幹細胞、および(B)上記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む細胞移植用デバイスの使用が提供される。
 上記した各種用途において、好ましい態様は、前述と同様である。
 以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
[参考例1]リコンビナントペプチド(リコンビナントゼラチン)
 リコンビナントペプチド(リコンビナントゼラチン)として以下のCBE3を用意した(国際公開WO2008/103041号公報に記載)。
CBE3:
分子量:51.6kD
構造: GAP[(GXY)633
アミノ酸数:571個
RGD配列:12個
イミノ酸含量:33%
ほぼ100%のアミノ酸がGXYの繰り返し構造である。CBE3のアミノ酸配列には、セリン、スレオニン、アスパラギン、チロシンおよびシステインは含まれていない。CBE3はERGD配列を有している。
等電点:9.34
GRAVY値:-0.682
1/IOB値:0.323
アミノ酸配列(配列表の配列番号1)(国際公開WO2008/103041号公報の配列番号3と同じ。但し末尾のXは「P」に修正)
GAP(GAPGLQGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGPAGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPP)3G
[参考例2] リコンビナントペプチド多孔質体の作製
[PTFE厚・円筒形容器]
 底面厚さ3mm、直径51mm、側面厚さ8mm、高さ25mmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製円筒カップ状容器を用意した。円筒カップは曲面を側面としたとき、側面は8mmのPTFEで閉鎖されており、底面(平板の円形状)も3mmのPTFEで閉鎖されている。一方、上面は開放された形をしている。よって、円筒カップの内径は43mmになっている。以後、この容器のことをPTFE厚・円筒形容器と呼称する。
[アルミ硝子板・円筒形容器]
 厚さ1mm、直径47mmのアルミ製円筒カップ状容器を用意した。円筒カップは曲面を側面としたとき、側面は1mmのアルミで閉鎖されており、底面(平板の円形状)も1mmのアルミで閉鎖されている。一方、上面は開放された形をしている。また、側面の内部にのみ、肉厚1mmのテフロン(登録商標)を均一に敷き詰め、結果として円筒カップの内径は45mmになっている。また、この容器の底面にはアルミの外に2.2mmの硝子板を接合した状態にしておく。以後、この容器のことをアルミ硝子・円筒形容器と呼称する。
[温度差の小さい凍結工程、および乾燥工程]
 PTFE厚・円筒形容器またはアルミ硝子板・円筒形容器にCBE3水溶液を流し込み、真空凍結乾燥機(TF5-85ATNNN:宝製作所)内で冷却棚板を用いて底面からCBE3水溶液を冷却した。この際の容器、CBE3水溶液の最終濃度、液量、および棚板温度の設定の組み合わせは、以下に記載の通りで用意した。
条件A:
 PTFE厚・円筒形容器、CBE3水溶液の最終濃度4質量%、水溶液量4mL。棚板温度の設定は、-10℃になるまで冷却し、-10℃で1時間、その後-20℃で2時間、さらに-40℃で3時間、最後に-50℃で1時間凍結を行った。本凍結品はその後、棚板温度を-20℃設定に戻してから-20℃で24時間の真空乾燥を行い、24時間後にそのまま真空乾燥を続けた状態で棚板温度を20℃へ上昇させ、十分に真空度が下がる(1.9×105Pa)まで、さらに20℃で48時間の真空乾燥を実施した後に、真空凍結乾燥機から取り出した。それによって多孔質体を得た。
条件B:
 アルミ・硝子板・円筒形容器、CBE3水溶液の最終濃度4質量%、水溶液量4mL。
