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Die
Erfindung betrifft die Verwendung eines Implantats insbesondere
Stents oder eines PTCA-Katheters zur Verringerung der Restenos durch
Applikation von Kininogen insbesondere der Domäne 5 des
Kininogens.
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Stents
und PTCA-Katheter werden mit Hilfe von endovaskulären Techniken
in Blutgefäße eingesetzt, um Engpässe
zu beseitigen. In jedem Fall sollen sie das Gefäß,
in das sie eingesetzt werden, durchgängig machen.
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Eine
häufige Komplikation bei einer Stentimplantation oder Ballondilatation
ist die so genannte Restenose, d. h. der Wiederverschluss des Gefäßes nach
Dillatation eines Gefäßes und oder einsetzen eines
Stents. Die Restenose beruht auf der Proliferation von Zellen, insbesondere
glatten Muskelzellen, die sich auf der Innenwand des Gefäßes
ansiedeln und dazu führen, dass sich das freie Lumen des
Gefäßes erneut verengt. Bei übermäßiger
Zellanlagerung kann insbesondere im Koronarbereich zu lebensbedrohlichen
Situationen führen können.
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Ein
Grund für die Restenose ist die nach der Ballondilatation
und oder Stentimplantation die häufig auftretende Verletzung
des Endotheliums mit entsprechenden Entzündungsreaktionen
und einer Ausschüttung von Wachstumsfaktoren, die die Zellproliferation
fördern. Die Verletzung der Gefäßwandung rühren
vor allem daher, dass der Ballon oder Stent bei den herkömmlichen
Ballondilatationstechiken oder Implantationstechnik mit erheblichem
Drücken an und in die Gefäßwand gepresst
wird, um das Gefäß auf diese Weise auf ein zuträgliches
Lumen aufzuweiten.
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Derzeit
wird davon ausgegangen, dass die Restenose maßgeblich durch
die Umstände in den ersten Wochen nach der Dilatation/Implantation
bestimmt wird. Mit der Abheilung der implantationsbedingten Wunden
in der Gefäßwand klingen die entzündlichen
Erscheinungen und die Ausschüttung der Wachstumsfaktoren
ab. Die Zellproliferation kommt zum Stillstand. Allerdings sind
die zu diesem Zeitpunkt bereits gebildeten Zellschichten weiterhin
Ansatzpunkt für erneute Ab- und Anlagerungen, die zu einem
langfristigen Restenoseprozess führen können.
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Für
die durch den Ballon/Stent verursachte Restenose gibt es verschiedene
Ursachen. Zum Beispiel sind dies die Ballondruckbedingten Gefäßwandverletzungen
und die damit verbundenen entzündlichen Erscheinungen.
Die hierbei ablaufenden Prozesse und die Ausschüttung von
Wachstumsfaktoren führen zu einer verstärkten
Proliferation der glatten Muskelzellen und damit schon kurzfristig
zu einem erneuten Verschluss des Gefäßes aufgrund
unkontrollierten Wachstums.
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Es
gibt eine Reihe von Ansätzen, um das Problem der Restenose
zu lösen, in dem Zusätzlich zur Ballondilatation
ein Stent gesetzt wurde, aber auch hier Entstehen Restenosen.
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Auf
der rein mechanischen Seite wird der Stent allseitig mit einer sehr
sorgfältigen Politur geglättet, um die Anlagerung
von Zellmaterial und die Verletzung des Endotheliums durch Rauhigkeiten und
Grate zu unterbinden. Diese Methode bringt einigen Erfolg, wobei
jedoch eine gewisse Restenoserate im Bereich von etwa 15% bislang
nur schwer unterschritten werden kann.
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Man
hat vergeblich versucht, das Problem der thrombosebedingten Restenose
durch die Ausstattung der Stents mit Heparin zu lösen,
siehe J. Whöne et al., European Heart Journal 2001,
22, 1808–1816. Heparin adressiert als Antikoagulanz
nur die thrombosebedingte Restenose und kann darüber hinaus
nur in Lösung seine volle Wirkung entfalten. Hier hat sich
eine medikamentöse Behandlung durchgesetzt.
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Erste
Versuche, die neointimale Proliferation durch Beschichten der Stents
zu verhindern, blieben zumeist ohne durchschlagenden Erfolg. Weder
eine Beschichtung mit Gold noch eine Siliciumcarbid- oder Carbonbeschichtung
gab bislang eindeutige Ergebnisse.
