用于动物的免疫调节装置
2020-01-08

用于动物的免疫调节装置

本发明涉及一种用于调节哺乳动物免疫应答的可植入免疫调节装置,其包含位于多孔壳体中的大量纤维。纤维填充物带有单抗原或多抗原,以及依赖于应用任选地带有一种或多种生物活性化合物,例如细胞因子(如淋巴因子、趋化因子等)、附着因子、基因、肽、蛋白质、核苷酸、糖类或者细胞。

特别适合用于本发明的是生物相容的可吸收的聚合物,选自下面的组:脂肪族聚酯、共聚物和混合物,其包括但不限于丙交酯(其包括D-、L-乳酸和D-、L-、内消旋丙交酯)、乙交酯(包括羟基乙酸)、ε-己内酯、p-二烷酮(披露于美国专利No.4,052,988的1,4-二烷-2-酮,在此引入作为参考)、烷基取代的p-二烷酮衍生物(即授权给Ethicon的美国专利5,703,200中披露的6,6-二甲基-1,4-二烷-2-酮,在此引入作为参考)、三亚甲基碳酸酯(1,3-二烷-2-酮)、烷基取代的1,3-二烷-2-酮(其披露于美国专利No.5,412,068,在此引入作为参考)、δ-戊内酯、β-丁内酯、γ-丁内酯、ε-癸内酯、羟基丁酸酯、羟基戊酸酯、1,4-二氧杂环庚烷-2-酮(披露于美国专利4,052,988,以及授权给Ethicon的美国专利5,442,032中披露的它的二聚体1,5,8,12-四氧环十四烷基-7,14-二酮,在此引入作为参考)、1,5-二氧杂环庚烷-2-酮的均聚物和共聚物以及它们的聚合物混合物。优选的纤维材料包括但不限于三亚甲基碳酸酯、ε-己内酯和乙交酯的共聚物(例如披露于美国专利No.5,431,679和5,854,383,在此引入作为参考)以及p-二烷酮、三亚甲基碳酸酯和乙交酯的共聚物,以及丙交酯和p-二烷酮的共聚物。优选的是由丙交酯和乙交酯制成的纤维,有时在本文简单称之为丙交酯和乙交酯的均聚物和共聚物,以及乙交酯和ε-己内酯的共聚物,例如披露于美国专利No.5,133,739;4,700,704和4,605,730,在此引入作为参考,最优选用来作为纤维的是由大约80%到大约100%重量的乙交酯、其它为丙交酯而形成的共聚物。更优选的是由大约85%到大约95%重量的乙交酯、其它为丙交酯而形成的共聚物。

本申请要求2001年5月11日提交的临时专利申请60/290,542的权利,在此将其引入作为参考。

可植入装置的计划受者是动物;优选人类,但是也包括家养动物(如绵羊、奶牛、马、猪、山羊、骆驼、鸸鹋、鸵鸟或驴)、家禽(如鸡、火鸡、鹅、鸭或猎鸟)、鱼(如鲑鱼或鲟鱼)、实验动物(如兔、豚鼠、大鼠或小鼠)、宠物(如狗或猫)或者被捕获或自由状态的野生动物。

表2:激光钻孔条件

纤维支架应该由具有大约0.2到大约10旦范围的长丝制备,优选大约0.8到大约6旦范围,以及更优选大约1到大约3旦范围。长丝一般成束(纱)挤出,具有大约20到大约400旦范围的纤度,以及优选大约50到大约100旦。纤维需要处理以产生纤维支架所需的松密度或孔隙度。优选用于该应用的纱是变形纱。有许多可用于形成纤维支架的变形纱的类型,例如膨体纱、盘纱、包芯膨体纱、卷缩纱、缠结纱、改性弹力纱、非捻回弹力纱、定型纱、弹力纱和捻回弹力纱以及它们的组合。制造这些纱的方法是公知的,包括假捻法、缠结(如旋转定型(rotoset)或空气喷射缠结)、卷曲(如齿轮卷曲、边缘卷曲或填料箱卷曲),以及编织拆散法。优选地,纤维通过织物变形工艺的假捻法、填料箱卷曲或者编织拆散法进行变形。长丝进行变形以提供更高程度的永久性卷曲或者随机线环或者螺旋。一般优选卷曲纤维。卷曲引起长丝的取向在卷曲点改变角度。角度改变优选在每个卷曲点大于10度。卷曲可通过各种方法完成,但是最容易通过以填料箱填充挤出长丝而产生。