 棚板温度の設定は、-10℃になるまで冷却し、-10℃で1時間、その後-20℃で2時間、さらに-40℃で3時間、最後に-50℃で1時間凍結を行った。本凍結品はその後、棚板温度を-20℃設定に戻してから-20℃で24時間の真空乾燥を行い、24時間後にそのまま真空乾燥を続けた状態で棚板温度を20℃へ上昇させ、十分に真空度が下がる(1.9×105Pa)まで、さらに20℃で48時間の真空乾燥を実施した後に、真空凍結乾燥機から取り出した。それによって多孔質体を得た。
条件C:
 PTFE厚・円筒形容器、CBE3水溶液の最終濃度4質量%、水溶液量10mL。棚板温度の設定は、-10℃になるまで冷却し、-10℃で1時間、その後-20℃で2時間、さらに-40℃で3時間、最後に-50℃で1時間凍結を行った。本凍結品はその後、棚板温度を-20℃設定に戻してから-20℃で24時間の真空乾燥を行い、24時間後にそのまま真空乾燥を続けた状態で棚板温度を20℃へ上昇させ、十分に真空度が下がる(1.9×105Pa)まで、さらに20℃で48時間の真空乾燥を実施した後に、真空凍結乾燥機から取り出した。それによって多孔質体を得た。
[各凍結工程での温度測定]
 条件A~条件Cのそれぞれについて、溶液内で冷却側から最も遠い場所の液温(非冷却面液温)として容器内の円中心部の水表面液温を、また、溶液内で冷却側に最も近い液温(冷却面液温)として容器内の底部の液温を測定した。
 その結果、それぞれの温度とその温度差のプロファイルは図1~図3の通りとなった。
 図1、図2、図3から条件A、条件B、条件Cでは棚板温度-10℃設定区間(-20℃に下げる前)において液温が融点である0℃を下回り、かつその状態で凍結が起こっていない(未凍結・過冷却)状態であることがわかる。また、この状態で、冷却面液温と非冷却面液温の温度差が2.5℃以下となっていた。なお、本明細書において、「温度差」とは、「非冷却面液温」-「冷却面液温」を意味する。その後、棚板温度を-20℃へ更に下げていくことによって、液温が0℃付近へ急激に上昇するタイミングが確認され、ここで凝固熱が発生し凍結が開始されたことが分かる。また、そのタイミングで実際に氷形成が始まっていることも確認できた。その後、温度は0℃付近を一定時間経過していく。ここでは、水と氷の混合物が存在する状態となっていた。最後0℃から再び温度降下が始まるが、この時、液体部分はなくなり氷となっている。従って、測定している温度は氷内部の固体温度となり、つまり液温ではなくなる。
 以下に、条件A、条件B、条件Cについて、非冷却面液温が融点(0℃)になった時の温度差、棚板温度を-10℃から-20℃へ下げる直前の温度差と、凝固熱発生直前の温度差を記載する。なお、本発明で言う「直前の温度差」とは、イベント(凝固熱発生等)の1秒前~20秒前までの間で検知可能な温度差の内、最も高い温度のことを表している。
条件A
非冷却面液温が融点(0℃)になった時の温度差:1.1℃
-10℃から-20℃へ下げる直前の温度差:0.2℃
凝固熱発生直前の温度差:1.1℃
条件B
非冷却面液温が融点(0℃)になった時の温度差:1.0℃
-10℃から-20℃へ下げる直前の温度差:0.1℃
凝固熱発生直前の温度差:0.9℃
条件C
非冷却面液温が融点(0℃)になった時の温度差:1.8℃
-10℃から-20℃へ下げる直前の温度差:1.1℃
凝固熱発生直前の温度差:2.1℃
[参考例3]生体親和性高分子ブロックの作製(多孔質体の粉砕と架橋)
 参考例2で得られた条件Aおよび条件BのCBE3多孔質体をニューパワーミル(大阪ケミカル、ニューパワーミルPM-2005)で粉砕した。粉砕は、最大回転数で1分間×5回、計5分間の粉砕で行った。得られた粉砕物について、ステンレス製ふるいでサイズ分けし、25~53μm、53~106μm、106~180μmの未架橋ブロックを得た。その後、減圧下160℃で熱架橋(架橋時間は8時間、16時間、24時間、48時間、72時間、96時間の6種類を実施した)を施して、生体親和性高分子ブロック(CBE3ブロック)を得た。
 以下、48時間架橋を施した条件Aの多孔質体由来ブロックをE、48時間架橋を施した条件Bの多孔質体由来ブロックをFと称する。EおよびFは温度差の小さい凍結工程により製造した多孔質体から作られた温度差小ブロックである。なお、架橋時間の違いは本実施例の評価においては性能に影響が見られなかったため、以後、48時間架橋したものを代表として使用した。また、EおよびFでは性能に差が見られなかった。以下の参考例、実施例および比較例では、条件A、サイズ53~106μm、架橋時間48時間で作製した生体親和性高分子ブロックを使用した。
