JP2014057890A - アースロデティック術のための組成物および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自家骨移植片と関連した困難性からみて、代替の骨形成再生系を提供することが望ましい。さらに骨折治療ならびに足および足首の関節固定を含むアースロデティック術における代替の骨形成再生系を使用する方法を提供することが望ましい。本発明は、関節の骨癒合を促進する組成物および方法を提供する。本発明は、アースロデティック術における骨癒合を増進するための組成物および方法を提供する。一実施形態において、アースロデティック術を実施する方法は、生体適合性マトリックス内に配置されたPDGFを含む組成物を提供することと、関節の所望の骨癒合部位に組成物を塗布することとを含む。
【選択図】なし
Description
本願は、2006年11月3日に出願された米国仮特許出願第60/856,588号の出願日の利益を主張する。米国仮特許出願第60/856,588号は、その全ての内容が本明細書中に参考として援用される。
本発明の好ましい実施形態では、例えば以下が提供される:
(項目1)
アースロデティック術において関節において骨を癒合させるための、血小板由来成長因子(PDGF)の溶液および生体適合性マトリックスを含む組成物の使用であって、ここで該溶液が生体適合性マトリックス内に取り込まれている、使用。
(項目2)
関節において骨を癒合させるために有用な薬物の調製における、血小板由来成長因子(PDGF)の溶液および生体適合性マトリックスを含む組成物の使用であって、ここで該溶液が生体適合性マトリックス内に取り込まれている、使用。
(項目3)
PDGFが約0.01mg/mlから約10.0mg/ml、約0.1mg/mlから約1.0mg/ml、約0.1mg/ml、約0.3mg/ml、約0.6mg/mlまたは約1.0mg/mlの濃度で溶液中に存在する、項目1または項目2に記載の使用。
(項目4)
前記生体適合性マトリックスが足場材料を含む、項目1または項目2に記載の使用。
(項目5)
前記足場材料がリン酸カルシウムを含む、項目4に記載の使用。
(項目6)
前記生体適合性マトリックスが生体適合性結合剤をさらに含む、項目4に記載の使用。
(項目7)
前記生体適合性結合剤がタンパク質、多糖類、核酸、炭水化物もしくは合成ポリマー、またはその混合物を含む、項目6に記載の使用。
(項目8)
前記生体適合性結合剤がコラーゲンを含む、項目7に記載の使用。
(項目9)
前記PDGFがPDGF−AA、PDGF−BB、PDGF−AB、PDGF−CC、PDGF−DDまたはその混合物である、項目1から項目8のいずれかに記載の使用。
(項目10)
前記PDGFが組換えヒト(rh)PDGF−BBである、項目1から項目9のいずれかに記載の使用。
(項目11)
前記生体適合性マトリックスが、約1μmから約5mm、約1μmから約1mm、約1mmから約3mm、約1mmから約2mm、約250μmから約750μm、約250μmから約1mm、約250μmから約2mm、約200μmから約3mm、約200μmから約1mm、約1mmから約2mm、約250μmから約750μm、約100μmから約300μm、約75μmから約300μm、約100μmから約5mm、または約100μmから約3mmの範囲の直径を有する粒子を含む、項目1から項目10のいずれかに記載の使用。
(項目12)
前記生体適合性マトリックスが多孔性であり、骨形成のための生体適合性マトリックス中への細胞の移動および浸潤を可能にする、項目1から項目11のいずれかに記載の使用。
(項目13)
前記生体適合性マトリックスが多孔性であり、多孔度が約25%を超える、40%を超えるまたは約50%を超える、項目1から項目12のいずれかに記載の使用。
(項目14)
溶液が生体適合性マトリックスに取り込まれた、血小板由来成長因子(PDGF)溶液および生体適合性マトリックスを含む組成物を提供することと、
患者にアースロデティック術を実施することと、
関節の所望の骨癒合部位に組成物を適用することと、および
