用于调节免疫系统的生物工程化支架及其用途

背景技术：

1、接受造血干细胞移植(hsct)的患者长期免疫缺陷仍然是控制危及生命的血液或骨髓疾病(例如多发性骨髓瘤和白血病)的最严重障碍之一。在移植之前，受者会接受细胞毒性放疗和化疗方案以破坏患病细胞。调节过程的副作用是由于适应性免疫系统的t细胞和b细胞破坏而导致的严重淋巴细胞减少。严重的移植后免疫缺陷，其特征是t细胞和b细胞的数量急剧减少并且它们的多样性降低，可以持续一到两年。免疫缺陷相关的严重机会性感染(-30％)、癌症复发(急性髓性白血病＞50％)和移植物抗宿主病(gvhd)(-40％)是接受hsct的患者最常见的并发症和发病率和死亡率的原因。

2、需要可用于改善hsct后免疫系统重建的新型组合物和方法。还需要能够降低与hsct相关的风险并改善患者结果的组合物和方法。

技术实现思路

1、本文公开了用于调节受试者中免疫系统的新型组合物和方法。本文公开的组合物和方法提供了治疗和/或预防与t细胞缺乏和/或失调相关的疾病的手段。

2、因此，一方面，本发明提供了一种用于调节受试者中免疫系统的组合物。所述组合物包含多孔支架；生长因子，其以每个支架约1ng至约1000ng存在，并且以有效诱导组织或器官在所述支架内形成并将细胞募集到所述支架内的量存在；和诱导募集细胞分化为t细胞祖细胞的分化因子。在一个实施方式中，所述生长因子以约0.03ng/mm3至约350ng/mm3的支架体积存在。

3、另一方面，本发明提供了一种用于调节受试者中免疫系统的组合物。所述组合物包含多孔支架；生长因子，其以约0.03ng/mm3至约350ng/mm3的支架体积存在，并且以有效诱导组织或器官在所述支架内形成并将细胞募集到所述支架内的量存在；和诱导募集细胞分化为t细胞祖细胞的分化因子。

4、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架包含水凝胶。在一个实施方式中，所述支架包含冷冻凝胶。在另一个实施方式中，所述支架包含选自聚乳酸、聚乙醇酸、plga、海藻酸盐或海藻酸盐衍生物、明胶、胶原、琼脂糖、透明质酸、聚(赖氨酸)、聚羟基丁酸酯、聚-ε-己内酯、聚磷腈、聚(乙烯醇)、聚(环氧烷)、聚(环氧乙烷)、聚(丙烯胺)、聚(丙烯酸酯)、聚(4-氨基甲基苯乙烯)、普朗尼克多元醇、泊洛沙姆、聚(糖醛酸)、聚(酸酐)、聚(乙烯吡咯烷酮)及其任何组合的聚合物或共聚物。在另一个实施方式中，所述支架包含包含选自海藻酸盐、海藻酸盐衍生物及其组合的聚合物或共聚物。在另一个实施方式中，所述支架包含选自透明质酸、透明质酸衍生物及其组合的聚合物或共聚物。

5、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架包含直径为1μm和100μm的孔。在一个实施方式中，所述支架包含大孔。在另一个实施方式中，所述大孔直径为约50μm至80μm。在另一个实施方式中，所述支架包含不同尺寸的大孔。

6、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架是可注射的。

7、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架包含甲基丙烯酸酯化海藻酸盐(ma-海藻酸盐)。

8、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架包含透明质酸或透明质酸衍生物。

9、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架包含点击水凝胶或点击冷冻凝胶。在一个实施方式中，所述支架包含点击海藻酸盐、点击明胶或点击透明质酸。

10、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架包含致孔水凝胶微珠和块状水凝胶，其中在将所述支架施用于受试者中后，所述致孔水凝胶微珠比所述块状水凝胶聚合物支架降解快至少10％。在一个实施方式中，所述致孔水凝胶微珠包含氧化海藻酸盐。

11、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述细胞是干细胞。在一个实施方式中，所述干细胞是造血干细胞。

12、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述细胞是祖细胞。

13、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述组织或所述器官包括骨组织或造血组织。在一个实施方式中，所述组织或所述器官在向所述受试者施用所述组合物后约7-21天形成。在另一个实施方式中，所述组织或所述器官在向所述受试者施用所述组合物后约14天形成。

14、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述细胞是基质细胞。

15、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述支架的尺寸为约100μm3至约10cm3。在一个实施方式中，所述支架的尺寸为约10mm3至约100mm3。在另一个实施方式中，所述支架的尺寸为约30mm3。

