[发明专利]用于产生人工骨髓样环境的组合物及其用途

说明书

发明领域

本发明属于细胞生物学和医学领域并涉及产生人工骨髓样环境的组合物和体外方法及其用途。

背景技术

在人体内，在骨腔内存在称为“骨髓微环境”(BME)的特定环境，其构成了用于形成至少十种不同类型的血细胞和为骨再生所需的细胞以及众多干细胞/祖细胞的主要部位，所述干细胞/祖细胞能够产生多种分化细胞。人体健康关键取决于不同血细胞的连续供给，这些血细胞是通过称为“造血作用”的过程生成的。BME可能指导少数可能在体内循环的多能干细胞和祖细胞(SPC)，以产生多至十种不同类型的包含整个造血过程的成熟血细胞。由于SPC广泛地分布在体内，天然机制起作用以a)使得SPC从骨髓外归巢至BME内(称为SPC-归巢)，b)通过促进SPC和BME之间适合的粘附相互作用使得SPC保留在BME内(称为移植)，c)使得静止SPC转化为活化形式以促进它们的增殖，d)使得SPC在面对许多通常为抵触信号时能抗细胞凋亡而存活(称为SPC存活)，e)指导SPC沿着自我更新途径(产生更多的SPC)或谱系定型和分化(产生更多的成熟血细胞)途径增殖。由此，BME在涉及SPC的造血作用中的作用可被解释为是一系列的步骤，该步骤被单独调节并精密平衡，以便确保在个体的整个一生中有效的多谱系血细胞形成。涉及SPC机能(归巢、移植、从静止起活化、诱导活化的SPC静止、细胞存活、自我更新、谱系定型和沿分化的增殖)的整个过程导致持续和最佳的血细胞生成，该过程由BME所调节，但是科学家还不完全了解这种调节中所涉及的确切机制，并且在现有技术中没有能在体外或体内产生BME样环境以调节以上列举的一个或多个步骤以及使多种其它用途能够实现的方法。

到目前为止，现有技术认为存在于骨髓中的佐细胞仅在它们的直接临近区域贡献多种细胞因子和生长调节剂以便形成SPC所需的微环境，并因此以造血作用所需的这些组分的被动源形式起作用。在文献中流行另一种观点，即只有罕见的佐细胞群有能力支持SPC发育。但是，本申请人不同意现有技术的这种看法，并发现如果提供合适的条件，未经选择的佐细胞可向SPC提供高级信号。现在，本申请人开发了有助于形成人工骨髓样环境的组合物，在该人工骨髓样环境中可增强或调节血细胞形成。本发明公开的组合物和方法能使得造血作用的所有步骤都可以被基本改善。此外，本发明强调需要SPC与佐细胞或包含ABME的细胞的短暂接触以便显示预期效应，因而强调佐细胞确实起了积极作用。由此，在现有技术中，试图扩展SPC。但是到目前为止，还没有可能通过在体外产生有效的人工BME来基本改善或调节血细胞形成。本发明满足了这种需求。

发明目的

本发明的主要目的是提供有助于形成人工骨髓样环境的组合物，在该人工骨髓样环境中可增强或调节血细胞形成。

另一目的是提供制备这种环境的方法。

附图说明

图1A-1D：图1显示当将单核细胞接种在不同类型培养基中时造血集落的形成。

图2A-2E：图2B代表通过将MNC与间充质细胞混合而测定的集落形成结果，2C，2D和2E在包括间充质细胞分别与生物、化学或免疫造血调节剂(hematomodulator)的接触步骤之后。图2A显示没有间充质细胞情况下仅从MNC中形成的集落的性质。

图3A-3B显示当单独使用TGFβ1和FGF-2时各自形成的等效的ABME。

图4A-4E显示多种造血调节剂(hematopoietic modulators)对集落形成和造血细胞发育的作用。

图5显示免疫造血调节剂的作用及其功效。

图6(a-c)显示当用适合的造血调节剂处理时，存在于ABME中的间充质细胞表达增加量的趋化分子，如SDF 1α，并由此导致SPC的增强的迁移或归巢和粘附，图6(d-f)。

图7显示通过选择不同造血调节剂的合适组合来调节造血作用。长条代表当使用固定量的MNC时形成的造血集落以及通过采用活化和抑制类型的造血调节剂在造血细胞上形成的ABME。

图8(a-b)显示通过使HSPC与用合适的造血调节剂产生的ABME接触而改变HSPC的谱系定型。

图9(a-d)显示通过用合适的造血调节剂处理细胞存活因子时ABME中细胞存活因子的增加。

图10(a-b)显示通过使用合适的造血调节剂，SPC中自我更新分裂的增加。图10(c)显示在制备的支持自我更新的ABME细胞中，信号分子Jagged1的增加的表达。

图11(a-b)显示通过使用合适的造血调节剂在常氧条件下在细胞中产生低氧环境。