関節に骨癒合を生じさせることを可能にすることとを含む方法。
(項目15)
前記PDGF溶液が約0.01mg/mlから約10.0mg/ml、約0.1mg/mlから約1.0mg/ml、約0.1mg/ml、約0.3mg/ml、約0.6mg/mlまたは約1.0mg/mlの濃度で溶液中にPDGFを含む、項目14に記載の方法。
(項目16)
PDGFが組換えヒト(rh)PDGF−BBを含む、項目14に記載の方法。
(項目17)
前記生体適合性マトリックスが足場材料を含む、項目4に記載の方法。
(項目18)
前記足場材料がリン酸カルシウムを含む、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記生体適合性マトリックスが生体適合性結合剤をさらに含む、項目14に記載の方法。
(項目20)
前記生体適合性結合剤がタンパク質、多糖類、核酸、炭水化物もしくは合成ポリマー、またはその混合物を含む、項目19に記載の方法。
(項目21)
前記生体適合性結合剤がコラーゲンを含む、項目19に記載の方法。
(項目22)
前記生体適合性マトリックスが多孔性であり、骨形成のための生体適合性マトリックス中への細胞の移動および浸潤を可能にする、項目14に記載の方法。
(項目23)
前記生体適合性マトリックスが約25%を超える、40%を超えるまたは約50%を超える多孔度を有する、項目14に記載の方法。
(項目24)
関節における骨癒合の部位を位置合わせすることと、少なくとも1つのスクリューを関節の少なくとも1つの骨に挿入することとをさらに含む、項目14に記載の方法。
(項目25)
前記アースロデティック術が距骨下関節固定、距舟関節固定、三関節固定または足首関節固定を含む、項目14に記載の方法。
(項目26)
アースロデティック術を実施する方法であって、以下:
約0.1mg/mlから約1.0mg/mlの範囲の濃度で血小板由来成長因子(PDGF)を含む液体をその中に取り込んでいる、リン酸カルシウムを含む生体適合性マトリックスを含む組成物を提供する工程であって、ここで該組成物が該組成物への細胞移動を促進する多孔度を有し、リン酸カルシウムが約100μmから約5,000μmの範囲の平均サイズを有する粒子を含む組成物を提供する工程と、
該組成物を関節の所望の骨癒合部位に適用する工程とを含む、
アースロデティック術を実施する方法。
(項目28)
関節における骨結合を加速することを含む方法であって、ここで加速することが、生体適合性マトリックスに取り込まれたPDGF溶液を含む組成物を提供することと、関節の所望の骨癒合部位に組成物を適用することとを含む方法。
一態様において、本発明によって提供されるアースロデティック術のための組成物は、溶液が生体適合性マトリックス内に配置または取り込まれているPDGFを含む溶液、および生体適合性マトリックスを含む。一部実施形態において、PDGFは、約0.01mg/mlから約10mg/ml、約0.05mg/mlから約5mg/ml、または約0.1mg/mlから約1.0mg/mlの範囲の濃度で溶液中に存在する。PDGFは、各範囲の上限および下限を含む、これらの所定の範囲内における任意の濃度で溶液中に存在し得る。他の実施形態において、PDGFは、以下の約0.05mg/ml、約0.1mg/ml、約0.15mg/ml、約0.2mg/ml、約0.25mg/ml、約0.3mg/ml、約0.35mg/ml、約0.4mg/ml、約0.45mg/ml、約0.5mg/ml、約0.55mg/ml、約0.6mg/ml、約0.65mg/ml、約0.7mg/ml、約0.75mg/ml、約0.8mg/ml、約0.85mg/ml、約0.9mg/ml、約0.95mg/mlまたは1.0mg/mlのいずれか1つの濃度で溶液に存在する。これらの濃度が単に特定の実施形態の例であり、PDGFの濃度が各範囲の上限および下限を含む、上記の任意の濃度の範囲内であり得ることを理解すべきである。