[参考例4]生体親和性高分子ブロックのタップ密度測定
 タップ密度は、ある体積にどれくらいのブロックを密に充填できるかを表す値であり、値が小さいほど、密に充填できない、すなわちブロックの構造が複雑であると言える。タップ密度は、以下のように測定した。まず、ロートの先にキャップ(直径6mm、長さ21.8mmの円筒状:容量0.616cm3)が付いたものを用意し、キャップのみの質量を測定した。その後、ロートにキャップを付け、ブロックがキャップに溜まるようにロートから流し込んだ。十分量のブロックを入れた後、キャップ部分を200回、机などの硬いところにたたきつけ、ロートをはずし、スパチュラですりきりにした。このキャップにすりきり一杯入った状態で質量を測定した。キャップのみの質量との差からブロックのみの質量を算出し、キャップの体積で割ることで、タップ密度を求めた。
 その結果、参考例3の生体親和性高分子ブロックのタップ密度は98mg/cm3であった。
[参考例5] 生体親和性高分子ブロックの架橋度測定
 参考例3で架橋したブロックの架橋度(1分子当たりの架橋数)を算出した。測定はTNBS(2,4,6-トリニトロベンゼンスルホン酸)法を用いた。
<サンプル調製>
 ガラスバイアルに、サンプル(約10mg)、4質量%NaHCO3水溶液(1mL)および1質量%のTNBS水溶液(2mL)を添加し、混合物を37℃で3時間振とうさせた。その後、37質量%塩酸(10mL)および純水(5mL)を加えた後、混合物を37℃で16時間以上静置し、サンプルとした。
<ブランク調整>
 ガラスバイアルに、サンプル(約10mg)、4質量%NaHCO3水溶液(1mL)および1質量%TNBS水溶液(2mL)を添加し、直後に37質量%塩酸(3mL)を加え、混合物を37℃で3時間振とうした。その後、37質量%塩酸(7mL)および純水(5mL)を加えた後、混合物を37℃で16時間以上静置し、ブランクとした。
 純水で10倍希釈したサンプル、および、ブランクの吸光度(345nm)を測定し、以下の(式2)、および(式3)から架橋度(1分子当たりの架橋数)を算出した。
(式2) (As-Ab)/14600×V/w
(式2)は、リコンビナントペプチド1g当たりのリジン量(モル等量)を示す。
(式中、Asはサンプル吸光度、Abはブランク吸光度、Vは反応液量(g)、wはリコンビナントペプチド質量(mg)を示す。)
(式3) 1-(サンプル(式2)/未架橋リコンビナントペプチド(式2))×34
(式3)は、1分子あたりの架橋数を示す。
 その結果、参考例3の生体親和性高分子ブロックの架橋度は、4.2であった。
[参考例6] 生体親和性高分子ブロックの吸水率測定
 参考例3で作製した生体親和性高分子ブロックの吸水率を算出した。
 25℃において、3cm×3cmのナイロンメッシュ製の袋の中に、生体親和性高分子ブロック約15mgを充填し、2時間イオン交換水中で膨潤させた後、10分風乾させた。それぞれの段階において質量を測定し、(式4)に従って、吸水率を求めた。
(式4)
 吸水率=(w2-w1-w0)/w0
(式中、w0は、吸水前の材料の質量、w1は吸水後の空袋の質量、w2は吸水後の材料を含む袋全体の質量を示す。)
 その結果、参考例3のブロックの吸水率は、786%であった。
[参考例7] 細胞構造体の作製
 マウス脂肪由来間葉系幹細胞(mADSC)を10%FBS(ウシ胎児血清)含有のD-MEM培地(ダルベッコ改変イーグル培地)に懸濁し、そこに参考例3で作製した生体親和性高分子ブロック(53-106μm)を加えて、最終的にmADSC(1.2×108cells)と生体親和性高分子ブロック(0.25mg)が4mLの培地に懸濁された状態で、細胞非接着性の35mmディッシュであるEZSPHERE(登録商標)ディッシュType903(スフェロイドウェル口径800μm、スフェロイドウェル深さ300μm、スフェロイドウェル数~約1,200ウェル。底面が窪み部を有する培養面であり、培養面の周縁に立設される側外壁部を有する。AGCテクノグラス製)に播種した。上記ディッシュをCO2インキュベーターで37℃で48時間静置することで、約1,200個の均一な細胞構造体を取得した。
