[发明专利]血管细胞外基质水凝胶

说明书

本文提供了由血管组织制备ECM凝胶的方法。本文还提供了由血管组织制备的ECM组合物，以及这些组合物的使用方法，例如用于治疗动脉瘤，以及用于血管生成或血管再生。

关于联邦资助的说明

本发明是在国立卫生研究院授予的批准号HL127214和HL109132的政府支持下完成的。政府拥有本发明的一定权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年1月13日递交的美国临时专利申请第62/278,065号的权益，其整体通过引用并入本文。

本文提供了制备血管ECM材料如凝胶的方法、血管ECM材料以及该血管ECM材料的使用方法，例如用于治疗动脉瘤和用于血管形成或血管再生。

升主动脉的自由破裂或剥离是在全世界范围内每年多达250万患者中发生的引人关注的临床问题。这样的主动脉病变通常是致命的，可以在毫无征兆的情况下发生，而唯一的治疗选择是紧急的主动脉置换。主动脉壁的生物力学减弱通常是由胸主动脉瘤(TAA)的形成引起的。TAA涉及血管中间基质退变，但动脉瘤形成的诱发机制尚基本上未知。此外，目前还没有已知的对策使主动脉壁缺损的组织再生。血管滋养管的重塑、外膜中的微血管网络以及血管生成信号靶标的表达降低与TAA相关。

细胞外基质(ECM)生物支架是具有内在生物活性和天然结构特征的组织特异性生物材料。这些性质使他们适合作为用于细胞机制生物发现的三维体外细胞培养基底或作为疾病模型。某些脱细胞组织在多种应用中显示出治疗性组织再生的前景。脱细胞天然组织的发展导致了组织工程支架的产生，该支架保留基底膜蛋白如IV型胶原蛋白、层粘连蛋白和纤连蛋白以提高细胞的黏附性并激活影响细胞分化和再生潜力的信号传导。灭菌后ECM生物支架内的生长因子保持它们的生物活性形式，这些生长因子包括转化生长因子β、碱性成纤维细胞生长因子(FGF)、肝细胞生长因子和血管内皮细胞生长因子(VEGF)。此外，ECM生物支架的降解释放激活生物活性的隐窝防御肽(matricryptic peptide)。ECM生物支架通过生长因子的保留和独特的基质依从性来指导干细胞分化，这两者共同构成有利于再生的组织特异性微环境。

发明内容

因此本文提供了由溶解的脉管系统衍生的细胞外基质(ECM)组合物制备水凝胶的方法，该组合物可用作体外细胞培养基底或心血管应用中的组织修复的体内生物材料。血管的细胞外基质(ECM)为包括细胞表型的维持、分化、干细胞的自我更新在内的组织特异性细胞行为提供必要的信号传导并调节整体组织稳态和功能。本发明涉及一种方法，其中来自血管(例如，在一个方面为猪或人的主动脉外膜)的脱细胞ECM被配制成水凝胶并且可以用作体外细胞培养和体内组织再生的基底。

本文所述的组合物和方法解决了生物材料不足以促进血管生成的问题。在一个方面，本文提供了主动脉壁及其相关的微脉管系统中用于生物学发现的天然生物基底。本文所提供的组合物和方法的益处在于，其比研究市场上的现有产品(例如Matrigel)更能呈现天然的生理机能。所述组合物和方法有助于提供发现生物学的研究产品和作为治疗心血管疾病的治疗性生物材料的临床转化潜力。

本文提供的组合物和方法利用血管的细胞外基质(ECM)作为水凝胶的初始材料，并且在一方面，不包含合成的聚合物组分或细胞。独特的优势在于，其可从猪、羊、牛来源获得。如下所述，血管ECM如主动脉外膜组织需要独特的来源和配制方法以产生水凝胶。

附图说明

图1提供了实施例1的外膜ECM(AdvECM)凝胶制剂的弹性蛋白和I型胶原蛋白的蛋白质印迹分析照片。

图2：人内皮细胞的增殖。在存在或不存在50μg/mL、100μg/mL和250μg/mL猪外膜ECM消化物的情况下培养细胞12小时。使用基于MTT(3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴盐)的测定法来测定细胞增殖。*表示与仅在基础培养基条件下培养的细胞(0μg/mL pAdvECM)相比具有显著性，p0.05。