CN101795707A - 用于微生物贮藏和递送的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及细菌学的领域。尤其地，本发明涉及益生菌微生物的组合物以及制备方法和在例如导尿管相关的尿路感染的治疗和预防中使用这种组合物的方法。

Description

用于微生物贮藏和递送的组合物和方法
发明领域
本发明涉及细菌学和益生菌治疗的领域。特别地，本发明涉及新的组合物(例如益生菌微生物制剂)和使用其的方法(例如用于包被表面诸如导尿管)。在一些实施方案中，本发明包括冷冻干燥的组合物，其含有可被重新构成以形成含有活的产菌落微生物的凝胶例如医用润滑剂的微生物。
发明背景
菌尿和脓尿同样出现在具有留置导尿管的患者中。抗微生物治疗可暂时消除细菌，但是菌尿迅速复发并且感染的细菌逐渐变得对抗生素有抗性。已知没有治疗方法可消除慢性的、临床症状不显的感染或预防间发的，临床上重要的感染。
意图预防或延迟导尿管相关的尿路感染(CAUTI)的一般指导方针包括下列：避免不必要的导管插入术；由训练有素的专业人员插入和护理导尿管；当不再需要时立即移除导尿管；保持无菌的封闭的排尿；保持良好的排尿；系统的最小操作；使用避孕套或耻骨弓上的导尿管代替尿路导尿管；以及将导尿的患者彼此隔离并与医院中的其他患者隔离(NIDRR，″SCI Nurs10(2)：49-61January 27-29，1992.；Maki，D.G.和P.A.Tambyah，Emerg Infect Dis 7(2)：342-7(2001))。已经检测的大多数的措施并没有在随机的临床试验中显示出效力，而且一些不适用于患有神经原性膀胱的患者。
已经检测了用于预防CAUTI的技术，其包括在插入导尿管时使用抗感染的润滑剂，使用密封的导尿管-收集管连接或抗逆流的阀，用抗感染的溶液通过三管腔导尿管连续冲洗导尿的膀胱以及定期将抗感染溶液灌输到收集袋中。然而，这些技术尚未被证实在随机的临床试验中有效(Maki和Tambyah，如上)。
使用抗感染导尿管材料以减少CAUTI的发生率正在研究中。尽管研究得少，但用抗微生物剂灌注导尿管可能有些好处(Maki和Tambyah，如上)。氧化银包被的导尿管在大的随机试验中没有显示出效用，银合金水凝胶导尿管的减少感染的能力的实验产生相矛盾的试验结果(Wong，E.和T.Hooton，″Guideline for prevention of catheter-associated urinary tractinfections.(预防导尿管相关的尿路感染的指导方针)″Center for Disease Control and Prevention(1981)；Rupp，M.E.，T.Fitzgerald，等人Am J Infect Control 32(8)：445-50(2004))。
由于治疗和未治疗的导尿的患者在治疗结束后几星期具有相似的感染患病率并且具有相同的发展UTI的症状发作的可能性，因此导尿的患者中无症状的尿路感染(UTI)的抗微生物(例如抗生素和/或杀菌)治疗没有显示出具有好处(Nicolle，L.E.，Drugs Aging 22(8)：627-39(2005))。此外，已经将无症状的CAUTI的抗微生物治疗与药物抗性生物的出现相关联，使得有症状的感染发生时操作复杂化。
考虑到在具有长期膀胱导管插入的患者中根除菌尿的困难，依赖导尿管的人中的慢性菌尿和复发的UTI的问题不可能通过使用抗微生物剂来解决。研究表明用大肠杆菌的一些非病原菌株对膀胱预建群是预防或减少经由多种多样的尿路病原体的尿路导管建群的体外发生率的安全并且有效的方法。
大肠杆菌(Escherichia coli)83972是与无症状的菌尿有关的临床分离菌(Andersson等人，1991，Infect.Immun.59：2915-2921)，并且菌株已经被用于成功地对人类志愿者的膀胱建群。已经显示大肠杆菌HU2117，具有缺失的papG83972基因的83972的变体，成功地在人类受治疗者的膀胱建群(Hull，等人，2002，Infection and Immunity，70(11)：6481-6481)。
然而，现存的尿路的预接种的方法是麻烦的。在一些实例中，预建群是通过将细菌的液体制剂直接引入膀胱中来完成的。使用这一方法，首先用适当的抗生素治疗患者以使尿液无菌。在一个无抗生素的间隔后，将患者插入导尿管并且清空膀胱。将三十毫升的大肠杆菌83972(105菌落形成单位(CFU)/mL)被逐步灌输在膀胱中并且移除导尿管。将所述操作每天重复一次重复3天。根据单独的研究方案，收集随后的尿液样品以评价宿主响应参数并证明建群操作的成功或失败。
通过将导尿管本身在含有非病原的微生物的肉汤中孵育来研究其他组的预建群。例如，在已公开的方案中，将导管浸入微生物悬浮液中48小时以在导尿管上形成生物膜。所得的生物膜通常含有每厘米导尿管5×104至1×105菌落形成单位(cfu)的大肠杆菌83972。之后在插入之前使用常规的导尿管润滑(例如SteriLub润滑剂、SurgiLube润滑剂、KY Jelly)来插入导尿管。据信导管上的生物膜作为可帮助使膀胱保持建群的库。
将益生菌递送至膀胱的这种方法需要医生和医院开发用于微生物的生长和施用的以及用于导尿管的处理和使用的新的操作。保留有对用于向受治疗者递送益生菌微生物的改进的方法和制剂的需求。还保留有对于生产和使用这种制剂的改进的方法的需求。
发明概述
本发明涉及细菌学和益生菌治疗的领域。特别地，本发明涉及新的化合物(例如益生菌微生物制剂)和使用其的方法(例如用于包被表面诸如导尿管)。在一些实施方案中，本发明提供组合物，其以冷冻干燥的形式含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的第一保护剂。在某些实施方案中，组合物进一步含有药学上可接受的第二保护剂。在某些实施方案中，单一剂同时作为胶凝剂和保护剂。
本发明不限于特定的益生菌微生物。在本发明的某些实施方案中，益生菌微生物含有大肠杆菌的菌株。在某些优选的实施方案中，大肠杆菌的菌株是大肠杆菌83972，而在某些优选的实施方案中，菌株是大肠杆菌HU2117。
本发明涵盖胶凝剂但不限于任何特定的胶凝剂。在某些实施方案中，胶凝剂是药学上可接受的胶凝剂。在优选的实施方案中，胶凝剂在溶解或悬浮于含水液体中时形成凝胶。在本发明的某些实施方案中，胶凝剂选自由羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基瓜尔胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、卡波姆、藻酸盐、明胶和泊洛沙姆组成的组。在一些优选的实施方案中，胶凝剂是羟乙基纤维素。
本发明涵盖第一保护剂但是不限于任何特定的第一保护剂。在优选的实施方案中，第一保护剂是药学上可接受的保护剂。在某些实施方案中，第一保护剂选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐组成的组。在一些优选的实施方案中，第一保护剂是蔗糖。
本发明涵盖含有第二保护剂的组合物但不限于任何特定的第二保护剂。在优选的实施方案中，第二保护剂是药学上可接受的保护剂。在含有第二保护剂的某些实施方案中，第二保护剂与第一保护剂不同，并且选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐组成的组。在某些优选的实施方案中，第二保护剂是甘油。
在某些实施方案中，本发明提供了通过如下方法来生产的组合物，所述方法包括提供在含水溶液中的包括益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的第一保护剂的混合物，冷冻干燥混合物以产生干燥的制剂，之后将干燥的制剂暴露于液体例如含水液体以形成含有有效量的益生菌微生物的凝胶。在某些实施方案中，混合物进一步包括药学上可接受的第二保护剂。在一些实施方案中，益生菌微生物是大肠杆菌的菌株。在某些优选的实施方案中，大肠杆菌的菌株包括大肠杆菌83972和/或大肠杆菌HU2117。