本发明进一步的应用包括在实验动物中促进多克隆抗体(免疫血清)和单克隆抗体的产生以及获得由此产生的期望的抗体型。在一个实例中,用于制备抗仅仅微量抗原的多克隆抗体(免疫血清)和单克隆抗体的方法可以通过本发明的装置进行。为免疫动物,可以向装置供给少量稀有抗原,此后可以收集脾细胞。该方法改善了目前将稀有抗原直接引入脾的冗长而不可预期的方法。进一步地,使用本发明的装置可能避免了加强免疫的需要,而且将更快地产生免疫应答。免疫动物需要的时间缩短可允许更迅速产生单克隆抗体。在另一个实例中,用于制备杂交瘤的免疫细胞可以在用装置中提供的抗原免疫动物后从装置中收集。该方法也可用来产生人单克隆抗体,其通过将本发明的装置植入到个体的人中,装载抗原到装置中,然后从装置中收集免疫细胞用于生产杂交瘤。上述的多克隆抗体(免疫血清)和单克隆抗体可用于诊断、基础研究、成像和/或治疗。在另一个实例中,人单克隆抗体可以使用植入到严重联合免疫缺陷(SCID)小鼠中的本发明装置而产生,其通过下面的步骤。首先,将人外周血淋巴细胞注入到SCID小鼠中,人淋巴细胞在鼠免疫系统中增殖。在植入包含有植入后可生物利用的预期抗原的本发明装置之后,随后从装置中收集细胞,这将提供人B淋巴细胞,然后可用于制备分泌抗预期抗原的人抗体的杂交瘤。

适用于本装置的纤维可以使用常规纺纱方法制造,例如熔融纺纱方法或者溶液纺纱。在纺纱之后,纱可以如本领域公知的使用纺丝油剂处理进行冷却、拉伸以及退火。由这些纤维制备的纤维支架应该具有大于20%的孔隙度,更优选在大约25%到大约95%,以及最优选在大约30%到大约90%。

以这种方式,如通过疫苗接种,将外来抗原引入体内并不一定会引起所希望的强烈免疫应答的产生。用于疫苗接种的抗原可包括减毒并灭活的细菌和病毒及其组分。疫苗接种的成功在某种程度上取决于抗原的类型和数量、免疫位点的位置、以及疫苗接种时免疫系统的状况。并非所有的抗原都具有同等的免疫原性,而对弱免疫原性抗原而言,几乎没有可用来提高免疫有效性的替代方法。尽管有多种技术可用来在实验动物中加强免疫应答的产生,如将抗原与一种更具免疫原性的载体蛋白或生物分子(如钥孔血蓝素)相结合,或使用弗氏佐剂或Ribi等佐剂,但还没有用于人类免疫接种的这种技术和佐剂。因此,有许多疾病本可通过在暴露于感染性因子之前进行免疫接种的方法加以预防,或利用治疗性疫苗来诱导产生对已有致病因子或细胞如癌的有效免疫应答,而这些方法却无法提供给病人。

发明详述这里披露了一种免疫调节装置,其允许细胞的进入和细胞分泌的细胞因子的集中。免疫调节装置的透视图提供在图1中。免疫调节装置2由围绕内腔10的壳体4构成。壳体4具有从外表面8延伸到内腔10的孔6。内腔具有至少1×10-8cm3的体积,优选至少3×10-8cm3,以及最优选的内腔大小将足以引起来自其植入的动物预期的免疫应答(这可以通过本领域公知的方法如ELISA加以确定)。壳体2可以具有不同的三维形状(如圆柱形、球形、矩形、斜方形等)。例如壳体2一般具有纵向轴,横截面可以是圆形、圆柱形或多边形。优选的容易制造的是圆柱形。圆柱形免疫调节装置2在图1中说明。圆柱形免疫调节装置的末端可以是封闭的,或者如图1所示保持开放。免疫调节装置2的外表面8优选对细胞因子和免疫细胞不通透,并具有允许免疫细胞进出的多个孔6。孔6的数量一般少于外表面积的25%,优选是少于外表面积的大约10%。孔6的大小可以在大约10到大约500微米的范围,优选在大约100到大约400微米的范围。免疫调节装置2的内腔10填充由许多纤维(如纱或麻)组成的纤维支架12。