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Es
wurde auch versucht, Stents und PTCA-Katheter mit proliferationshemmenden
Medikamenten auszurüsten, um der Zellproliferation entgegenzuwirken.
Bekannte Mittel hierfür sind Paclitaxel und Rapamycin.
Damit ausgerüstete Stents und PTCA-Katheter haben derzeit
eine günstigere Restenoserate als polierte Stents oder
nicht Beschictete PTCA-Katheter. Nichts desto weniger ist auch hier die
Restenoserate verbesserungsbedürftig.
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US-A-5,891,108 offenbart
einen hohl ausgeformten Stent, welcher in seinem Innern pharmazeutische
Wirkstoffe enthält, welche durch eine Vielzahl von Öffnungen
im Stent freigesetzt werden.
EP-A-1 127
582 beschreibt eine andere Variante eines Stents, der zur
Aufnahme eines Wirkstoffes geeignet ist. Medikamentenhaltige Stentbeschichtungen
sind beispielsweise aus
WO
95/03036 A bekannt, wo insbesondere Paclitaxel enthaltende
Beschichtungen beschrieben sind.
DE-10244847 A1 beschreibt einen PTCA-Katheter
der mit Paclitaxel Beschichtet wurde.
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Derartig
ausgerüstete Stents sind konstruktionsbedingt Wirkstoffreservoire,
die den pharmazeutischen Wirkstoff punktuell in hoher Konzentration
und über einen relativ langen Zeitraum freisetzen. Beschichtete
PTCA-Katheter sind konstruktionsbedingete Beschichtungen die Paclitaxel
oder andere Medikamente direkt an die Gefäßwand
abgeben.
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Während
nicht proliferationshemmend ausgerüstete Stents innerhalb
weniger Monate mit einer schützenden Zellschicht bedeckt
werden, wirken proliferationshemmende Medikamente, beispielsweise Rapamycin
und Paclitaxel, diesem Heilmechanismus entgegen. Dies führt
dazu, dass die glatten Muskelzellen nicht mehr oder nur sehr verzögert
in der Lage sind, den Stent zu umhüllen. Daher ist der
Stent viel länger dem Blut ausgesetzt, was wieder vermehrt
zu Gefäßverschlüssen durch Thrombosen
führt, siehe F. Liestro, A. Colombo, „Late
Acute Thrombosis after Paclitaxel Elluting Stent Implantation",
Heart 2001, 86, 262–264. Die dadurch künstlich
verlängerte Einheilungszeit stellt eine mehr oder weniger
offene Wunde in der Gefäßwand dar, die leicht
zu Gerinnseln und Thrombosen führen kann. So sind Thrombosen
noch ein Jahr nach dem erfolgreichen und komplikationslosen Einsatz
von medikamentbeschichteten Stents beobachtet worden, E.
Mc Fadden et al., Lancet 2004, 364, 1519–1521.
Ferner scheinen nach jüngsten Erkenntnissen mit proliferationshemmenden
Medikamenten beschichtete Implantate das Risiko von Herzanfällen
deutlich zu erhöhen. Im Bereich der Beschiteten PTCA-Ballonkatheter
mit Paclitaxel oder Raphamycin sind noch keine Langzeitstudien Veröffentlicht
worden.
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Hinzu
kommt bei mit Medikamenten beschichteten Stents oder PTCA-Ballonkatheter
eine Tendenz zur ungleichmäßigen Abgabe des Wirkstoffs,
die einer kontrollierten Einheilung des Stents oder einer Heilung
der Gefäßwand entgegensteht.
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Unter
den jeweils herrschenden physiologischen Bedingungen kommt es häufig
zu einer schubweisen oder verzögerten Freisetzung. Die
verzögerte Freisetzung ist für den erwünschten
Zweck nachteilig, da es insbesondere in den ersten Tagen nach der Implantation
auf eine gleichmäßige Freisetzung des Wirkstoffs
ankommt. Die schubweise Freisetzung ist unerwünscht, da
es sich bei den eingesetzten Medikamenten um hochwirksame Systeme
handelt, die in höheren Konzentrationen Schäden
verursachen können.