在本发明的组合物的某些实施方案中，胶凝剂选自由羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基瓜尔胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、卡波姆、藻酸盐、明胶和泊洛沙姆组成的组。在一些优选的实施方案中，胶凝剂是羟乙基纤维素。
在某些实施方案中，根据本发明的方法形成的组合物中所使用的第一保护剂选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐组成的组。在一些优选的实施方案中，第一保护剂是蔗糖。
在含有第二保护剂的某些实施方案中，第二保护剂与第一保护剂不同，并且选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、和氨基酸盐酸盐组成的组。在某些优选的实施方案中，第二保护剂是甘油。
在某些实施方案中，益生菌微生物的有效量是在每毫升凝胶约103和1011cfu之间，而在某些优选的实施方案中，益生菌微生物的有效量是在每毫升凝胶约105和1010cfu之间。在某些尤其优选的实施方案中，益生菌微生物的有效量是在每毫升凝胶约107和109cfu之间，并且在一些尤其优选的实施方案中，微生物的有效量是每毫升凝胶约108cfu。
在某些实施方案中，胶凝剂在凝胶中以约0.1％和10％w/v之间的浓度存在，而在一些实施方案中，胶凝剂在凝胶中以约0.5％和5％w/v之间的浓度存在。在某些优选的实施方案中，胶凝剂在凝胶中以约1％和3％w/v之间的浓度存在，而在尤其优选的实施方案中，胶凝剂在凝胶中以约1％和2％w/v之间的浓度存在。
在某些实施方案中，在冷冻干燥之前在含有益生菌微生物、胶凝剂和第一保护剂的混合物中第一保护剂以约0.1％和40％w/v之间的浓度存在，而在一些实施方案中，第一保护剂在混合物中以约0.2％和20％w/v之间的浓度存在。在某些优选的实施方案中，第一保护剂以约0.5％和15％w/v之间的浓度存在，而在某些尤其优选的实施方案中，第一保护剂在混合物中以约1％和10％w/v之间的浓度存在。
在含有第二保护剂的某些实施方案中，在冷冻干燥之前在含有益生菌微生物、胶凝剂、第一保护剂和第二保护剂的混合物中第二保护剂以约0.1％和40％w/v之间的浓度存在，而在某些实施方案中，第二保护剂在混合物中以约0.2％和20％w/v之间的浓度存在。在一些优选的实施方案中，第二保护剂在混合物中以约0.5％和15％w/v之间的浓度存在，而在一些尤其优选的实施方案中，第二保护剂在混合物中以约1％和10％w/v之间的浓度存在。
在一些实施方案中，益生菌微生物是大肠杆菌HU2117或大肠杆菌83972，胶凝剂是羟乙基纤维素，第一保护剂是蔗糖并且其中第二保护剂是甘油。在某些实施方案中，益生菌微生物以每毫升凝胶约107和109cfu之间的浓度存在，而在某些实施方案中，羟乙基纤维素在凝胶中为约2％的浓度。在某些优选的实施方案中，冷冻干燥前混合物中的蔗糖为约8.3％w/v的浓度，而在某些实施方案中，冷冻干燥前混合物中的甘油为约1.3％的浓度。
在某些实施方案中，本发明提供了向受治疗者施用益生菌微生物的方法，其包括提供含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的保护剂的冷冻干燥制剂，将冷冻干燥的制剂暴露于含水液体以形成含有有效量的益生菌微生物的凝胶并且使受治疗者与凝胶接触。在某些实施方案中，使受治疗者与凝胶接触包括将医疗装置与凝胶接触以产生处理的装置并且使患者与处理的装置接触。
本发明不限于将装置与凝胶接触的任何特定的方法，例如，在某些实施方案中，医疗装置包括表面而处理的装置至少部分地被凝胶包被。
当未将本发明限制于用任何特定的医疗装置使用时，在某些优选的实施方案中，医疗装置包括尿路导尿管。在某些实施方案中，尿路导尿管包括抗微生物包被并且凝胶中有效量的益生菌微生物在抗微生物包被存在的条件下保持为活的。
当未将本发明限于任何特定的制剂时，在某些实施方案中，益生菌微生物包括大肠杆菌HU2117和/或大肠杆菌83972，胶凝剂包括羟乙基纤维素，第一保护剂包括蔗糖而第二保护剂包括甘油。在一些优选的实施方案中，凝胶中的益生菌微生物是大肠杆菌HU2117或大肠杆菌83972，凝胶中的胶凝剂是羟乙基纤维素，凝胶中的第一保护剂是蔗糖而凝胶中的第二保护剂是甘油。在某些优选的实施方案中，益生菌微生物在凝胶中以每毫升凝胶约107至109cuf的浓度存在，而在某些实施方案中，羟乙基纤维素在凝胶中以约2％w/v的浓度存在。在某些优选的实施方案中，冻干前，蔗糖在含有益生菌微生物、胶凝剂和第一保护剂的混合物中以约8.3％w/v的浓度存在，而在某些实施方案中，冷冻干燥前，甘油以约1.3％的浓度存在。
在某些实施方案中，本发明提供了药盒，例如，用于治疗受治疗者，其包括以冷冻干燥的形式含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的第一保护剂的组合物。在药盒的某些实施方案中，组合物进一步包括药学上可接受的第二保护剂。
在某些实施方案中，药盒进一步包括无菌含水液体的容器。当未将本发明限制于任何特定的含水液体时，在某些优选的实施方案中，无菌含水液体选自由水和缓冲溶液组成的组。在某些优选的实施方案中，本发明的药盒进一步包括导尿管。
当未将本发明的药盒限制于任何特定的微生物时，在某些实施方案中，益生菌微生物是大肠杆菌菌株。在一些优选的实施方案中，大肠杆菌的菌株包括大肠杆菌83972和/或大肠杆菌HU2117。
在这一概述和在下文通过引用并入的本发明的详述中描述本发明的实施方案。尽管已经结合特定的实施方案来描述本发明，应当理解的是如所要求保护的本发明不应当被过度地限制于这些特定的实施方案。
附图说明
图1显示再悬浮后时间对依照实施例3中描述的方案制备的微生物的影响的图示。
定义
为了便于理解本发明，许多术语和短语定义如下：
如本文所使用的，术语“受治疗者”是指有待通过本发明的方法或组合物治疗的个体(例如人类、动物或其他生物)。受治疗者包括但不限于哺乳动物(例如鼠科、类人猿、马科、牛科、猪、犬科、猫科和类似动物)以及最优选地包括人类。在本文的上下中，术语“受治疗者”通常是指将接受或已经接受对于由病原性细菌的存在所表征的病况的治疗(例如益生菌微生物和优选一种或多种其他剂的施用)的个体或预期可能暴露于病原性细菌的个体。
如本文所使用的，术语“诊断的”是指通过其体征和症状(例如对传统治疗的抗性)或遗传分析、病理分析、组织学分析和类似分析的疾病(例如由病原性细菌的存在所导致的)的识别。
如本文所用的，术语“体外”是指人工环境和在人工环境中发生的过程或反应。体外环境包括但不限于试管和细胞培养物。术语“体内”是指天然环境(例如动物或细胞)和在天然环境中发生的过程或反应。
如本文所用的，术语“毒性”是指微生物的病原性的程度，例如如由所产生的疾病的严重度或其伤害受治疗者的组织的能力所指示的。其通常通过半致死剂量(LD50)或半感染剂量(LD50)来实验性地测量。所述术语还被用来指任何感染剂产生病原作用的能力。
如本文所用的，术语“有效量”是指足以产生有利或所期望的结果的组合物(益生菌微生物)的量。有效量可以以一次或多次施用、使用或剂量被施用，并不意图被限制于特定的制剂或施用途经。
如本文所用的，术语“施用”是指向生理系统(例如受治疗者或体内、体外或离体细胞、组织和器官)给予药物、前药或其他剂或治疗性处理(例如本发明的组合物)的行为。对人体的施用的示例性途径可以是通过眼睛(眼的)、嘴(口服的)、皮肤(经皮的)、鼻子(鼻的)、肺(吸入的)、口腔黏膜(经颊的)、耳、经由注射(例如静脉内地、皮下地、肿瘤内地、腹膜内地等)和类似途径。
如本文所用的，术语“处理表面”是指将表面暴露于本发明的一种或多种组合物的行为。处理表面的方法包括但不限于喷雾、薄雾、浸没和涂抹。
