DE69702880T2

DE69702880T2 - Taxol enthaltende Zusammensetzung zur Verwendung in der Organkonservierung und als kardioplegisches Mittel

Info

Publication number: DE69702880T2
Application number: DE69702880T
Authority: DE
Inventors: James H. Southard
Original assignee: Wisconsin Alumni Research Foundation
Current assignee: Wisconsin Alumni Research Foundation
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2017-05-07
Also published as: JP3969785B2; US5696152A; JPH1045502A; DE69702880D1; EP0806140B1; ATE195626T1; EP0806140A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung für die Ex-Vivo-Konservierung und Lagerung von Organen vor einer Implantation eines Organs in ein Lebewesen, das eine solche Implantation benötigt. Die Zusammensetzung kann ferner als ein wirksames kardioplektisches Mittel für den reversiblen Stillstand eines schlagenden Herzes während Operationsvorgängen eingesetzt werden. Die Organkonservierungs- und Lagerungs-Lösungen und kardioplektischen Mittel umfassen Taxol und Kalzium.
In den letzten zwei Jahrzehnten schritt die Organtransplantation von einem raren Forschungs- und Experimentierverfahren zu einer etablierten klinischen Therapie für die Endstadiumbehandlung von verschiedenen Endfunktionsstörungen des Herzes, der Leber, des Pankreas, der Lunge, des Darms und der Niere fort. Der Fortschritt in der Wissenschaft der Organtransplantation entwickelte sich bis zu dem Punkt, daß derartige Verfahren nun selten für nachrichtenwürdig erachtet werden.
Während eine Organtransplantation eine akzeptierte klinische Praxis wurde, wurde jedoch der Bedarf nach einer Ausdehnung der lebensfähigen Ex-Vivo-Konservierung und Lagerung von Organen für eine Implantation akut. Aufgrund des Erfolgs der Chirurgen bei der Perfektionierung von Organtransplantationsprotokollen und der weit verbreiteten Verwendung von Immuno-Unterdrückungs-Medikamenten, die die Trägerzurückweisung des implantierten Organs minimieren, nahmen Wartelisten für Organtransplantationsverfahren enorm zu. Dies bewirkte eine kritische Knappheit von lebensfähigen, transplantierbaren Organen.
Ein Minimieren der Vergeudung von wertvollen Organen für eine Transplantation ist daher von entscheidender Bedeutung. Ein derartiges Vergeuden tritt oft aufgrund des Betrags einer Zeit auf, die benötigt wird, um den Gewebetyp des Organs mit dem Gewebetyp des Empfängers zu vergleichen, und ferner der Zeit, die benötigt wird, um das gelagerte Organ physisch zu dem Patientenort zu transportieren. Aufgrund der momentanen Unfähigkeit, exzisierte Organe für einen ausgedehnten Zeitraum zu lagern, werden die Ex-Vivo-Organe oft nicht-lebensfähig, bevor eine geeignete Übereinstimmung festgelegt werden kann. Durch ein Verlängern der lebensfähigen Lagerungszeit kann eine solche Vergeudung merklich minimiert werden, indem genügend Zeit geliefert wird, damit der notwendige Gewebevergleich und das Transportieren stattfinden kann.
Da die Organtransplantation ein sehr aktives Feld war, enthält der Stand der Technik einige Literaturstellen, die Organkonservierungs- und Perfusions-Lösungen für die Ex- Vivo-Lagerung von Organen vor der Transplantation derselben beschreiben. Beispielsweise beschreibt die Arbeit des vorliegenden Erfinders, wie es in den U.S.-Patenten Nr. 4,798,824; 4,873,230; und 4,879,283 von Belzer und Southard offenbart ist, eine Organkonservierungslösung, die als die "UW-Lösung" bezeichnet wird. (Die Lösung wurde an der Universität von Wisconsin, Madison, entwickelt). Die UW-Lösung wird unter der Handelsmarke VIASPAN durch die Du Pont de Nemours Company, Wilmington, Delaware, verkauft. Eine ähnliche Lösung wird durch Geneva Labs, Elkhorn, Wisconsin, als eine Perfusionslösung unter der Handelsmarke BELZER'S PERFUSION SOLUTION vermarktet.
Die Patente von Belzer und Southard beschreiben eine Organkonservierungslösung, die Hydroxyethyl-Stärke enthält. Bei einem Ausführungsbeispiel der Lösung ist die Hydroxyethyl- Stärke im wesentlichen frei von Ethylenglykol, Ethylenchlorohydrin und Azeton. Wie es in dem '283-Patent angemerkt ist, liefert die darin beschriebene Lösung eine 72-Stunden- Konservierung für den Pankreas, eine 48-Stunden-Konservierung für die Niere und zumindest eine 24-Stunden-Konservierung für die Leber.