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Aus
WO 2004/055153 A ist
die Verwendung von Aptameren zur Beschichtung von Oberflächen zur
Förderung der Adhäsion von biologischem Material
bekannt. Bei den beschichteten Gegenständen kann es sich
um Implantate handeln, darunter auch solche, die für das
vaskuläre System bestimmt sind. Bei dem biologischen Material
kann es sich beispielsweise um Stammzellen, Epithelzellen und dergleichen
sowie deren Vorläuferzellen handeln. Die Aptamere sind
an die Implantatoberfläche gebunden. Die Oberfläche,
d. h. das Implantat kann dabei aus einem Kunststoffmaterial bestehen.
Die Anbindung erfolgt auf photochemische Art und Weise.
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Bekannt
geworden sind ferner spezielle Mikroproteine mit bis zu 40 Aminosäuren,
die in der Lage sind, konformationell stabile dreidimensionale Strukturen
einzunehmen, was sie zu vielseitig einsetzbaren Bindemoleküle
macht. Beipiele für solche Mikroproteine sind Cystin-Knotenproteine
(Krause et al., FEBS 2007, 274, 86–95).
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Aufgabe
der Erfindung ist die Bereitstellung von Implantaten, insbesondere
PTCA-Katheter und Stents, die die Nachteile der bekannten medikamentösen
Beschichtung vermeiden und eine zuverlässige und kontrollierte
Einheilung und Proliferationshemmung gewährleisten, insbesondere
aber die Ansiedlung von Epithelzellen auf der beschädigten
Gefäßfläche zu begünstigen.
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Dieses
Ziel wird mit einem Stent oder PTCA-Katheter, insbesondere der eingangs
genannten Art erreicht, das eine Beschichtung mit einem Kininogen
aufweißt insbesondere der Domäne 5 des Kininogens.
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Schicht
bzw. Beschichtung im Sinne der Erfindung ist jede Art von Beschichtung,
die auf den Ballonkatheter oder Stent oberflächlich aufgebracht wird.
Insbesondere sind Beschichtungen im Sinne der Erfindung eine Amino-funktionalisierte
oder Carboxylfunktionalisierte die auf den Ballonkatheter oder Stent
mittels aminierung aufgebracht werden und das Kininogen insbesondere
aber die Domäne 5 des Kininogens daran kovalent oder photochemisch
gebunden werden.
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Als
Schichten im Sinne der Erfindung gelten auch modifizierte Oberflächen,
die zur Zeit der Fachwelt bekannt sind.
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Hochmolekulares
Kininogen (HK) ist ein körpereigenes, aus 626 Aminosäuren
bestehendes Einzelstrang-Plasma-Glykoprotein mit einem vom Glykosilierungsgrad
abhängigen Molekulargewicht von 88–120 kDa. Das
Molekül besteht aus 6 Domänen die unterschiedliche
Eigenschaften und Funktionen einnehmen. HK wird auch bezeichnet
als alpha2-thiol-Proteinase-Inhibitor und gehört zur Superfamilie der
Cystatine, die Cystein-Proteinase Inhibitoren sind. Es wurde zunächst
als Vorläufermolekül des bioaktiven Peptides Bradykinin
identifiziert und hat eine durchschnittliche Plasmakonzentration
von 0,67 μM.
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HK
ist auch bekannt als William-Fitzgerald-Flaujeac Faktor oder einfach
Fitzgerald Faktor des intrinsischen Pfades der Blutgerinnung und
fungiert hier als aktivierender, nicht-enzymatischer Kofaktor für
Faktor XII (Hegemann Faktor) und XI. Diese aktivierende Funktion
hat HK auch für Präkallikrein im Kinin-Kallikrein
System. Es spielt somit eine wichtige Rolle bei vielen pathophysiologischen
Prozessen, wie der Fibrinolyse, Thromboseentstehung und bei Entzündungsprozessen.
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Ein
Mangel an Kininogen wird nicht nur mit einer verlängerten
aPTT Gerinnungszeit in Verbindung gebracht, sondern soll laut neueren
Studien auch die Ausbildung von Bauchaortenaneurysmen bei Brown
Norway Ratten begünstigen und innere Organe für
Fettdegeneration anfällig machen. Durch proteolytische
Spaltung von hochmolekularem Kininogen mittels Kallikrein, entsteht
durch Herauslösen des kurzlebigen Bradykinins, das Großteile
der Domäne 4 enthält, das so genannte aktivierte
Kininogen (HKa). Bei Bradykinin handelt es sich um einen potenten
Vasodilatator, mit Einfluss auf den Blutdruck, die Permeabilität
kleiner Blutgefäße und die Schmerzwahrnehmung.