16、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述生长因子包含属于转化生长因子蛋白β(tgf-β)超家族的蛋白。在一个实施方式中，所述生长因子包含选自bmp-2、bmp-4、bmp-6、bmp-7、bmp-12、bmp-14、生长分化因子(gdf)-1、gdg-2、gdf-3、gdf-5、gdf-6、gdf-8、gdf-9、gdf-10、gdf-11、gdf-15、抗苗勒管激素(amh)、激活素、nodal、tgf-β1、tgf-β2、tgf-β3、tgf-β4及其任何组合的蛋白。在另一个实施方式中，所述生长因子包含bmp-2。在另一个实施方式中，所述生长因子包含tgf-β1。

17、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述生长因子以约5ng至约500ng存在。在一个实施方式中，所述生长因子以约5ng至约250ng存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约5ng至约200ng存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约200ng存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约6ng/mm3至约10ng/mm3存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约6.5ng/mm3至约7.0ng/mm3存在。

18、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，在将所述生长因子掺入至所述支架中后，所述生长因子保持其生物活性至少十二天。

19、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述t细胞祖细胞能够分化为t细胞。在一个实施方式中，所述t细胞包括选自cd4+t细胞、cd8+t细胞、调节性t细胞(treg)及其任何组合的细胞。在另一个实施方式中，所述t细胞包括treg。

20、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述分化因子与notch受体结合。在一个实施方式中，所述notch受体选自notch-1受体、notch-2受体、notch-3受体、notch-4受体及其任何组合。在另一个实施方式中，所述分化因子选自δ样1(dll-1)、δ样2(dll-2)、δ样3(dll-3)、δ样4(dll-4)、jagged 1、jagged 2及其任何组合。

21、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述分化因子与所述支架共价连接。在一个实施方式中，所述分化因子利用点击化学与所述支架共价连接。在另一个实施方式中，所述分化因子利用n-羟基丁二酰亚胺(nhs)和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edc)化学、nhs和二环己基碳二亚胺(dcc)化学、亲和素-生物素反应、叠氮化物和二苯并环辛炔化学、四嗪和反式环辛烯化学、四嗪和降冰片烯化学、或二硫化物化学与所述支架共价连接。

22、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述分化因子以每个支架约1ng至约1000μg的量存在。在一个实施方式中，所述分化因子以每个支架约1μg至约100μg的量存在。在另一个实施方式中，所述分化因子以每个支架约1μg至约10μg的量存在。在另一个实施方式中，所述分化因子以每个支架约6μg存在。

23、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，在将所述分化因子掺入至所述支架中后，所述分化因子保持其生物活性至少约三个月。

24、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述募集细胞是移植细胞。在一个实施方式中，所述募集细胞是自体的。在另一个实施方式中，所述募集细胞是同种异体的。在另一个实施方式中，所述募集细胞是异种的。

25、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述募集细胞不是移植细胞。

26、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述分化细胞能够迁移出所述支架。在一个实施方式中，在向受试者施用所述组合物之后，所述分化细胞能够归巢到所述受试者的组织中。

27、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述组合物进一步包括能够促进所述细胞向所述支架募集的归巢因子。在一个实施方式中，所述归巢因子包括基质细胞衍生因子(sdf-1)。

28、在一个方面，本发明提供了一种调节受试者中免疫系统的方法，其包括向所述受试者施用本发明的前述组合物，从而调节所述受试者中免疫系统的方法。

29、在另一方面，本发明提供了一种降低受试者中免疫过度反应性的方法，其包括向所述受试者施用本发明的前述组合物，从而降低所述受试者中免疫过度反应性。

30、在另一方面，本发明提供了一种增加接受移植的受试者中供体嵌合的方法，其包括向所述受试者施用本发明的前述组合物，从而增加所述受试者中供体嵌合。

31、在另一方面，本发明提供了一种促进受试者中t细胞平衡重建的方法，其包括向所述受试者施用本发明的前述组合物，从而促进所述受试者中t细胞平衡重建。

32、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述方法进一步包括向所述受试者施用造血干细胞或造血祖细胞。在一个实施方式中，其中在向所述受试者施用造血干细胞或造血祖细胞的同时或之后，向所述受试者施用所述组合物。在另一个实施方式中，向所述受试者施用每千克所述受试者的体重约1x105至约50x106个的造血干细胞和/或造血祖细胞。在另一个实施方式中，向所述受试者施用每千克所述受试者的体重约1x105至约1x106个的造血干细胞或造血祖细胞。

