专利名称：具有可捕获遗传改变的细胞的涂层的医疗装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及用于植入患者血管或中空器官的医疗装置，例如用于治疗各种疾病的经涂覆的支架、支架移植物、合成的血管移植物、心脏瓣膜，导管和血管修复滤筛(vascular prosthetic filter)。具体而言，本发明涉及在与血液接触的表面上具有涂层的医疗装置， 所述涂层经工程改造可用于将细胞捕获于所述装置的表面。捕获的细胞可在所述装置的表面上形成单层并可用于许多治疗用途，例如药物递送系统和/或治疗血管疾病中。例如，结合于植入的医疗装置的细胞可为来自循环血的天然内皮祖细胞和/或在体外经遗传修饰的细胞，所述细胞在患者体内表达或分泌具有局部或全身治疗作用的分子或物质。
背景技术：
疾病中的动脉粥样硬化和癌症，是世界上导致死亡和丧失劳动能力的两种主要原因。动脉粥样硬化与动脉腔表面上的脂肪斑产生有关。这些脂肪斑造成动脉腔横截面狭窄。 最终造成在病变部位远端的血流减少，导致受该动脉供血的组织发生缺血性损伤。冠状动脉向心脏供血。在美国，冠状动脉粥样硬化或冠心病(CAD)是最常见的威胁生命的严重慢性疾病，患此病的人数超过1100万人。冠状动脉粥样硬化造成的社会和经济损失远远超过大多数其他疾病。冠状动脉内腔狭窄对心肌的影响，首先导致心绞痛，然后是心肌梗塞，最后导致死亡，这些患者中有30万人以上在抵达医院之前就已死亡。 (《Harrison 氏内禾斗医学原理》,Harrison，s Principles of Internal Medicine,第 14 版， 1998)。对于冠状动脉粥样硬化，可采用经皮腔内冠状动脉内成形术(PTCA)进行治疗。美国每年施行400，000例以上的PTCA手术。在PTCA中，将气囊导管插入外周动脉内，顺着动脉系统推进到受阻塞的冠状动脉。然后使气囊膨胀，将该段动脉管撑开，压平阻塞该处的脂肪斑块，从而增加流经该受损动脉截面的血流。然而，这种治疗通常不能使受损冠状动脉持久地维持张开状态。多达50%的接受PTCA治疗的患者需要在6个月内接受重复治疗以矫正冠状动脉的再狭窄。这种接受PTCA后动脉再度发生的狭窄医学上称为再狭窄。急性的再狭窄涉及血管的回弹和皱缩。血管回弹和皱缩后，中层平滑肌细胞发生增殖以应对由PTCA 所引起的动脉损伤。平滑肌细胞的增殖部分由损伤部位释放的各种炎症因子所介导，这类炎症因子包括血栓素A2、血小板衍生生长因子(PDGF)以及成纤维细胞生长因子(FGF)。 已采用了多种不同技术来克服再狭窄问题，这些技术包括用各种药剂对患者进行治疗、或用支架机械性地保持动脉张开。(《Harrison氏内科医学原理》，Harrison’ s Principlesof Internal Medicine,第 14 版，1998)。
已证明支架是克服再狭窄的各种治疗方法中最有效的方法。支架是安置于患病动脉区段内产生正常血管内腔的金属支撑架。将支架置于受损的动脉区段内可防止该动脉的回弹以及继而发生的动脉封闭。支架还可防止该动脉沿动脉中层的局部剥离。通过用支架使动脉内腔保持大于单独采用PTCA所形成的内腔，减少了多达30%的再狭窄。但是，尽管获得这样的成功，支架仍不能完全消除再狭窄。(Suryapranata等，1998。《对于经选择的急性心肌梗死患者中的冠脉支架术与气囊血管成形术的随机比较》，Randomized comparison of coronary stenting with balloon angioplasty in selectedpatients with acute myocardial infarction, Circulation, 97 :2502_2502)。动脉狭窄也可发生在冠状动脉之外的其他血管，包括主动脉骼动脉、腹股沟下动脉、远侧深股动脉、远侧胭动脉、胫动脉、锁骨下动脉以及肠系膜动脉等。外周动脉的动脉粥样硬化症(PAD)患病率取决于受损的具体解剖部位，以及诊断阻塞所用的标准。传统上，医师采用间歇性跛行测试法来判定是否存在PAD。然而，这种方法可能大大低估了人群中此病的实际发病率。PAD的发病率随年龄而不同，老年个体PAD的发病率增高。据美国国立医院出院调查的数据估计，每年有55，000例男性和44，000例女性首次诊断为慢性PAD ；而有 60，000例男性和50，000例女性首次诊断为急性PAD。91 %的急性PAD病例都涉及到下肢部位。在PAD患者中，伴发CAD的比率可能超过50%。此外，在PAD患者中，脑血管疾病发病率增高。可采用经皮腔内气囊血管成形术(PTA)来治疗PAD。采用PTA并结合支架，可减少再狭窄症发病率。然而，在采用诸如支架的医疗装置所获得的术后效果，不如采用标准的血管形成术(即，采用静脉或修复用旁路材料)所获得的效果。(《外科学原理》,Principles of Surgery, Schwartz 等编，第 20 章，“动脉疾病”，Arterial Disease,第 7 版，McGraw-Hill Health Professions Division,纽约 1999)。优选采用建立旁路的方法治疗PAD，在该方法中用移植物绕过阻塞动脉区段建立旁路。(《外科学原理》，Principles of Surgery，Schwartz等编，第2O章，“动脉疾病”， Arterial Disease,第 7 版，McGraw-Hill Health Professions Division,纽约 1999)。所述移植物可包括自体静脉区段(例如，隐静脉)或合成的移植物(例如，用聚酯、聚四氟乙烯(PTFE)或膨胀性聚四氟乙烯(ePTFE)或其他各种聚合物材料制备的移植物)。其术后血管开放率取决于多种不同因素，这些因素包括旁路移植物的腔内径、用作移植物的合成材料类型，以及流出部位。然而，即便采用了旁路移植物，内膜过度增生以及血栓形成仍然是严重的问题。例如，采用ePTFE旁路移植的腹股沟下动脉旁路术3年后，股-胭旁路的血管开放率为54%，而股-胫旁路则仅为12%。因此，显然需要对支架性能、合成的旁路移植物以及其他长期血液接触表面和/ 或装置性能进行改进，以进一步减少CAD和PAD的发病率和病死率。例如，可采用能使血管径向扩张(向外或正性再塑)的方法来补偿动脉粥样硬化斑块的进行性生长，从而延迟血流受限狭窄(flow-limiting stenosis)的发展。对于支架，已采用的方法是用各种抗凝血剂或抗再狭窄剂来涂覆支架，以减少血栓形成和再狭窄。例如，用放射性物质浸渍支架似乎可通过抑制成肌纤维母细胞的迁移和增殖而抑制再狭窄。(美国专利号5，059，166,5, 199，939和5，302，168)。但照射所治疗的血管可引起患者严重的边缘再狭窄问题。此外，照射对受侵害血管处理不均勻。或者，也已采用化学药剂涂覆支架，例如肝素、磷酸胆碱、雷帕霉素和紫杉酚，所有这些药品都显示可缓减血栓形成和/或再狭窄。