Способы и аппараты для подготовки клеточных популяций для клеточной терапии - RU2018102213A

1. Аппарат, содержащий

питающую пластину для впуска жидкости;

базовую пластину; и

несколько промежуточных пластин, расположенных между питающей пластиной для впуска жидкости и базовой пластиной, причем каждая из нескольких промежуточных пластин содержит:

первый конец, второй конец, первую сторону и вторую сторону;

распределительный канал со стороны первого конца; и

собирающий канал со стороны второго конца, при этом

распределительный канал проходит от первой стороны до второй стороны промежуточной пластины; и

собирающий канал проходит от первой стороны до второй стороны промежуточной пластины.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что

распределительный канал каждой промежуточной пластины имеет первую длину;

собирающий канал каждой промежуточной пластины имеет вторую длину;

каждая из промежуточных пластин имеет ширину от первой стороны до второй стороны;

первая длина распределительного канала проходит через большую часть ширины промежуточной пластины; и

вторая длина собирающего канала проходит через большую часть ширины промежуточной пластины.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что

распределительный канал каждой промежуточной пластины имеет первую длину;

собирающий канал каждой промежуточной пластины имеет вторую длину;

каждая из промежуточных пластин имеет ширину от первой стороны до второй стороны;

первая длина распределительного канала проходит через по меньшей мере 70 процентов ширины промежуточной пластины; и

вторая длина собирающего канала проходит через по меньшей мере 70 процентов ширины промежуточной пластины.

4. Аппарат по п. 1, дополнительно содержащий

резервуар;

первую трубку; и

вторую трубку, причем

питающая пластина для впуска жидкости содержит первый впуск для жидкости, первый выпуск для жидкости, второй впуск для жидкости и второй выпуск для жидкости;

резервуар соединен с первым впуском для жидкости посредством первой трубки;

резервуар соединен со вторым выпуском для жидкости посредством второй трубки.

5. Аппарат по п. 4, дополнительно содержащий насос, соединенный с первым выпуском для жидкости и вторым впуском для жидкости питающей пластины для впуска жидкости.

6. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что насос содержит

ролик; и

гибкую трубку, причем гибкая трубка соединена с первым выпуском для жидкости и вторым впуском для жидкости питающей пластины для впуска жидкости.

7. Аппарат по п. 5, дополнительно содержащий электродвигатель, соединенный с роликом.

8. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что насос выполнен с возможностью во время использования:

прокачивать жидкость из резервуара через первый впуск для жидкости и первый выпуск для жидкости;

направлять жидкость через второй впуск для жидкости, через несколько промежуточных пластин, из второго выпуска и назад в резервуар.

9. Аппарат по п. 8, отличающийся тем, что скорость жидкости через второй впуск для жидкости контролируется скоростью вращения ролика насоса.

10. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что несколько промежуточных пластин включают по меньшей мере три промежуточные пластины.

11. Система для подготовки клеток, содержащая

базу;

несколько модульных аппаратов для подготовки клеток, соединенных с базой, причем каждый модульный аппарат для подготовки клеток содержит:

питающую пластину для впуска жидкости;

базовую пластину; и

несколько промежуточных пластин, расположенных между питающей пластиной для впуска жидкости и базовой пластиной;

резервуар; и

насос.

12. Система для подготовки клеток по п. 11, отличающаяся тем, что несколько модульных аппаратов для подготовки клеток включают по меньшей мере три модульных аппарата для подготовки клеток.

13. Система для подготовки клеток по п. 11, отличающаяся тем, что во время использования несколько модульных аппаратов для подготовки клеток выполнены с возможностью работать параллельно для подготовки клеток.

14. Система для подготовки клеток по п. 11, отличающаяся тем, что несколько промежуточных пластин включают по меньшей мере три промежуточные пластины.

15. Система для подготовки клеток по п. 11, отличающаяся тем, что каждая из промежуточных пластин среди нескольких промежуточных пластин содержит

первый конец, второй конец, первую сторону и вторую сторону;

распределительный канал со стороны первого конца; и

собирающий канал со стороны второго конца, при этом

распределительный канал проходит от первой стороны до второй стороны промежуточной пластины; и

собирающий канал проходит от первой стороны до второй стороны промежуточной пластины.

16. Система для подготовки клеток по п. 15, отличающаяся тем, что

распределительный канал каждой промежуточной пластины имеет первую длину;

собирающий канал каждой промежуточной пластины имеет вторую длину;

каждая из промежуточных пластин имеет ширину от первой стороны до второй стороны;

первая длина распределительного канала проходит через большую часть ширины промежуточной пластины; и

вторая длина собирающего канала проходит через большую часть ширины промежуточной пластины.