如本文所用的，术语“共施用”是指向受治疗者施用至少两种剂(例如两种不同的供体菌，其每一种含有不同的质粒)或治疗。在某些实施方案中，两种或多种剂或治疗的共施用同时发生。在其他实施方案中，第一种剂/治疗在第二种剂/治疗之前被施用。本领域的那些技术人员理解所使用的不同剂或治疗的施用的制剂和/或途径可变化。用于共施用的适当的剂量可由本领域的技术人员容易地确定。在某些实施方案中，当剂或治疗被共施用时，以低于适于它们的单独施用的剂量施用各个剂或治疗。因此，在剂或治疗的共施用降低潜在的有害的(例如有毒的)剂的所需剂量的实施方案中，共施用是尤其期望的。
如本文所用的，术语“有毒的”是指与施用有毒物之前相同的细胞或组织相比对受治疗者、细胞或组织的任何不利或有害的影响。
如本文所用的，术语“药物组合物”是指活性剂(例如益生菌微生物)与惰性的或活性的载体的组合，其使得组合物特别适于体外、体内或离体的诊断或治疗使用。
如本文所用的，术语“药学上可接受的”或“药理学上可接受的”是指当对受治疗者施用时，基本没有产生不利反应例如有毒、变应性或免疫反应的组合物。
如本文所用的，术语“局部地”是指将本发明的组合物应用于皮肤的表面和粘膜细胞和组织(例如肺泡、颊的、舌的、咀嚼器官的或鼻粘膜和内衬中空器官或体腔的其他组织和细胞)。
如本文所用的，术语“药学上可接受的载体”是指标准的药学载体中的任一个，其包括但不限于磷酸盐缓冲的盐溶液、水、乳液(例如诸如油/水或水/油乳液)以及不同类型的加湿剂、任何和所有溶剂、分散介质、包被剂、十二烷基硫酸钠、等渗和吸收延迟剂、崩解剂(例如马铃薯淀粉或羟基乙酸淀粉钠)以及类似物。组合物还可包括稳定剂和防腐剂。载体、稳定剂和佐剂的举例(参见例如Martin，Remington′s PharmaceuticalSciences(雷明顿药物科学)，第15版，Mack Publ.Co.，Easton，Pa.(1975)，其通过引用并入本文)。而且，在一些实施方案中，本发明的组合物可被配制用于园艺和农业使用。这样的制剂包括浸渍、喷雾、拌种、茎部注射、喷雾和薄雾。
如本文所用的，术语“药学上可接受的盐”是指在目标受治疗者(例如哺乳动物受治疗者和/或体内或离体细胞、组织或器官)中被生理上耐受的本发明的化合物的任何盐(例如通过与酸或碱反应获得的)。本发明的化合物的“盐”可衍生自无机或有机的酸和碱。酸的实例包括但不限于盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、高氯酸、富马酸、马来酸、磷酸、乙醇酸、乳酸、水杨酸、琥珀酸、对甲苯磺酸、酒石酸、醋酸、柠檬酸、甲磺酸、乙磺酸、甲酸、苯甲酸、丙二酸、磺酸、2-萘磺酸、苯磺酸以及类似物。其他的酸，例如草酸，尽管其本身不是药学上可接受的，但可被用于在获得本发明的化合物和它们的药学上可接受的酸加成盐中作为中间体的盐的制备中。
碱的实例包括但不限于碱金属(例如钠)氢氧化物、碱土金属(例如镁)氢氧化物、氨和式NW4 +的化合物(其中W是C1-4烷基)以及类似物。
盐的实例包括但不限于：醋酸盐、己二酸盐、藻酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、柠檬酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊丙酸盐、二葡萄糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、富马酸盐、葡庚糖酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、氯化物、溴化物、碘化物、2-羟乙基磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、甲磺酸盐、2-萘磺酸盐、烟酸盐、草酸盐、扑酸盐、果胶酸盐、过硫酸盐、苯丙酸盐、苦味酸盐、特戊酸盐、丙酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐、十一酸盐以及类似物。盐的其他实例包括与适合的阳离子例如Na+、NH4 +和NW4 +(其中W是C1-4烷基基团)及类似物化合的本发明的化合物的阴离子。对于治疗性使用来说，本发明的化合物的盐涵盖为药学上可接受的。但是，非药学上可接受的酸和碱的盐也可被使用，例如在药学上可接受的化合物的制备或纯化中。
对于治疗性使用来说，本发明的化合物的盐涵盖为药学上可接受的。但是，非药学上可接受的酸和碱的盐也可被使用，例如在药学上可接受的化合物的制备或纯化中。
如本文所用的，术语“医疗装置”包括在例如医学治疗(例如用于疾病或损伤)的过程中在受治疗者或患者的身体上、身体中或通过受治疗者或患者的身体使用的任何材料和装置。医疗装置包括但不限于这些产品，例如医疗植入物、伤口护理装置、药物递送装置以及体腔和人身的保护装置。医疗植入物包括但不限于尿路导尿管、血管内导管、透析分流管、伤口引流管、皮肤缝合线、血管移植物、可植入的网、眼内装置、心脏瓣膜以及类似物。伤口护理装置包括但不限于，一般伤口敷料、生物移植材料、封合带和敷料以及手术开刀布。药物递送装置包括但不限于针、药物递送皮肤贴布、药物送递粘膜贴布和医疗海绵。体腔和人身保护装置包括但不限于棉塞、海绵、手术和检查用手套和牙刷。节育装置包括但不限于子宫内装置(IUD)、子宫帽和避孕套。
如本文所用的，术语“治疗剂”是指降低病原性微生物所接触的受治疗者中的传染性、发病率或死亡率的发作或预防病原性微生物所接触的宿主中的传染性、发病率或死亡率的发作的组合物。如本文所用的，治疗剂包括在例如病原体不存在的情况下，鉴于可能将来暴露于病原体所预防性使用的剂。这种剂可另外包括药学上可接受的化合物(例如，佐剂、赋形剂、稳定剂、稀释剂和类似物)。在某些实施方案中，本发明的治疗剂以局部组合物、可注射组合物、可吸收组合物以及类似物的形式施用。当途径为局部的时，形式可以是例如溶液、乳霜、油膏、软膏或喷雾。
如本文所用的，术语“病原体”是指在宿主中导致疾病状态(例如感染、癌等)的生物剂。“病原体”包括但不限于病毒、细菌、古生菌、真菌、原生动物、支原体、朊病毒和寄生生物。
如本文所用的，可互换使用的术语“益生菌”和“益生菌微生物”是指被以足够量施用的赋予宿主健康益处的活的微生物。参见例如Potential Uses of Probiotics in Clinical Practice(益生菌在临床实践中可能的使用)，G.Reid等人，Clinical Microbiology Reviews，2003年10月，第658-672页，其通过引用并入本文。益生菌不限于通过任何特定途径施用的微生物。向人体施用的示例性途径可以为通过眼睛(眼的)、嘴(口服的)、皮肤(经皮的)、鼻子(鼻的)、肺(吸入的)、口腔黏膜(经颊的)、阴道、直肠、尿道、耳、经由注射(例如静脉内地、皮下地、肿瘤内地、腹膜内地等)和类似途径。如本文所用的，术语“益生菌”包括但不限于天然存在的生物和其衍生物，例如大肠杆菌83972和大肠杆菌HU2117。益生菌生物还可例如通过选择性培养或重组工程被修饰以具有改变的特性。例如，被设计为含有改变受体细胞(例如杀死或减少病原体受体细胞的病原性)的轭合地可遗传的质粒的益生菌微生物也可用于本发明。参见例如美国申请序列号11/137,950和11/137,948，其每一个通过引用全文并入本文。
如本文所用的，术语“微生物(microbe)”是指微生物(microorganism)并且意图包括单独的生物或含有任何数目的生物的制剂两者。
术语“细菌(bacteria)”和“细菌(bacterium)”是指所有的原核生物，包括原核生物界中所有门中的那些。意图术语包含所有被认为是细菌的微生物，包括支原体属(Mycoplasma)、衣原体属(Chlamydia)、放线菌类(Actinomyces)、链霉菌属(Streptomyces)和立克次氏体(Rickettsia)。所有形式的细菌都包括在这一定义内，包括球菌、杆菌、螺旋菌、原生质球状体、原生质体等。还包括在这一术语内的是革兰氏阴性或革兰氏阳性的原核生物。“革兰氏阴性”和“革兰氏阳性”是指使用革兰氏染色方法的染色样式，其是本领域内熟知的(参见例如Finegold和Martin，DiagnosticMicrobiology(诊断微生物学)，第六版，CV Mosby St.Louis，第13-15页(1982))。“革兰氏阳性细菌”是在革兰氏染色中保留所使用的初次染料导致所染色的细胞在显微镜下通常呈现黑蓝至紫色的细菌。“革兰氏阴性细菌”是在革兰氏染色中未保留所使用的初次染料但是被复染剂染色的细菌。因此，革兰氏阴性细菌通常呈现红色。