[参考例8]免疫隔離膜の作製と孔径評価
<多孔質膜の作製>
 ポリスルホン(ソルベイ社製P3500)15質量部、ポリビニルピロリドン(日本触媒社製K-30)15質量部、塩化リチウム1質量部、および水2質量部をN-メチル-2-ピロリドン67質量部に溶解して製膜原液を得た。この製膜原液をPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム表面に乾燥厚み50μmとなるようなウェット膜厚で流延した。上記流延した液膜表面に30℃、相対湿度80%RHに調節した空気を2m/秒で5秒間当てた。その後直ちに水を満たした65℃の凝固液槽に浸漬した。PETフィルムを剥離して多孔質膜を得た。その後、80℃のジエチレングリコール浴に120秒間つけ、その後純水で洗浄し、乾燥厚み50μmの多孔質膜を得た。この多孔質膜を免疫隔離膜とした。
<バブルポイント評価>
 バブルポイントは、パームポロメータ(西華産業製 CFE-1200AEX)を用いた細孔径分布測定試験において、GALWICK(Porous Materials,Inc社製)に完全に濡らした膜のサンプルに対して空気圧を5cm3/分で増大させて評価した。
 参考例8の多孔質膜のバブルポイントは0.58kg/cm2であった。
<厚みおよび孔径評価>
 多孔質膜の厚みを膜断面のSEM撮影写真を用いて測定した。
 多孔質膜の厚み方向の孔径の比較を、膜断面のSEM撮影写真を膜の厚み方向に20分割したときの19本の分割線における孔径の比較により行なった。分割線と交差するまたは接する孔を連続して50個以上選択し、それぞれの孔径を測定し、平均値を算出して平均孔径とする。ここで、孔径は、選択された孔が分割線と交差する部分の長さではなく、膜断面のSEM撮影写真からデジタイザーで孔をなぞり面積を算出し、得られた面積を真円の面積として算出される直径を用いる。このとき、孔が大きく、50個以上選択できない分割線については、膜断面を得るSEM撮影写真の視野を広げて50個測定するものとする。得られた平均孔径を分割線ごとで比較することにより膜の厚み方向の孔径の比較を行なった。そのとき最も小さな平均孔径を緻密部位の平均孔径とした。
 多孔質膜の緻密部位の厚みは以下の式から算出した。
(式)膜厚×[(最小孔径×1.3倍以内の孔径となる分割線の数)÷19]
 膜断面のSEM撮影写真を図4、厚さ方向の孔径分布を図5に示す。参考例8の多孔質膜の厚みおよび孔径評価の結果は以下であった。
多孔質膜の厚み:55μm
緻密部位の平均孔径(多孔質膜の最小孔径の平均値):0.8μm
多孔質膜の最小孔径と最大孔径の比:7.5
緻密部位の厚み:10.5μm
 図5より、参考例8の多孔質膜は、分割線No.5~8が緻密部位であり、本明細書の段落番号0097の定義から、分割線No.1~5および分割線No.8~19において、「緻密部位から膜の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している」と判断できる。
[参考例9]細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)の作製
 参考例8で作製したポリスルホン多孔質膜を3cm×5cmに切り出した。製造時に空気を当てた側の面を内側にして2つ折りにした。
 その後、富士インパルス社製茶袋シーラー(T-230K)を用い、3cm×2.5cmの長方形の長辺2辺および短辺1辺の3辺を、260℃に加熱した。なお温度は熱電対で測定した。その後Intramedicポリエチレンチューブ(PE200)の内側に金属棒を挿した状態で残った1辺に挿入し、その状態で同じシーラーを用いてそれぞれ、同じ温度で加熱した。その後、端部封止部の幅が1mmになるように周囲部をナイフで切断し、1cm×2cmとなるような細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)を作製した。作製方法を図6に示す。