虽然肝素和磷酸胆碱显示可在短时明显减少动物模型的血栓形成，但是这类药剂对预防再狭窄似乎没有长时间效果。此外，肝素可能诱发血小板减少症，导致严重的血栓并发症，例如中风。因此，在这种治疗再狭窄的实践方式中，用足够治疗有效量的肝素或磷酸胆碱装载的支架并不可行。已采用合成的移植物以多种方式治疗来减少术后的再狭窄和血栓形成。(Boe等， 1998。《小直径血管移植物修复术现状》，Small-Diameter Vascular Graft Prostheses Current Status, Archives Physio. Biochem, 106 :100-115)。例如，据报道，聚氨酯合成物 (例如，多孔性聚碳酸酯氨基甲酸乙酯)减少再狭窄的作用与ePTFE移植物相当。还采用了射频辉光放电对所述移植物的表面进行改性，以使聚对二苯甲酸酯移植物氟化。还采用了生物分子浸渍合成的移植物。然而，这些方法无一能长时期显著降低血栓形成或再狭窄发生率。内皮细胞(EC)层是正常血管壁的一种重要组分，它提供了血流与血管壁周围组织之间的界面。内皮细胞还可参与生理活动，包括血管生成、炎症过程以及防止血栓形成(Rodgers GM. FASSEB J 1988;2:116-123)。近年的研究发现，内皮细胞除了组成脉管系统之外，出生后的EC和内皮祖细胞(EPC)还在外周血中进行循环。(Asahara T等。 Science, 1997 ；275 :964-967 ；Yin AH，等。Blood, 1997 ；90 :5002-5012 ；Shi Q，等。Blood, 1998；92 :362-367 ；Gehling UM，等，Blood，2000 ；95 :3106-3112 ；Lin Y等，J Clin Invest, 2000 ；105 :71-77)。据认为EPC可迁移到循环系统受损内皮层区域，包括创伤和局部缺血性损伤部位(Takahashi T等，Nat Med，1999 ;5 :434-438)。在正常的成年人中，外周血中的 EPC 浓度为 3-10 个 /mm3 (Tkahashi T 等，Nat Med, 1999 ；5 :434-438 ；Kalka C,等，Ann Thorac Surg, 2000 ；70 =629-834) 0如今已经证明，血管对于损伤应答的每一阶段都受到内皮组织的影响(如果不进行控制的话)。据信，在受损且安置支架的血管区段迅速重建功能性内皮层可通过提供对循环细胞因子的屏障、防止血栓的不良影响以及它们所具有的产生保护下层平滑肌细胞层的各种物质的能力，而有助于防止这些潜在的严重并发症。 (Van Belle 等，1997 ；《支架的内皮成形术》，Stent Endothelialization, Circulation, 95 :438-448 ；Bos等，1998。《小直径血管移植物修复术现状》，Small-Diameter Vascular Graft Prostheses :Current Status, Archives Physio. Biochem. 106 :100-115)。在植入支架后，通过局部递送血管内皮细胞生长因子(VEGF，一种内皮细胞促有丝分裂剂)，可促进内皮细胞在支架表面的生长(Van Belle等，1997;《支架的内皮成形术》， Stent Endothelialization, Circulation, 95 :438-448)。虽然在受损部位可应用重组蛋白质生长因子VEGF的盐水溶液诱发所需的作用效果，VEGF可在植入支架后用通道气囊导管递送。但此项技术并不理想，这是因为据证实单次递送剂量的效果太低不能产生一致的效果。因而，这种方法不能每次精确地重现效果。也已采用内皮细胞种植合成材料移植物，但是种植内皮细胞的临床效果通常都很差，即术后的管腔张开率低(Lio等，1998，《微血管移植术的新概念和新材料修复性移植物的内皮细胞种植禾口基因治疗》，New concepts and Materials in Microvascular Grafting :Prosthetic Graft Endothelial Cell Seeding and Gene Therapy,Microsurgery, 18 :263-256)，其原因极可能是细胞未能妥善地黏附在移植物上和/或由于离体操作致使细胞丧失了其EC功能。因而，血管损伤部位内皮细胞的黏附、生长以及分化的调节中，原位内皮细胞生长因子以及环境条件是至关重要的。据此，对于再狭窄和其它血管疾病，有必要开发出用于涂覆包括支架和合成的移植物在内的医疗装置的新的方法和组合物，以促进和加速在植入装置上形成功能性内皮，从而在靶血管区段或植入的内腔上形成连续的EC单层，由此抑制新生内膜过度增生。关于癌症等疾病，目前大部分治疗药物会对患者产生全身系统性反应，由于使用常规口服或静脉注射剂型的药物，不仅会影响癌细胞，还会影响体内的任何分裂性细胞 (dividing cell)。在许多情况下，由于需治疗的疾病的性质和药物的性质(例如溶解性、 体内稳定性、生物利用度等)，全身性给药并不有效。在全身性给药时，药物经血液循环运输并分布入包括正常组织在内的机体区域。在病变部位，药物浓度起初低而无效，频繁给药后会提高到毒性水平，而在非病变区域，药物的存在则导致不良的副作用。在某些情况下，药物在给药后易于受代谢降解。因此，常通过提高药物剂量来获得药效并延长时间，这就造成正常组织系统负担的增加以及与患者相关费用的增加。在其它情况下，由于某些有效药物的毒副作用，使其治疗潜能不能完全发挥。因此，已做了许多努力来提高药物递送系统的效力和靶向性。例如，采用脂质体递送药物具有的优点在于通常它们能延长药物在血液中的循环时间、通过限制血流中游离药物的浓度来降低副作用、减少药物降解、延长每次给药后的治疗作用、降低对给药频度的需求以及减少所需药物的量。然而，目前可得到的脂质体系统显示在体内将药物递送到靶位点的效果有限。参见Kaye等，1979，Poznansky等，1984，美国专利5，043，165和美国专利 4，920，016。为实现对治疗性化合物的高效递送，开发了能掺入转基因DNA的病毒载体，然而临床应用成功的数量仍有限。除了体外和动物模型中所获得的成功数外，已提出将基因转移技术与细胞治疗相结合。将离体基因转移入各种细胞类型中有可能证明比直接体用载体转移具有更大的治疗可行性。参见Kohn等，1987，Bilbao等，1997，和Giannoukakis等， 2003。最近，已开发了局部药物递送运载体，例如药物洗脱支架(drug eluting stent, DES)。参见美国专利6，273，913、美国专利6，258，121和美国专利6，231，600。然而，现有技术中的药物洗脱支架受到许多因素的限制，例如，药物类型、要释放的药物量和释放药物的时间。