如本文所用的，术语“微生物”是指微生物的任何种类或类型，包括但不限于细菌、古生菌、真菌、原生动物、支原体和寄生生物。本发明涵盖其中所包含的许多微生物对受治疗者来说也是病原的。
如本文所用的，术语“真菌“被用来指真核生物例如霉菌和酵母，包括双态性真菌。
术语“细菌(bacteria)”和“细菌(bacterium)”是指所有的原核生物，包括原核生物界中所有门中的那些。意图属于包含所有被认为是细菌的微生物，包括支原体属、衣原体属、放线菌类、链霉菌属和立克次氏体。所有形式的细菌都包括在这一定义内，包括球菌、杆菌、螺旋菌、原生质球状体、原生质体等。还包括在这一术语内的是革兰氏阴性或革兰氏阳性的原核生物。“革兰氏阴性”和“革兰氏阳性”是指用革兰氏染色方法的染色样式，其是本领域内熟知的(参见例如Finegold和Martin，DiagnosticMicrobiology(诊断微生物学)，第六版，CV Mosby St.Louis，第13-15页(1982))。“革兰氏阳性细菌”是在革兰氏染色中保留所使用的初次染料导致所染色的细胞通常在显微镜下呈现黑蓝至紫色的细菌。“革兰氏阴性细菌”是在革兰氏染色中未保留所使用的初次染料但是被复染剂染色的细菌。因此，革兰氏阴性细菌通常呈现红色。
术语“非病原性细菌(bacteria)”或“非病原性细菌(bacterium)”包括所有已知的和未知的非病原性细菌(革兰氏阳性的或革兰氏阴性的)和已经被突变或转化为非病原性细菌的任何病原性细菌。此外，本领域技术人员认可某些细菌对特定的物种是病原性的而对其他物种是非病原性的，因此这些细菌可被用在其为非病原性的物种中或被突变以致其为非病原性的物种中。
如本文所用的，术语“非人类动物”是指所有非人类的动物包括但不限于脊椎动物例如啮齿目动物、非人类灵长目动物、绵羊、牛科动物、反刍动物、兔形目动物、猪、山羊、马科动物、犬科动物、猫科动物、鸟类等等。
如本文所用的，术语“细胞培养物”是指包括例如原核细胞和真核细胞的细胞的任何体外培养物。这一术语中所包括的是固体或液体培养基中的连续的细胞系(例如具有永生显型的)、初级细胞培养物、转化的细胞系、有限细胞系(例如非转化的细胞)、细菌培养物以及体外维持的任何其他细胞群落。
如所用的，术语“真核”是指区别于“原核”的生物。意图所述术语包括具有表现真核的一般特征(例如染色体位于其中的由核膜界定的真核的存在，膜界定的细胞器的存在以及通常在真核生物中观察到的其他特征)的细胞的所有生物。因此，术语包括但不限于这些生物例如真菌、原生动物和动物(例如人类)。
如本文所用的，术语“药盒”是指用于递送材料的任何递送系统。在反应材料例如益生菌微生物的情况下，这种递送系统包括但不限于从一个位置到另一个位置的系统，其允许贮藏、运输或递送适当的试剂(例如在适当的容器中的细胞、缓冲液、培养基、选择试剂等等)和/或装置(例如导管、注射器、反应管或板、培养管或板)和/或支持材料(例如培养基，用于实行使用材料的书面说明书等等)。例如药盒包括含有相关反应试剂和/或支持材料的一个或多个附件(例如盒子、袋子)。如本文所用的，术语“分段药盒”是指含有两个或多个不同容器的递送系统，每个容器含有总药盒组分的亚部分。容器可被一起或单独递送至所期望的受体。例如，第一个容器可含有用于特定使用的具有胶凝剂的微生物的干燥的组合物，而第二容器含有用于溶解或重悬干燥的组合物的无菌的液体例如水或缓冲液。术语“分段药盒”意图包括含有联邦食品、药品和化妆品法第520(e)部分管理下的分析物特定试剂(ASR)的药盒，但不限制于此。实际上，含有两个或多个不同容器(每个容器含有总药盒组分的亚部分)的任何递送系统都包括在术语“分段药盒”中。相反“组合药盒”是指在单一的容器中(例如在包含每一种所期望的组分的单一的盒子中)含有对于特定使用来说所需的反应材料的所有组分的递送系统。术语“药盒”包括分段和组合药盒。
就通过组合物的冷冻干燥产生的干燥的饼状物来说，术语“优美的”被用在文献中以描述未开裂、未缩水、具有光滑边缘和松软粘稠度的“完美的”冷冻干燥产品。
如本文所用的，术语“一种(a)”和“一种(an)”意指至少一个并且可以指多于一个。
如本文所用的，术语“细菌干扰”是指细菌中使它们自身定居并占据它们的环境的拮抗性相互作用。细菌干扰通过几种机制实行，即拮抗性物质的产生、细菌微环境上的改变和所需的营养物质的减少。
如本文所用的，术语“包被”是指覆盖例如医疗装置或其一部分的一层材料。包被可被应用于植入物的材料的表面或灌注至其中。
术语“有效量”意指例如通过降低、预防或抑制细菌和/或真菌生物的生长对宿主产生有益作用的剂例如益生菌或抗微生物剂的足够的量。相对简单地确定益生菌微生物或其他治疗性组合物的有效量在本领域技术人员的能力之内。
如本文所用的，术语“抗微生物剂“是指降低、预防或抑制细菌和/或真菌生物的生长的组合物而不是益生菌。抗微生物剂的实例包括例如抗生物素和防腐剂。
如本文所用的，术语“防腐剂”被定义为抗微生物物质，其抑制微生物的作用，包括但不限于α-萜品醇、甲基异噻唑酮、氯化十六烷基嘧啶、对氯间二甲酚、六氯酚、氯己定和其他阳离子双胍、二氯甲烷、碘和载碘化合物、三氯生、氨基乙磺酰胺、呋喃妥因、乌洛托品、醛、丙烯酸、银、苄基过氧化物、醇和羧酸以及盐。本领域的技术人员认可这些防腐剂可以以一种或多种的组合来使用以获得协同作用。防腐剂的组合的一些实例包括氯己定、氯己定和对氯间二甲酚、氯己定和甲基异噻唑酮、氯己定和α-萜品醇、甲基异噻唑酮和α-萜品醇、麝香草酚和对氯间二甲酚、氯己定和氯化十六烷基嘧啶或者氯己定、甲基异噻唑酮和麝香草酚的混合物。这些组合提供了抗各种生物的广谱的活性。
如本文所用的，术语“抗生素”被定义为抑制微生物生长而不伤害宿主的物质。例如，抗生素可抑制细胞壁合成、蛋白合成、核酸合成或改变细胞膜功能。
抗生素的种类包括但不限于大环内酯类(例如红霉素)、青霉素类(例如萘夫西林)、头孢菌素类(例如头孢唑啉)、碳青霉烯类(例如亚胺培南)、单酰胺菌素(例如氨曲南)、其他β-内酰胺类抗生素、β-内酰胺抑制剂(例如舒巴坦)、oxalines(例如利奈唑胺)、氨基糖甙类(例如庆大霉素)、氯霉素、磺环磷酰胺(例如磺胺甲噁唑)、糖肽类(例如万古霉素)、喹诺酮类(例如环丙沙星)、四环素类(例如米诺环素)、夫西地酸、甲氧苄啶、甲硝唑、克林霉素、莫匹罗星、利福霉素类(例如利福平)、链霉杀阳菌素(例如奎奴普汀和达福普汀)、脂蛋白(例如达托霉素)、多烯类化合物(例如两性霉素B)、唑类(例如氟康唑)和棘球白素(例如醋酸卡泊芬净)。
特定抗生素的实例包括但不限于红霉素、萘夫西林、头孢唑林、亚胺培南、氨曲南、庆大霉素、磺胺甲噁唑、万古霉素、环丙沙星、甲氧苄啶、利福平、甲硝唑、克林霉素、替考拉宁、莫匹罗星、阿奇霉素、克拉霉素、氧氟沙星、洛美沙星、诺氟沙星、萘啶酸、司帕沙星、培氟沙星、氨氟沙星、加替沙星、莫西沙星、吉米沙星、依诺沙星、氟罗沙星、米诺环素、利奈唑胺、替马沙星、托氟沙、克林沙星、舒巴坦、克拉维酸、两性霉素B、氟康唑、伊曲康唑、酮康唑和制霉菌素。本领域的普通技术人员将很容易想到抗生素的其他实例，例如在通过引用并入本文的Sakamoto等人，美国专利第4,642,104号中列出的那些。
如本文所用的，术语“抗性的”当用于提及抗微生物剂的微生物时是指在抗微生物剂存在的条件下保留足够活力以致在抗微生物剂存在的条件下抗性的微生物可被用作益生菌的微生物。本领域的技术人员将理解的是微生物的活力和抗微生物剂的浓度是可变的，以致例如中度抗性的微生物可被用于其中抗微生物剂的浓度是低的(例如来自之前的处理的剩余的抗微生物剂)的应用中，而高抗性的微生物可用于其中抗微生物剂的浓度是高的(例如益生菌和抗微生物剂的共施用)应用中。
