Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo

Авторы патента:

C12N5/0775 - Недифференцированные клетки человека, животных или растений, например клеточные линии; ткани; культивирование или сохранение их; питательные среды для них (размножение растений из тканевых культур A01H 4/00)

C12N5/06 - клетки или ткани животных

C12M3/00 - Устройства для работы с клетками тканей, человека, животных или растений и(или) культурами вирусов

C12M21/08 - Устройства для работы с ферментами или микроорганизмами (устройства для ферментирования навоза A01C 3/02; консервирование живых тканей или органов людей или животных A01N 1/02; устройства для физических или химических целей вообще B01; устройства для пивоварения C12C; бродильные аппараты для производства вина C12G; устройства для получения уксуса C12J 1/10)

Владельцы патента RU 2715313:

Ковалев Алексей Вячеславович (RU)

Изобретение относится к области медицины. Предложен биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo. Биореактор включает емкость с прозрачными стенками, клапан сброса избыточного давления, трубку сброса культуральной питательной среды, пневмоакустические форсунки. В стенке емкости расположено отверстие с элементом крепления в виде съемной манжеты на неподвижном резьбовом соединении для вхождения и удержания сегмента конечности или части хвоста живого индивида с закрепленной тканеинженерной конструкцией. В стенках емкости расположены в верхней и нижней точках штуцеры для подачи и извлечения культуральной питательной среды, а в верхней стенке отверстие с герметичной крышкой. При этом пневмоакустические форсунки выполнены съемными с изменяющимся углом раскрытия факела, размещены на стенках емкости над и под сегментом конечности или части хвоста живого индивида, снаружи на емкости установлен съемный теплоизолирующий чехол. Изобретение обеспечивает повышение эффективности выращивания и интеграции тканеинженерных конструкций в организм реципиента, а также формирование биоискусственных тканей непосредственно на раневой поверхности и достраивания утраченных частей органов сложной формы в условиях in vivo. 1 ил.

Известно устройство - биореактор для создания тканеинженерного эквивалента трахеи. Биореактор представляет собой прямоугольной формы емкость, заполненную на 1/2 или 1/3 культуральной питательной средой. Вдоль емкости вставлена вращающаяся трубка, на которую надевалась биоматрица трахеи или любого другого органа трубчатого строения и сопоставимых размеров. На медленно вращающийся отрезок трахеи равномерно наносят суспензию клеток с помощью шприца - как на внешнюю, так и на внутреннюю его поверхность. Затем трансплантат наполовину погружался в среду культивирования и на протяжении всего времени пребывания в биореакторе постоянно вращался, чтобы клетки попеременно контактировали со средой и воздухом. Такой биореактор позволяет применить разные среды культивирования для хондроцитов и эпителиоцитов (Macchiarini P., Jungebluth P., Go Т. et al. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet 2008; 372 (9655): 2023-30). В биореакторе трансплантат находился 96 часов. Известное устройство не позволяет выращивать части биоискусственных органов более сложной формы, и предназначено только для выполнения экспериментов «в пробирке» (in vitrum) - вне взаимодействия с живым организмом.

Прототипом изобретения выбран Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций, в котором биоматрица помещается внутрь емкости биореактора, через пневмоакустические форсунки подается воздушно-водяная смесь с повышенным до 5% содержанием углекислого газа и поддерживается постоянная температуры этой смеси, соответствующая внутренней температуре тела. Питательная культуральная среда представляет жидкостную фазу смеси и равномерно осаждается на все стенки тканеинженерной конструкции, при таком распылении питательная среда обладает способностью проникать в тончайшие складки, щели, подниматься по микропорам биоматрицы - "капиллярный эффект" (что называется "течет вверх"), что обеспечивает адекватное поступление питательных веществ к пролиферирующим клеткам конструкции. Угол раскрытия факела в 180° позволяет обойтись меньшим количеством форсунок в устройстве с сохранением направления распыления культуральной среды. Расположение форсунок над и под биоматрицей обеспечивает равномерное поступление питательной среды во все части тканеинженерной конструкции и позволяет увеличить толщину этой конструкции. 5% содержание углекислого газа в воздушной смеси, в совокупности с питательной средой и температурой, обеспечивают оптимальные условия для культивирования клеток и наращивания их количества. Это устройство хоть и повышает эффективность и создает возможность формировать биоискусственные органы и их части более сложной формы, но в тех же условиях in vitrum - вне живого организма (Пат. 2482180 Российская Федерация, МПК C12N 5/00 С12М 3/00. Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций [Текст] / Ковалев А.В.; заявитель и патентообладатель Ковалев А.В. - №2011129288/10; заявл. 14.07.2011; опубл. 20.05.2013, Бюл. №14 -4 с.).