关于药物洗脱支架需要考虑的其它因素是药物与其它支架涂覆成分(例如聚合物材料)间的相互作用、以及个体药物的性质(例如亲脂性、分子量、灭菌后的完整性和活性、 以及效力和毒性)。至于药物洗脱支架中的聚合物材料，必须考虑的是聚合物的类型、聚合比例、装载药物的能力和该聚合物的生物相容性，以及药物-聚合物的相容性(例如，药物的药代动力学)。此外，药物洗脱支架中的药物剂量是预装载的，不能实现对个体条件和需求的药物剂量调节。至于药物释放时间，药物洗脱支架一旦植入后立即开始释放药物，而不能实现理想的实时释放。因此，迫切需要开发出一种有效的全身性和局部药物递送系统，以克服目前可用技术的缺陷。本发明正是提供了一种安和且受控方式进行局部或全身性递送治疗药物的系统。发明_既述本发明的一个目的是提供一种治疗性药物递送系统以及治疗患者疾病的方法。该治疗或药物递送系统包括具有涂层的医疗装置，该涂层由含有至少一类能识别并结合靶细胞的配体的基质组成，所述靶细胞为例如内皮祖细胞或遗传改变的哺乳动物细胞、以及已经受到单一或双重转染的遗传改变的哺乳动物细胞。本发明的医疗装置可为任何可植入患者的装置。例如，在一个实施方式中，所述装置是可插入血管内腔或中空器官的装置，如支架、支架植入物、心脏瓣膜、导管、血管修复滤筛、人造心脏、外置和内置左心室辅助装置(LVAD)和合成血管移植物，它们用于治疗以下疾病例如癌症；血管疾病，包括再狭窄、动脉粥样硬化、血栓形成、血管梗阻；或这些装置所覆盖的其它任何用途。在一个实施方式中，所述医疗装置上的涂层包括生物相容性基质和至少一种底物或配体，所述底物或配体特异性识别并结合靶细胞(例如内皮祖细胞)，以例如预防或治疗再狭窄，或使遗传改变的哺乳动物细胞粘附到所述装置的表面，以例如治疗血管重构和癌症。此外，所述医疗装置的涂层可任选地包含至少一种能调节遗传改变细胞的工程改造基因表达和分泌的活性化合物。能激活化合物的活化剂的例子包括但不限于化学分子和肽，例如生长因子。在涂层包含至少一种化合物的实施方式中，刺激物、活化分子或化合物可用于刺激细胞表达和/或分泌至少一种可治疗疾病的治疗物。在一个实施方式中，医疗装置上的涂层包括带有外表面的生物相容性基质，所述外表面用于附着治疗有效量的至少一种配体(例如，抗体、抗体片段、或抗体和抗体片段的组合)或至少一种能结合遗传改性细胞表面的工程改造标记的分子。本发明的抗体或抗体片段识别并结合细胞膜或靶细胞表面的抗原或特异性经遗传工程改造的细胞表面标记，从而使细胞固定在所述装置的表面。在一个实施方式中，所述涂层可任选地包含有效量的用于刺激内皮祖细胞固定的至少一种化合物，如果靶细胞是循环祖细胞的话，则可促进成熟、 功能化内皮的形成，或者如果靶标是医疗装置表面上的遗传改变细胞的话，则可刺激结合的细胞表达并分泌所需的基因产物。本发明的医疗装置可为用于植入包含腔道的器官或机体部分的任何装置，也可为但不限于支架、支架移植物、合成的血管移植物、心脏瓣膜、导管、血管修复滤筛、起搏器、 起搏器前导物、除颤器、卵园孔未闭(PFO)中隔闭合装置、血管夹、血管动脉瘤闭锁器、血液透析移植物、血液透析导管、房室分流器、主动脉血管瘤移植物装置或组件、静脉瓣、缝线、 血管吻合夹、留置式静脉或动脉导管、血管鞘和药物输送口。根据装置的不同，所述装置可用各种材料制成。例如，本发明的支架可用不锈钢、镍钛合金(NiTi)或铬合金以及生物可降解材料制成。合成的血管移植物可用交联PVA水凝胶、聚四氟乙烯(PTFE)、膨胀性聚四氟乙烯(ePTFE)、多孔型高 密度聚乙烯(HDPE)、聚氨酯以及聚对苯二甲酸乙烯酯或生物可降解材料制成。形成所述医疗装置涂层的生物相容性基质包含但不限于合成材料，例如，聚氨酯、嵌段聚氨酯_尿素/肝素、聚-L-乳酸、纤维素酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、葡聚糖或明胶；和/或天然存在的材料，例如胶原、弹性蛋白、弹性蛋白原、层连蛋白、纤连蛋白、玻连蛋白之类的基底膜组分，肝素、血纤蛋白、纤维素以及无定形碳或富勒烯(fullerene)。在本发明的一个实施方式中，所述医疗装置中含有包含富勒烯的生物相容性基质。在这一实施方式中，富勒烯的碳原子数可为约C2tl-C15tl,更具体而言，所述富勒烯为C6tl或 C700本发明的富勒烯也可在医疗装置的表面上排列成纳米管(nanotube)。在本发明的一个实施方式中，将所述配体施加于医疗装置与血液接触的表面，所述配体能特异性识别并结合循环血中所需组分或靶细胞表面上的表位。在一个实施方式中，所述配体专门设计为通过仅识别遗传改变细胞的细胞膜上的经遗传工程改造的标记分子，而只能识别并结合遗传改变的哺乳动物细胞。靶细胞的结合将该细胞固定在装置的表面上。在一个实施方式中，根据经遗传工程改造的细胞膜标记分子来选择医疗装置表面上用于结合遗传改变的细胞的配体。也就是说，所述配体仅与由提供给该细胞的染色体外遗传物质表达的细胞膜标记分子或抗原结合，从而使得所述医疗装置表面上的配体仅识别经遗传修饰的细胞。通过这种方式，只有经遗传修饰的细胞才能结合到医疗装置的表面。例如，如果所述哺乳动物细胞是内皮细胞，所述配体可为至少一种抗体、抗体片段或它们的组合；特异性地产生所述抗体针对靶细胞表面上的特异性靶表位或标记分子。在本发明的这一方面中，所述抗体可为单克隆抗体、多克隆抗体、嵌合抗体或人源化抗体，其通过与遗传改变的内皮细胞的表面标记分子相互反应而仅识别并结合该遗传改变的内皮细胞，并由此调节该细胞以使其粘附到医疗装置表面。可将本发明的抗体或抗体片段共价或非共价连接于基质的表面，或通过接头分子共价连接到涂覆医疗装置的基质的最外层。在这一实施方式中，例如，单克隆抗体还可包括Fab或F(ab’)2片段。本发明的抗体片段包含任何大小的片段，例如，保留了抗体识别并结合靶抗原特性的大分子和小分子。在另一实施方式中，本发明的抗体或抗体片段能特异性地识别并结合被治疗的哺乳动物的抗原，而它们的特异性并不取决于细胞系。在一个实施方式中，例如，在治疗再狭窄中当细胞不经遗传修饰而含有特异性细胞膜标记分子时，所述抗体或片段能特异性地选择并结合循环内皮祖细胞的表面抗原，例如CD133、CD34、CDw90、CD117、HLA-DR、VEGFR-U VEGFR-2、Muc-18(CD146)、CD130、干细胞抗原(Sca-I)、干细胞因子 1 (SCF/c-Kit 配体)、 Tie-2、MHC (例如，H_2Kk 和 HAD-DR)。在另一实施方式中，所述医疗装置的涂层包含至少一层上述的生物相容性基质， 该基质含有用于附着治疗有效量的至少一种天然或合成小分子的外表面。所述小分子能识别例如，再狭窄治疗中的内皮祖细胞，并与其相互作用，而将该细胞固定在装置表面从而形成内皮层。所述小分子可用于与该医疗装置联合治疗各种疾病，并可源自各种来源(例如细胞成分，如脂肪酸、蛋白质、核酸、糖类等)，并能与内皮祖细胞表面上的抗原相互作用产生与抗体相同的结果或效果。在本发明的这一方面，医疗装置上的涂层还可包含化合物，例如连接于包含抗体或抗体片段的涂层上的本文上述的生长因子。