17. Система для подготовки клеток по п. 15, отличающаяся тем, что

распределительный канал каждой промежуточной пластины имеет первую длину;

собирающий канал каждой промежуточной пластины имеет вторую длину;

каждая из промежуточных пластин имеет ширину от первой стороны до второй стороны;

первая длина распределительного канала проходит через по меньшей мере 70 процентов ширины промежуточной пластины; и

вторая длина собирающего канала проходит через по меньшей мере 70 процентов ширины промежуточной пластины.

18. Система для подготовки клеток по п. 11, отличающаяся тем, что каждый модульный аппарат для подготовки клеток дополнительно содержит

первую трубку; и

вторую трубку, причем

питающая пластина для впуска жидкости содержит первый впуск для жидкости, первый выпуск для жидкости, второй впуск для жидкости и второй выпуск для жидкости;

резервуар соединен с первым впуском для жидкости посредством первой трубки; и

резервуар соединен со вторым выпуском для жидкости посредством второй трубки.

19. Система для подготовки клеток по п. 18, отличающаяся тем, что насос каждого модульного аппарата для подготовки клеток соединен с первым выпуском для жидкости и вторым впуском для жидкости питающей пластины для впуска жидкости.

20. Система для подготовки клеток по п. 11, отличающаяся тем, что насос содержит

ролик; и

гибкую трубку, причем гибкая трубка соединена с первым выпуском для жидкости и вторым впуском для жидкости питающей пластины для впуска жидкости.

21. Система для подготовки клеток по п. 20, дополнительно содержащая электродвигатель, соединенный с роликом.

22. Аппарат по п. 21, отличающийся тем, что скорость жидкости через второй впуск для жидкости контролируется скоростью вращения ролика насоса.

23. Система для подготовки клеток по п. 20, отличающаяся тем, что насос выполнен с возможностью во время использования:

прокачивать жидкость из резервуара через первый впуск для жидкости и первый выпуск для жидкости;

направлять жидкость через второй впуск для жидкости, через несколько промежуточных пластин, из второго выпуска и назад в резервуар.

24. Аппарат, содержащий

первую крышку, имеющую первый конец, второй конец, стенку между ними, соединитель для впуска жидкости со стороны первого конца, вертикальный канал со стороны первого конца и питающий канал, идущий от соединителя для впуска жидкости к вертикальному каналу для обеспечения жидкостного сообщения между вертикальным каналом и соединителем для впуска жидкости;

вторую крышку, имеющую первый конец, второй конец, стенку между ними, соединитель для выпуска жидкости со стороны второго конца, вертикальный канал со стороны первого конца и сливной канал, идущий от вертикального канала до соединителя для выпуска жидкости для обеспечения жидкостного сообщения между вертикальным каналом и соединителем для выпуска жидкости; и

по меньшей мере один промежуточный модуль, расположенный между стенкой первой крышки и стенкой второй крышки, находящийся в герметичном соединении с каждой из первой крышки и второй крышки после сборки аппарата, при этом каждый промежуточный модуль включает в себя:

рамку, имеющую первый конец, второй конец, барьер между ними с первой стороной, обращенной к стенке первой крышки, и второй стороной, обращенной к стенке второй крышки, причем барьер расположен внутри рамки и между первым концом и вторым концом с образованием первой проточной камеры между стенкой первой крышки и первой стороной барьера промежуточного модуля после герметичного соединения уплотнительной поверхности первой крышки с уплотнительной поверхностью первой стороны промежуточного модуля и также с образованием второй проточной камеры между стенкой второй крышки и второй стороной барьера промежуточного модуля после герметичного соединения уплотнительной поверхности второй крышки с уплотнительной поверхностью второй стороны промежуточного модуля с уплотнительной поверхностью второй крышки с промежуточным модулем;

впускное отверстие для потока в рамке со стороны первого конца промежуточного модуля для герметичного соединения вертикального канала первой крышки после сборки аппарата;

распределительный канал в рамке со стороны первого конца промежуточного модуля и находящийся в жидкостном сообщении с впускным отверстием для потока для распределения потока жидкости, поступающей в распределительный канал из впускного отверстия для потока;

несколько впускных отверстий проточной камеры, расположенных со стороны первого конца промежуточного модуля и находящихся в жидкостном сообщении с распределительным каналом для введения потока жидкости, поступающей в первую и вторую проточные камеры;