33、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述方法增强受试者种t细胞的重建。在一个实施方式中，所述方法增强t细胞新生。在另一个实施方式中，增强的t细胞新生的特征在于增强的t细胞受体切除环(trec)。

34、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述方法增强受试者中的t细胞多样性。在一个实施方式中，所述t细胞多样性的特征在于增强的t细胞受体(tcr)库。

35、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述方法增加调节性t细胞(treg)的水平。

36、在以上方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式中，所述受试者是免疫系统受损的人。在一个实施方式中，所述受试者由于免疫衰老而具有受损的免疫系统。在另一个实施方式中，受试者超过30岁、40岁、50岁、60岁、70岁或80岁。在一个实施方式中，所述受试者由于先天性免疫缺陷而具有受损的免疫系统。在另一个实施方式中，所述受试者具有获得性免疫缺陷。

37、在另一方面，本发明提供了一种降低受试者的免疫过度反应性的方法，其包括向所述受试者施用组合物，所述组合物包含多孔支架；生长因子，其以有效诱导组织或器官在所述支架内形成并将细胞募集到所述支架中的量存在；和诱导募集细胞分化为t细胞祖细胞的分化因子，从而降低所述受试者中免疫过度反应性。

38、在另一方面，本发明提供给了一种增加接受移植的受试者中供体嵌合的方法，其包括向所述受试者施用组合物，所述组合物包含多孔支架；生长因子，其以有效诱导组织或器官在所述支架内形成并将细胞募集到所述支架中的量存在；和诱导募集细胞分化为t细胞祖细胞的分化因子，从而增加所述受试者中供体嵌合。

39、在另一方面，本发明提供了一种促进受试者中t细胞平衡重建的方法，其包括向所述受试者施用组合物，所述组合物包含多孔支架；生长因子，其以有效诱导组织或器官在所述支架内形成并将细胞募集到所述支架中的量存在；和诱导募集细胞分化为t细胞祖细胞的分化因子，从而导致受试者中t细胞平衡重建。

40、在另一方面，本发明提供了一种调节免疫系统受损的人的免疫系统的方法，其包括向所述人施用组合物，所述组合物包含多孔支架；生长因子，其以有效诱导组织或器官在所述支架内形成并将细胞募集到所述支架中的量存在；和诱导募集细胞分化为t细胞祖细胞的分化因子，从而调节人的免疫系统，其中所述人由于免疫衰老、先天性免疫缺陷或获得性免疫缺陷而具有受损的免疫系统。

41、在上述方面的各种实施方式中，所述支架包含水凝胶。在一个实施方式中，所述支架包含冷冻凝胶。在另一个实施方式中，所述支架包含选自聚乳酸、聚乙醇酸、plga、海藻酸盐或海藻酸盐衍生物、明胶、胶原、琼脂糖、透明质酸、聚(赖氨酸)、聚羟基丁酸酯、聚-ε-己内酯、聚磷腈、聚(乙烯醇)、聚(环氧烷)、聚(环氧乙烷)、聚(丙烯胺)、聚(丙烯酸酯)、聚(4-氨基甲基苯乙烯)、普朗尼克多元醇、泊洛沙姆、聚(糖醛酸)、聚(酸酐)、聚(乙烯吡咯烷酮)及其任何组合的聚合物或共聚物。在另一个实施方式中，所述支架包含选自海藻酸盐、海藻酸盐衍生物及其组合的聚合物或共聚物。在另一个实施方式中，所述支架包含选自透明质酸、透明质酸衍生物及其组合的聚合物或共聚物。

42、在上述方面的各种实施方式中，所述支架包含孔。在一个实施方式中，所述孔的直径为约1μm至约100μm。在另一个实施方式中，所述孔的直径为约50μm至约80μm。在另一个实施方式中，所述支架包含不同尺寸的孔。

43、在上述方面的各种实施方式中，所述支架是可注射的。在一个实施方式中，所述支架包含甲基丙烯酸酯化海藻酸盐(ma-海藻酸盐)。在另一个实施方式中，所述支架包含透明质酸或透明质酸衍生物。

44、在上述方面的各种实施方式中，所述支架包含点击水凝胶或点击冷冻凝胶。在一个实施方式中，所述支架包含点击海藻酸盐、点击凝胶或点击透明质酸。

45、在上述方面的各种实施方式中，所述支架包含致孔水凝胶微珠或块状水凝胶，其中在将所述支架施用于受试者中后，所述致孔水凝胶微珠比所述块状水凝胶聚合物支架降解快至少10％。在一个实施方式中，所述致孔水凝胶微珠包含氧化海藻酸盐。