在一个实施方式中，本发明涂层中的化合物(例如用于再狭窄治疗中)，包括可刺激或促进祖细胞生长和分化成为成熟的功能性内皮细胞的任何化合物。在另一实施方式中，所述化合物用于刺激经遗传修饰的细胞表达并分泌所需基因产物。例如，用于本发明中的化合物可为生长因子，例如血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子、血小板诱导的生长因子、转化生长因子β 1、酸性成纤维细胞生长因子、骨连接素、血管生成素 1 (Ang-I)、血管生成素2 (Ang-2)、胰岛素样生长因子、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、血小板衍生生长因子AA、血小板衍生生长因子BB、血小板衍生生长因子AB以及内皮PAS蛋白1。在另一实施方式中，例如当使用遗传改变的哺乳动物细胞时，可用于刺激细胞表达并分泌经遗传工程改造的基因产物的激活剂或化合物，包括但不限于雌激素、四环素和其它抗生素、他莫昔芬等，可经各种给药途径提供给患 者，例如以贴片和皮下形式通过皮肤给药。本发明还提供用于治疗各种疾病的方法，所述疾病为例如血管疾病、癌症、血管重构、严重冠心病、动脉粥样硬化、再狭窄、血栓形成、动脉瘤和血管梗阻。在一个实施方式中，提供了一种用于保持或封闭插入血管壁的医疗装置(例如，支架或合成的血管移植物、 心脏瓣膜、腹主动脉动脉瘤装置以及它们的部件)、和建立血管稳态内环境，从而防止如再狭窄中的过度内膜增生的方法。在治疗动脉粥样硬化的本发明方法中，所述动脉可为冠状动脉或外周动脉(例如股动脉)。也可用这些技术和医疗装置治疗静脉。对于再狭窄的治疗，本发明还提供了一种用于诱导愈合反应的工程改造方法。在一个实施方式中，提供了一种用于在移植血管靶区域中被植入装置的管腔表面上快速诱导形成融合的内皮层的方法，其中所述内皮细胞可表达一氧化氮合酶和其它抗炎和炎症调节因子。本发明还提供了一种医疗装置，其较现有技术装置具有更高的生物相容性，并能通过降低或抑制平滑肌细胞迁移、平滑肌细胞分化和沿医疗装置植入部位的内腔表面的胶原沉积，来降低或抑制组织的过度内膜增生和再狭窄。在一个实施方式中，用于涂覆医疗装置的方法包括以下步骤将至少一层生物相容性基质施加于医疗装置表面，其中所述生物相容性基质包含至少一种选自下组的组分 聚氨酯、嵌段聚氨酯-脲/肝素、聚-L-乳酸、纤维素酯、聚乙二醇、聚醋酸乙酯、葡聚糖、明胶、胶原、弹性蛋白、弹性蛋白原、层连蛋白、纤连蛋白、玻连蛋白、肝素、纤维蛋白、纤维素和碳以及富勒烯；并对所述生物相容性基质同时或相继施加治疗有效量的至少一种抗体、 抗体片段或它们的组合，以及至少一种刺激内皮细胞生长和分化的化合物。本发明还提供了一种治疗哺乳动物血管疾病的方法，所述方法包括将医疗装置植入哺乳动物的血管或管状器官内腔中，其中所述医疗装置涂覆有(a)生物相容性基质， (b)治疗有效量的至少一种抗体、抗体片段或它们的组合，以及(C)至少一种化合物；其中所述抗体或抗体片段能识别并结合内皮祖细胞表面上的抗原，从而将内皮祖细胞固定在基质表面上，而所述化合物则用于刺激固定的内皮祖细胞在医疗装置表面上形成内皮。在一个实施方式中，还提供了治疗患者疾病的治疗/药物递送系统。所述治疗或药物递送系统含有遗传改变的哺乳动物细胞和用于植入患者的医疗装置，其中所述遗传改变的哺乳动物细胞包含编码经遗传工程改造的细胞表面标记和至少一种治疗性基因产物的外源核酸。在一个实施方式中，用适宜的包含外源遗传物质的转染载体体外转染所述基因工程改造的细胞，为所述细胞提供所需的基因。在这一实施方式中，所述细胞可为任何哺乳动物细胞，不论是自体的、同种异体的或是异种的，例如内皮细胞、成纤维细胞、成肌细胞等。在这一实施方式中，所述医疗装置是用生物相容性基质涂覆的，所述基质包括配体，所述配体通过结合经遗传工程改造的细胞膜标记分子或细胞表面上的抗原，而仅结合于遗传改变的哺乳动物细胞。
在本发明的治疗和/或药物递送系统中，所述遗传改变的细胞带有外源遗传物质而导入了至少一种编码细胞表面标记分子或抗原的所需基因以及至少一种编码治疗性基因产物的基因。该系统任选地包含信号系统，例如能刺激遗传改变的哺乳动物细胞表达和 /或分泌所需基因产物和/或标记基因的活性化合物或分子。因此，在一个实施方式中，将导入哺乳动物中的所述外源遗传物质经工程改造为可编码可特异性结合装置上配体的细胞膜标记。例如，所述装置用于置入血管内腔时，该外源遗传物质应编码除了提供给患者的经遗传工程改造的细胞以外血流内任何循环性细胞中均没有的细胞膜标记。还提供了一种用于治疗各种疾病的经涂覆的医疗装置和方法，所述疾病为例如血管疾病，包括但不限于动脉粥样硬化、癌症和类风湿性关节炎。本发明的医疗装置包括用于能在体内特异性捕获和固定遗传改变的哺乳动物细胞的涂层，所述遗传改变的哺乳动物细胞是在将所述经涂覆的医疗装置植入患者时同时或随后导入的。还提供了用于固定表达和/或分泌至少一种用于治疗特定的疾病的物质或治疗剂的固定的遗传改变细胞。在本发明的这一方面中，例如在治疗癌症中，通过在所述细胞内导入外源遗传物质而使所述细胞(例如，内皮细胞)发生遗传改变。在一个实施方式中，将所述遗传物质导入细胞核内，且其为DNA (例如染色体外DNA)。所述染色体外DNA可为载体，例如腺病毒载体、质粒(如裸质粒)、线性或短DNA等。在一个实施方式中，所述DNA包含控制表达所需标记和/或治疗基因的调控/表达盒。在一个实施方式中，所述调控盒可包含用于组成性表达治疗基因的调控元件，或可包含可按患者需要控制或表达的元件。在一个实施方式中，所述用于植入患者的医疗装置包括涂层；所述涂层包括由基质负载的至少一种能识别并结合靶细胞的配体。在细胞为遗传改变的细胞的实施方式中， 所述配体仅识别并结合经工程改造而加入细胞的特异性细胞膜标记分子或抗原。因此在这一实施方式中，配体仅识别已导入患者的遗传改变的哺乳动物细胞，使该遗传改变的哺乳动物细胞结合于所述医疗装置上，表达并分泌标记分子或抗原以及至少一种治疗性基因产物。在另一实施方式中，所述治疗或药物递送系统还可包含激活分子(activating molecula)，该激活分子用于刺激所述遗传改变的哺乳动物细胞表达和/或分泌所需的治疗性基因产物。在本发明的这一方面，可通过多种方法将诸如化学刺激物或肽的化合物供给患者，这些方法包括口服途径、温热贴片(thermal patch)、静脉内、皮内注射等。在这一实施方式中，所述遗传改变的哺乳动物细胞可为自体的或外源的，例如成熟内皮细胞、成纤维细胞、肌细胞、上皮细胞等，它们包含的外源核酸可为染色体外DNA。在一个实施方式中， 所述DNA以载体形式提供，例如腺病毒载体、裸质粒DNA、线性DNA等。在一个实施方式中， 所述染色体外DNA包含调控盒，即编码细胞膜抗原的基因和至少一种编码用于治疗疾病的肽的基因。在这一实施方式的一个方面中，所述细胞膜特异性基因编码，例如成骨蛋白或前列腺细胞膜蛋白。在一个实施方式中，所述染色体外遗传物质包含编码治疗/药物产物的基因，这些产物为例如用于血管重构的血管内皮生长因子和血管生成因子，或是用于治疗癌症的抗血管生成因子。在另一实施方式中，提供了一种用于治疗疾病的方法。所述方法包括
