专利名称：确定胰腺用于胰岛分离的合适性的评分方法
技术领域：
本发明涉及改进胰岛生产的产量和质量的方法。胰岛存在于动物的胰腺，本发明涉及确定胰腺是否将以优良产率提供胰岛的方法。
背景技术：
现在已确定胰岛置换疗法是一种治疗患有各种疾病的患者的可行方法。其中包括接受上腹器官摘除术的癌症患者(Tzakis，et al.，Lancet，336402-405(1990))；胰腺炎(Clayton，et al.，Transplantation，7692-98(2003)；Farney，et al.，Surgery，110427-437(1991)；Fontes，et al.，Transplant Proc，242809(1992)；Obenholzer，et al.，Transplantation，691115-1123(2000)；Robertson，et al.，Diabetes，5047-50(2001))和胰岛素依赖性患者，在此胰岛移植是一种治疗选择(Goss，et al.，Transplantation，741761-1766(2002)；Ricordi，et al.，Transplantation，751524-1527(2003)；Ryan，et al.，Diabetes，50710-719(2001)；Shapiro，et al.，N.Engl.J.Med，343230-238(2000))。
由于胰岛在治疗中的有用性，如上文所示，显然人们有兴趣开发分离它们的方法。尽管有许多有关应用自动化方法分离胰岛的报道(Brandhorst，et al.，Exp.Clin.Endocrinol Diabetes，103 Suppl.23-14(1995)；Cui，et al.，Cell Transplant，648-54(2001)；Marchetti，etal.，Transplantation，52209-213(1991)；Miyamoto，et al.，CellTransplant，7397-402(1998)；Nielsen，et al.，Comp.Med.，52127-135(2002)；Swanson，et al.，Hum.Immunnol，62739-749(2001)；Toomey，et al.，Brit.J.Surg.，80240-243(1993)；Toso，et al.，Cell Transplant，9297-305(2000)；Wennberg，et al.，Transplant.Proc.，332537(2001))，胰岛的分离仍然具有众所周知的困难。例如，Bosta，et al.，J.Investig.Med，43555-566(1995)；Krickhahn，et al.，Cell Transplant，11827-838(2002)；Krickhahn，et al.，Ann Transplant，648-54(2001)，O’Neil，et al.，Cell Transplant，10235-246(2001)，和White，et al.，Horm.Metab.Res，31579-524(1999)，均探讨了有关于此的问题。
在以下内容中所公开的本发明是有关使成功获得胰岛产物的可能性最大化的方法。现已确定，通过使用本文中提出的得分系统，能够使得在任意给定的从胰腺分离胰岛的过程中，确保以优良产率获得胰岛的机会最大化。
以下公开内容将说明此过程是如何实现的。
图1A是胰腺的显微照片，其按照本发明所示方法的得分为+3分，被判定为有用胰腺，图1B是一张得分为-1的胰腺的显微照片，该胰腺被判定为不合格。
具体实施例方式
实施例1以下实施例中所使用的动物为两岁以上且已生育多个后代的母猪。用电击昏动物并放血。随后取出内脏以供胰腺的分离。从电击昏到将胰腺放置于冷的Hank’s平衡盐溶液(“HBSS”)之间的时间通常是10～15分钟。冷缺血时间为15～20分钟。
为详细描述此过程，取出整个胰腺，接着在左右胰叶间的连接处横向地切下围绕门静脉的环形圈(annular ring)，以提供约2～5mm厚的活组织检查切片。
根据Ricordi，et al.，ed.Pancreatic Islet Cell Transplantation(AustinR.G.Landes Company，1992)，132-142，将活组织检查的组织切片切成两半，并置于HBSS溶液或双硫腙溶液(“DTZ”)中。