несколько сливных отверстий проточной камеры, расположенных со стороны второго конца промежуточного модуля и находящихся в жидкостном сообщении с первой и второй проточными камерами;

собирающий канал, расположенный вдоль второго конца промежуточного модуля и находящийся в жидкостном сообщении с первой и второй проточными камерами;

вертикальный канал со стороны первого конца промежуточного модуля и находящийся в жидкостном сообщении с собирающим каналом и предназначенный для герметичного соединения вертикального канала второй крышки после сборки аппарата;

причем после сборки аппарата с одним или более промежуточными модулями, расположенными между первой крышкой и второй крышкой для герметичного соединения первой стороны уплотнительной поверхности на одном или более промежуточных модулях с уплотнительной поверхностью на первой крышке и также для герметичного соединения второй стороны уплотнительной поверхности на одном или более промежуточных модулях с уплотнительной поверхностью на второй крышке, обеспечивается герметичное соединение впуска на первой крышке с выпуском на второй крышке для обеспечения замкнутого потока жидкости, который включает первую проточную камеру, расположенную между по меньшей мере некоторыми из нескольких питающих отверстий проточной камеры и по меньшей мере некоторыми из нескольких сливных отверстий проточной камеры и между по меньшей мере одной первой стороной промежуточного модуля и первой крышкой, и вторую проточную камеру, расположенную между по меньшей мере некоторыми из нескольких питающих отверстий проточной камеры и по меньшей мере некоторыми из нескольких сливных отверстий проточной камеры и между по меньшей мере одной второй стороной промежуточного модуля и второй крышкой;

при этом несколько питающих отверстий проточной камеры, распределенных вдоль распределительного канала, и несколько сливных отверстий проточной камеры, распределенных вдоль собирающего канала промежуточного модуля, обеспечивают более равномерную локализованную скорость жидкости в пределах проточных камер после обеспечения градиента давления жидкости на впуске и выпуске аппарата.

25. Аппарат по п. 24, дополнительно содержащий

несколько редкоземельных магнитов, встроенных в первую крышку; и

соответствующее количество редкоземельных магнитов, встроенных во вторую крышку;

причем редкоземельные магниты во второй крышке упорядочены так, чтобы совпадать с редкоземельными магнитами, встроенными в первую крышку, чтобы таким образом совместить вторую крышку с первой крышкой и стимулировать магнитное притяжение между каждым из нескольких редкоземельных магнитов в первой крышке с соответствующим одним из нескольких редкоземельных магнитов во второй крышке, и таким образом приложить герметизирующую силу на поверхности раздела между уплотнительной поверхностью первой крышки и первой стороной уплотнительной поверхности одного или более промежуточных модулей и также на поверхности раздела между уплотнительной поверхностью второй крышки и второй стороной уплотнительной поверхности одного или более промежуточных модулей.

26. Аппарат по п. 24, отличающийся тем, что число проточных камер равно числу одного или более промежуточных модулей плюс один.

27. Аппарат по п. 24, отличающийся тем, что по меньшей мере первая крышка и вторая крышка содержат полистирол.

28. Аппарат по п. 24, дополнительно содержащий

зажим для пригонки первого конца ко второму концу для приложения герметизирующей силы на поверхности раздела между уплотнительной поверхностью первой крышки и первой стороной уплотнительной поверхности одного или более промежуточных модулей и также на поверхности раздела между уплотнительной поверхностью второй крышки и второй стороной уплотнительной поверхности одного или более промежуточных модулей.

29. Аппарат по п. 28, отличающийся тем, что зажим представляет собой эластичную ленту.

30. Аппарат по п. 28, отличающийся тем, что зажим содержит элементы, работающие на растяжение, и механический крепеж с болтами для корректировки натяжения зажима.

31. Аппарат по п. 24, отличающийся тем, что первая крышка дополнительно содержит по меньшей мере одно из выступающей кромки и утопленной канавки, идущих около уплотнительной поверхности; и

при этом первая сторона уплотнительной поверхности одного или более промежуточных модулей дополнительно содержит другую одну из выступающей кромки и утопленной канавки для соединения с одной из выступающей кромки и утопленной канавки первой крышки.

32. Аппарат по п. 31, отличающийся тем, что вторая крышка дополнительно содержит по меньшей мере одно из выступающей кромки и утопленной канавки, идущих около уплотнительной поверхности; и

при этом вторая сторона уплотнительной поверхности одного или более промежуточных модулей дополнительно содержит другую одну из выступающей кромки и утопленной канавки для соединения с одной из выступающей кромки и утопленной канавки второй крышки.