将遗传改变的哺乳动物细胞提供给患者；所述细胞包含编码经遗传工程改造的细胞膜标记分子和至少一种治疗性基因产物外源核酸；将包含涂层的医疗装置植入患者；所述涂层包含负载了至少一种配体的基质，其中该配体能识别并结合所述遗传改变的哺乳动物细胞上的经遗传工程改造的细胞膜标记分子，其中所述遗传改变的哺乳动物细胞结合于医疗装置，并表达和分泌所述治疗性基因产物。在本发明的一个实施方式中，所述治疗性基因和基因产物包括例如血管内皮生长因子、血管生成因子、抗血管生成因子和成纤维细胞生长因子。
本发明还提供了治疗患者疾病的方法，所述方法包括将遗传改变的哺乳动物细胞提供给患者；将医疗装置植入患者；所述医疗装置包含涂层，所述涂层包含负载有至少一种配体的基质，所述配体能特异性识别并结合至少一种标记分子，例如该遗传改变的哺乳动物细胞上的受体，其中所述遗传改变的哺乳动物细胞结合于所述医疗装置上，包含用于表达和分泌治疗性基因产物的外源核酸。在另一实施方式中，提供了一种用于在体内将细胞募集到接触血液的表面的方法。所述方法包括提供位于对象血流中接触血液的表面，所述接触血液的表面经构置能将对象血流中的循环性靶细胞募集到所述接触血液的表面；以及将所述靶细胞募集到所述接触血液的表面。在这一实施方式中，所述接触血液的表面包括植入所述对象的医疗装置的内腔表面。在本发明的这一实施方式中，被募集到接触血液的表面(例如支架或移植物) 上的靶细胞可将所述装置的表面自身内皮化(self-endothelialize)而在受损血管部位恢复正常内皮组织。所述接触血液的表面可为生物可降解构架或可涂覆有生物可降解的生物相容性材料。在本发明的这一方面中，所述生物可降解构架在植入血管时将在原位发生降解，而在所述装置内腔上形成的新生内皮重建了通过受伤部位的连贯血管，从而形成功能性的新生血管。在另一实施方式中，本发明包括一种修复体，所述修复体包括(a)具有外表面和接触血液表面的载体膜；(b)涂覆于所述载体膜的接触血液表面上的第一层交联聚合化合物；和(c)涂覆于第一层之上的第二层，所述第二层含有在体内对靶细胞具有亲和性的至少一种配体。在另一实施方式中，提供了一种用于在体内生成自身内皮化移植物的方法，所述方法包括(a)提供构置的功能为用作血管移植物的构架，所述构架具有内腔表面和外表面，所述内腔表面包含特异性用于结合内皮祖细胞的配体；(b)将所述构架植入对象的血管中；和(c)将循环性内皮祖细胞募集到所述构架的所述内腔表面上以形成新生的内皮。在另一实施方式中，提供了一种用于原位产生自身内皮化移植物的方法，所述方法包括(a)提供具有接触循环血液的表面的修复性构建物；(b)将所述修复性构建物植入对象；和(c)从血液中募集循环性细胞(例如，内皮祖细胞和遗传改变的哺乳动物细胞)使其结合到所述修复性构建物的表面上，从而在其上形成新生的内皮。在另一实施方式中，提供了原位产生自身内皮化移植物的方法，所述方法包括 (a)提供构置的功能为用作临时血管移植物的生物可降解构架，所述构架具有内腔表面和外表面；(b)将所述生物可降解构架植入血管中；(c)募集循环细胞(例如内皮祖细胞和遗传改变的哺乳动物细胞)使之结合到所述修复体(例如移植物、支架或生物可降解构架) 的内腔表面上，从而形成新生的内皮；(d)使血管组织包裹所述构架的外表面以形成外部止血血管结构；和(e)在体内条件下，在可使得所述新生内皮组织和外部血管结构形成功能性新生血管的时间段内，所述生物可降解构架被降解。在一个实施方式中，提供了一种用于原位形成内皮化血管移植物的生物可降解构架，所述构架包含(a)具有内腔表面和外表面的多孔性生物可降解载体膜；(b)所述内腔表面包含涂覆于所述载体膜上的由至少一种聚合化合物组成的第一层，其中所述化合物可经交联剂自身交联形成共价键，所述共价键在体内条件下可受到酶促裂解或非酶促水解， 和(c)对体内结合遗传改变的哺乳动物细胞具有特异性亲和力的配体。在另一实施方式中，提供了一种用于原位产生自身内皮化移植物的方法，所述方法包括(a)提供具有接触患者循环血的表面的修复性构建物；(b)将所述修复性构建物植入对象或患者；(c)将遗传改变的哺乳动物细胞给予所述患者；和(d)从血液中募集循环性细胞(例如遗传改变的哺乳动物细胞)使其结合到所述修复性构建物的表面上，从而在所述修复性构建物的表面上形成一层遗传改变的细胞。在另一实施方式中，提供了一种促进血管重构的方法，例如通过向外或正性重构来增大动脉的周长以部分或全部地补偿因形成动脉粥样硬化斑块造成的或动脉受伤后因内膜异常增生造成的内腔侵占，从而防止或抑制受损血管的向内或负性重构。在这一实施方式中，例如提供如上所述的由基质和配体覆盖并能结合基因工程改造细胞的支架，以用于捕获经遗传修饰的自体细胞(例如内皮祖细胞)，这些细胞能分泌至少一种强效抗凝血剂和血管舒张剂，例如前列环素，如前列腺素12，PG12 ；降钙素基因相关肽，如α -CGRP等。 可经工程改造通过细胞产生的其它产物，包括一氧化氮(一氧化氮合酶基因)、基质金属蛋白酶、乙酰胆碱、腺苷、5-羟色胺、P物质(substance P)、肾上腺髓质素等。可采用其产物作为血管舒张剂和/或抗凝血剂或具有血管舒张剂和/或抗凝血剂特性的基因，例如可引起血管平滑肌松弛的血管舒张剂。可通过基因转移技术将编码血管舒张剂的基因(例如前列环素合酶基因)提供给内皮祖细胞或内皮细胞，所述基因转移技术可为例如采用顺反子 (cistronic)基因构建物的病毒基因转移，就前列环素而言，例如顺反子环氧合酶-1/前列环素合酶基因构建物可提供连续的局部前列腺素递送。在这一实施方式中，前列腺素局部递送系统可用于治疗例如，脑梗死和冠状血管疾病。还可将血管的正性重构用作调节动脉生成(即成熟血管，例如成人小动脉和动脉的形成)以形成附属血管的治疗方法。在另一实施方式中，可用编码血管舒张化合物和独特细胞表面标记(例如截短的 MHC-I)的双顺反子载体转染适宜的细胞，如成纤维细胞、内皮细胞或内皮祖细胞，所述细胞表面标记可被配体(例如固定于血管内修复体上的抗体)识别。例如，可将配体(如抗体)涂覆的支架植入患者的冠状动脉中，然后将遗传改变的细胞(例如遗传改变的内皮细胞)植入需要治疗血管疾病的患者中。在使用遗传改变的细胞的这一实施方式和其它实施方式中，可采用标准的基因工程技术利用例如质粒载体植入细胞之前将外源基因递送入细胞，所述质粒载体可为例如双顺反子PMACSKk. II质粒载体(Miltenyi Biotec，德国)，其包含多克隆位点并可将感兴趣的基因插入其中作为所用哺乳动物细胞系的选择标记，所述感兴趣的基因为例如前列环素合酶以及标记基因(如截短的MHC I型分子，H-2K)。