Zusätzlich fördert es noch die Angiogenese.
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Bei
HKa handelt es sich um ein durch Konformationsänderung
entstandenes Doppelstrangmolekül, bestehend aus einer schweren
Kette mit den Domänen 1, 2 und 3, sowie einer leichten
Kette, die die Domänen 5 und 6 enthält. Beide
Ketten sind über eine einzelne Disulfidbrücke
miteinander verknüpft. Im HKa ist im Vergleich zu HK an
der Oberfläche ein größerer Bereich der
Domäne 5 exponiert.
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Erfindungsgemäß werden
folglich unter geeigneten Kininogenen oder Kininogen Dömanen
solche verstanden, die an CD 34-positive Zellen binden können
und die Restenose entgegenwirken, wie auch ihre chemisch modifizierten
Varianten mit gleichem verhalten.
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Es
versteht sich, dass das hier beschriebene Prinzip nicht nur für
PTCA-Katheter und Stents geeignet ist, sondern für jede
Art von Implantaten, die von einer Anbindung des Kininogens insbesondere die
Domäne 5 des Kininogens profitieren können.
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Die
erfindungsgemäßen PTCA-Katheter oder Stents können
zusätzlich eine hämokompatible Schicht aufweisen,
die insbesondere als Grund- oder Basisschicht unmittelbar auf den Ballon
aufsitzt. Sie besitzen dann ggf. eine oder mehrere weitere Schichten,
darunter mindestens eine weitere Schicht, an die die vorstehend
beschriebenen Kininogen insbesondere die Domäne 5 des Kininogens
gebunden sind.
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Als
hämokompatible Schichten kommen insbesondere auch oberflächlich
aufgebrachte Oxidschichten des PTCA-Katheters oder Stents in Frage. Die
PTCA-Katheter oder Stents können auch durch Hydroxilierung
oder Aminierung so modifiziert werden, dass sie erfindungsgemäß Kininogene
oder deren Domäne 5 binden können.
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Die
hämokompatible Beschichtung sorgt für eine weitere
Verbesserung der Blutverträglichkeit, während
die Kininogene oder deren Domäne 5 für das schnelle
Andocken von Endothelzellen und die Verhinderung einer Proliferation
und damit die schnelle Heilung des betroffenen Gefäßes
fördern Die gleichmäßige Verteilung der
Kininogene oder deren Domäne 5 über die Gesamtoberfläche
des PTCA-Katheters oder Stents bewirkt das gleichmäßige
und kontrollierte Abgabe an die Zellen, neben Endothelzellen auch
von glatten Muskelzellen. Es findet somit eine rasche Besiedlung
des Gefäßes mit Zellen statt wo bei gleizeitig
einer Proliferation entgegengewirkt wird, was eine Verhinderung
der Restenose mit sich bringt und das Risiko von Thrombosen, insbesondere
nach einer kurzen Heilungszeit stark vermindert. Tatsächlich
findet das Andocken der EPCs innerhalb weniger Stunden statt, wie
Versuche gezeigt haben, ebenfalls haben Versuche gezeigt, dass Kininogen
und die Domäne 5 aus dem Kininogen zusätzlich
einer Proliferation des geschädigten Gefäßes entgegenwirkt.
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Zur
Herstellung des beschichteten PTCA-Katheter oder Stents werden die
einzelnen weiteren Schichten auf herkömmliche Art und Weise aufgebracht,
beispielsweise mit Tauch, Plasma, 3 D Tröpfchen- oder Sprühverfahren.
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Es
versteht sich, dass den erfindungsgemäßen PTCA-Katheter
oder Stents auch mehrere Schichten aus hämokompatiblen
Materialien und/oder Amino-funktionalisierten Schichten und/oder
ein zusätzliches Pharmazeutikum enthalten können.
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Es
sei schließlich noch auf die Möglichkeit hingewiesen,
die erfindungsgemäßen PTCA-Katheter oder Stents
mit molekular geprägten Polymeren auszurüsten,
d. h. mit einer Schicht, die eine spezifische Bindungsaffinität
für CD 34-positive Zellen aufweist und molekular geprägte
Polymere enthält. Diese Polymere können in Form
einer Beschichtung vorliegen, aber auch in Form von Nanopartikeln,
die allein oder zusätzlich auf die PTCA-Katheter oder Stents
aufgebracht werden.