46、在上述方面的各种实施方式中，所述细胞是干细胞或祖细胞。在一个实施方式中，所述细胞选自造血干细胞、造血祖细胞、重组造血干细胞、重组造血祖细胞及其任何组合。在另一个实施方式中，所述细胞选自造血骨髓细胞、动员外周血细胞、重组造血骨髓细胞、重组动员外周血细胞及其任何组合。

47、在上述方面的各种实施方式中，所述组织或所述器官包括骨组织或造血组织。在一个实施方式中，所述组织或所述器官在向所述受试者施用所述组合物后约7-21天形成。在另一个实施方式中，所述组织或所述器官在向所述受试者施用所述组合物后约14天形成。在另一个实施方式中，向所述受试者施用至少两种组合物。在另一个实施方式中，所述组合物的尺寸相似。

48、在上述方面的各种实施方式中，所述细胞是基质细胞。

49、在上述方面的各种实施方式中，所述支架的尺寸为约100μm3至约10cm3。在一个实施方式中，所述支架的尺寸为约10mm3至约100mm3。在另一个实施方式中，所述支架的尺寸为约30mm3。

50、在上述方面的各种实施方式中，所述生长因子包含属于转化生长因子蛋白β(tgf-β)超家族的蛋白。在一个实施方式中，所述生长因子包含选自bmp-2、bmp-4、bmp-6、bmp-7、bmp-12、bmp-14、生长分化因子(gdf)-1、gdg-2、gdf-3、gdf-5、gdf-6、gdf-8、gdf-9、gdf-10、gdf-11、gdf-15、抗苗勒管激素(amh)、激活素、nodal、tgf-β1、tgf-β2、tgf-β3、tgf-β4及其任何组合的蛋白。在另一个实施方式中，所述生长因子包含bmp-2。在另一个实施方式中，所述生长因子包含tgf-β1。

51、在上述方面的各种实施方式中，在将所述生长因子掺入至所述支架中后，所述生长因子保持其生物活性至少十二天。

52、在上述方面的各种实施方式中，所述t细胞祖细胞能够分化为t细胞。在一个实施方式中，所述t细胞包括选自cd4+t细胞、cd8+t细胞、调节性t细胞(treg)及其任何组合的细胞。在另一个实施方式中，所述t细胞包括treg。

53、在上述方面的各种实施方式中，所述分化因子与notch受体结合。在一个实施方式中，所述notch受体选自notch-1受体、notch-2受体、notch-3受体、notch-4受体及其任何组合。在另一个实施方式中，所述分化因子选自δ样1(dll-1)、δ样2(dll-2)、δ样3(dll-3)、δ样4(dll-4)、jagged 1、jagged 2及其任何组合。

54、在上述方面的各种实施方式中，所述分化因子与所述支架共价连接。在一个实施方式中，所述分化因子利用点击化学与所述支架共价连接。在另一个实施方式中，所述分化因子利用n-羟基丁二酰亚胺(nhs)和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edc)化学、亲和素-生物素反应、叠氮化物和二苯并环辛炔化学、四嗪和反式环辛烯化学、四嗪和降冰片烯化学、或二硫化物化学与所述支架共价连接。

55、在上述方面的各种实施方式中，在将所述分化因子掺入至所述支架中后，所述分化因子保持其生物活性至少约三个月。

56、在上述方面的各种实施方式中，所述募集细胞是移植细胞。在一个实施方式中，所述募集细胞是自体的。在另一个实施方式中，所述募集细胞是同种异体的。在另一个实施方式中，所述募集细胞是异种的。

57、在上述方面的各种实施方式中，所述募集细胞不是移植细胞。

58、在上述方面的各种实施方式中，所述分化细胞能够迁移出所述支架。在一个实施方式中，在向受试者施用所述组合物之后，所述分化细胞能够归巢到所述受试者的组织中。

59、在上述方面的各种实施方式中，所述组合物进一步包括能够促进所述细胞向所述支架募集的归巢因子。在一个实施方式中，所述归巢因子包括基质细胞衍生因子(sdf-1)。

60、在上述方面的各种实施方式中，所述生长因子以约1ng至约1000μg的量存在。在一个实施方式中，所述生长因子以约1ng至约1000ng的量存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约5ng至约500ng存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约5ng至约250ng的量存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约5ng至约200ng的量存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约200ng存在。