本発明の全態様の別の実施形態において、移植材料の生体適合性マトリックスは、1種以上の骨置換剤であるか、骨置換剤をさらに含む。本発明の全態様の別の実施形態において、移植材料の生体適合性マトリックスは、1種以上の骨足場材料または骨置換剤であるか、骨足場材料または骨置換剤を更に含み、そして、生体適合性結合剤を更に含む。
生体適合性マトリックスは、本発明の実施形態によれば、骨足場材料を含む。骨足場材料および骨置換剤という用語は、本特許出願において、交換可能に使用されることを理解すべきである。骨足場材料は、新しい骨および組織の成長が発生するための骨組みまたは足場を提供する。骨置換剤は、恒久的または一時的に骨に置き換えるために使用できるものである。移植の後、骨置換剤は体に保持されるか、体に再吸収され骨と置き換えられる可能性がある。例示的な骨置換剤は、例えば、リン酸カルシウム(例えば、リン酸三カルシウム(例えば、β−TCP)、ハイドロキシアパタイト、不完全結晶性ヒドロキシアパタイト、非晶質リン酸カルシウム、メタリン酸カルシウム、二水和リン酸二カルシウム、リン酸ヘプタカルシウム、二水和ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸カルシウムおよびリン酸オクタカルシウム)、硫酸カルシウム、石灰化した骨、石灰化した骨同種移植片、石灰化した除タンパク異種移植片または脱灰骨(例えば、脱灰凍結乾燥皮質または海綿状骨)を含む。実施形態において、担体物質は生体再吸収性である。骨足場材料は、一部実施形態において、少なくとも1種のリン酸カルシウムを含む。他の実施形態において、骨足場材料は、複数のリン酸カルシウムを含む。骨足場材料としての使用に適したリン酸カルシウムは、本発明の実施形態において、リンに対するカルシウムの原子比が0.5から2.0の範囲である。一部実施形態において、生体適合性マトリックスは、DFDBAまたは粒子のDBMなどの同種移植片を含む。
一実施形態において、生体適合性マトリックスとして使用するための骨足場材料は、β−TCPを含み得る。β−TCPは、一部実施形態によれば、様々な直径の多方向および相互接続した孔を有する多孔性構造を含み得る。一部実施形態において、β−TCPは、相互接続した孔に加えて、複数のポケットおよび非相互接続した様々な直径の孔を含む。β−TCPの多孔性構造は、一実施形態において、約100μmから約1mmの範囲の直径を有するマクロ孔、約10μmから約100μmの範囲の直径を有するメソ孔、および約10μm未満の直径を有するミクロ孔を含む。β−TCPのマクロ孔およびミクロ孔は、骨誘導および骨伝導を促進することができ、一方、マクロ孔、メソ孔およびミクロ孔は、β−TCP生体適合性マトリックスを通した骨の再成長を支援するために、流体連通および栄養素輸送を可能にする。
別の実施形態において、生体適合性マトリックスは、骨足場材料および生体適合性結合剤を含む。生体適合性結合剤を更に含む生体適合性マトリックスの実施形態における骨足場材料は、先に提供された骨足場材料と一致する。
vivoでの移植の1、3、6または9カ月以内に再吸収される可能性がある。生体再吸収性は、(1)マトリックス材料の性質(すなわち、その化学的構造、物理的構造および大きさ)、(2)マトリックスが入れられる体内の位置、(3)使用されるマトリックス材料の量、(4)患者の代謝状態(糖尿病/非糖尿病、骨粗鬆症、喫煙者、高齢、ステロイド使用など)、(5)治療される損傷の範囲またはタイプ、ならびに(6)マトリックスに加えて、他の骨同化作用、異化作用および抗異化作用因子などの他の材料の使用に依存するであろう。
一部実施形態において、生体適合性マトリックスは、β−TCP骨足場材料および生体適合性コラーゲン結合剤を含み得る。コラーゲン結合剤との組合せに適したβ−TCP骨足場材料は、先に提供したものと一致する。
本発明は、アースロデティック術において使用する組成物を生産するための方法を提供する。一実施形態において、骨癒合を増進する組成物を生産するための方法は、PDGFを含む溶液を提供することと、生体適合性マトリックスを提供することと、および生体適合性マトリックスに本溶液を取り込むこととを含む。組合せに適したPDGF溶液および生体適合性マトリックスは、上記のものと一致する。