[参考例10]免疫隔離膜の作製と孔径評価
 ポリスルホン(ソルベイ社製P3500)15質量部、ポリビニルピロリドン(日本触媒社製K-30)15質量部、塩化リチウム1質量部、および水2質量部をN-メチル-2-ピロリドン67質量部に溶解して製膜原液を得た。この製膜原液をPETフィルム表面に乾燥厚み83μmとなるようなウェット膜厚で流延した。上記流延した液膜表面に30℃、相対湿度57%RHに調節した空気を2m/秒で5秒間当てた。その後直ちに水を満たした70℃の凝固液槽に浸漬した。PETフィルムを剥離して多孔質膜を得た。その後、80℃のジエチレングリコール浴に120秒間つけ、その後純水で洗浄し、多孔質膜を得た。この多孔質膜を免疫隔離膜とした。
 参考例10の多孔質膜のバブルポイントは0.66kg/cm2であった。
 参考例8と同様に、厚みおよび孔径を評価した。膜断面のSEM撮影写真を図7、厚さ方向の孔径分布を図8に示す。参考例10の多孔質膜の厚みおよび孔径評価の結果は以下であった。
多孔質膜の厚み:85μm
緻密部位の平均孔径(多孔質膜の最小孔径の平均値):0.73μm
多孔質膜の最小孔径と最大孔径の比:11.1
緻密部位の厚み:21.8μm
 図8より、参考例10の多孔質膜は、分割線No.4~8が緻密部位であり、本明細書の段落番号0097の定義から、分割線No.1~4および分割線No.8~19において、「緻密部位から膜の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している」と判断できる。
[参考例11]細胞移植用デバイスの作製
 多孔質膜として参考例8で作製したポリスルホン多孔質膜の代わりに参考例10で作製したポリスルホン多孔質膜を用いて、参考例9と同様に細胞移植用デバイスを作製した。
[参考例12]免疫隔離膜の作製と孔径評価
 ポリスルホン(ソルベイ社製 P3500)18質量部、ポリビニルピロリドン(K-30)12質量部、塩化リチウム0.5質量部、水1質量部をN-メチル-2-ピロリドン68.5質量部に溶解して製膜原液を得た。この製膜原液をPETフィルム表面に乾燥厚み130μmとなるようなウェット膜厚で流延した。上記流延した液膜表面に30℃、相対湿度50%RHに調節した空気を2m/秒で5秒間当てた。その後直ちに水を満たした50℃の凝固液槽に浸漬した。PETフィルムを剥離して多孔質膜を得た。その後、80℃のジエチレングリコール浴に120秒間つけ、その後純水で洗浄し、多孔質膜を得た。この多孔質膜を免疫隔離膜とした。
 参考例12の多孔質膜のバブルポイントは1.3kg/cm2であった。
 参考例8と同様に、厚みおよび孔径を評価した。膜断面のSEM撮影写真を図9、厚さ方向の孔径分布を図10に示す。参考例12の多孔質膜の厚みおよび孔径評価の結果は以下であった。
多孔質膜の厚み:142μm
緻密部位の平均孔径(多孔質膜の最小孔径の平均値):0.45μm
多孔質膜の最小孔径と最大孔径の比:12.2
緻密部位の厚み:27.4μm
 図10より、参考例12の多孔質膜は、分割線No.2~5が緻密部位であり、本明細書の段落番号0097の定義から、分割線No.1~2および分割線No.5~19において、「緻密部位から膜の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している」と判断できる。
[参考例13]細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)の作製
 多孔質膜として参考例8で作製したポリスルホン多孔質膜の代わりに参考例12で作製したポリスルホン多孔質膜を用いて、参考例9と同様に細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)を作製した。
[実施例1]生体内でのデバイス周囲への血管誘導能評価
