[发明专利]用于增殖产生胰岛素的胰岛细胞的组合物和方法及其治疗用途

说明书

本发明公开了将胰腺细胞分化为衍生自分离的胰岛的产生CD133/Ki‑67‑阳性激活的胰岛增殖细胞(AIPC)的功能性胰岛素，并使用包含活性剂的培养基在体外培养中扩增所衍生的AIPC的组合物和方法。本发明还公开了AIPC用于体内疗法、具体地对于胰腺病症、包括I型糖尿病的哺乳动物内植入的用途。

相关申请的引用

本发明申请主张2018年6月25日提交的美国临时专利申请No.62/689,780的权益，该专利申请以其全部内容作为参考并入本文。

背景技术

糖尿病是通过高血糖所定义的代谢疾病，但是其还导致对多种身体系统，包括神经、血管、眼、肾、心脏等的严重损伤。一些研究估计全世界可能存在4亿以上带糖尿病存活的人，并且糖尿病的发生率和发病率在全球，特别是美国、中国和印度逐渐升高。

存在多种糖尿病变体，但是两种主要类型占大多数。在1型糖尿病中，由于胰岛素-产生胰岛β-细胞的损失，胰脏产生很少或不产生胰岛素。这些胰岛素-产生胰岛细胞存在于2型糖尿病中，但是由于胰岛素抵抗，所产生的胰岛素的量和有效性较低。因此，不考虑变体，糖尿病的特征可以在于胰岛细胞的功能障碍。

糖尿病和胰岛生物学的研究已严重受限于不能培养和扩增胰岛细胞。目前，胰岛群集或细胞仅可以在培养中维持约3周，其基本上处于恶化状态，从而阻碍了胰岛细胞的长期研究。这种对培养和增殖胰岛细胞的不能性也限制了作为糖尿病潜在治愈方法的胰岛细胞代替治疗的能力。

目前，两种目前用于产生β-细胞以提供糖尿病中的药物发现和细胞移植疗法的细胞来源的标准技术为：(i)非β胰岛细胞，如诱导性-多潜能干(iPC)细胞，或成纤维细胞通过基因重编程和/或暴露于分化和多个成熟因子，或者通过将胚胎干细胞分化为β-样细胞的分化；和(ii)通过使用治疗性分子，成熟β-细胞的增殖的诱导。当前方法的主要缺陷与遗传操纵、分化效率和用于触发β-细胞增殖的化学品的潜在脱靶作用有关。另外，大部分方法需要长期培养和明显的操作步骤/时间，其提高了微生物污染的风险，显著影响生产成本，从而最终影响临床转化。

先前，研究组已尝试从干细胞体外产生胰岛素-产生胰腺β-细胞，因为据信这将提供用于糖尿病中药物发现和细胞移植疗法的前所未有的细胞来源。在2009年，在CellResearch中发表了指导人胚胎干(ES)细胞和人诱导性多潜能干(iPS)细胞两者分化成类似于成年胰岛β-细胞的成熟胰岛素-产生细胞的策略。为了产生这些iPS细胞，体细胞必需经历通过经受多个因子的游离基因重编程，所述多个因子包括(并且不局限于)OCT4、SOX2、KLF4和抗p53的短发夹RNA，并且这是需要花几个星期建立的多步事件。在最终阶段，分化的人ES细胞对葡萄糖刺激起反应，以接近成年人胰岛的方式分泌C-肽。此外，首次体外观察到了诱导的胰岛素-产生细胞内C-肽、PDX1和NKX6-1的共表达。为了产生这些细胞，使用了多种试剂/因子，并且所述规程需要2-3周的多步分化规程来产生细胞。

在2014年，Pagliuca等人(Cell,159卷:2期,428-439页,2014年10月9日)使用可缩放的混悬液-基培养系统，从人多潜能干细胞(hPSC)体外产生了β-细胞，其可以产生大于10⁸个hPSCs和随后分化的细胞类型。他们的规程需要4-5周并且包括使用影响多种途径中的信号转导的因子的连续培养步骤的独特组合，包括通过wnt、活化素、刺猬因子(hedgehog)、EGF、TGFβ、甲状腺激素和视黄酸的信号转导以及γ-分泌酶抑制。

而在2015年，加利福尼亚的一个小组通过使用游离基因重编程因子结合特异性生长因子和化合物将人成纤维细胞转化为内胚层细胞命运(Nat.Commun.2016；7:100080)。使用促进向功能性胰腺β-样细胞的体外分化和成熟的化合物使这些细胞进一步分化。然而，这些细胞有待提供β-细胞替代来源，这主要是因为当体内植入时，他们的严格操作需要将细胞封装在装置中，他们不能产生适当调节血糖所必需的胰岛中的所有细胞，和移植后7周内畸胎瘤的形成。