[发明专利]用于进行间充质干细胞(MSC)生长调节的低硬度凝胶

说明书

发明领域

本发明提供了使用软凝胶调节干细胞发育的方法。具体的，所述的发明提供了用来对所述的干细胞的发育进行调节的方法、组合物以及装置，在所述的方法、组合物以及装置中使用到具有最优化的粘弹性特性的凝胶。

发明的背景技术

成人的间充质干细胞具有自我再生的能力并且分化成间充质组织的多种细胞谱系。因此，已经对这些细胞的临床应用进行了考虑，例如进行受损伤组织的替代或者作为抗癌症试剂的载体。成人间充质干细胞的应用目前仍然被限制在临床前阶段，这在部分上归因于这些细胞在体外发生的迅速老化，这种老化限制了它们的扩张以及工程化。为了克服由加速老化所带来的问题，已经报道了通过端粒酶的转导作用对间充质干细胞进行永生化处理。然而，一旦它们被植入到组织中时，它们不受限制的自我再生能力可能导致失控的生长。事实上，已经在体外装置中观察到了端粒酶转导的间充质干细胞的转化作用。

因此，对于成人间充质干细胞的生长的调节对于它们的临床应用而言是关键步骤之一。

发明概述

本发明提供了使用软凝胶调节干细胞发育的方法。具体的，所述的发明提供了用来对所述的干细胞的发育进行调节的方法、组合物以及装置，在所述的方法、组合物以及装置中使用到具有最优化的粘弹性特性的凝胶。

在另外一种实施方式中，所述的发明提供了一种制造纤维蛋白基质的方法，其中所述的纤维蛋白基质具有在0.1-2.5千帕(kPa)的范围内的硬度，所述的方法包括使一种组合物发生聚合的步骤，其中所述的组合物包括纤维蛋白或者纤维蛋白原蛋白，从而制造出一种柔软的纤维蛋白基质，其中存在于所述柔软的纤维蛋白基质中的所述纤维蛋白或者纤维蛋白原蛋白的浓度为1-20毫克/毫升，并且利用一种包括粘附蛋白的组合物对所述的柔软的纤维蛋白基质进行覆盖。

在另外一种实施方式中，所述的发明提供了一种保存间充质干细胞种群的方法，所述的方法包括在一种凝胶基质中对所述的间充质干细胞种群进行培养的步骤，其中所述的凝胶基质具有在0.1-2.5千帕(kPa)的范围内的硬度。

在另外一种实施方式中，所述的发明提供了一种用于调节间充质干细胞的生长的设备，所述的设备包括：一种具有在0.1-2.5千帕(kPa)的范围内的硬度的凝胶基质；以及一种脂肪细胞诱导培养基，其中所述的凝胶或者基质利用1型胶原质、纤维粘连蛋白或者它们的组合进行了覆盖。

在另外一种实施方式中，所述的发明提供了一种凝胶基质，所述的凝胶基质中包括胶凝剂以及丙烯酰胺-双丙烯酰胺混合物，其中所述的凝胶基质利用1型胶原质、纤维粘连蛋白或者它 们的组合进行了覆盖并且具有在0.1-2.5千帕(kPa)的范围内的硬度。

在一种实施方式中，所述的发明提供了一种对间充质干细胞的发育进行调节的方法，所述的方法包括将所述的间充质干细胞悬浮在一种凝胶基质中的步骤，所述的凝胶基质中包括一种胶凝剂，其中所述的凝胶基质被1型胶原质、纤维粘连蛋白或者它们的组合进行了覆盖并且其中所述的凝胶基质被保持在一种预先确定的硬度下；以及将所述的凝胶基质暴露在一种生长调节因子之中。

在另外一种实施方式中，所述的发明提供了一种在体外诱导或者维持成体干细胞的静止状态并且保持成体干细胞的生物学活性的方法，包括：将所述的成体干细胞与一种凝胶基质进行接触，其中所述的凝胶基质中包括一种细胞外物质，能够与存在于所述的成体干细胞的膜上的整联蛋白发生结合，所述的凝胶基质所具有的弹性与同样类型的体内成体干细胞的主要体内生物学微环境所具有的弹性在本质上是类似的；并且向所述的成体干细胞提供营养物质，用以在体外维持所述成体干细胞的生物学活性。

附图的简要描述

附图1A表示的是聚丙烯酰胺底物的机械性质。对具有一定的丙烯酰胺(利用靠近数据线的百分数进行表示)与双丙烯酰胺(利用交联剂进行表示)的比例范围的聚丙烯酰胺凝胶的剪切模量进行了测量。所述的剪切模量(G’)用帕斯卡(Pascal)进行表示，在聚合物的质量恒定时，交联剂的增加产生增加的剪切模量。将所述的丙烯酰胺的浓度从3％增加至12％，同样生成了在10至50000Pa范围内的高硬度。所述的实线代表的是一种橡胶 样的网状物的理论硬度，如果每个交联具有有效弹性的话。B表示的是存在于坚硬的基质或者柔软的基质之上的人类间充质干细胞(hMSC)的细胞形状以及丝状肌动蛋白(F-actin)结构。C表示的是存在于柔软的凝胶以及玻璃之上的人类间充质干细胞的细胞形状以及丝状肌动蛋白结构。