Искусственные ткани печени, матриксы искусственных тканей и способы их изготовления - RU2015139558A

1. Искусственная живая трехмерная конструкция печеночной ткани, содержащая по меньшей мере один компартмент, определяющий плоскую структуру, причем внутренняя область такого компартмента ограничена оболочкой; внутренняя область содержит паренхимальные клетки, а оболочка содержит непаренхимальные клетки; причем клетки объединены с образованием живой трехмерной конструкции печеночной ткани; при условии, что по меньшей мере один компонент конструкции получен методом биопринтинга и конструкция к моменту использования по существу не содержит ранее сформированного каркаса.

2. Конструкция по п. 1, в которой паренхимальные клетки получены из одного или нескольких следующих источников: печеночной ткани взрослого млекопитающего; эмбриональной печеночной ткани млекопитающего; эмбриональных стволовых клеток (ESC); гепатоцитоподобных клеток из эмбриональных стволовых клеток, индуцированных мультипотентных стволовых клеток (iPSC); гепатоцитоподобных клеток из индуцированных мультипотентных стволовых клеток; полученных из печени взрослых стволовых клеток/клеток-предшественников, а также стволовых клеток/клеток-предшественников из ткани, отличной от печеночной ткани взрослых.

3. Конструкция по п. 1, в которой непаренхимальные клетки включают один или несколько типов: васкулярные клетки, эндотелиальные клетки, фибробласты, мезенхимальные клетки, иммунные клетки, фибробласты, мезенхимальные клетки, иммунные клетки, клетки Купфера, звездчатые клетки, билиарные эпителиальные клетки, билиарные эпителий-подобные клетки, синусоидальные эндотелиальные клетки, полученные из печени стволовые клетки/клетки-предшественники и стволовые клетки/клетки-предшественники, полученные не из печени.

4. Конструкция по п. 1, включающая множество слоев.

5. Конструкция по п. 4, в которой по меньшей мере один слой композиционно и архитектурно отличается по меньшей мере от одного из других слоев с формированием плоской структуры.

6. Конструкция по п. 1 для применения в улучшении одной или нескольких функций печени человека.

7. Конструкция по п. 6 для имплантации пациенту по месту раны, заболевания или дегенерации.

8. Множество конструкций искусственной живой трехмерной печеночной ткани по п. 1, которое сформировано в форму матрикса для применения в анализах in vitro.

9. Матрикс по п. 8 для применения с одной или несколькими целями: обнаружение лекарства; тестирование лекарства; доклиническое исследование; тестирование токсичности; исследование абсорбции, исследование распределения, исследование метаболизма и тестирование экскреции (ADME); исследование метаболизма лекарства и тестирование фармакокинетики (DMPK); моделирование заболевания; моделирование инфекционного заболевания; моделирование заболевания хозяина; трехмерные биологические исследования и клеточный скрининг.

10. Искусственная живая трехмерная конструкция печеночной ткани, содержащая: один или несколько слоев, каждый из которых содержит один или несколько типов клеток, один или нескольких соединенных друг с другом слоев с образованием живой трехмерной конструкции печеночной ткани, причем такая конструкция имеет по меньшей мере один из:

(a) по меньшей мере из одного слоя, включающего множество клеток разных типов, пространственно расположенных друг относительно друга с образованием плоского слоя; и

(b) множества слоев, по меньшей мере один из которых отличается по своей архитектуре от по меньшей мере одного из других слоев с образованием плоской структуры.

11. Конструкция по п. 10, в которой по меньшей мере один компонент получен методом биопринтинга.

12. Конструкция по п. 10, которая к моменту использования по существу не содержит заранее приготовленного каркаса.

13. Конструкция по п. 10, в которой клетки печени получены из одного или нескольких следующих источников: печеночной ткани взрослого млекопитающего; эмбриональной печеночной ткани млекопитающего; эмбриональных стволовых клеток (ESC); гепатоцитоподобных клеткок из эмбриональных стволовых клеток, индуцированных мультипотентных стволовых клеток (iPSC); гепатоцитоподобных клеток из индуцированных мультипотентных стволовых клеток; полученных из печени взрослых стволовых клеток/клеток-предшественников, а также стволовых клеток/клеток-предшественников из отличной от печеночной ткани взрослых.

14. Конструкция по п. 10, также содержащая один или несколько следующих типов клеток: васкулярные клетки, эндотелиальные клетки, паренхимальные клетки, непаренхимальные клетки, фибробласты, мезенхимальные клетки, иммунные клетки, раковые клетки, клетки Купфера, звездчатые клетки, билиарные клетки, синусоидальные эндотелиальные клетки, полученные из печени стволовые клетки /клетки-предшественники и стволовые клетки/клетки-предшественники, полученные не из печени.

15. Конструкция по п. 10 для применения в улучшении одной или нескольких функций печени человека.

16. Конструкция по п. 15 для имплантации пациенту по месту раны, заболевания или дегенерации.

17. Множество конструкций искусственной живой трехмерной печеночной ткани по п. 10, которое сформировано в форму матрикса для применения в анализах in vitro.

18. Матрикс по п. 17 для применения с одной или несколькими целями: обнаружение лекарства; тестирование лекарства; доклиническое исследование; тестирование токсичности; исследование абсорбции, исследование распределения, исследование метаболизма и тестирование экскреции (ADME); исследование метаболизма лекарства и тестирование фармакокинетики (DMPK); моделирование заболевания; моделирование инфекционного заболевания; моделирование заболевания хозяина; трехмерные биологические исследования и клеточный скрининг.