 参考例9、11および13で作製した細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)に参考例7で作製したmADSCの細胞構造体を1,600個封入し、注入部を封止して細胞移植用デバイス(血管新生剤)を完成させた。それらを、NOD/SCIDマウスの背部皮下に埋植し、2週経過後に移植部位の組織切片を作製し、組織学的な評価を実施した。2個体に移植した代表的な組織標本を図11に示した。その結果、間葉系幹細胞(MSC)の細胞構造体を含む細胞移植用デバイスでは、デバイス近傍に局所的に多数の新生血管が誘導されていることが分かった。
[比較例1]生体内でのデバイス周囲への血管誘導能評価
 参考例7で作製したmADSCの細胞構造体のみをNOD/SCIDマウスの背部皮下に埋植し、2週経過後に移植部位の組織切片を作製し、組織学的な評価を実施した。2個体に移植した代表的な組織標本を図12に示した。その結果、間葉系幹細胞(mADSC)の細胞構造体のみでは、新生血管はランダムな部位に誘導された。
[比較例2]生体内でのデバイス周囲への血管誘導能評価
 参考例9、11、13で作製した細胞移植用デバイスをNOD/SCIDマウスの背部皮下に埋植し、2週経過後に移植部位の組織切片を作製し、組織学的な評価を実施した。2個体に移植した代表的な組織標本を図13に示した。その結果、間葉系幹細胞(mADSC)の細胞構造体を含まない細胞移植用デバイスでは、新生血管の誘導は非常に少ないことが分かった。
[実施例2]
 実施例1および比較例1、2の結果について、視野当りの血管の総面積、および視野当りの血管本数で定量評価を行った。評価に当たっては4個体のデータを解析し、平均値と標準偏差を算出した。結果、「細胞構造体+細胞移植用デバイス」(実施例1)の移植結果では、デバイスの周囲において、視野当りの血管総面積が13,391±4,329μm2で、視野当りの血管本数が28.5±7.0本となった。一方で「細胞構造体のみ」(比較例1)の移植結果では、視野当りの血管総面積が1,571±1,264μm2で、視野当りの血管本数が8.0±3.2本となった。「細胞移植用デバイスのみ」(比較例2)の移植結果では、視野当りの血管総面積が3,519±3,826μm2で、視野当りの血管本数が8.5±7.1本となった。このことから、「細胞構造体+細胞移植用デバイス」では、「細胞構造体のみ」または「細胞移植用デバイスのみ」に比べて、デバイス周囲において顕著に多くの新生血管を誘導していることが定量的にも明らかとなった。図14~17を参照。尚、統計学的解析についてもt検定により、血管総面積の評価結果、血管本数の評価結果いずれとも、「細胞構造体のみ」または「細胞移植用デバイスのみ」と「細胞構造体+細胞移植用デバイス」では有意な差のあることが分かった。(p<0.05)
[実施例3]生体内でのデバイス周囲への血管誘導能評価(レシピエント動物違い)
 参考例9で作製した細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)に参考例7で作製したmADSCの細胞構造体を1,600個封入し、注入部を封止して細胞移植用デバイスを完成させた。それらを、C57BL/6マウスの背部皮下に埋植し、2週経過後に移植部位の組織切片を作製し、組織学的な評価を実施した。尚、参考例9で作製した細胞移植用デバイスのみを移植した場合と比較した組織標本を図18に示した。その結果、細胞構造体を含む細胞移植用デバイスでは、C57BL/6マウスに移植した場合でも、細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)を移植した場合と比べて、デバイス近傍に多数の新生血管が誘導されることが分かった。
[参考例14] スフェロイドの作製