接下来将胰腺置于加入了2％热失活的猪血清(“PS”)的HBSS溶液中，随后送至进行胰岛分离的实验室。
然后对胰腺活组织检查样品进行评估，以确定它们是否适合进行胰岛分离。评估五个变量。其中，每一变量的得分被赋值为+1或-1，下文将具体解释。
首先，确定热缺血时间，其定义为从放血开始到胰腺被放入冷的保存溶液之间的时间。如果此过程在小于或等于15分钟内完成，则得分为+1，如果大于15分钟，得分为-1。尽管有时热缺血时间高达20分钟的情况下也能够得到优良的胰岛产物，但其获得成功的机会仍低于热缺血时间为15分钟的情况。
第二个指标为观测胰腺的颜色，胰腺间的颜色变化可能是多种因素的结果。例如，如果胰腺中静脉血管堵塞，例如因动物被电死或者应激反应所致，那将会导致该胰腺达不到作为所期望胰岛供体的质量。以上两种情况均会造成血液集中在胰腺中、血红蛋白的释放并扩散到细胞外空间。继而造成了器官颜色的改变，通常为褐色或紫色。
胰腺颜色可以主观观测，熟练的技术人员可以鉴别深色胰腺(其不合要求，得分为-1)，和浅色胰腺(其合乎要求，得分为+1)；但是，更加客观的测定使用色度计，其根据反射光与入射光的比值即“反射比”检测颜色。如果反射比小于约60，得分为-1，若在约60以上，则得分为+1。
用于器官的第三个指标是脂肪含量。为测定此指标，将约2×2×0.5cm的活组织检查样本浸入DTZ约5分钟。染色之后，该组织在放大倍数为10倍的解剖镜下观察。胰岛显红色，脂肪组织显绿色。选择观察视野，评估整个绿色部分的百分比。如果总脂肪含量在约25％以上，则该器官得分为-1，而脂肪含量小于约25％时得分为+1。
可以理解的是，当然也存在其他用来判定器官脂肪含量的方法，所有这些方法都能在此处使用。
所采用的第四个指标是胰岛分界。对于此参数，使用同样的染色和观测方法。用直径大于50μm的胰岛来评估胰岛分界。详细地说，如果两组或多组DTZ染色的胰岛细胞自胰岛中心呈放射性，并超出了正常情况下平滑清晰分界的胰岛外部边界/平面，则判定为分界不佳。如果超过50％的胰岛是分界优良的，该指标被赋值为+1，如果低于50％，得分为-1。
最后一个指标是胰岛的大小，以其直径相对于所研究动物物种的平均胰岛直径作为判定指标。所研究器官中胰岛的平均直径是否大于该物种的平均值是作为评分目的的决定因素。对于很多物种，平均胰岛直径大约是100微米。鼠、猪、人以及其他许多物种的胰岛均是如此。如果如上述所测量的大部分胰岛的直径超过100μm，则得分为+1，否则得分为-1。另外一方面，如果胰岛的平均直径与猪的不同，则采用该物种的胰岛平均直径作为参照值。例如，众所周知，一种叫做罗非鱼的鱼类，拥有非常大的胰岛，直径平均大约是5mm。当研究罗非鱼的胰腺时，其判断点应为5mm，如果胰岛的平均直径大于5mm则应该给予正分。
将所检测的每一个胰腺的这五个指标的得分列表，如果总分大于或等于+1，该器官被认为是合适的胰岛供体。
下表列出了总分大于或等于+1的十个器官的典型结果。
表1个别供体胰腺的活组织检查得分
为了比较，在图1A和1B的照片中给出了得分为+3的胰腺(图1A)和得分为-1的胰腺(图1B)的显微照片。在图1A中，大的胰岛(＞100μm)是明显的，其良好分界也很清楚。相对的，图1B中所示的胰腺显示出小的且分界不佳的胰岛。
根据本文中所描述方案的标准，图1B中所示的胰腺将不进行进一步处理，但是，出于作为对照的目的，对它也继续进行了处理，在以下实施例中会论及。
实施例2按照实施例1中提出的评价指标，对得分大于或等于+1的胰腺以及作为对照的得分为-1的胰腺进行了下一步的处理。对腺体的脂肪和结缔组织进行整理，接着在主胰管中插入一根16g的钝头不锈钢针管。在30℃条件下，将含有浓度为1.5-2.0g/l胶原蛋白酶P的HBSS溶液以50ml/mm的速率灌入，每克胰腺提供2ml溶液。
接下来，在30℃条件下，用500ml HBSS和2％PS与200ml胶原蛋白酶溶液一起浸过胰腺。使用39℃的外循环水将器官缓慢升温到37℃，并保持消化温度在36～37℃。当该器官显示解离、并对手动压力的抵抗力很小时(大约10～20分钟总时间之后，在达到37℃之后大约5～10分钟)，终止消化。
收集消化物并离心，吸走上清，将所得沉淀悬浮在10％PS和器官保存溶液中。接着，在含有添加2％PS的HBSS溶液的50ml试管中，用浓度梯度为1.105、1.095、1.085、1.05g/cm3的不连续Ficoll纯化胰岛。试管在650g、4℃条件下离心，收集含有胰岛的分层，并用含有10％PS的HBSS溶液洗三遍，其后借助于解剖镜将它们从非胰岛组织中手工纯化出来。重悬这些胰岛，取两个各0.5ml的样品用于胰岛产物的计数。