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Mit
der Technologie des molekularen Prägens können
synthetische Materialien für die molekulare Erkennung erzeugt
werden, die in ihrer Affinität mit biologischen Systemen
vergleichbar sind. Molekulares Prägen (molecular imprinting)
ist eine Templat-Polymerisation, die künstliche molekulare
Erkennungsstellen kreiert. Dazu werden die Zielmoleküle mit
funktionellen Monomeren und Vernetzern gemischt und anschließend
einer radikalischen Polymerisation unterworfen, die ein hoch vernetztes
Polymer ausbildet. Die Zielmoleküle wirken dabei als Template – die
Polymerisation findet um sie herum statt. Werden die Templatmoleküle
durch Extraktion entfernt, verbleiben im Polymernetzwerk Hohlräume, welche
die räumliche Anordnung funktioneller Gruppen abbilden.
Durch dieses Einfrieren der Struktur entstehen spezifische Erkennungsstellen
im Polymermaterial. Als Zielmoleküle dienen dabei die jeweils
interessierenden Zielstrukturen, im vorliegenden Fall die Zielstrukturen
der CD 34-positiven Zellen bzw. Endothelprogenitorzellen und die
Proliferationshemmung.
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Als
PTCA-Katheter oder Stent im Sinne der Erfindung gelten auch temporäre
Katheter/Stents, beispielsweise Katheter/Stents über die
die Erfindungsgemäßen Therapeutika direkt am Zielort
appliziert, Infiltriert oder Gespritzt werden und dort beispielsweise
auf die Gefäßwand übertragen werden und
dort ihre Wirkung entfalten.
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Beispiel
der Zubereitung wobei die Zubereitung nicht auf die hier beschriebene
Zubereitung beschränkt wird.
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Das
2-chain high molecular weight kininogen (HKa) wird nach dem Fachmann
bekannter Art und Weise aufgereinigt.
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Das
aufgereinigte HKa zeigt so dann eine Bande bei 110 kDa in nicht
reduziertem sodium dodecyl sulphate (SDS) Gelen und zwei Banden
von 62 und 46 kDa in reduzierten SDS Gelen.
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Gluthatione-S-transferase
(GST) Fusionspeptide der Domäne 5 des Kininogens.
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Es
wurde hergestellt, indem GST N-terminal mit den Sequenzen K 420
to S513 fusioniert wurde. Die Mutanten wurden über eine
Glutathion Seule mit einer Reinheit von > 95% aufgereinigt.
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Die
Rückfaltung zur entsprechenden Tertiärstruktur
von Cysteinhaltigen Peptiden wurde mittels Oxidation für
3 Tage bei 4°C unter kontinuierlicher Bewegung durchgeführt.
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Der
Puffer hierfür bestand aus 50 mM Ammonium-Bicarbonat, pH
8,5 bei einer Endkonzentration von 100 mg/ml. Anschließend
wurden die Peptide gefriergetrocknet.
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Das
thermosensible Gel musste erst zubereitet werden und wurde in Pulverform
geliefert.
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Es
wurde in einem Eppendorfgefäß in PBS bei 0°C
gelöst und in einem mit Eiswasser befüllten Topf
aufbewahrt.
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Dem
flüssigen Gel mengt man drei 500 μmol/l aktiviertes
Kininogen oder die Domäne 5 des Kininogens bei.
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Bei
Raumtemperatur wurde das Gel fest und konnte verarbeitet werden.
Nun erfolgt die Beschichtung des PTCA-Katheters oder Stents.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5891108
A [0012]
- - EP 1127582 A [0012]
- - WO 95/03036 A [0012]
- - DE 10244847 A1 [0012]
- - WO 2004/055153 A [0017]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - J. Whöne
et al., European Heart Journal 2001, 22, 1808–1816 [0009]
- - F. Liestro, A. Colombo, „Late Acute Thrombosis after
Paclitaxel Elluting Stent Implantation", Heart 2001, 86, 262–264 [0014]
- - E. Mc Fadden et al., Lancet 2004, 364, 1519–1521 [0014]
- - Krause et al., FEBS 2007, 274, 86–95 [0018]