アースロデティック術における骨癒合を増進および/または促進するために本明細書に記載される組成物は、一部実施形態によれば、PDGFに加えて1種以上の生物活性物質を含み得る。PDGFに加えて本発明の組成物に取り込むことができる生物活性物質は、有機分子、無機材料、タンパク質、ペプチド、核酸(例えば、遺伝子、遺伝子フラグメント、小型挿入リボ核酸[si−RNA]、遺伝子制御配列、核転写因子およびアンチセンス分子)、核タンパク質、多糖類(例えば、ヘパリン)、糖タンパク質およびリポタンパク質を含み得る。例えば、抗癌剤、抗生物質、鎮痛剤、抗炎症剤、免疫抑制剤、酵素阻害剤、抗ヒスタミン剤、ホルモン類、筋弛緩剤、プロスタグランジン、栄養因子、骨誘導タンパク質、成長因子およびワクチンを含む、本発明の組成物に取り込みことができる生物活性化合物の非限定的な例は、米国特許出願第11/159,533号明細書(広報第20060084602号明細書)に開示されている。一部実施形態において、本発明の組成物に取り込むことができる生物活性物質は、インスリン様成長因子、線維芽細胞成長因子または他のPDGFなどの骨誘導因子を含む。他の実施形態によれば、本発明の組成物に取り込むことができる生物活性化合物は、骨形成タンパク質(BMP)、BMP模倣剤、カルシトニン、カルシトニン模倣剤、スタチン、スタチン誘導体または上皮小体ホルモンなどの骨誘導および骨刺激性因子を含む。また好ましい因子は、ビスホスホネートを含む骨吸収を減少させる骨粗鬆症治療に加えてプロテアーゼ阻害剤、およびNF−kBリガンドの受容体アクチベータ(RANK)リガンドに対する抗体を含む。
また本発明は、アースロデティック術を実施する方法を提供する。一実施形態において、アースロデティック術を実施する方法は、生体適合性マトリックスに取り込まれたPDGF溶液を含む組成物を提供することと、関節の所望の骨癒合部位に組成物を塗布することとを含む。一部実施形態において、アースロデティック術を実施する方法は、複数の関節の所望の骨癒合部位に組成物を塗布することを含む。生体適合性マトリックスに取り込まれたPDGF溶液を含む組成物を、例えば、関節の所望の骨癒合部位に詰めることができる。一部実施形態において、組成物を、関節において癒合される骨の全表面と接触するように詰めることができる。癒合された関節をさらに強固にするために、さらに組成物を骨癒合部位の周囲に塗布してもよい。
PDGF溶液および生体適合性マトリックスを含む組成物の調製
PDGF溶液およびβ−TCPの生体適合性マトリックスを含む組成物を、以下の手段に従って調製した。β−TCPは、約1,000μmから約2,000μmの範囲の平均直径を有するβ−TCP粒子を含んだ。
Corporationから市販されている。rhPDGF−BBは、Chiron Corporationによって酵母発現系で生産されており、米国食品医薬品局によってヒトでの使用が承認されている製品のREGRANEX(Johnson & Johnson)およびGEM21S(BioMimetic Therapeutics)で利用されているrhPDGF−BBと同じ生産施設から得られている。このrhPDGF−BBは、EUおよびカナダでもヒトの使用に関して承認されている。rhPDGF−BB溶液を、酢酸塩緩衝液に0.3mg/mlまで希釈した。rhPDGF−BB溶液を、本発明の実施形態に従って、1.0mg/mlを含む任意の所望の濃度に希釈することができる。
PDGFの溶液、生体適合性マトリックスおよび生体適合性結合剤を含む組成物の調製
PDGF溶液および生体適合性結合剤(コラーゲン)を含む生体適合性マトリックスを含む組成物を、以下の手段に従って調製した。