以图1A和图1B所示的胰腺为例，对于得分为+3的胰腺，胰岛产量为105,000EIN(胰岛当量数，由Ricordi，et al.定义，见上文)，纯度为98.8％。相比之下，图1B所示器官的产量为44,000EIN。
实际上，表1中的10个胰腺的平均产量为130,000EIN，平均每克消化后的组织为1,101EIN。所有样本的纯度均高于90％，其中9个器官的胰岛活力高于89％，测定方法如下文所述。
实施例3在分离胰岛之后，测定各种参数，其中包括纯度、活力，如上文所提及。
纯度是通过用DTZ对大约500EIN的胰岛染色10分钟来确定的，然后使用解剖镜和数码相机进行标准图像分析。
活力是通过用双乙酸荧光素(FDA)和溴化乙锭(EB)对样本染色来测定的。详细地说，将大约500EIN胰岛样本加入含10％PS、1％抗生素/抗真菌素(“A/A”)的1ml RPMI溶液中。然后，将由10mg的FDA和1ml丙酮制成的20μl FDA染剂、由30μl EB和1ml PBS制成的200μl EB加入。对胰岛避光染色7分钟，然后随机选取10-50个胰岛的样品，在荧光显微镜下观察，拍照，从而使用标准图像分析方法来测定其活力。
也通过将大约500EIN胰岛置于酸性乙醇提取溶液(7.2ml 1N盐酸，400ml 100％变性乙醇)中来测量胰岛的胰岛素含量。所述样本存放在-20℃，并实施胰岛素RIA。
表2
实施例4本实施例及后续实施例将阐明如上所述鉴定为有用并分离出的胰岛是否能用于大珠子。
将纯化的胰岛重悬在RPMI 1640+10％PS+1％A/A溶液中，达到2000EIN/ml的容积。将这些胰岛平均分配在试管中，使得每个试管包含1ml含有2000EIN的悬浮液。
经重力沉降后，去除上清，向每个样品中加入0.5ml 50℃的在最小必需培养基加2.5％HEPES缓冲液中制备的1.5％琼脂糖，，搅拌均匀。接着，将悬浊液在无菌矿物油下排出，形成四个具有光滑表面和均匀胰岛分布的珠子。
取出大珠子，洗两遍(RPMI+5％PS+1％A/A)。这些大珠子在5％湿润二氧化碳的条件下，在同样的溶液中培养5～7天，之后，用RPMI+1％A/A洗三遍，接着进行第二次琼脂糖包被。为此目的，用移液器将60℃的0.5ml含有5％琼脂糖的HEPES缓冲液加MEM转移到无菌的塑料勺中，将每个大珠子滚动3～5次从而产生均匀的、第二琼脂糖包被。将它们移入无菌矿物油从而产生光滑的表面，取出大珠子，用RPMI+2.5％PS+1％A/A洗两遍，在37℃含5％湿润二氧化碳的空气中培养。
包含封装了胰岛的大珠子经检测可以保持活力超过六个月，在此之后，放射性免疫测定显示它们能继续产生高水的胰岛素。
实施例5本实施例描述的实验用于阐述根据如上所述分离得到的胰岛是否能在体内发挥功能。
采用雄性，非肥胖型糖尿病CB17-PrKdc<scid>/J小鼠，年龄7～9周。适应一周后，动物接受275mg/kg链脲霉素，其将诱导糖尿病。9天后，当它们血液中平均葡萄糖水平超过480mg/dl时，开始使用胰岛素疗法。
在施用链脲霉素后的34～35天，动物接受大约1000EIN的猪胰岛，其是按照Bowen，et al.，Aust.J.Exp.Biol.Med.Sci.，58441-447(1980)中的方法在血栓中移植的，该文献通过参考并入本文中。简单地说，将胰岛从悬浮液中沉淀下来，吸去培养基。然后，从动物体内取出大约5～10μl的血液，将之加入胰岛中，并使之凝结成血栓。用等体积的克他命(167mg/l)、甲苯噻嗪(33mg/ml)和生理盐水麻醉受体动物。所述混合物以0.5ml/100g的剂量皮下施用。然后，在左侧腰窝切开一个小口以暴露肾，利用解剖镜在肾囊上切开一个小口，将肾囊与肾分离开，将上述胰岛/血栓放置于囊下，缝合切口，使动物恢复。
在移植后第38～39天对动物施行肾切除术。简单的说，在麻醉之后，将接受移植物的肾暴露，结扎肾血管，摘除每个动物的肾。5天之后，处死动物，收集胰腺用于在组织学上确定全部胰岛β细胞被破坏。
组织样本在10％中性缓冲液甲醛溶液中放置24小时，然后转移到70％乙醇中。
接下来，用石蜡包埋组织，将5μm的切片用苏木精和伊红染色。胰腺和移植后的肾的切片用标准方法对含胰岛素与胰高血糖素的细胞染色，然后进行研究。
所有小鼠在胰岛移植后血糖恢复正常。肾切除术后，所有小鼠在四天内均变为表现出高血糖。