如本文所用的，术语“干燥的”当用于提及益生菌组合物时是指除去一种或多种溶剂组分至不再支持化学反应的水平。提及被干燥的组合物(例如干燥的制剂或干燥的组合物)时还使用该术语。本领域的那些技术人员将理解组合物可以是“干燥的”，但冷冻干燥后仍具有残留的溶剂和含水量，或干燥的组合物可在干燥过程结束后吸湿地从例如大气吸收水分。术语“干燥的”包括由于吸湿性吸收而具有增加的含水量的组合物。
如本文所用的，术语“保护剂”是指当活性剂(例如酶、益生菌微生物)被暴露于一定条件(例如干燥、冷冻)时，保护活性剂的活性或完整性的组合物或化合物。在某些实施方案中，保护剂在冷冻过程中保护活的生物(例如益生菌微生物)(即，其为“低温防护剂”)。保护剂的实例包括但不限于脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐。
如本文所用的，术语“胶凝剂”是指当在液体(例如含水液体诸如水或缓冲溶液)中溶解、悬浮或分散时形成胶状半固体(例如润滑剂凝胶)的组合物。胶凝剂的实例包括但不限于羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基瓜尔胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、卡波姆、藻酸盐、明胶和泊洛沙姆。
如本文所用的，术语“赋形剂”是指被加至活性剂成分的制剂的非活性成分(即非药学上活性的)。本文描述的胶凝剂和保护剂通常被认为是“赋形剂”。
发明详述
本发明涉及用于向受治疗者递送有效量的活的益生菌微生物的组合物和方法。在某些实施方案中，本发明涉及用于贮藏和/或施用有效量的益生菌微生物的组合物。在某些实施方案中，本发明涉及制备例如用于常规贮藏和/或施用的有效治疗量的益生菌微生物的微生物组合物的方法。在某些实施方案中，本发明涉及包括制备和/或施用益生菌微生物的治疗方法。
当未将本发明限制于任何特定的外形时，观察到在优选的实施方案中，本发明的方法和组合物提供了对例如人类来说无毒的治疗性递送系统或制剂。在某些特别优选的实施方案中，本发明的制剂利用被FDA批准的物质，用于尿路和/或膀胱。在特别优选的实施方案中，本发明的组合物可适于用于医疗操作例如导管插入中，具有对常见的导管插入的方法和操作的最小的变化或没有变化。
为了清楚，以下列部分提供发明详述：I.细菌干扰；II.益生菌微生物的组合物；III.施用益生菌组合物的方法；IV用于提供益生菌组合物的药盒。
I.细菌干扰
已经研究了在CAUTI的预防中细菌干扰的原理。细菌干扰是指使用益生菌预防具有其他类型的细菌例如病原体的建群的原理。尽管细菌干扰的使用不限于任何特定的机制，但所施用的益生菌细菌可通过例如细菌排泄物或者对营养的竞争的优势干扰病原性菌株的生长。这一方法具有良好的理论基础并且可提供用于神经原性膀胱中有症状的UTI的良好的溶液(Srinivasan，A.，T.Karchmer，等人，Infect Control Hosp Epidemiol 27(1)：38-43(2006))。
细菌干扰可以是被动的或主动的(Reid，Howard等人2001)。在UTI和神经原性膀胱的实例中，当无症状的建群被留下未处理时发生被动的细菌干扰以便预防随后具有致命生物的建群。主动干扰包括向膀胱中引入具有有益特征的一种或多种特定的细菌菌株，以便预防致命菌株的感染。
迄今对用于预防CAUTI的活性干扰的所有临床研究已经使用了直接将大肠杆菌的非病原性菌株例如(大肠杆菌83972)移植到膀胱中的方法。但是，这一方法是麻烦的并且可能需要多次尝试以诱导建群。看起来有希望的可选择的方法是将导尿管本身与大肠杆菌83972孵育以在导尿管上产生生物膜。体外研究显示与载体对照处理的导尿管相比，将导尿管预暴露于大肠杆菌83972显著降低了插入后尿路病原体在导尿管表面建群的数目(Roos，V.，G.C.Ulett，等人，Infect Immun 74(1)：615-24(2006))。来自插入12名患有神经原性膀胱的受治疗者中的预处理的导尿管的实验研究的原始数据显示30天后建群速度为92％，表明这一建群方法是非常有效的(R.Darouiche，私人交流)。然而，在使用导尿管前提供生物膜的导尿管的孵育是麻烦的因为其可能需要另外的设备，并且需要用于尿道导管插入的一般操作上的显著的改变。
本发明提供了用于施用益生菌微生物的改进的组合物和方法。当未限制于任何特定的应用时，方法和组合物可用于治疗和预防导尿管相关的尿路感染。本发明提供例如与常规导尿管一起使用的具有对用于导管插入的标准方案的最小改变的益生菌的制剂。在某些实施方案中，本发明的益生菌微生物组合物可与用抗微生物剂例如防腐剂或抗生素对装置的处理或对受治疗者的治疗联合使用或在其之后使用。在某些优选的实施方案中，所使用的益生菌微生物对与其一起使用的抗微生物剂具有抗性。
II益生菌微生物的组合物
在某些实施方案中，本发明提供了为在插入前用于导尿管而配制的益生菌微生物的组合物。特别地，在一些实施方案中，本发明提供了含有可被设计以由例如临床医生使用而无需在施用前培养益生菌微生物的益生菌的组合物。
在某些实施方案中，益生菌微生物是细菌，而在一些实施方案中，细菌选自由肠杆菌科，绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)、洋葱假单胞菌(Burkholderiacepacia)、阴道加德菌(Gardnerella vaginalis)以及不动杆菌属(Acinetobacter)组成的组。在某些特定的实施方案中，益生菌微生物是绿脓假单胞菌。
在某些优选的实施方案中，益生菌细菌选自由埃希氏杆菌属(Escherichia)、志贺氏菌属(Shigella)、爱德华氏菌属(Edwardsiella)、沙门氏菌属(Salmonella)、柠檬酸细菌属(Citrobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、肠杆菌属(Enterobacter)、哈夫尼亚菌属(Hafnia)、沙雷氏菌属(Serratia)、变形菌属(Proteus)、摩根氏菌属(Morganella)、普罗威登斯菌属(Providencia)、耶尔森菌属(Yersinia)、欧文氏菌属(Erwinia)、Buttlauxella、西地西菌属(Cedecea)、爱文菌属(Ewingella)、克罗非菌属(Kluyvera)、塔特姆菌属(Tatumella)和拉恩菌属(Rahnella)组成的肠杆菌科(Enterobacteriacea)的组。
在某些特别优选的实施方案中，细菌是肠杆菌科的并选自大肠杆菌83972或其突变体的组。大肠杆菌83972是与无症状的菌尿有关的临床分离菌(Andersson等人，1991，Infect.Immun.59：2915-2921)，并且菌株已经被用于成功地对人类志愿者的膀胱建群。大肠杆菌HU2117是具有缺失的papG83972基因的83972的变体，并且其已经被显示成功地在人类受治疗者的膀胱建群(Hull，等人，2002，Infection和Immunity，70(11)：6481-6481)。
在本发明的某些优选的实施方案中，益生菌细菌是粘附于导尿管的细菌。在某些实施方案中，具有粘附特性的细菌选自由普罗威登斯菌属(Providencia)、变形菌属(Proteus)、绿脓假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和大肠杆菌组成的组。
本领域的那些技术人员应理解的是本发明的组合物不限于含有单一种或类型的微生物的那些。可在本文描述的方法和组合物中使用益生菌生物的组合是所涵盖的。
在某些实施方案中，本发明提供被设计用于稳定贮藏的益生菌微生物的制剂例如冷冻干燥制剂。尽管实行本发明不需要理解机制，并且未将本发明限制于任何特定的机制，冷冻干燥或“冻干”通常通过去除一种或多种溶剂成分至不再支持化学反应的水平来稳定制剂。通过首先将制剂冷冻，之后从溶剂分离溶质来完成这一去除。之后通过干燥或升华来去除溶剂，同时样品保持冷冻。在某些实施方案中，操作包括通过初级干燥之后次级干燥或解吸对溶剂的去除。