Corporationから市販されている。rhPDGF−BBは、Chiron Corporationによって酵母発現系で生産されており、米国食品医薬品局によってヒトでの使用が承認されている製品のREGRANEX(Johnson & Johnson)およびGEM21S(BioMimetic Therapeutics)で利用されているrhPDGF−BBと同じ生産施設から得られている。このrhPDGF−BBは、EUおよびカナダでもヒトの使用に関して承認されている。rhPDGF−BB溶液を、酢酸塩緩衝液に0.3mg/mlまで希釈した。rhPDGF−BB溶液を、本発明の実施形態に従って、1.0mg/mlを含む任意の所望の濃度に希釈することができる。
足および/または足首の関節固定を実施する方法
実験計画および概要
この前向き、無作為化、管理下、多施設実行可能性臨床試験の目的は、足/足首のアースロデティック術における自家骨移植片(ABG)と比較したβ−TCPマトリックス内に配置されたPDGF溶液を含む組成物の安全性および有効性を評価することであった。本発明の組成物を自家移植片と比較することの臨床的意義は、自家移植片に対する予測可能な合成的代替物を提供することであり、したがって、限られた量でのみ入手できる自家骨移植片を収集するための更なる手技に関連した罹患率および手術時間の増加を排除することである。さらに、付属的な組換え成長因子により、骨髄穿刺液または自家血小板濃縮液を収集および調製することに関連した更なる手技が省かれ、かかるシステムに関連した濃度の変動性を排除することによって、予測性を増加させる。対照群(I群:ABG)とβ−TCPマトリックス内に配置されたPDGF溶液を含む組成物(II群:β−TCP−PDGF(実施例1に従って調製した))との比較を行った。
主要評価項目は、単純X線およびCTスキャンによって評価したX線撮影による治癒(結合)確認までの時間であった。アースロデティック術における治癒を評価するためのX線撮影による2次評価項目は、カルス形成、骨架橋の全体的評価(CTスキャン、6、12および16週のみ)、異常な骨形成の存在(例えば、異所性骨化、外骨症、過形成)、骨吸収のエビデンス、β−TCP吸収の評価、およびスクリューがゆるむなどのハードウェアの合併症などであった。
手技は、共存症に従って、また研究者の裁量で、局所または全身麻酔下で実施した。手術手技は、両治療群で同一であったが、無作為化スケジュールでの定義のように、II群では、強固な固定時に癒合部位にrhPDGF/β−TCP粒子マトリックスを塗布し、I群では、癒合部位の強固な固定時に癒合部位にABGを塗布した。ABGを、研究者の決定に従って、局所的に、または腸骨稜から収集した。患者が術後に入院した場合は、研究パラメータと別の理由によると思われる(例えば、疼痛管理、周術期合併症、医学的な監視など)。術前計画の一部として意図されなかった入院または長期入院を必要とした任意のイベントは、症例報告書に記録し、スポンサーに報告した。
表1に示すように、対象を、術後(Tx)7〜14日後、4、6、8、10、12(+/−7日)、16、24および36(+/−14日)週後に術後評価のために観察した。ルーチンの評価および処置を、追跡期間中に実施した。術後、足または足首を1から2週間、後部副木で固定した。この時点で、最初の術後来院時に、抜糸および短下肢ギプス包帯(SLC)の適用について調べた。副木をつけた最初の2週間後に、全ての患者に短下肢ギプス包帯を施し、これを、続く10週間のコースにわたるその後の患者の追跡来院において、適切なフィット性および完全性のために必要に応じて逐次交換した。プロトコールからの任意の逸脱も記録した。
記載された本研究の受診に加えて、退院時に疼痛について評価する。
治療群について知らされていない独立した評価者による関節癒合部位のコンピュータ断層撮影(CT)スキャンの評価は、β−TCPマトリックスに取り込ませたrhPDGF−BBを含む組成物を与えたII群の患者の39%が、6週後に、自家移植患者の34%と比較して、50%を超える骨架橋を示したことを明らかにした。さらに、12週後に、I群の患者の50%と比較して、II群の患者の63%が関節癒合部位での50%を超える骨架橋を示した。
イヌの手根骨の部分的関節固定
実験計画および概要