在另一实施方式中，用于治疗中的用于转染哺乳动物细胞的外源基因递送系统可包括，例如包含截短的MHC I型抗原和血管舒张剂转基因(例如用于治疗血管疾病的前列环素合酶和/或α-CGRP基因)的慢病毒载体。在这一实施方式中，所述要被转染的哺乳动物细胞可为自体的内皮细胞或内皮祖细胞，而所述修复性装置可用该截短的MHC I型抗原的特异性配体(例如抗_H-2Kk抗体)涂覆。 附图简述图IA为抗体通过交联分子共价偶联于基质的示意图。图IB为C6tlO分子锚定在基质上的示意图。图IC为本发明涂覆有基质的支架的示意图。图2A是粘附在由纤连蛋白涂覆的玻片上的内皮祖细胞的相差显微镜照片，所述玻片上含有从富集培养基分离的细胞。图2B是附着在纤连蛋白涂覆的玻片上的内皮祖细胞的相差显微镜照片，所述玻片上含有用抗CD34抗体包被的磁珠分离的细胞。图2D和 2F是已孵育7天并用PI进行核染色的内皮祖细胞的显微照片。由这些图可见，如分别对 Tie-2(图2E和2G)和VEGFR-2 (图2C)抗体反应性的抗体荧光显示的那样，所示细胞表达了成熟内皮细胞的标记。图3A和3B是内皮一氧化氮合酶(eNOS)和磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)的溴乙锭染色的2%琼脂糖凝胶半定量RT-PCR照片。培养于纤连蛋白涂覆的玻片上3天(图3B)和 7天(图3A)后，内皮祖细胞开始表达eNOS mRNA。图4A-4E是粘附在与HUVEC细胞一起培养并用碘化丙锭染色的CMDx和抗⑶34抗体(4A)；明胶和抗CD34抗体(4B)；空白的不锈钢圆盘(4C) ；CMDx涂覆的(4D)和明胶涂覆的(4E)不锈钢圆盘上的HUVEC的照片。图5A-5C是用人血白细胞组分孵育的无抗体的CMDx涂覆的对照的显微照片。所述细胞以碘化丙锭和FITC标记的抗-KDR抗体染色。图5D-5F是用人血白细胞组分孵育的由无抗体结合于其表面的明胶涂覆的对照不锈钢圆盘的显微照片。所述细胞以碘化丙锭和 FITC标记的抗-KDR抗体染色。图6A-6C是用HUVEC孵育的表面上结合有抗⑶34抗体的CMDx基质涂覆的不锈钢圆盘的显微照片。所述细胞以碘化丙锭和FITC标记的抗-KDR抗体染色。图6D-6F是用 HUVECS孵育的明胶涂覆表面结合有抗体不锈钢圆盘的显微照片。所述细胞以碘化丙锭和 FITC标记的抗-KDR抗体染色。图7是与祖细胞共孵育24小时的表面结合有抗体的CMDx涂覆的不锈钢圆盘的显微照片。所述细胞以碘化丙锭和FITC标记的抗-KDR抗体染色。图8A和8B是与祖细胞共孵育7天的表面结合有抗CD34抗体的CMDx基质涂覆的不锈钢圆盘的显微照片。所述细胞以碘化丙锭和FITC标记的抗-KDR抗体染色。图9A和9B是与祖细胞共孵育7天的表面结合有抗CD34抗体的CMDx基质涂覆的不锈钢圆盘的显微照片。所述细胞以碘化丙锭和FITC标记的抗Tie-2抗体染色。
图10A-10C是在内皮细胞生长培养基中与祖细胞孵育3周的CMDx涂覆的不锈钢圆盘的相差显微镜照片，显示了成熟的内皮细胞。图11是结合有祖细胞的本发明的用功能性富勒烯涂覆的支架表面的示意图。图12A-12D是带有或不带有抗⑶34抗体的富勒烯涂覆的样品的照片。所述样品与人白细胞组分共孵育，并用碘化丙锭和FITC标记的抗-VEGFR-2抗体染色。图13A-13D是冠状动脉取出物组织学横切片的低倍和高倍显微照片，所述取出物已植入裸露的不锈钢支架(图13A和13C)和用富勒烯涂覆的样品(图13B和13D)4周。切片用苏木精-伊红染色。
图14A-14G是植入雄性约克猪1和48小时后支架取出物的扫描电镜显微照片。 葡聚糖涂覆的(图14A)和葡聚糖/抗CD34抗体涂覆的(14B)支架的取出物为植入后1小时。图14C和14D所示为对照样品取出物，而图14E-G为植入后48小时的葡聚糖/抗CD34 抗体涂覆的支架。图14H-14M是取自雄性约克猪的植入4周的冠状动脉取出物的横切面组织学显微照片未涂覆的(空白不锈钢)(14H和141)、葡聚糖涂覆对照(14J和14K)以及葡聚糖/抗⑶；34抗体涂覆的(14L和14M)。图15A、15B和15C分别为植入48小时的18mm长用表面无抗体的葡聚糖-血浆涂覆的支架、葡聚糖-血浆涂覆的/抗CD34抗体涂覆的支架的荧光显微照片。图16A和16B是碘化丙锭和抗凝集素/FITC偶联的样品的显微照片。发明详述本发明提供了一种涂覆的可植入医疗装置(例如支架或移植物)以及用于涂覆该医疗装置的方法和组合物，以及用所述涂覆的医疗装置治疗血管疾病的方法。本发明还提供了一种用于治疗疾病(例如再狭窄和癌症)的方法，所述方法包括将具有涂层的医疗装置植入需要治疗的患者，并为所述患者提供经遗传工程改造的哺乳动物细胞，所述细胞在体内能结合于所述医疗装置的表面并能产生工程改造的和所需的治疗剂(例如基因产物)。图1A-1C为本发明医疗装置表面涂层的示意图。医疗装置上的涂层包含生物相容性基质，其可促进在装置表面上形成融合细胞层(例如遗传改变的哺乳动物细胞，如内皮细胞或成纤维细胞)以在患者中调节或产生所需治疗效果，例如产生能防止再狭窄和/或血栓形成的抗血管生成因子或抗凝血剂或产生能抑制内膜过度增生的产物。在一个实施方式中，所述修复装置上的涂层包含的基质含有合成或天然存在的材料，所述材料中包含可促进循环性细胞(例如遗传改变的哺乳动物细胞，如内皮细胞、祖细胞或干细胞)粘附于医疗装置的治疗有效量的至少一种抗体和能刺激内皮细胞生长和分化的至少一种化合物(例如生长因子)。在植入所述装置后，附着于所述装置表面的细胞转化成为成熟和融合的功能性细胞层，例如在所述医疗装置内腔表面形成内皮。在医疗装置上存在的内皮细胞融合层， 例如能减少植入部位再狭窄和血栓形成。如本文所用，“医疗装置”是指暂时或永久引入哺乳动物中以预防或治疗某一医学病状的装置。这些装置包括通过皮下、经皮或手术引入的安置在器官、组织或器官的内腔 (例如动脉、静脉、心室或心房)中的任何装置。所述医疗装置可包括支架、支架移植物、涂覆的支架(例如涂覆有聚四氟乙烯(PTFE)、膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)或是其它天然或合成涂层)、或合成的血管移植物、人造心脏瓣膜、人造心脏以及可连接修复的器官与循环血管的固定件、静脉瓣膜、腹主动脉动脉瘤(AAA)移植物、下腔静脉滤筛片、永久性输药导管、 螺卷栓子(embolic coil)、在血管栓塞形成时使用的栓塞材料(例如，交联PVA水凝胶)、 血管缝线、血管吻合固定件、透心肌血管再形成支架和/或其他各种导管。用本发明的组合物和方法形成的医疗装置的涂层能在体内刺激所述装置表面上产生融合的哺乳动物细胞层。例如，当所提供的配体结合内皮细胞使其在所述装置的血液接触表面上形成功能性内皮层时，该医疗装置表面上即形成了内皮细胞层，从而防止了再狭窄，并能调节由所述医疗装置的植入而引起的局部慢性炎症反应和血栓形成并发症。