各种生物可吸收的聚合物能够用来制造本发明的壳体或纤维支架。合适生物相容的、生物可吸收的聚合物的例子包括但不限于选自下面组的聚合物:脂肪族聚酯、聚氨基酸、共聚醚酯、聚草酸亚烷基酯、聚酰胺、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、聚亚氨基碳酸酯、聚原酸酯、聚草酸酯、聚酰氨基酯、含胺基的聚草酸酯、聚酐、聚磷腈、生物分子(即生物聚合物,如胶原、弹性蛋白、生物可吸收淀粉等)以及它们的混合物。对本发明的目的来说,脂肪族聚酯包括但不限于丙交酯(其包括乳酸、D-、L-和内消旋丙交酯)、乙交酯(包括羟基乙酸)、δ-己内酯、p-二烷酮(1,4-二烷-2-酮)、三亚甲基碳酸酯(1,3-二烷-2-酮)、δ-戊内酯、β-丁内酯、γ-丁内酯、ε-癸内酯、羟基丁酸酯、羟基戊酸酯、1,4-二氧杂环庚烷-2-酮(包括它的二聚体,1,5,8,12-四氧环十四烷基-7,14-二酮)、1,5-二氧杂环庚烷-2-酮、6,6-二甲基-1,4-二烷-2-酮、2,5-二酮吗啉、新戊内酯、γ,γ-二乙基丙内酯、亚乙基碳酸酯、亚乙基草酸酯、3-甲基-1,4-二烷-2,5-二酮、3,3-二乙基-1,4-二烷-2,5-二酮、6,8-二氧代双环辛烷-7-酮的均聚物和共聚物以及它们的聚合物混合物。对本发明的目的来说,聚亚氨基碳酸酯理解为包括那些聚合物,如披露于Kemnitzer和Kohn的Handbook of Biodegradable Polymers中的,由Domb等人编辑,Hardwood Academic Press出版,第251-272页(1997)。对本发明的目的来说,共聚醚酯理解为包括那些共聚醚酯,如披露于Cohn和Younes在Journal of Biomaterials Research,第22卷,993-1009页,1988,以及Colm在Polymer Preprints(ACSDivision of Polymer Chemistry),第30(1)卷,498页,1989(即PEO/PLA)。对本发明的目的来说,聚草酸亚烷基酯包括那些披露于美国专利4,208,511;4,141,087;4,130,639;4,140,678;4,105,034以及4,205,399中的,在此引入作为参考。聚磷腈,二元、三元以及更高级由L-丙交酯、D,L-丙交酯、乙交酯、乳酸、羟基乙酸、对-二烷酮、三亚甲基碳酸酯以及ε-己内酯制备的基于混合单体的聚合物,例如由Allcock披露于The Encyclopedia of Polymer Science,第13卷,31-41页,Wiley Intersciences,John Wiley & Sons,1988,以及由Vandorpe等人披露于Handbook of Biodegradable Polymers,由Domb等人编辑,Hardwood Academic Press,第161-182页(1997)。聚酐包括那些由以HOOC-C6H4-O-(CH2)m-O-C6H4-COOH形式的二酸衍生的,其中m是2到8的整数,以及它们与最多12个碳的脂肪族α-ω二酸的共聚物。聚草酸酯、聚草酰胺以及含胺和/或氨基的聚草酸酯披露于下面的美国专利的一篇或多篇:5,464,929;5,595,751;5,597,579;5,607,687;5,618,552;5,620,698;5,645,850;5,648,088;5,698,213;5,700,583以及5,859,150,在此引入作为参考。聚原酸酯诸如由Heller披露于Handbook of BiodegradablePolymers,由Domb等人编辑,Hardwood Academic Press;第99-118页(1997)。

在植入之前,在装置内腔填充抗原、抗原混合物以及任选的一种或多种细胞因子。抗原可以是干的或者湿的形式。可能的抗原包括肽、蛋白质、核酸、糖类或者甚至细胞或细胞碎片。抗原在植入时是可以生物利用的(以持续释放形式任选地立即释放一部分)或者设计为在植入后是可以生物利用的(如3天后)。抗原可以持续释放形式提供,例如包装在微颗粒中,也可以不包装形式提供,或者它们的结合。装载抗原的一种方法是将其悬浮在合适的液体中,然后注入或者泵入填充管的内腔。变形纤维填充物必须在足够的压力下通过液体对流呆在适当位置。随后将充满液体的装置植入,或者可以在植入前将充满的液体脱水或冻干,在填充装置内腔中留下期望的抗原。可替代地,可以在插入壳体前将变形纤维用抗原等浸泡。脱水体系将在植入后再水化,使抗原以合适的形式存在来产生预期的免疫调节应答。特别方便的植入部位是皮下直接插入皮肤下,然而任何提供通道给抗原呈递细胞、巨噬细胞和其它的免疫系统细胞的部位都是合意的。希望的免疫调节应答可以包括产生对预期抗原的体液和/或细胞免疫,或者可替代地,对特定过敏原或细胞类型的脱敏化。