33. Аппарат по п. 24, отличающийся тем, что первая крышка, вторая крышка и один или более промежуточных модулей имеют прямоугольную форму.

34. Способ получения подготовленной композиции, включающий

(a) получение исходной популяции стволовых клеток;

(b) культивирование стволовых клеток на субстрате для обеспечения адгезии клеток; и

(c) приложение контролируемого напряжения сдвига к стволовым клеткам с силой, достаточной для получения подготовленной композиции.

35. Способ по п. 34, отличающийся тем, что подготовленная композиция представляет собой популяцию подготовленных стволовых клеток.

36. Способ по п. 35, дополнительно включающий (d) выделение популяции подготовленных стволовых клеток.

37. Способ по п. 34, отличающийся тем, что подготовленная композиция представляет собой композицию подготовленной среды.

38. Способ по п. 37, дополнительно включающий (d) выделение подготовленной среды.

39. Способ по п. 37, отличающийся тем, что подготовленная среда практически не содержит клетки.

40. Способ по п. 34, отличающийся тем, что способ является автоматизированным.

41. Способ по п. 34, отличающийся тем, что этап (с) включает пропускание жидкости через стволовые клетки.

42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что жидкость представляет собой среду для роста.

43. Способ по п. 34, отличающийся тем, что подложка представляет собой поверхность, которая поддерживает рост стволовых клеток в монослое.

44. Способ по п. 43, отличающийся тем, что среда для роста содержит по меньшей мере первый экзогенный цитокин или фактор роста.

45. Способ по п. 44, отличающийся тем, что среда для роста содержит IL1B, TNF-α, IFNγ и/или простагландин.

46. Способ по п. 45, отличающийся тем, что простагландин представляет собой 16,16'-диметилпростагландин E2 (dmPGE2).

47. Способ по п. 43, отличающийся тем, что среда для роста содержит по меньшей мере первый агонист TLR или стимулятор воспаления.

48. Способ по п. 43, отличающийся тем, что среда для роста содержит полиI:C, липополисахарид (ЛПС) или форболмиристатацетат (ФМА).

49. Способ по п. 34, отличающийся тем, что напряжение сдвига представляет собой жидкостное ламинарное напряжение сдвига.

50. Способ по п. 34, отличающийся тем, что напряжение сдвига составляет по меньшей мере 5 дин на квадратный сантиметр.

51. Способ по п. 34, отличающийся тем, что напряжение сдвига составляет по меньшей мере 10 или 15 дин на квадратный сантиметр.

52. Способ по п. 34, отличающийся тем, что этап (с) дополнительно включает воздействие на клетки повышенного давления.

53. Способ по п. 34, отличающийся тем, что приложение контролируемого напряжения сдвига к стволовым клеткам происходит в течение периода от около 1 минуты до около двух дней.

54. Способ по п. 53, отличающийся тем, что приложение контролируемого напряжения сдвига к стволовым клеткам происходит в течение периода от около: 5 минут до около 24 часов; от около 10 минут до около 24 часов; от около 0,5 часа до около 24 часов или от около 1 часа до около 8 часов.

55. Способ по п. 34, отличающийся тем, что стволовые клетки являются клетками человека.

56. Способ по п. 34, отличающийся тем, что стволовые клетки являются индуцированными плюрипотентными стволовыми (иПС) клетками.

57. Способ по п. 34, отличающийся тем, что стволовые клетки являются трансгенными клетками.

58. Способ по п. 34, отличающийся тем, что стволовые клетки являются аутологичными стволовыми клетками.

59. Способ по п. 34, отличающийся тем, что стволовые клетки являются мезенхимальными стволовыми клетками (МСК).

60. Способ по п. 59, дополнительно включающий выделение МСК из ткани.

61. Способ по п. 60, отличающийся тем, что ткань представляет собой костный мозг, пуповинную кровь, периферическую кровь, фаллопиеву трубу, эмбриональную печень, легкое, зубную пульпу, плаценту, адипозную ткань или амниотическую жидкость.

62. Способ по п. 34, отличающийся тем, что подготовленные стволовые клетки характеризуются по меньшей мере в 6 раз большей экспрессией противовоспалительного гена по сравнению с исходной популяцией стволовых клеток.

63. Способ по п. 62, отличающийся тем, что противовоспалительный ген кодирует TSG-6, PGE-2, COX-2, IL1Ra, HMOX-1, LIF или KLF2.