覆盖医疗装置的基质可由合成材料组成，例如，聚合性凝胶泡沫，如由聚乙烯醇 (PVA)、聚氨酯、聚-L-乳酸、纤维素酯或聚乙二醇制成的水凝胶。在一个实施方式中，制备基质的合成材料中可包含极为亲水的化合物，例如葡聚糖化合物。在另一实施方式中，所述基质由天然存在的材料组成，例如胶原、纤维蛋白、弹性蛋白、弹性蛋白原和/或无定形碳。 所述基质也可包含多层，例如第一层可由合成材料或天然存在的材料组成，而第二层可含有例如配体(如抗体)。各层可相继顺次排列，第一层直接与医疗装置(支架或合成材料移植物)表面相接触，第二层有一表面直接与第一层接触，另一表面则与血管内腔接触。所述基质还可包含至少一种生长因子、细胞因子、血管舒张剂、抗凝血剂等。可刺激内皮细胞增殖和分化的生长因子为例如血管内皮生长因子(VEGF)及其同工型、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、血小板诱导的生长因子(PIGF)、转化生长因子M(TGF. β 1)、 酸性成纤维细胞生长因子(FGF)、骨连接素、血管生成素1、血管生成素2、胰岛素样生长因子(ILGF)、血小板衍生生长因子AA(PDGF-AA)、血小板衍生生长因子BB(PDGF-BB)、血小板衍生生长因子AB (PDGF-AB)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等，或其功能性片段， 它们可用于本发明中。血管舒张剂包括前列环素、α-CGRP等。
在另一实施方式中，所述基质可包含富勒烯，所述富勒烯的碳原子数为约C2(|-C15Q。 所述富勒烯也可排列成纳米管，其中可掺入分子或蛋白质。所述富勒烯基质也可应用于不锈钢、PTFE或ePTFE医疗装置表面，然后对该层进行功能化并在其表面涂覆抗体和生长因子。或者，可在例如不锈钢医疗装置上先涂覆PTFE或ePTFE层，然后再涂覆第二层富勒烯， 再加上抗体和生长因子。该基质可以非共价或共价的方式附着在医疗装置上。各种抗体和生长因子可通过异基或同基双功能交联试剂，共价附着在该基质上。可采用标准技术将生长因子与抗体一起或在抗体结合之后加入该基质内。如本文所用，术语“抗体”是指一类单克隆、多克隆、人源化或嵌合性抗体或它们的组合，其中，所述单克隆、多克隆、人源化或嵌合抗体与一种抗原或该种抗原的功能性等价物相结合。术语抗体片段包括与抗体具有同样的作用和功效的任何抗体片段(如Fab、 F(ab' )2等)，且可为任何大小，即大分子或小分子。(包含有多数单独抗体分子的抗体，相当于6. 022 X IO23个分子/摩尔抗体)。例如，在一个实施方式中，可用生物相容性基质涂覆支架或合成的移植物，该基质包含能调节循环细胞(例如遗传改变的哺乳动物治疗性细胞和内皮祖细胞)粘附于所述医疗装置表面的抗体、抗体片段或它们的组合。例如，本发明的抗体识别并结合特异性的细胞膜标记分子，例如由循环血中遗传改变的哺乳动物细胞产生的内皮祖细胞表面抗原和 /或细胞膜分子，从而使得所述细胞固定在装置的表面上形成功能性细胞层(例如功能性内皮组织)。在一个实施方式中，所述抗体包括可与以下物质反应(识别并结合)的单克隆抗体遗传改变的哺乳动物细胞表面分子、内皮祖细胞表面抗原、或者祖细胞或干细胞表面抗原，例如血管内皮生长因子受体-1、-2和-3(VEGFR-l、VEGFR-2和VEGFR-3以及VEGFR 受体家族的同工型)、Tie-1、Tie2、CD34、Thy-U Thy_2、Muc-18 (CD146)、CD30、干细胞抗原-1 (Sca-I)、干细胞因子(SCF或c-Kit配体)、CD133抗原、VE-钙粘蛋白、P1H12、TEK、 ⑶31、Ang-U Ang-2或在所述细胞表面上表达的抗原。在一个实施方式中，可使用与一种抗原反应的单一类型的抗体。或者，可将针对不同内皮祖细胞表面抗原的多种不同的抗体混合在一起并添加到基质中。在另一实施方式中，采用了单克隆抗体的混合物，通过靶向特异性细胞表面抗原来提高内皮形成率。在这一实施方式中，例如可组合使用抗-CD34和抗-CD133，或可将这些与任何或几种上文列出的抗原组合用于附着在医疗装置(例如支架或移植物)上的基质表面。也可用抗体、抗体片段和/或它们的组合来涂覆所述医疗装置。
如本文所用，“治疗有效量的抗体”是指可促进细胞附着于医疗装置的抗体用量， 其中所述细胞为例如天然或遗传改变的哺乳动物细胞，包括内皮细胞、祖细胞或干细胞。 实施本发明所需的抗体量根据所用抗体的性质而不同。例如，所用抗体的量取决于抗体和与之反应的抗原之间的结合常数和/或亲和力。本领域的普通技术人员熟知如何确定用于具体抗原的抗体的治疗有效量。如本文所用，术语“化合物”是指可刺激遗传改变的哺乳动物细胞表达和/或分泌治疗性基因产物的任何物质。如本文所用，术语“生长因子”是指可刺激细胞(例如遗传改变或未改变的内皮细胞、干细胞或祖细胞)生长和分化为成熟的功能性内皮细胞的肽、蛋白质、糖蛋白、脂蛋白或它们的片段或变体或是合成性分子。成熟的内皮细胞可表达一氧化氮合酶从而将一氧化氮释放入组织。下表1列出了可用于涂覆所述医疗装置的一些生长因子。表 1
生长因子内皮细胞特异性酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)无碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)无维细胞生长因子3(FGF-3)无成纤维细胞生长因子4(FGF-4)无成纤维细胞生长因子5 (FGF-5)无成纤维细胞生长因子6 (FGF - 6)无成纤维细胞生长因子7 (FGF-7)无成纤维细胞生长因子8(FGF-8)无成纤维细胞生长因子9(FGF-9)无血管生成因子1有血管生成因子2有肝细胞生长因子/分散因子(HGF/SF)无血小板衍生生长因子(PDE-CGF)有转化生长因子-OC(TGF-OC)无
权利要求
1.一种治疗患者疾病的治疗系统，所述系统包括遗传改变的哺乳动物细胞，所述细胞包含编码经遗传工程改造的细胞表面标记分子和至少一种治疗性基因产物的外源核酸；用于植入所述患者的医疗装置，所述装置包含涂层；所述涂层包含负载有至少一种配体的基质，其中所述配体识别并结合所述遗传改变的哺乳动物细胞的所述细胞膜标记分子，其中，所述遗传改变的哺乳动物细胞结合于所述医疗装置并表达和分泌所述至少一种治疗性基因产物。
2.如权利要求1所述的治疗系统，其还包括用于刺激所述遗传改变的哺乳动物细胞表达和/或分泌所述治疗性基因产物的药物或化合物。
3.如权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，所述遗传改变的哺乳动物细胞是自体、 同种异体或异种细胞。
4.如权利要求3所述的治疗系统，其特征在于，所述自体、同种异体或异种细胞是内皮祖细胞或成熟内皮细胞。