61、在上述方面的各种实施方式中，所述生长因子以约0.03ng/mm3至约350ng/mm3的支架体积存在。在一个实施方式中，所述生长因子以约6ng/mm3至约19ng/mm3存在。在另一个实施方式中，所述生长因子以约6.5ng/mm3至约7.0ng/mm3存在。

62、在上述方面的各种实施方式中，向所述受试者施用每千克所述受试者的体重约5x105至约50x106个的造血干细胞和/或造血祖细胞。在一个实施方式中，向所述受试者施用每千克所述受试者的体重约5x105个的造血干细胞和/或造血祖细胞。在另一个实施方式中，造血细胞选自造血干细胞、造血祖细胞、重组造血干细胞、重组造血祖细胞及其任何组合。在另一个实施方式中，造血细胞选自造血骨髓细胞、动员外周血细胞、重组造血骨髓细胞、重组动员外周血细胞及其任何组合。

63、在上述方面的各种实施方式中，所述方法降低所述受试者中自身免疫。

64、在上述方面的各种实施方式中，所述方法预防或治疗自身免疫疾病。在一个实施方式中，所述自身免疫疾病选自1型糖尿病、类风湿性关节炎、银屑病、关节炎、多发性硬化症、系统性红斑狼疮、炎症性肠病、艾迪生氏病、格雷夫斯病、舍格伦综合征、桥本甲状腺炎、重症肌无力、血管炎、恶性贫血、乳糜泻和过敏。

65、在上述方面的各种实施方式中，所述方法减轻移植物抗宿主病(gvhd)。在一个实施方式中，所述gvhd与对所述受试者的造血干细胞移植(hsct)相关。在另一个实施方式中，在造血干细胞移植(hsct)的同时或之后施用所述组合物。在另一个实施方式中，所述gvhd与实体器官移植相关。在另一个实施方式中，在所述移植前向受试者施用所述组合物。在另一个实施方式中，所述gvhd是急性gvhd。在一个实施方式中，所述gvhd是慢性gvhd。在另一个实施方式中，所述方法减轻了gvhd相关的发病率、gvhd相关的死亡率或gvhd相关的长期生存减少。

66、在上述方面的各种实施方式中，所述移植是造血干细胞移植(hsct)。

67、在上述方面的各种实施方式中，增加的供体嵌合包含t细胞嵌合。在一个实施方式中，所述t细胞包括cd4+t细胞、cd8+t细胞或treg细胞。

68、在上述方面的各种实施方式中，所述t细胞平衡重建的特征在于外周血中稳态cd4+:cd8+t细胞比率为约0.9至约2.5。

69、在上述方面的各种实施方式中，所述人由于免疫衰老而具有受损的免疫系统。在一个实施方式中，所述人超过30岁、40岁、50岁、60岁、70岁或80岁。

70、在上述方面的各种实施方式中，所述人由于先天性免疫缺陷而具有受损的免疫系统。

71、在上述方面的各种实施方式中，所述人由于获得性免疫缺陷而具有受损的免疫系统。

72、在上述方面的各种实施方式中，所述方法增加调节性t细胞(treg)的水平。

73、在上述方面的各种实施方式中，所述组合物通过注射施用。在一个实施方式中，所述注射是皮下注射。

74、在本发明的又一方面，本发明提供了一种注射器。所述注射器包含针头；包含上述方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式的组合物的储器；和柱塞。

75、在本发明的又一方面，本发明提供了一种试剂盒。所述试剂盒包括上述方面或本文描述的本发明的任何其他方面的各种实施方式的组合物，和施用所述组合物的说明书。

76、在上述方面的各种实施方式中，所述方法进一步包括以有效诱导干细胞或祖细胞从骨髓移动到血液中的量向所述受试者施用干细胞动员剂或祖细胞动员剂。在一个实施方式中，所述干细胞动员剂或祖细胞动员剂选自il-1、il-2、il-3、il-6、gm-csf、g-csf、普乐沙福、pdgf、tgf-β、ngf、igf、生长激素、促红细胞生成素、促血小板生成素或其组合。在另一个实施方式中，在施用所述组合物之前、同时或之后施用所述干细胞动员剂或祖细胞动员剂。在另一个实施方式中，所述方法进一步包括向所述受试者施用治疗有效量的电磁辐射。

77、本发明的其他特征和优点将从以下详细描述和附图中显而易见。