[发明专利]用于工程化的可植入组织和器官的平台及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2011年9月12日的美国申请序列号61/533,761和提交于2011年9月12日的美国申请序列号61/533,766的权益，二者均通过引用整体并入本文。

发明背景

医疗行业面临着许多紧迫的问题。截至2009年12月，有105,305名患者因需要器官移植而在器官分享联合网络(United Network for Organ Sharing，UNOS)上登记。2009年1月至9月之间，只进行了21,423例移植。与进行的移植相比，每年有更多的患者加入UNOS名单，导致等待移植的患者人数净增长。例如，在2008年初，有75,834人因需要肾脏而登记；在当年年底，这个数字已经增长到80,972。当年进行了16,546例肾脏移植，但该名单中增加了33,005名新的患者。UNOS登记需要肾脏的患者在2008年的移植率为20％。等待名单中的患者的死亡率为7％。

发明内容

对能促进再生医学和组织工程学技术应用于缓解对可植入组织和器官的迫切需求的材料、工具和技术存在需求。此外，对适用于创伤修复、组织增大、器官修复和器官置换的可植入组织和器官存在需求。因此，本发明人在此描述了可植入的组织、器官及其制备方法。

一方面，本文公开了包含一个或多个层的、活的三维工程化组织或器官，该一个或多个层的特征在于以下的一项或多项：a)使用时基本无支架(scaffold-free)；和b)生物打印的，该一个或多个层适合于在充分成熟后植入脊椎动物受试者中；条件是该工程化组织或器官的至少一个层包含肌细胞，并且该工程化组织或器官不是血管。在一些实施方案中，至少一个层包含多种细胞类型，该细胞类型相对于彼此空间排列从而构建平面几何形状。在进一步的实施方案中，至少一个层在制作时在其最小维度上为至少100μm厚。在一些实施方案中，该组织或器官包含多个层，至少一个层在组成上或结构上与至少一个其它层不同，以构建层状的几何形状。在进一步的实施方案中，至少一个层在制作时在其最小维度上为至少100μm厚。在一些实施方案中，该组织或器官是囊、片或管，其中所述管不是血管。在一些实施方案中，该组织或器官在使用时基本不含任何预形成的支架。在一些实施方案中，该组织或器官是生物打印的。在一些实施方案中，该一个或多个层生成细胞外基质。在一些实施方案中，该肌细胞是平滑肌细胞。在一些实施方案中，该肌细胞是骨骼肌细胞。在一些实施方案中，该肌细胞是心肌细胞。在一些实施方案中，该肌细胞来源于能够分化成肌细胞的干细胞或祖细胞。在进一步的实施方案中，该干细胞或祖细胞在制作之前、期间或之后分化成肌细胞。在一些实施方案中，该组织或器官进一步包含选自以下的细胞：内皮细胞、神经细胞、周细胞、成纤维细胞、组织特异性上皮细胞、软骨细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞、骨来源的细胞、软组织来源的细胞、间皮细胞、组织特异性基质细胞、干细胞、祖细胞、内胚层来源的细胞、外胚层来源的细胞、中胚层来源的细胞及其组合。在一些实施方案中，除肌细胞以外的细胞被分配到该一个或多个层的至少一个表面上。在进一步的实施方案中，除肌细胞以外的细胞被生物打印到该一个或多个层的至少一个表面上。在一些实施方案中，除肌细胞以外的细胞基本在一个或多个层制作的同时、在一个或多个层制作之后、在一个或多个层成熟期间或在一个或多个层成熟之后被分配到该一个或多个层上。在一些实施方案中，除肌细胞以外的细胞被分配到该一个或多个层上成为约1至约20个细胞厚的细胞层。在一些实施方案中，该一个或多个层基本是平面的。在进一步的实施方案中，该组织或器官是适用于创伤修复、组织置换或组织增大的含肌细胞的片或补片(patch)。在一些实施方案中，该一个或多个层基本上是管状的。在进一步的实施方案中，该组织或器官是输尿管、泌尿导管、肝门十二指肠(portoduodenal)肠导管、输卵管、子宫、气管、支气管、淋巴管、尿道、肠、结肠、食道或其一部分。在一些实施方案中，该一个或多个层基本是囊。在进一步的实施方案中，该组织或器官是胃、膀胱、子宫或胆囊或其一部分。在一些实施方案中，该组织或器官选自：尿道、泌尿导管、肝门十二指肠肠导管、输尿管、膀胱、输卵管、子宫、气管、支气管、淋巴管、食道、胃、胆囊、肠和结肠。

另一方面，本文描述了该组织和/或器官的植入。

另一方面，本文描述了在培养物中维持该组织和/或器官用于离体研究用途。