用于冷冻干燥的制剂通常含有至少有效成分例如益生菌微生物和溶剂系统(例如水，在含水液体的实例中)。本发明的制剂通常进一步含有保护剂。
在冷冻含有生物学生物的制剂时，细胞中冰的形成使得细胞膜破裂，由此破环生物。在优选的实施方案中，保护剂在冷冻期间保护益生菌微生物(即，其为冷冻保护剂)。本发明不限于任何特定的冷冻保护剂。在本发明的方法和组合物中使用的冷冻保护剂包括例如脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、聚合物诸如葡聚糖和聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯(PVP)、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂、诺乃洗涤剂-P40和氨基酸诸如脯氨酸、组氨酸、精氨酸盐酸盐、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等。在某些优选的实施方案中，在冷冻之前保护剂以约0.1％至20％w/v的浓度包括在制剂中。
本领域技术人员将理解的是本发明的组合物不限于包括单一保护剂的那些。所涵盖的是可在本发明的方法和组合物中使用保护剂的组合。
在某些实施方案中，保护剂还作为填充剂。一些配制可产生具有差的结构性质或在干燥过程中离开容器的饼状物。填充剂例如甘露醇和葡聚糖的加入可加固饼状物结构。在某些实施方案中，所涵盖的是本发明的制剂可另外含有不是保护剂的赋形剂或填充剂。
在优选的实施方案中，组合物含有有助于重新构成(例如重悬)的组合物的施用的剂。例如，在包含冷冻干燥的制剂的优选的实施方案中，组合物进一步含有胶凝剂以便干燥的制剂的重悬产生凝胶。凝胶具有对例如向装置或受治疗者施用组合物的许多益处，包括但不限于润滑特性和在使用后抗流动和滴落的特性，本发明不限于任何特定的胶凝剂。用于本发明的方法和组合物的胶凝剂包括例如羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基瓜尔胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、卡波姆、藻酸盐、明胶(例如重组和/或水解的动物明胶)和泊洛沙姆(例如Lutrol F127)。在某些优选的实施方案中，胶凝剂以约0.1％至20％w/v的浓度包含于凝胶组合物中。
本领域的那些技术人员将理解的是本发明的组合物不限于含有单一胶凝剂的那些。所涵盖的是胶凝剂的组合可被用于本文描述的方法和组合物中。
在某些优选的实施方案中，本发明提供以冷冻干燥形式含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的第一保护剂的组合物。在某些实施方案中，组合物进一步包括药学上可接受的第二保护剂。在某些优选的实施方案中，在冷冻前第二保护剂以约0.1％至20％w/v的浓度包含于制剂中。
在某些实施方案中，本发明提供了制备上文描述的组合物的方法。在某些实施方案中，方法包括提供含有益生菌微生物、保护剂和胶凝剂的液体混合物并且将混合物冷冻干燥以产生干燥的制剂。
在某些实施方案中，溶剂系统完全是水溶液，而在其他的实施方案中，溶剂系统含有其他溶剂，例如醇。在某些实施方案中，溶剂系统含有向冷冻干燥的组合物提供干燥的缓冲组分的缓冲剂。
在一些实施方案中，首先通过升华去除溶剂，同时将冷冻基质的温度保持在低于制剂的共晶(共晶温度是相图上的点，处于这一点的系统的温度或溶液的浓度不能不伴随存在的相的数目的变化而改变)或坍塌温度。这是初级干燥过程。初级干燥期间室压以及产品和架温通常以制剂的共晶或塌陷温度为基础。
在优选的实施方案中，初级干燥后，所得的饼状物表面上的剩余的水分被减少至不再支持生物生长和化学反应的水平，这一过程被称为二级干燥。二级干燥过程中饼状物中水分的减少通常通过增加架温和减少容器内水蒸气的部分压强来完成。所需的水蒸气的部分压强和架温通常由具有不同量的剩余水分的冷冻干燥的或真空干燥的产品的稳定性研究来确定。
在某些实施方案中，基本上根据下文表1中描述的步骤进行冷冻干燥。在某些优选的实施方案中，基本上根据下文表2中描述的步骤进行冷冻干燥，而在特别优选的实施方案中，基本上根据下文表3中描述的步骤进行冷冻干燥。
在某些实施方案中，本发明的方法进一步包括将干燥的益生菌组合物溶解或重悬于液体例如无菌水中的步骤。在优选的实施方案中，干燥的组合物包括胶凝剂，并且液体中饼状物的重悬产生凝胶。
III施用益生菌微生物的方法
在某些实施方案中，本发明提供了向受治疗者施用益生菌微生物的方法，其包括提供含有益生菌微生物、胶凝剂和保护剂的冷冻干燥制剂，将所述冷冻干燥的制剂暴露于含水液体以形成含有有效量的所述益生菌微生物的凝胶，并且使所述受治疗者与所述凝胶接触。在某些优选的实施方案中，使受治疗者与凝胶接触的步骤包括将装置例如医疗装置与凝胶接触，并且之后使医疗装置与受治疗者接触。在优选的实施方案中，装置是导尿管。
本发明的特定的实施方案是包被医疗装置的方法，其包括向装置的表面的至少一部分应用含有以有效量存在的益生菌微生物的凝胶组合物的步骤，相对于未包被的医疗装置所述有效量抑制细菌和真菌生物的生长。
在某些优选的实施方案中，在导尿管插入之前将含有益生菌微生物的凝胶与常规导尿管润滑剂(例如SteriLub润滑剂、SurgiLube润滑剂、KYJelly)组合使用。在特别优选的实施方案中，在导尿管插入之前含有益生菌微生物的凝胶被用来代替常规导尿管润滑剂。
IV.用于提供益生菌组合物的药盒
本发明的一个方面是提供用于例如治疗受治疗者的含有一种或多种组分的药盒或支架。在优选的实施方案中，药盒被设计用来在例如医院、诊所或医务室中由医务人员简单地递送和使用。在某些实施方案中，根据本发明的药盒被设计以与标准的导管插入药盒或支架联合使用，而在其他的实施方案中，根据本发明的药盒被设计以代替标准的导管插入药盒或支架。在优选的实施方案中，根据本发明的方法药盒含有对于导管插入来说所有必须的组分。
在某些实施方案中，药盒在例如容器中提供含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的第一保护剂的冷冻干燥的组合物。在药盒的某些实施方案中，组合物进一步含有药学上可接受的第二保护剂。
在某些实施方案中，药盒进一步包括无菌液体例如含水液体诸如水或缓冲液的容器，以便悬浮干燥的组合物以形成在例如插入导尿管时使用的润滑剂凝胶。在某些优选的实施方案中，本发明的药盒进一步包括导尿管。
当未将本发明的药盒限制于任何特定的微生物时，在某些实施方案中，益生菌微生物是大肠杆菌的菌株。在某些优选的实施方案中，大肠杆菌的菌株包括大肠杆菌83972和/或大肠杆菌HU2117。
根据本发明的药盒不限于与导管插入有关的组分，并且可包括另外的组分例如与患者护理有关的组分，包括但不限于支架、垫料、海绵、消毒擦、纸巾、带子、手套、布、样本容器、注射器等。
实验
提供下列实施例以便证明和进一步说明本发明的一些优选的实施方案和方面并且实施例未被解释为限制本发明的范围。
下文的实验性公开内容中，使用下列缩写：℃(摄氏度)、cm(厘米)、g(克)、l或L(升)、ml或mL(毫升)、μl或μL(微升)、μg(微克)、μl(微升)、μm(微米)、μM(微摩尔)、μmol(微摩尔)、mg(毫克)、ml(毫升)、mm(毫米)、mM(毫摩尔)、mmol(毫摩尔)、M(摩尔)、mol(摩尔)、ng(纳克)、nm(纳米)、nmol(纳摩尔)、N(正常)、pmol(皮摩尔)、bp(碱基对)、cfu(菌落形成单位)。