前述实施例阐明了本发明的特征，本发明是用来评估胰腺以确定由其来源的胰岛是否具有临床可用性的方法。本方法涉及检测五种指定指标中的至少三种以及对每一个指标赋值。根据上述的描述，数值选择可以是+1或-1。如果实行三种检测后，该器官得分是+3，则测试可以终止，因为即使后两个指标均为-1，该器官的总分也不会小于+1。
如果五种指标中的三种被检测后器官得分为+1，则对第四种指标进行检测，因为三种检测后得分为+1并不能保证最后的总分为+1或更高。如果第四种指标的检测结果是+1，那么可以考虑结束测试，这同样是因为如果四种检测之后得分为+2，那么该器官最后的总分不可能小于+1。
如果，在四种检测后，器官得分为0，那么应该进行第五种检测以获得决定性的结果。
相反的，如果在三种检测后器官得分为-3，就没有必要继续检测了，同样，四种检测后得分为-2也不需要做最后的检测。(注意，根据本发明，三种检测后可能的得分只有+3，+1，-1，-3，四种测试后可能的得分只有+4，+2，0，-2，-4；但是，+4和-4的得分本排除了继续检测的必要性。所以，尽管期望进行进一步检测，但却不是必需的。)选择先进行哪三个检测取决于熟练的技术人员；但是，热缺血时间是一项研究人员可控的指标，可以被优选作为首先检测的三项指标之一。剩下的两项检测将取决于熟练技术人员的选择。
本文中阐述的方法可被用于任何物种的胰腺，包括、但是不限于以下物种牛、猪、绵羊、鼠、灵长类，人，鱼或者另外的物种。
从根据本发明所选择的胰腺中获得的胰岛可以“照原样”被用于如实施例中所示的情形，或者可以例如如U.S.Patent Nos 5,643,569和Re 38,027中所述以被包膜的大珠形式应用，以上均通过引用并入本文。
本发明的其他方面对于本领域的技术人员来说是清楚的，不需进一步详细阐述。
所采用的术语和表达方式被用作描述性的术语，但不具有限制性，在使用这些术语和表达方式时，无意排除本发明或其中一部分所显示和所描述的特征的任何等效物，并且应该承认各种修饰在本发明的范围内是有可能的。
权利要求
1.一种用于确定分离的胰腺是否可作为治疗上有用的胰岛的来源的方法，其包括以下各项(i)确定所述分离的胰腺的热缺血时间，和以下的至少两项(ii)确定所述分离的胰腺的颜色，(iii)确定所述分离的胰腺的脂肪含量，(iv)确定所述分离的胰腺中胰岛的分界，和(v)确定从所述分离的胰腺中分离出的胰岛的平均大小，其中(a)在(i)中，热缺血时间少于约15分钟的被赋值为+1分，而大于约15分钟的被赋值为-1分；(b)所述颜色的反射比在约60以上的被赋值为+1分，在约60以下的被赋值为-1分；(c)脂肪含量在约25％以下的被赋值为+1分，在约25％以上的被赋值为-1分；(d)胰岛分界在约50％以上的被赋值为+1分，在约50％以下的被赋值为-1分，并且(e)胰岛的平均直径等于或者大于所述物种的平均值的被赋值为+1分，在所述物种的平均值以下的被赋值为-1分，由此最终的正分表明所述胰腺是治疗上有用的胰岛的来源。
2.根据权利要求1的方法，其包括(i)和(ii)-(v)中的至少三项。
3.根据权利要求1的方法，其包括(i)-(v)的所有项。
4.根据权利要求1的方法，其包括(i)、(ii)和(iii)。
5.根据权利要求1的方法，其包括(i)、(ii)和(iv)。
6.根据权利要求1的方法，其包括(i)、(ii)和(v)。
7.根据权利要求1的方法，其包括(i)、(iii)和(iv)。
8.根据权利要求1的方法，其包括(i)、(iii)和(v)。
9.根据权利要求1的方法，其包括(i)、(iv)和(v)。
10.根据权利要求2的方法，其包括(i)-(iv)。
11.根据权利要求2的方法，其包括(i)、(ii)、(iii)和(v)。
12.根据权利要求2的方法，其包括(i)、(ii)、(iv)和(v)。
13.根据权利要求2的方法，其包括(i)和(iii)-(v)。
全文摘要
本发明涉及评估胰腺作为治疗上有用的胰岛的来源的方法。本发明阐述了一类评分系统，并列出了五个指标。如果其中有三个指标是正值，那么该胰腺是治疗上有用的胰岛的合适来源。
文档编号C12N5/071GK101056988SQ200580039062
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月14日 优先权日2004年11月17日
发明者劳伦斯·加兹达, 艾伯特·L·鲁宾, 巴里·史密斯 申请人:罗格森研究所