本研究では、イヌの手根骨の部分的関節固定における自家骨移植と比較した、コラーゲン結合剤の添加または非添加によるβ−TCPマトリックス内に配置されたPDGF0.3mg/mlを含む溶液を含む組成物の安全性および有効性を評価した。本発明の組成物を自家移植片と比較する臨床的意義は、自家移植片に対する予測可能な合成的代替物を提供することであり、したがって、限られた量でのみ入手できる自家骨移植片を収集するための更なる手技に関連した罹患率および手術時間の増加を排除することである。
1.自家移植片+rhPDGF−BB(A側)
2.自家移植片のみ(B側)
II群:粒状β−リン酸三カルシウム(β−TCP)(イヌ10頭)
1.β−TCP+rhPDGF−BB(A側)
2.β−TCPのみ(B側)
β−TCPの粒径は、約250μmから約1mmの範囲であった。組成物は、実施例1で概説された同様な様式で作成した。
1.β−TCP/コラーゲン+rhPDGF−BB(A側)
2.β−TCP/コラーゲンのみ(B側)
β−TCPの粒径は、約100μmから約300μmの範囲であり、β−TCP/コラーゲン物質は、20重量%のI型コラーゲンを含んだ。
イヌ30頭をLouisiana State University(LSU)Veterinary School of Medicineから入手し、University of Iowa Office of Animal Resources(OAR)に送達した。各動物に綿密な検査を行い、全ての健康記録をOARに伝達した。全てのイヌは健康状態が良好であり、試験開始前に14日の隔離期間を与えられた。
各動物に対して、一方の足は自家移植片、β−TCP、またはβ−TCP/コラーゲン単独で治療し、反対側は自家移植片+rh−PDGF−BB、β−TCP+rh−PDGF−BB、またはβ−TCP/コラーゲン+rh−PDGF−BBで治療する両側の手術を実施した。各治療側は、動物ごとに無作為化した。
動物の両方の臀部に対して5cmの切開を行い、筋膜を稜まで切開し、フリーアで切開した。骨鉗子を使用して、両方の腸骨稜から1.5ccの皮質海綿骨の自家移植片を得た。筋膜を、2.0 Vicrylによりランニングステッチで縫合した。皮膚を、同様なルーチンの様式で縫合した。
5cmの正中背側の切開を、橈側皮静脈および副橈側皮静脈直下の皮膚を通して行い、遠位に5cm拡張した。深部前腕筋膜を、橈側手根伸筋腱と総指伸筋の中間で切開し、自家保定牽引子で牽引した。円形2mm高速バーを使用して、遠位橈側手根骨の関節面、第3手根骨の近位および遠位面、ならびに第3中手骨の近位面を露出させた。関節を、生理食塩水10ccで洗浄した。約1ccの移植物質を、関節間隙における第3手根骨の上下に入れた。
X線撮影
固定を評価するため、ならびに新しい骨形成および治療した関節を架橋させた骨の癒合を評価するために、各動物の標準の前後(AP)X線を1週間の間隔で撮影した。
各群からの四肢の試料を、10%ホルマリンに1週間浸漬し、水で24時間すすぎ、その後70%エタノールに浸漬した。脱水は、80%のアルコールから開始し、連続的に90%、95%および100%に進行するというように上昇する、一連のアルコールで達成した。アルコールは、100%アセトンで除去した。各試料を、石灰化組織学のためにSpurrsプラスチックに包埋した。
5および12週後の触診により、質的に骨癒合を評価した。1名の検査者が、独立に、治療した3群全ての骨癒合の存在を判定した。検査者は、治療群について知らされていなかった。
本試験では、イヌ30頭を登録し、30頭中28頭が最終段階まで達した。2頭は、あらかじめ除外した。本明細書で示したように、毎週X線像を撮影したものの、Tプレートが取り除かれるまで関節間隙の視覚化はできなかった。Tプレートの除去は、動物の人道的な屠殺後に実施した。結果として、本明細書で示したデータは、屠殺後のX線像に対応する。骨架橋を説明するX線撮影の結果を、表3および4に要約する。
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- 本願明細書に記載された発明。
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