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公開番号2025083478
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2025038623,2020548895
出願日2025-03-11,2018-12-04
発明の名称スフェロイドを用いた細胞システムならびにそれらの製造方法及び使用方法
出願人ザアドミニストレイターズオブザテューレインエデュケイショナルファンド,アクソシム, インコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C12N 5/071 20100101AFI20250523BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】スフェロイドを用いた細胞システムならびにそれらの製造方法及び使用方法の提供。
【解決手段】本開示は、概括的には細胞培養システムに関し、詳細には、細胞ミエリン形成を含む、イン・ビボ末梢線維の構造的特性及び機能的特性を模倣する構造的特性及び機能的特性の両方を促進する神経細胞の3次元細胞培養システムに関する。本開示は、二重のヒドロゲル構築物及び神経細胞を含むスフェロイドを用いて、細胞内及び細胞外の電気生理学的測定及び記録が可能である、イン・ビトロでの空間的に制御された3次元モデルのための、方法、装置、及びシステムを提供する。上記3次元ヒドロゲル構築物により、組み込む細胞型、幾何学的な製作、及び電気的な操作が可能になり、生理学的に妥当性のある結果を伴う、生体模倣型の神経伸長の培養、撹乱、及び試験を実施可能なシステムを提供する。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
図面に記載の発明
。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
連邦政府による支援を受けた研究に関する表示
本発明は、ＮＩＨＳＴＴＲの補助金第Ｒ４２－ＴＲ００１２７０号に基づく政府の支援を受けてなされた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。
続きを表示（約 3,800 文字）【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は米国を指定国とする国際出願であり、米国特許法第１２０条に基づき出願され、２０１７年１２月４日出願の米国仮出願第６２／５９４，５２５号の優先権を主張し、該仮出願は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【０００３】
本開示は、概括的には細胞培養システムに関し、詳細には、細胞ミエリン形成及び複合活動電位の伝播を含む、イン・ビボ神経線維の構造的特性及び機能的特性を模倣する構造的特性及び機能的特性の両方を促進するスフェロイドの３次元細胞培養システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
長距離にわたる生体電気伝導が最も関連性のある生理学上の結果の１つである末梢神経組織に関しては、卓上型装置を用いた評価として生理学の機能面での再現を行うことは特に困難である。このため、末梢神経の３次元組織モデルは、可溶性の分析対象物が適当な評価尺度（メトリクス）として機能する上皮組織、代謝組織、及び腫瘍組織のモデルと比較して遅れている。最近、多電極アレイ技術によって、環境毒素のスクリーニング、ならびに疾患のモデル化及び治療のための試験への電気生理学的技法の利用が可能になっている。この技法の利用は、末梢神経系（ＰＮＳ）用途及び中枢神経系（ＣＮＳ）用途の研究にとって画期的であるが、上記培養物は解離性の性格をもつことから、集団レベルの環境及び末梢組織として重要なメトリクスを再現することはできない。それに代わって、末梢神経障害及び神経保護を調べる臨床的な方法としては、複合活動電位（ＣＡＰ）の測定による神経伝導検査及び皮膚生検の形態計測的分析を用いた神経線維密度（ＮＦＤ）が挙げられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、特定の組織のみならず３次元構築物も提供する神経系の微小生理学的（ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ）モデルに関する。他のモデル系では、どちらか一方しか提供することができない傾向にある。器官型の組織片は、天然の組織のみならず３次元構築物も提供できるが、これらのモデルは非常に高速処理の分析には適していない。
【０００６】
本開示は、神経細胞、神経節、幹細胞、及び免疫細胞から選択される細胞ならびに／もしくは組織の１種または組み合わせを含む細胞のスフェロイドを含む組成物に関する。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは後根神経節及び三叉神経節から選択される組織を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、グリア細胞、胚細胞、間葉系幹細胞、人工多能性幹細胞由来の細胞、交感ニューロン、副交感ニューロン、脊髄運動ニューロン、中枢神経系ニューロン、末梢神経系ニューロン、腸管神経系ニューロン、運動ニューロン、感覚ニューロン、コリン作動性ニューロン、ＧＡＢＡ作動性ニューロン、グルタミン酸作動性ニューロン、ドーパミン作動性ニューロン、セロトニン作動性ニューロン、介在ニューロン、アドレナリン作動性ニューロン、三叉神経節、星状細胞、乏突起膠細胞、シュワン細胞、ミクログリア細胞、上衣細胞、放射状グリア細胞、衛星細胞、腸管グリア細胞、及び下垂体細胞から選択される１種以上の細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上のグリア細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の胚細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の間葉系幹細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の人工多能性幹細胞由来の細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の副交感ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の脊髄運動ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の中枢神経系ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の末梢神経系ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の腸管神経系ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の運動ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の感覚ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の介在ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上のコリン作動性ニューロンを含む。上記スフェロイドは１種以上のＧＡＢＡ作動性ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上のグルタミン酸作動性ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上のドーパミン作動性ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上のセロトニン作動性ニューロンを含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の三叉神経節細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の星状細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の乏突起膠細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上のシュワン細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上のミクログリア細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の上衣細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の放射状グリア細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の衛星細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の腸管グリア細胞を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは１種以上の下垂体細胞を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、Ｔ細胞、Ｂ細胞、マクロファージ、及び星状細胞から選択される免疫細胞の１種または組み合わせの１種以上を含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、胚性幹細胞、間葉系幹細胞、及び人工多能性幹細胞から選択される幹細胞の１種または組み合わせの１種以上を含む。いくつかの実施形態において、上記神経細胞は、胚性幹細胞、間葉系幹細胞、及び人工多能性幹細胞から選択される幹細胞に由来する。実施形態は、上述の細胞型のそれぞれを、互いに個別にまたは組み合わせで含む。
【０００８】
いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約２００ミクロン～約７００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約１５０ミクロン～約８００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約２００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約３００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約４００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約５００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約６００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約７００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約８００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約９００ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約３５０ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約４５０ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約５５０ミクロンである。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドの径は約６５０ミクロンである。
【０００９】
いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、１種以上の神経細胞及び１種以上のシュワン細胞を、１個のシュワン細胞当り約４個の神経細胞に等しい細胞型の比で含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、１種以上の神経細胞及び１種以上の星状細胞を、１個の星状細胞当り約４個の神経細胞の比で含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、１種以上の神経細胞及び１種以上の星状細胞を、１個の星状細胞当り約１個の神経細胞の比で含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、１種以上の神経細胞及び１種以上のシュワン細胞を、１個のシュワン細胞当り約１０個の神経細胞の比で含む。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは、１種以上の神経細胞及び１種以上のグリア細胞を、１個のグリア細胞当り約４個の神経細胞に等しい比で含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の細胞のいずれか１種以上は人工多能性幹細胞から分化している。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは人工多能性幹細胞及び／または免疫細胞を含まない。いくつかの実施形態において、上記スフェロイドは未分化幹細胞を含まない。
（【００１１】以降は省略されています）

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