Известное устройство не позволяет проводить выращивание биоискусственных органов и тканей в эксперименте на живом организме, а также не позволяет отказаться от необходимости проведения дополнительного необходимого последующего этапа тканевой инженерии крупных графтов - префабрикации, на котором происходит гибель существенного количества культивированных клеток и значительное разрушение матрицы графта, что существенно затрудняет достижение желаемой полноты восстановления утраченных биологических структур.

Цель изобретения - повысить эффективность выращивания и интеграции тканеинженерных конструкций в организм реципиента, а также предоставить возможность сформировать биоискусственные ткани непосредственно на раневой поверхности, а также достроить с помощью биотехнологий и управления регенерацией утраченные части органов сложной формы в условиях in vivo (в эксперименте на живом организме).

Предложен биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo, включающий емкость с прозрачными стенками, клапан сброса избыточного давления, трубку сброса культуральной питательной среды, пневмоакустические форсунки, выполненные с возможностью мелкодисперсного распыления в емкость стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и заданной температурой смеси, в стенке емкости расположено отверстие с элементом крепления в виде съемной манжеты на неподвижном резьбовом соединении для вхождения и удержания сегмента конечности или части хвоста живого индивида с закрепленной тканеинженерной конструкцией, в стенках емкости расположены в верхней и нижней точках штуцеры для подачи и извлечения культуральной питательной среды, а в верхней стенки отверстие с герметичной крышкой, через которую осуществляются манипуляции, в том числе клеточная трансплантация мезенхимальных стволовых клеток, при этом пневмоакустические форсунки для мелкодисперсного распыления стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, выполнены съемными с изменяющимся углом раскрытия факела, размещены на стенках емкости над и под сегментом конечности или части хвоста живого индивида, снаружи на емкости установлен съемный теплоизолирующий чехол.

Технический результат достигается тем, что поврежденный сегмент конечности или хвоста с закрепленной на раневой поверхности

тканеинженерной конструкцией помещается внутрь емкости биореактора через входной отверстие и фиксируется манжетой, через пневмоакустические форсунки подается стерильная воздушно-водяная смесь, в состав которой входит культуральная питательная среда, с повышенным до 5% содержанием углекислого газа и поддерживается постоянная температуры этой смеси, соответствующая внутренней температуре тела, заключается в повышении эффективности выращивания и интеграции тканеинженерных конструкций в условиях эксперимента на живом организме, совмещении по времени построения тканеинженерной конструкции с регенерацией тканей реципиента от дна раны по каркасу (по этой же тканеинженерной конструкции), а именно: молодой соединительной ткани, нервов и сосудов. В устройстве происходит пневмоакустического распыления питательной культуральной среды в составе контролируемой стерильной воздушно-водяной смеси. Тонко распыленная культуральная питательная среда обладает очень большой проникающей способностью, а мелкодисперсное распыление среды происходит без разрушения структуры составляющих ее веществ и физико-химических свойств, а также без повреждения живых тканей и тканеинженерных конструкций. Такой способ подачи питательной среды при 100% влажности внутри емкости устройства позволяет обеспечить газообмен и оптимальные парциальные давления кислорода и углекислого газа в микрослое культуральной питательной среды, что обеспечивает адекватное клеточное дыхание и питание клеточной биомассы на больших матрицах. Разборность конструкции облегчает поддержание асептики на весь период эксперимента. Устройство легко снимается и внутри стерильного ламинара меняется на стерильное, одновременно осуществляется необходимая обработка интактной кожи и манипуляции с тканеинженерной конструкцией.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение Биореактора для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo (фиг. 1).

Устройство состоит из емкости биореактора с герметично соединенными прозрачными стенками 1,2,3, отверстия 4, герметично закрывающееся крышкой 5, крепящей манжеты 6, клапана сброса избыточного давления 7, штуцера сброса питательной среды 8, пневмоакустических форсунок 9, тканеинженерной конструкции 10, теплоизолирующего чехла 11.

Устройство работает следующим образом: в емкость биореактора помещается поврежденная часть конечности или хвоста, с закрепленной тканеинженерной конструкцией. С помощью шприца или иных устройств на и в конструкцию вносится суспензия клеток, закрывается крышка и создается специальное контролируемое микроокружение: тканеинженерная конструкция обильно смачивается распыляемой через форсунки подогреваемой стерильной воздушно-водяной смесью, в состав которой входит культуральная питательная среда. Избыток жидкости удаляется через трубки сброса. Снаружи на емкость устанавливается съемный теплоизолирующий чехол.

Работоспособность предлагаемого устройства подтверждается следующим экспериментальным примером: внутрь емкости биореактора помещается сегмент конечности или часть хвоста с кожной раной. Биоматрица кожного покрова с живыми клетками из питательной среды переносится в биореактор и подшивается к раневой поверхности. Закрывается крышка и через форсунки периодически подается стерильная воздушно-водяная смесь, в состав которой входит культуральная питательная среда. Факелы расположены над матрицей. Тканеинженерная конструкция может длительно строиться в биореакторе такого типа до восстановления желаемой формы и объема тканей.

Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo, включающий емкость с прозрачными стенками, клапан сброса избыточного давления, трубку сброса культуральной питательной среды, пневмоакустические форсунки, выполненные с возможностью мелкодисперсного распыления в емкость стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и заданной температурой смеси, отличающийся тем, что в стенке емкости расположено отверстие с элементом крепления в виде съемной манжеты на неподвижном резьбовом соединении для вхождения и удержания сегмента конечности или части хвоста живого индивида с закрепленной тканеинженерной конструкцией, в стенках емкости расположены в верхней и нижней точках штуцеры для подачи и извлечения культуральной питательной среды, а в верхней стенке отверстие с герметичной крышкой, через которую осуществляются манипуляции, в том числе клеточная трансплантация мезенхимальных стволовых клеток, при этом пневмоакустические форсунки для мелкодисперстного распыления стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, выполнены съемными с изменяющимся углом раскрытия факела, размещены на стенках емкости над и под сегментом конечности или части хвоста живого индивида, снаружи на емкости установлен съемный теплоизолирующий чехол.

Настоящая группа изобретений относится к адоптивной терапии. Предложены химерные рецепторы антигена (CAR), содержащие мезотелин-связывающий домен, а также кодирующие их нуклеиновые кислоты, вектор и клетка.

Корректировка ph для улучшения размораживания банков клеток // 2714759

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к улучшению размораживания банков клеток, замораживанию клеток яичника китайского хомячка (СНО), композиции для замораживания клеток СНО и банку клеток.

Способ получения цитотоксических т-лимфоцитов, экспрессирующих химерные рецепторы // 2714380

Настоящее изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ получения цитотоксических Т-лимфоцитов, экспрессирующих химерный рецептор.

Клетки для иммунотерапии, сконструированные для нацеливания на антиген, присутствующий одновременно на иммунных клетках и на патологических клетках // 2714258

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к способу получения генетически сконструированных Т-клеток для иммунотерапии, и может быть использовано в медицине.

Культуральная среда стволовых клеток // 2714256

Изобретение относится к области биохимии, в частности к культуральной среде для увеличения в количестве популяции взрослых стволовых клеток, где указанная культуральная среда содержит базальную среду, к которой добавлены агонист Wnt, ингибитор BMP и один или несколько ингибиторов TGF-бета, которые представляют собой ингибитор ALK5, ALK4 и/или ALK7, а также к ее применению для увеличения в количестве стволовой клетки, популяции стволовых клеток или фрагмента ткани или органоида, содержащих стволовую клетку или популяцию стволовых клеток.

Композиции стволовых клеток и способы получения стволовых клеток для применения в терапии // 2714236

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к получению и размножению популяции первично полученных стволовых клеток in vitro из эксплантированной ткани. Способ включает промывку указанной эксплантированной ткани, которая представляет собой послеродовую ткань, и минимальные манипуляции с указанной эксплантированной тканью.

Клеточный продукт для нагрузки и активации дендритных клеток человека // 2714208

Изобретение относится к области медицины и биотехнологии, а именно к созданию клеточных продуктов из клеточных линий клеток линий меланомы кожи человека. Клеточный продукт состоит из равных долей лизатов клеточных линий меланомы кожи человека, депонированных в специализированной коллекции культур клеток позвоночных Российской коллекции клеточных культур под соответствующими регистрационными номерами: 226 АВ mel - под номером РККК(П)725Д, 283 mel - под номером РККК(П)726Д, Mel 311 - под номером РККК(П)703Д, 515 mel - под номером РККК(П)757Д, mel 520 DVA - под номером РККК(П)779Д, 685 mel GSN - под номером РККК(П)781Д, 686 mel FLA - под номером РККК(П)782Д, 860 mel BII - под номером РККК(П)783Д, mel 929 SVU - под номером РККК(П)780Д.

Пептид, полученный из gpc3, фармацевтическая композиция для лечения или предотвращения рака с его использованием, индуктор иммунитета и способ получения антиген-презентирующих клеток // 2714117

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к иммуногенным пептидам, и может быть использовано для получения антиген-презентирующей клетки, обладающей активностью в отношении индукции цитотоксической Т-клетки (CTL), нацеленной на GPC3-экспрессирующую раковую клетку.

Способ оптимизации крупномасштабной продукции парвовируса h-1 в существенно бессывороточной среде // 2714111

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой способ оптимизации крупномасштабной продукции парвовируса в существенно бессывороточной среде. Описан способ оптимизации продукции парвовируса, включающий существенно бессывороточную среду, которая позволяет увеличить продукцию парвовируса по сравнению со стандартной средой, предпочтительно для продукции H-1PV.