5.如权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，存在于所述遗传改变的哺乳动物细胞中的所述外源核酸包括DNA或RNA分子，所述分子包含编码至少一种治疗性基因产物的至少一种基因。
6.如权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，所述外源核酸是染色体外DNA。
7.如权利要求5所述的治疗系统，其特征在于，所述DNA分子包括质粒。
8.如权利要求6所述的治疗系统，其特征在于，所述染色体外DNA包括调控盒、细胞膜特异性基因和至少一种编码用于治疗疾病的肽的基因。
9.如权利要求8所述的治疗系统，其特征在于，所述细胞膜特异性基因编码成骨蛋白、 前列腺细胞膜蛋白或H-2Kk表面蛋白。
10.如权利要求5所述的治疗系统，其特征在于，所述至少一种基因编码选自下组的治疗性基因产物前列环素、降钙素基因相关肽、血管内皮生长因子、血管生成因子、抗血管生成因子或成纤维细胞生长因子。
11.如权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，所述配体是抗体、抗体片段、抗体和抗体片段的组合、肽或小分子。
12.—种治疗患者疾病的方法，所述方法包括将遗传改变的哺乳动物细胞提供给所述患者；所述细胞包含编码经遗传工程改造的细胞表面标记和至少一种治疗性基因产物的外源核酸；将包含涂层的医疗装置植入所述患者；所述涂层包含负载有至少一种配体的基质，其中所述配体识别并结合所述遗传改变的哺乳动物细胞的所述细胞膜标记，其中，所述遗传改变的哺乳动物细胞结合于所述医疗装置并表达和分泌所述至少一种治疗性基因产物。
13.如权利要求12所述的方法，其还包括将用于刺激所述遗传改变的哺乳动物细胞表达和/或分泌特异性基因产物的药物或化合物给予所述患者的步骤。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述遗传改变的哺乳动物细胞是自体、同种异体或异种细胞。
15.一种用于治疗癌症的方法，所述方法包括将遗传改变的哺乳动物细胞提供给所述患者；所述细胞包含编码经遗传工程改造的细胞表面标记和至少一种治疗性基因产物的外源核酸；将包含涂层的医疗装置植入所述患者；所述涂层包含负载有至少一种配体的基质，其中所述配体识别并结合所述遗传改变的哺乳动物细胞的所述细胞膜标记，其中，所述遗传改变的哺乳动物细胞结合于所述医疗装置并表达和分泌所述至少一种治疗性基因产物。
16.如权利要求15所述的方法，其还包括刺激所述遗传改变的哺乳动物细胞表达和/ 或分泌所述治疗性基因产物的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述遗传改变的哺乳动物细胞是自体、同种异体或异种细胞。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述刺激所述遗传改变的哺乳动物细胞表达和/或分泌治疗性基因产物的步骤包括使与所述遗传改变的哺乳动物细胞相互作用的化合物释放入血流。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述自体、同种异体或异种细胞是成熟内皮细胞。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述遗传改变的细胞包含外源性给予的 DNA或RNA分子，所述分子包含编码至少一种治疗性基因产物的至少一种基因。
21.如权利要求5所述的治疗系统，其特征在于，所述DNA分子是质粒。
22.如权利要求6所述的治疗系统，其特征在于，所述染色体外DNA包括调控盒、细胞膜特异性基因和至少一种编码用于治疗疾病的肽的基因。
23.如权利要求8所述的治疗系统，其特征在于，所述细胞膜特异性基因编码成骨蛋白、前列腺细胞膜蛋白或H-2Kk表面蛋白。
24.如权利要求5所述的治疗系统，其特征在于，所述至少一种基因编码选自下组的治疗性基因产物前列环素、降钙素基因相关肽、血管内皮生长因子、血管生成因子、抗血管生成因子或成纤维细胞生长因子。
25.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述治疗性基因产物选自下组前列环素、降钙素基因相关肽、血管内皮生长因子、血管生成因子、抗血管生成因子或成纤维细胞生长因子。
26.—种药物递送系统，所述系统包括遗传改变的哺乳动物细胞，所述细胞包含编码经遗传工程改造的细胞表面标记和至少一种治疗性基因产物的外源核酸；用于植入所述患者的医疗装置，所述装置包含涂层；所述涂层包含负载有至少一种配体的基质，其中所述配体识别并结合所述遗传改变的哺乳动物细胞的所述细胞膜标记，其中，所述遗传改变的哺乳动物细胞结合于所述医疗装置并表达和分泌所述至少一种治疗性基因产物。
27.如权利要求沈所述的药物递送系统，其还包括用于刺激所述遗传改变的哺乳动物细胞表达和/或分泌所述治疗性基因产物的激活分子或可诱导的启动子。
28.如权利要求沈所述的治疗系统，其特征在于，所述遗传改变的哺乳动物细胞是自体、同种异体或异种细胞。
29.如权利要求28所述的药物递送系统，其特征在于，所述自体、同种异体或异种细胞是成熟内皮细胞。
30.如权利要求26所述的药物递送系统，其特征在于，存在于所述遗传改变的哺乳动物细胞中的所述外源核酸包括外源DNA或RNA载体，所述外源DNA或RNA载体包含编码至少一种治疗性基因产物的至少一种基因。
31.如权利要求26所述的药物递送系统，其特征在于，所述外源核酸是染色体外DNA。
32.如权利要求26所述的药物递送系统，其特征在于，所述DNA载体包括质粒。
33.如权利要求31所述的药物递送系统，其特征在于，所述染色体外DNA包括调控盒、 细胞膜特异性基因和至少一种编码用于治疗疾病的肽的基因。
34.如权利要求33所述的药物递送系统，其特征在于，所述细胞膜特异性基因编码前列环素、降钙素基因相关肽、血管内皮生长因子、血管生成因子、抗血管生成因子和成纤维细胞生长因子。
35.如权利要求30所述的药物递送系统，其特征在于，所述至少一种基因编码选自下组的治疗性基因产物前列环素、降钙素基因相关肽、血管内皮生长因子、血管生成因子、抗血管生成因子或成纤维细胞生长因子。
全文摘要
本发明涉及具有可捕获遗传改变的细胞的涂层的医疗装置及其使用方法，具体提供了含有涂层的医疗装置形式的治疗和药物递送系统。医疗装置上的所述涂层可为含有至少一种识别并结合靶细胞的配体的生物相容性基质，所述配体为例如，抗体、抗体片段、其它肽和小分子。可在提供该治疗和/或药物递送系统时同时提供信号源，例如用于刺激经修饰的细胞表达和分泌所需标记和治疗性基因产物的激活剂分子。
文档编号A61L29/16GK102363051SQ20111024655
公开日2012年2月29日 申请日期2005年4月29日 优先权日2004年4月30日
发明者M·J·B·库特凯, R·J·小科顿, S·M·罗兰 申请人:祥丰医疗有限公司