通过实例的方法但不通过限制性的方法，下列实验描述不同赋形剂和冷冻干燥方案对大肠杆菌菌株HU2117的活力的影响。选择起始量以维持含有胶凝剂的组合物中冷冻干燥的细胞中的活力的有效水平。例如，在某些实施方案中，活的细胞的优选浓度可以为约108cfu/ml。如果本发明的一瓶(或其他容器)的制剂将被悬浮或溶解于例如10ml的水中，小瓶中干燥的饼状物将最好具有约109的活的细胞。一旦评估处理之后方案的仍为活的细胞的百分比，人们可以很容易的估算获得具有任何特定期望数目的活的细胞的饼状物的起始的细胞的大约数目。
实施例1
冷冻干燥的大肠杆菌HU2117的制备；方案1
研究的目的是检测不同的赋形剂和条件对HU2117的冷冻干燥的影响，以便在含有胶凝剂的组合物中维持冷冻干燥的细胞的有效细胞浓度和活力水平。
细胞制备
培养两瓶细胞(瓶A和瓶B)，来自1mL原种的每一个接种到1L改良的EZ Rich Defined Glycerol培养基中，伴随250RPM的恒速振荡于37±1℃孵育8小时。8小时结束时，瓶A的OD600为2.53而瓶B的OD600为1.11。
通过在4℃以6000RPM离心8分钟来收集细胞。将沉淀的细胞用0.9％的盐水清洗两次并用10mM柠檬酸盐缓冲液pH 7.0清洗一次。从每升培养物沉淀的细胞被重悬至2-3ml的10mM柠檬酸盐缓冲液pH 7.0中至约5ml的终体积。
使用平板计数测定重悬的细胞的浓度。瓶A制剂具有2.8±1.2×1011CFU/ml的活细胞浓度，而瓶B制剂具有1.8±0.2×1011CFU/ml的活细胞浓度。混合来自瓶A和瓶B的细胞并将其用于冷冻干燥试验。
冷冻干燥
对于每个试验，将0.5ml的重悬的细胞与1.5ml的选自下文列表的赋形剂以及10ml的2％的高压灭菌的羟乙基纤维素(HEC)混合。
赋形剂(如果干燥的饼状物被重悬至10ml的终体积，赋形剂显示为将达到的浓度(w/v)；如果使用不同体积的液体溶解饼状物，浓度成比例变化)：
(a)缓冲液(无赋形剂)
(b)2％HEC
(c)2％HEC+1.5％甘油
(d)2％HEC+5％海藻糖
(e)2％HEC+5％蔗糖
(f)2％HEC+10％海藻糖
(g)2％HEC+10％蔗糖
(h)2％HEC+5％海藻糖+1.5％甘油
(i)2％HEC+5％蔗糖+1.5％甘油
(j)2％HEC+10％海藻糖+1.5％甘油
(k)2％HEC+10％蔗糖+1.5％甘油
如表1中所述的将细胞-赋形剂混合物冷冻干燥以产生干燥的饼状物。
表1
  过程步骤   步骤描述
  上样   于5℃和一个大气压孵育60分钟。
  冷冻   以5℃/分钟的平均控制速度将架降温至-45℃。将架控制于-45℃的目标设定点300分钟。
  初级干燥   撤离室，控制于100mTorr的目标设定点。以0.5℃/分钟的平均控制速度将架升温至-35℃。将架控制于-35℃的目标设定点2850分钟。
  二级干燥   将室压控制于100mTorr的目标设定点。以0.2℃/分钟的控制的平均速度将架升温至25℃。将架控制于目标设定点720分钟。
升华在初级干燥结束时没有完成，并且开始新的循环，以0.5℃/min的平均控制速度于-28℃的初级干燥温度18小时，以及于设定于20℃的二级干燥温度720分钟。干燥后，每个饼状物被重悬于12ml的H2O中。
遵循上文的方案得到下列观察：
(a)除了在上文所列的赋形剂(f)、(g)、(j)和(k)存在的情况下，冷冻干燥饼状物收缩并显示相分离。
(b)在上文所列的赋形剂(c)、(g)、(j)和(k)存在的情况下，饼状物在重新构成期间溶解度良好。
(c)在赋形剂不存在(即所使用的缓冲液单独代替赋形剂)或使用10％海藻糖或(5％蔗糖+1.5％甘油)的情况下，用水将饼状物重新构成之后饼状物具有未溶解的颗粒。
检测重悬的细胞的活力，结果示于表2
表2(％活力)
Figure GPA00001021306200261
Figure GPA00001021306200271
当未将本发明限制于任何特定的最小活力时，观察到使用这些实验条件，2％HEC+10％蔗糖，1.5％甘油存在或不存在，冷冻干燥后留有＞20％的活力。
实施例2
冷冻干燥的大肠杆菌HU2117的制备；方案2
细胞制备
培养两瓶细胞(瓶A和瓶B)，来自1mL原种的每一个接种到1L改良的EZ Rich Defined Glycerol培养基中的，伴随250RPM的恒速振荡于37±1℃孵育8小时。8小时结束时，瓶A的OD600为1.89而瓶B的OD600为1.53。
通过在4℃以6000RPM离心8分钟来收集细胞。将沉淀的细胞用0.9％的盐水清洗两次并用10mM柠檬酸盐缓冲液pH7.0清洗一次。
从每升培养物获得的沉淀的细胞被重悬至2-3ml的10mM柠檬酸盐缓冲液pH 7.0中至约5m1的终体积。
使用平板计数测定重悬的细胞的浓度。来自瓶A的重悬细胞具有1.2±0.3×1011CFU/ml的活细胞浓度，而来自瓶B的重悬细胞具有7.7±0.3×1010CFU/ml的活细胞浓度。混合来自瓶A和瓶B的细胞并将其用于冷冻干燥试验。
冷冻干燥
对于每个试验，将0.5ml的重悬的细胞与1.5ml的选自下文列表的赋形剂以及10ml的1％的高压灭菌的羟乙基纤维素(HEC)混合。
赋形剂(如果干燥的饼状物被重悬至10ml的终体积，赋形剂显示为将达到的浓度(w/v)；如果使用不同体积的液体溶解饼状物，浓度成比例变化)：
(a)缓冲液
(b)1％HEC
(c)1％HEC+1.5％甘油
(d)1％HEC+5％海藻糖
(e)1％HEC+5％蔗糖
(f)1％HEC+10％海藻糖
(g)1％HEC+10％蔗糖
(h)1％HEC+5％海藻糖+1.5％甘油
(i)1％HEC+5％蔗糖+1.5％甘油
(j)1％HEC+10％海藻糖+1.5％甘油
(k)1％HEC+10％蔗糖+1.5％甘油
(l)2％HEC+10％蔗糖
(m)2％HEC+10％蔗糖+1.5％甘油
如表3中所描述的冷冻干燥细胞混合物。
表3
  过程步骤   步骤描述
  上样   于5℃和一个大气压孵育60分钟。
  冷冻   以5℃/分钟的平均控制速度将架降温至-45℃。将架控制于-45℃的目标设定点285分钟。
  初级干燥/二级干燥   撤离室，控制于60mTorr的目标设定点。(a)以0.2℃/分钟的平均控制速度将架升温至-30℃。将架控制于-30℃的目标设定点2850分钟。(b)以0.2℃/分钟的平均控制速度将架升温至-22℃。将架控制于-22℃的目标设定点1080分钟。(c)以0.2℃/分钟的平均控制速度将架升温至-10℃。将架控制于-10℃的目标设定点720分钟。(d)控制室压于60mTorr的目标设定点。以0.2℃/分钟的控制的平均速度将架升温至25℃。将架控制于目标设定点720分钟。
干燥后，每个干燥的饼状物被重悬于12ml的H2O中。
遵循上文的方案得到下列观察：
(a)除了使用1％HEC+1.5％甘油和1％HEC+5％蔗糖+1.5％甘油的条件以外，冻干饼状物是优美的。
(b)在不存在任何赋形剂和使用1％HEC+1.5％甘油的条件下，饼状物在重新构成期间溶解度良好。
(c)在赋形剂不存在(即所使用的缓冲液代替赋形剂)或使用1％HEC+1.5％甘油的情况下，用水将饼状物重新构成之后饼状物具有未溶解的颗粒。
检测重悬的细胞的活力，结果示于表4。
表4：(％活力)
Figure GPA00001021306200311
当未将本发明限制于任何特定的最小活力时，观察到使用这些实验条件，1％HEC+5％和/或10％蔗糖，1.5％甘油存在和不存在，冷冻干燥后获得＞90％的活力。相似地，使用2％HEC+10％蔗糖+1.5％甘油的条件时，留有约80％的活力。
实施例3
冷冻干燥的大肠杆菌HU2117的制备；方案3
细胞制备
从接种到1L改良的EZ Rich Defined Glycerol培养基中的1mL的原种培养一个2升瓶的细胞，伴随250RPM的恒速振荡于37±1℃孵育8小时。8小时结束时，OD600为2.2±0.03。
通过在4℃以6000RPM离心8分钟来收集细胞。将沉淀的细胞用0.9％的盐水清洗两次并用10mM柠檬酸盐缓冲液pH 7.0清洗一次。
沉淀的细胞被重悬至2-3ml的10mM柠檬酸盐缓冲液pH 7.0中至约10ml的终体积。
使用平板计数测定重悬的细胞的浓度。重悬细胞具有4.9×1010CFU/ml的活细胞浓度。
冷冻干燥