Способы получения т-клеток против антигена папилломавируса человека // 2713333

Настоящее изобретение относится к иммунологии. Предложены способы получения популяции Т-клеток, специфичных в отношении папилломавируса человека (HPV), включающие разделение образца HPV-позитивной опухоли головы и шеи на многочисленные фрагменты; культивирование многочисленных фрагментов по отдельности; получение Т-клеток из культивируемых многочисленных фрагментов; тестирование по отдельности Т-клеток из многочисленных фрагментов на специфичное распознавание HPV; отбор Т-клеток, которые демонстрируют специфичное распознавание HPV, и увеличение числа отобранных Т-клеток для получения популяции HPV-специфичных Т-клеток.

Химерные рецепторы антигена против мезотелина человека и их применение // 2714902

Антитела против pd-1 // 2711141

Группа изобретений относится к иммунологии, в частности к антителам и их антиген-связывающим фрагментам, специфически связывающимся с PD-1, а также к способам применения таких антител и антиген-связывающих фрагментов, в частности, для лечения рака и инфекционного заболевания, ассоциированных с экспрессией PD-1.

Устройство для биопечати одиночными тканевыми сфероидами и используемая в нем печатающая головка // 2701330

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложена печатающая головка и устройство печати тканевыми сфероидами.

Гепарансульфаты // 2700877

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложен выделенный или по существу очищенный гепарансульфат HS8, при этом указанный HS8 способен специфически и с высокой аффинностью связываться с полипептидом, состоящим из аминокислотной последовательности YCKNGGF (SEQ ID NO: 2) и имеющим от 0 до 20 дополнительных аминокислот на одном или на обоих концах указанной аминокислотной последовательности SEQ ID NO:2, при этом указанный по существу очищенный гепарансульфат HS8 содержит по меньшей мере 80% HS8, и при этом указанный гепарансульфат HS8 имеет определенный дисахаридный состав.

Флуоресцирующая клеточная линия глиомы и способ её получения // 2699754

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой флуоресцирующую клеточную линию C6-TagRFP-TurboFP635, которая экспрессирует красные флуоресцирующие белки и используется для исследования глиомы мозга in vitro и in vivo, и содержит при этом векторы pTagRFP-C и pTurboFP635-C.

Способ получения ноотропной композиции на основе полипептидных комплексов, выделенных из нейронов и глиальных клеток, полученных методом направленной дифференцировки индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека // 2690498

Изобретение относится к способу получения белково-пептидной композиции с ноотропными свойствами и включает в себя: забор биоптата кожи, получение культуры фибробластов, криоконсервацию культуры фибробластов, размораживание культуры фибробластов, репрограммирование фибробластов для получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), культивирование ИПСК, криоконсервацию ИПСК, размораживание ИПСК, нейрональную дифференцировку ИПСК, получение белково-пептидного комплекса.

Суспендирование и кластеризация плюрипотентных клеток человека с целью их дифференцировки в панкреатические эндокринные клетки // 2687379

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к дифференцировке клеточного кластера плюрипотентных стволовых клеток в клетки дефинитивной энтодермы. Способ включает получение клеточного кластера плюрипотентных стволовых клеток из плюрипотентных стволовых клеток, выращенных на плоской прикрепленной культуре, сформированного из скопления клеток или не выделенного из суспензий отдельных клеток, причем плюрипотентные стволовые клетки представляют собой плюрипотентные стволовые клетки неэмбрионального происхождения, индуцибельные плюрипотентные клетки, репрограмированные плюрипотентные клетки, клетки, выделенные из соматических клеток взрослого человека, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, клетки, полученные из амниотической жидкости человека, человеческие партеноты или клетки из линий эмбриональных стволовых клеток человека H1, H7, H9 или SA002.

Белки, связывающие десмоглеин 2 (dsg2), и их применение // 2685876

Изобретение относится к области генной инженерии, конкретно к получению рекомбинантных полипептидов аденовируса, и может быть использовано в медицине для увеличения эффективности терапевтического лечения солидной опухоли, экспрессирующей десмоглеин 2 (DSG2).

Иммортализованный макрофаг // 2683544

Настоящее изобретение относится к биотехнологии. Предложен иммортализованный альвеолярный макрофаг свиней (PAM) для репликации вируса PRRS.

Способ витрификации овариальной ткани // 2678106

Изобретение относится к области медицины, а именно к онкогинекологии и репродуктивной медицине, и предназначено для сохранения репродуктивной функции женщин с онкологическими заболеваниями, желающих в дальнейшем иметь детей.

Тест-система и способ ее получения // 2706071

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к клеточному сфероиду, его получению и оценке эффекта воздействия на функциональную активность меланоцитов.