 マウス脂肪由来間葉系幹細胞(mADSC)1.2×108cellsを10%FBS(ウシ胎児血清)含有のD-MEM培地(ダルベッコ改変イーグル培地)に4mLに懸濁された状態で、細胞非接着性の35mmディッシュであるEZSPHERE(登録商標)ディッシュType903(スフェロイドウェル口径800μm、スフェロイドウェル深さ300μm、スフェロイドウェル数~約1,200ウェル。底面が窪み部を有する培養面であり、培養面の周縁に立設される側外壁部を有する。AGCテクノグラス製)に播種した。上記ディッシュをCO2インキュベーターで37℃で48時間静置することで、約1,200個の均一なスフェロイドを取得した。
[実施例4]生体内でのデバイス周囲への血管誘導能評価
 参考例9で作製した細胞移植用デバイス(免疫隔離膜のみ)に参考例14で作製したmADSCのスフェロイドを1,600個封入し、注入部を封止して細胞移植用デバイス(血管新生剤)を完成させた。それらを、C57BL/6マウスの背部皮下に埋植し、2週経過後に移植部位の組織切片を作製し、組織学的な評価を実施した。2個体に移植した代表的な組織標本を図19に示した。その結果、間葉系幹細胞(MSC)を含む細胞移植用デバイスでは、デバイス近傍に新生血管が誘導されることが分かった。
[実施例5]
 実施例4の結果について、視野当りの血管の総面積、および視野当りの血管本数で定量評価を行った。評価に当たっては4個体のデータを解析し、平均値と標準偏差を算出した。結果、「細胞+細胞移植用デバイス」(実施例4)の移植結果では、視野当りの血管総面積が5871±1053μm2で、視野当りの血管本数が16±5.6本となった。実施例2および実施例4の結果から、「細胞+細胞移植用デバイス」では「細胞移植用デバイスのみ」に比べて、多くの新生血管を誘導していることが明らかとなった(図20および図21を参照)。

Claims (15)

  1. (A)間葉系幹細胞、および(B)前記間葉系幹細胞を内包する免疫隔離膜、を含む血管新生剤。
  2. 前記間葉系幹細胞が、脂肪由来間葉系幹細胞または骨髄由来間葉系幹細胞である、請求項1に記載の血管新生剤。
  3. 前記免疫隔離膜が、ポリマーを含む多孔質膜である、請求項1または2に記載の血管新生剤。
  4. 前記多孔質膜の最小孔径が0.02μm~1.5μmである、請求項3に記載の血管新生剤。
  5. 前記多孔質膜の厚みが10μm~250μmである、請求項3または4に記載の血管新生剤。
  6. 前記多孔質膜が、孔径が最小となる層状の緻密部位を内部に有し、前記緻密部位から前記多孔質膜の少なくとも一方の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している、請求項3から5の何れか一項に記載の血管新生剤。
  7. 前記緻密部位の厚みが0.5μm~30μmである、請求項6に記載の血管新生剤。
  8. 前記多孔質膜の最小孔径と最大孔径との比が3.0~20.0である、請求項3から7の何れか一項に記載の血管新生剤。
  9. 前記多孔質膜が少なくとも一種のポリスルホンおよびポリビニルピロリドンを含む、請求項3から8の何れか一項に記載の血管新生剤。
  10. 間葉系幹細胞が、複数個の生体親和性高分子ブロックと、少なくとも一種の複数個の間葉系幹細胞とを含み、複数個の前記間葉系幹細胞の隙間に、少なくとも1個の前記生体親和性高分子ブロックが配置されている細胞構造体として、含まれている、請求項1から9の何れか一項に記載の血管新生剤。
  11. 前記生体親和性高分子ブロック一つの大きさが20μm以上200μm以下である、請求項10に記載の血管新生剤。
  12. 前記生体親和性高分子ブロックにおいて、生体親和性高分子が熱、紫外線または酵素により架橋されている、請求項10または11に記載の血管新生剤。
  13. 前記生体親和性高分子ブロックが不定形である、請求項10から12の何れか一項に記載の血管新生剤。
  14. 前記細胞構造体が、細胞1個当り0.0000001μg以上1μg以下の生体親和性高分子ブロックを含む、請求項10から13の何れか一項に記載の血管新生剤。
  15. 間葉系幹細胞を免疫隔離膜で内包する工程を含む、請求項1から14の何れか一項に記載の血管新生剤の製造方法。
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