对于每个测试，将0.5ml的重悬的细胞与1.5ml的选自下文列表的赋形剂以及10ml的2％的高压灭菌的羟乙基纤维素(HEC)混合。
赋形剂(如果干燥的饼状物被重悬至10ml的终体积，赋形剂显示为将达到的浓度(w/v)；如果使用不同体积的液体溶解饼状物，浓度成比例变化)：
(a)缓冲液
(b)2％HEC
(c)2％HEC+5％蔗糖
(d)2％HEC+10％蔗糖(12ml)
(e)2％HEC+10％蔗糖(10ml)
(f)2％HEC+5％蔗糖+1.5％甘油
(g)2％HEC+10％蔗糖+1.5％甘油
如表5中所描述的冷冻干燥细胞混合物。
表5
  过程步骤   步骤描述
  上样   于5℃和一个大气压孵育60分钟。
  冷冻   以5℃/分钟的平均控制速度将架降温至-45℃。将架控制于-45℃的目标设定点285分钟。
  初级干燥/二级干燥   撤离室，控制于60mTorr的目标设定点。(e)以0.2℃/分钟的平均控制速度将架升温至-30℃。将架控制于-30℃的目标设定点2850分钟。(f)以0.2℃/分钟的平均控制速度将架升温至-22℃。将架控制于-22℃的目标设定点1080分钟。(g)以0.2℃/分钟的平均控制速度将架升温至-10℃。将架控制于-10℃的目标设定点600分钟。(h)控制室压于60mTorr的目标设定点。以0.2℃/分钟的控制的平均速度将架升温至25℃。将架控制于目标设定点720分钟。
干燥后，除了被重悬于10ml的H2O中的上文的(e)，每个干燥的饼状物被重悬于12ml的H2O中。
遵循上文的方案得到下列观察：
(a)根据冷冻干燥，使用2％HEC+10％蔗糖±1.5％甘油的条件时，饼状物是优美的。
(b)除了赋形剂不存在的条件下，在所有实例中饼状物在重新构成期间溶解度良好。
(c)在赋形剂不存在(即所使用的缓冲液代替赋形剂)或使用2％HEC+5％蔗糖的情况下所产生的饼状物在用水重新构成之后具有未溶解的颗粒。
检测重悬的细胞的活力，结果示于表6。
表6：(％活力)
Figure GPA00001021306200331
当未将本发明限制于任何特定的最小活力时，观察到使用这些实验条件，2％HEC+10％蔗糖+1.5％甘油，留有约80％的活力。将饼状物重新构成并测定活的细胞的计数后，观察到在12ml H2O(d)或在10ml H2O(e)中重悬饼状物在对活力的影响上无差别。
上文实施例1-3中报道的活力检测在重悬后约30分钟之内进行。还在重悬后以不同的时间间隔(5、20、40和60分钟)检测实施例3中细胞的活力。重悬后时间的影响示于图1中。
前述实施例显示可将益生菌微生物在胶凝剂存在的条件下冷冻干燥，并在干燥后重新构成以形成含有活的益生菌生物的凝胶。本文提供的方法和组合物提供了例如在预防CAUTI中使用的益生菌生物的简单化的递送。
上文说明书中提到的所有出版物和专利通过引用并入本文。对于本领域的技术人员来说所描述的本发明的组合物和方法的各种修饰和改变是明显的，未背离本发明的范围和精神。尽管已经结合特定的优选的实施方案来说明本发明，但应当理解的是如权利要求所要求的本发明不应当被过度限制于这些特定的实施方案。事实上，对于相关领域的技术人员来说明显的所描述的实行本发明的方法的不同的修饰意在本发明的范围内。

Claims (26)

1.一种组合物，其以冷冻干燥形式含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的第一保护剂。
2.如权利要求1所述的组合物，其进一步含有药学上可接受的第二保护剂。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述益生菌微生物是大肠杆菌菌株。
4.如权利要求2所述的组合物，其中所述大肠杆菌菌株是大肠杆菌83972。
5.如权利要求2所述的组合物，其中所述大肠杆菌菌株是大肠杆菌HU2117。
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述胶凝剂选自由羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基瓜尔胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、卡波姆、藻酸盐、明胶和泊洛沙姆组成的组。
7.如权利要求1所述的组合物，其中所述第一保护剂选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐组成的组。
8.如权利要求2所述的组合物，其中所述第二保护剂与所述第一保护剂不同，并且选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐组成的组。
9.一种组合物，其通过包括如下的方法来生产：
a)在含水液体中提供混合物，所述混合物含有：
i)益生菌微生物；
ii)药学上可接受的胶凝剂；和
iii)药学上可接受的第一保护剂，
b)将所述混合物冷冻干燥以产生干燥的制剂；以及
c)将所述干燥的制剂暴露于含水液体以形成凝胶，所述凝胶含有有效量的所述益生菌微生物。
10.如权利要求9所述的组合物，其中所述混合物进一步含有药学上可接受的第二保护剂。
11.如权利要求9所述的组合物，其中所述益生菌微生物是大肠杆菌菌株。
12.如权利要求11所述的组合物，其中所述大肠杆菌菌株是大肠杆菌83972。
13.如权利要求11所述的组合物，其中所述大肠杆菌菌株是大肠杆菌HU2117。
14.如权利要求9所述的组合物，其中所述胶凝剂选自由羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基瓜尔胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、卡波姆、藻酸盐、明胶和泊洛沙姆组成的组。
15.如权利要求9所述的组合物，其中所述第一保护剂选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐组成的组。
16.如权利要求10述的组合物，其中所述第二保护剂与所述第一保护剂不同，并且选自由脱脂乳固体、海藻糖、甘油、甜菜碱、蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡聚糖、聚乙二醇、山梨糖醇、甘露醇、聚乙烯基丙烯、谷氨酸钾、谷氨酸单钠、吐温20洗涤剂、吐温80洗涤剂和氨基酸盐酸盐组成的组。
17.一种向受治疗者施用益生菌微生物的方法，其包括：
a)提供冷冻干燥的制剂，所述制剂含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的保护剂；
b)将所述冷冻干燥的制剂暴露于含水液体以形成凝胶，所述凝胶含有有效量的所述益生菌微生物；以及
c)将所述受治疗者与所述凝胶接触。
18.如权利要求17所述的方法，其中将所述受治疗者与所述凝胶接触包括将医疗装置与所述凝胶接触以产生处理的装置，并将所述受治疗者与所述处理的装置接触。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述医疗装置是导尿管。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述益生菌微生物是大肠杆菌HU2117或大肠杆菌83972。
21.一种药盒，其包含以冷冻干燥形式含有益生菌微生物、药学上可接受的胶凝剂和药学上可接受的第一保护剂的组合物
22.如权利要求21所述的药盒，其中所述组合物进一步含有药学上可接受的第二保护剂。
23.如权利要求21所述的药盒，其进一步含有无菌含水液体的容器。
24.如权利要求21所述的药盒，其中所述益生菌微生物是大肠杆菌的菌株。
25.如权利要求24所述的药盒，其中所述大肠杆菌菌株是大肠杆菌83972。
26.如权利要求24所述的药盒，其中所述大肠杆菌菌株是大肠杆菌HU2117。
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