19. Способ изготовления живой трехмерной конструкции печеночной ткани, включающий:

(a) изготовление одного или нескольких видов биочернил, содержащих непаренхимальные клетки;

(b) изготовление одного или нескольких видов биочернил, содержащих паренхимальные клетки;

(c) нанесение биочернил на подложку; и

(d) инкубирование нанесенных биочернил в течение времени от примерно 1 часа до примерно 30 суток для формирования живой трехмерной конструкции печеночной ткани, включающей по меньшей мере один компартмент, внутренняя часть которого содержит паренхимальные клетки, а оболочка содержит непаренхимальные клетки.

20. Способ по п. 19, в котором непаренхимальные клетки представляют собой клетки одного или нескольких типов: васкулярные клетки, эндотелиальные клетки, паренхимальные клетки, непаренхимальные клетки, фибробласты, мезенхимальные клетки, иммунные клетки, раковые клетки, клетки Купфера, звездчатые клетки, билиарные клетки, синусоидальные эндотелиальные клетки, полученные из печени стволовые клетки/клетки-предшественники и стволовые клетки/клетки-предшественники, полученные не из печени.

21. Способ по п. 19, в котором паренхимальные клетки получены из одного или нескольких следующих источников: печеночной ткани взрослого млекопитающего; эмбриональной печеночной ткани млекопитающего; эмбриональных стволовых клеток (ESC); гепатоцитоподобных клеткок из эмбриональных стволовых клеток, индуцированных мультипотентных стволовых клеток (iPSC); гепатоцитоподобных клеток из индуцированных мультипотентных стволовых клеток; полученных из печени взрослых стволовых клеток/клеток-предшественников, а также стволовых клеток/клеток-предшественников из ткани, отличной от печеночной ткани взрослых.

22. Способ по п. 19, в котором по меньшей мере один компонент получен методом биопринтинга.

23. Способ по п. 19, в котором конструкция к моменту использования по существу не содержит заранее полученного каркаса.

24. Способ по п. 19, в котором конструкция не иннервирована.

25. Способ изготовления живой трехмерной конструкции печеночной ткани, включающий инкубирование одного или нескольких видов нанесенных на подложку биочернил, содержащих непаренхимальные клетки, и одного или нескольких видов биочернил, содержащих паренхимальные клетки, в течение времени от около 1 часа до около 30 суток с образованием живой трехмерной конструкции печеночной ткани, включающей по меньшей мере один компартмент, внутренняя область которого содержит паренхимальные клетки, а оболочка содержит непаренхимальные клетки.

26. Живая трехмерная конструкция печеночной ткани, содержащая один или несколько слоев, причем по меньшей мере один слой содержит по меньшей мере два типа клеток, а именно по меньшей мере паренхимальные печеночные клетки и по меньшей мере непаренхимальные печеночные клетки, причем по меньшей мере два типа клеток пространственно расположены по отношению друг к другу таким образом, что они создают плоскую структуру, в которой по меньшей мере один компартмент содержит паренхимальные печеночные клети и по меньшей мере один компартмент содержит непаренхимальные печеночные клетки, и один или несколько слоев объединены с образованием живой трехмерной конструкции печеночной ткани при условии, что живая трехмерная конструкция печеночной ткани сохраняется по существу жизнеспособной в in vitro культуре в течение по меньшей мере 7 суток и имеет по меньшей мере две из следующих характеристик печени:

(a) синтезирует холестерин;

(b) сохраняет липиды;

(c) сохраняет гликоген;

(d) экспрессирует специфические для печени белки, в том числе два или более из следующих: альбумин, фибриноген, трансферрин, CYP450, альфа-1-антитрипсин, орнитинтранскарбамилазу, гликогенсинтазу, фактор VIII и фактор IX;

(e) реагирует на модуляторы печени, в том числе на один или несколько следующих: гормоны, факторы индукции, токсины, лекарственные препараты, антитела, интерферирующие РНК, малые РНК, блокированные нуклеиновые кислоты, вирусы, бактерии, паразиты и индукторы воспаления;

(f) реагирует на токсины печени, в том числе один или несколько из следующих: ацетаминофен, алкоголь, тровафлоксацин, метотрексат, диклофенак, троглитазон, вальпроевая кислота и амиодарон;

(g) экспрессирует транспортные белки, в том числе один или нескольких из следующих: BSEP, ОАТР1В1, NTCP, PGP, BCRP, ОАТР1В3, АВСВ4, АТР8В1, Multi-Drug Resistance Transporter (MDR);

(h) сохраняет по меньшей мере некоторые неактивные звездчатые клетки после их получения; и

(i) включает капиллярные структуры.

27. Конструкция печеночной ткани по п. 26, которая сохраняется по существу жизнеспособной в in vitro культуре в течение по меньшей мере 14 суток.

28. Конструкция печеночной ткани по п. 26, которая сохраняется по существу жизнеспособной в in vitro культуре в течение по меньшей мере 28 суток.

29. Конструкция печеночной ткани по п. 26, которая сохраняется по существу жизнеспособной в in vitro культуре в течение по меньшей мере 40 суток.

30. Конструкция печеночной ткани по п. 26, в которой по меньшей мере два типа клеток представляют собой клетки, полученные из индуцированных мультипотентных стволовых клеток (iPSC).

31. Конструкция печеночной ткани по п. 26, в которой по меньшей мере два типа клеток представляют собой клетки, полученные из моноцитов или макрофагов.