64. Способ по п. 34, отличающийся тем, что напряжение сдвига прикладывают в биореакторной системе.

65. Способ по п. 64, отличающийся тем, что биореакторная система содержит питающую пластину для впуска жидкости, базовую пластину и несколько промежуточных пластин, расположенных между питающей пластиной для впуска жидкости и базовой пластиной.

66. Способ по п. 65, отличающийся тем, что промежуточная пластина содержит первый конец, второй конец, первую сторону и вторую сторону; распределительный канал со стороны первого конца; и собирающий канал со стороны второго конца.

67. Способ по п. 66, отличающийся тем, что распределительный канал проходит от первой стороны до второй стороны промежуточной пластины.

68. Способ по п. 66, отличающийся тем, что собирающий канал проходит от первой стороны до второй стороны промежуточной пластины.

69. Способ по п. 64, отличающийся тем, что биореакторная система дополнительно содержит резервуар, первую трубку и вторую трубку.

70. Способ по п. 69, отличающийся тем, что питающая пластина для впуска жидкости содержит первый впуск для жидкости, первый выпуск для жидкости, второй впуск для жидкости и второй выпуск для жидкости.

71. Способ по п. 69, отличающийся тем, что резервуар соединен с первым впуском для жидкости посредством первой трубки и соединен со вторым выпуском для жидкости посредством второй трубки.

72. Способ по п. 69, отличающийся тем, что биореакторная система дополнительно содержит насос, соединенный с первым выпуском для жидкости и вторым впуском для жидкости питающей пластины для впуска жидкости.

73. Способ по п. 72, отличающийся тем, что насос выполнен с возможностью прокачивать жидкость из резервуара через первый впуск для жидкости и первый выпуск для жидкости и направлять жидкость через второй впуск для жидкости, через несколько промежуточных пластин, из второго выпуска и назад в резервуар.

74. Способ по п. 73, отличающийся тем, что скорость жидкости через второй впуск для жидкости контролируется скоростью вращения ролика насоса.

75. Способ по п. 64, отличающийся тем, что биореакторная система обеспечивает высокое соотношение между периметром граничного слоя потока и площадью поперечного сечения потока.

76. Способ по п. 64, отличающийся тем, что биореакторная система может обеспечивать производство клеток в больших объемах.

77. Композиция терапевтически эффективного количества подготовленных стволовых клеток, полученная способом по п. 34.

78. Способ лечения субъекта, нуждающегося в таком лечении, включающий введение терапевтически эффективного количества подготовленных стволовых клеток, которые были подготовлены под воздействием напряжения сдвига.

79. Способ по п. 78, отличающийся тем, что подготовленные стволовые клетки содержат подготовленные мезенхимальные стволовые клетки.

80. Способ по п. 78, отличающийся тем, что подготовленные стволовые клетки содержат композицию, полученную способом в соответствии с любым из пунктов 34-76.

81. Способ по п. 78, отличающийся тем, что субъект имеет хроническое или острое воспаление, болезнь «трансплантат-против-хозяина», скелетно-мышечную травму, неврологическое повреждение или аутоиммунное расстройство.

82. Способ по п. 78, отличающийся тем, что неврологическое повреждение представляет собой травматическое повреждение головного мозга.

83. Способ по п. 78, отличающийся тем, что подготовленные стволовые клетки вводят в комбинации с одним или более дополнительными терапевтическими агентами.

84. Способ повышения числа клеток CD105⁺ в костном мозге пациента, включающий введение пациенту эффективного количества мезенхимальных стволовых клеток.

85. Способ по п. 84, отличающийся тем, что мезенхимальные стволовые клетки содержат клетки, которые были подготовлены под воздействием напряжения сдвига.

86. Способ по п. 84, отличающийся тем, что мезенхимальные стволовые клетки содержат подготовленную композицию, полученную способом в соответствии с любым из пунктов 34-76.

87. Способ по п. 84, отличающийся тем, что пациент имеет неврологическое повреждение.

88. Способ по п. 87, отличающийся тем, что неврологическое повреждение представляет собой травматическое повреждение головного мозга.

89. Способ по п. 87, отличающийся тем, что пациент страдал от неврологического повреждения в течение менее чем 24 часов до указанного введения.

90. Способ по п. 84, отличающийся тем, что мезенхимальные стволовые клетки вводят системно.

91. Способ по п. 84, отличающийся тем, что мезенхимальные стволовые клетки вводят внутривенно.