Lemasters u. a. beschreiben eine Organkonservierungslösung, die populär als die "Carolina-Lösung" bezeichnet wird. Diese Lösung ist in dem U.S.-Patent Nr. 5,145,771 und der PCT- Anmeldung WO 95/05076 beschrieben. Die Lösung, die in diesen zwei Literaturstellen beschrieben ist, kann entweder als eine Spüllösung zur Verhinderung einer Erneut-Perfusions- Verletzung oder, per se, als eine Lagerlösung verwendet werden. Die Lösung ist als eine Lösung beschrieben, die einen Wirkungstemperaturbereich von 0ºC bis 37ºC aufweist. Die Lösung ist ferner beschrieben, um ein Gleichgewicht von Natrium-, Kalzium- und Kalium-Chlorid-Salzen; Magnesiumsulfat, Monokaliumphosphat und Antioxidationsmittel, wie beispielsweise Allopurinol, Vasodilatoren und eine ATP-Energiequelle, wie beispielsweise Glukose oder Fruktose, zu enthalten. Gleichartig zu der UW-Lösung kann die Carolina-Lösung ferner eine modifizierte Hydroxyethyl-Stärke umfassen, um eine onkotische Unterstützung gegen ein interstitielles Ödem zu liefern.
Das U.S.-Patent Nr. 5,370,989 von Stern u. a., das auf die Columbia-Universität übertragen ist, beschreibt eine Organkonservierungslösung, bei der die Verwendung von Natriumionen, Chloridionen und Kalziumionen spezifisch vermieden ist. Von besonderem Interesse bei dieser Literaturstelle ist die Verwendung eines Analogons eines zyklischen Adenosinmonophosphats (cAMP), spezifisch, Dibutyryl-cAMP. Andere Bestandteile, die in der Lösung umfaßt sind, die durch das Patent von Stern u. a. beschrieben ist, umfassen Glukose, Magnesiumsulfat, Monokaliumphosphat, Dextran, Kaliumglukonat, BHA, BHT, N-Acetycystin, Adenosin, Nitroglycerin, einen Kalziumblocker, wie beispielsweise Verapamil, Heparin und Cefazolin. Dieses Patent beschreibt spezifisch, daß die beabsichtigte Verwendung der Lösung die Konservierung von Herzgewebe darstellt. Das Patent beschreibt, daß die gleiche Lösung jedoch erfolgreich verwendet werden kann, um Leber, Pankreas, Nieren, Lungen und andere Organe zu konservieren.
Ein verwandter Typ einer Lösung ist in dem U.S.-Patent Nr. 5,405,742 von Taylor beschrieben. Dieses Patent beschreibt ein hypothermisches Blutsubstitut, das verwendet werden kann, um das Blut bei einem euthermischen Lebewesen zu ersetzen. Bei diesem Verfahren wird die Körpertemperatur des Patienten verringert, um einen Schaden für das Gehirn und die lebenswichtigen Organe des Lebewesens zu minimieren. Die metabolische Rate des Patienten wird merklich herabgesetzt, indem die Temperatur unter diejenige; die normalerweise durch den Patienten aufrecht erhalten wird, reduziert wird. Dies vermindert wiederum den Bedarf der Gewebe und Organe des Patienten nach Sauerstoff und Glukose. Anstatt das Organ von einem Spenderlebewesen zu verpflanzen wird das Blut des Spenders abgeführt und mit dem hypothermischen Blutsubstitut ersetzt. Diese Lösung ist in der Literaturstelle von Taylor als eine Lösung beschrieben, die eine wässrige Lösung von Elektrolyten, die Kaliumionen, Natriumionen, Magnesiumionen und Kalziumionen umfassen; ein makromolekulares onkotisches Mittel, vorzugsweise ein Polysaccharid, wie beispielsweise Dextran 40; einen biologischen pH-Puffer, zumindest einen einfachen Zucker, Mannitol, ein impermeables Anion, Adenosin und optional Glutathion enthält. Die Lösung kann ferner einen Kalziumblocker, wie beispielsweise Nicardipin, enthalten. Diese Literaturstelle beschreibt erfolgreich das Entnehmen des Bluts eines Testtiers (eines Hundes) für mehr als drei Stunden, dem eine Wiedereinbringung des Bluts mit einer vollständigen Wiederherstellung und Erholung des Testtiers folgt.
Wie es durch Stern u. a. angemerkt ist, werden kardioplektische Mittel verwendet, um das Schlagen des Herzes während einer Herzoperation anzuhalten. Die Prinzipien einer Organkonservierung sind in gleicher Weise auf kardioplektische Mittel anzuwenden, weshalb diese zwei Typen von Materialien verwandt sind. Während Operationsverfahren bei offenem Herz wird das Kreislaufsystem des Patienten zu einer externen Herz-Lungen-Maschine umgeleitet, die das Blut des Patienten zirkuliert und mit Sauerstoff versorgt. Ein kardio plektisches Mittel wird daraufhin in einen Kontakt mit dem Herz des Patienten gebracht, um das Schlagen desselben einzustellen. Auf diese Weise wird das Herz des Patienten reversibel angehalten, so daß die Chirurgen das erforderliche Verfahren, wie beispielsweise eine Kranzarterienbypassoperation, fertigstellen können. Über 200.000 derartige Verfahren werden jährlich allein in den Vereinigten Staaten durchgeführt.
Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, daß die Einbringung von Taxol in eine organische Konservierungs- oder Perfusions-Lösung oder in ein kardioplektisches Mittel die effektive Lagerungszeit verlängert, die unter Verwendung der Lösung erreicht werden kann.
Taxol ist ein Mitglied der Taxan-Familie von Diterpenen. Die Struktur von Taxol und sein systematischer Name sind unten gezeigt:
TAXOL = (2 aR - (2 aα, 4 β, 4 aβ, 6 β, 9a (αR*, β8*), 11 α, 12 α, 12 aα, 1-2 bα)) - β - (Benzoylamino-α-Hydroxybenzenpropionsäure 6, 12b - bis (ACetyloxy) - 12 - (Benzoyloxy) - 2 a, 3, 4, 4a, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 12a, 12b, -Dodecahydro-4, 11-Dihydroxy-4 a, 8, 13, 13-Tetramethyl-5-Oxo-7, 11-Methano-1H-Cyclodeca (3, 4) Benz (1, 2 - b) Oxet-9-Yl Ester.
Taxol wurde zuerst von der Rinde der pazifischen Eibe Taxus breviofoila isoliert. Taxol besitzt eine bekannte Anti-Leukämie- und Anti-Tumor-Wirkung und war der Gegenstand von intensiven Untersuchungen als ein chemotherapeutisches Mittel in der Behandlung von Krebs. Eine hervorragende Erklärung von Taxol und einer großen Anzahl von Taxol-Derivaten kann in der PCT-Anmeldung WO 95/20582 gefunden werden.
Die pharmazeutische Verwendung von Taxol leidet jedoch an zwei Hauptnachteilen. Der erste besteht darin, daß Taxol in der Natur sehr selten vorkommt. Die pazifische Eibe, von der Taxol isoliert wird, ist ferner relativ selten, wächst sehr langsam und erzielt einen extrem kleinen Betrag von Taxol pro Baum. Dies macht ein Ernten von natürlichem Taxol praktisch unmöglich.
Der zweite Nachteil der Verwendung von Taxol ist seine extrem begrenzte Wasserlöslichkeit. Beispielsweise ist in dem U.S. -Patent Nr. 5,407,683 von Shively eine Taxollösung oder ein tumorwirksames Analogon von Taxol auf Ölbasis beschrieben. Aufgrund der Wasserunlöslichkeit von Taxol wird das Taxol zuerst in einem Öl gelöst, wobei die Taxollösung auf Ölbasis daraufhin bei der Bildung einer Öl-In-Wasser- Emulsion verwendet wird. Die Öl-In-Wasser-Emulsion wird daraufhin als Lieferungsmedium bei der Verabreichung von Taxol verwendet.
Das Patent von Shively erwähnt ferner, daß Taxol herkömmlich in Formulierungen, die Kremophore verwenden, verabreicht wurde. Taxol weist eine relativ hohe Löslichkeit in diesen Polyoxyethylat-Kastor-Ölen auf, wobei jedoch manche Kremophore selbst genügend toxisch sind, um die Verwendung derselben als pharmazeutisch annehmbare Träger auszuschließen. Ferner ist Taxol unzureichend in Sojabohnenöl löslich, um dieses Medium bei der parenteralen Verabreichung von Taxol zu verwenden. Shively beschreibt ein Lösen von Taxol in Ölen von marinen Organismen, die ein Dipolmoment zwischen etwa 0,5 Debye und etwa 2,0 Debye aufweisen. In dieser Literaturstelle findet sich jedoch keine Erwähnung bezüglich der Verwendung von Taxol in einer Organkonservierungszusammensetzung oder einer kardioplektischen Zusammensetzung. Das gleiche kann für alle der hierin beschriebenen Literaturstellen gesagt werden.
Das U.S.-Patent Nr. 5,352,805 von Kingston u. a. beschreibt Derivate von Taxol, die eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen. Spezifisch beschreiben Kingston u. a. sulfonierte 2'-Acryloyltaxol und sulfonierte 2'-O-Acyl-Säure-Taxol-Derivate. Verglichen mit Taxol selbst weisen diese Derivate eine verbesserte Wasserlöslichkeit und erhöhte Stabilität auf. Zusätzlich wird die Bioaktivität des ursprünglichen Taxols aufrecht erhalten.
Das U.S.-Patent Nr. 5,422,364 von Nicolaou u. a. beschreibt ferner Taxolderivate, die verglichen mit Taxol selbst, eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen. Ein alkalisch empfindliches Pro-Taxol ist darin beschrieben. Die Pro-Taxol- Zusammensetzungen umfassen 2'- und 7-O-Ester-Derivate von Taxol, genauso wie 2'- und 7-O-Karbonat-Derivate. Bei einem physiologischen pH-Wert sind diese Pro-Taxole hydrolisiert, um die natürliche Taxol-Struktur wiederzugeben.
Ein in Liposom eingebettetes Taxol wird in dem U.S.-Patent Nr. 5,424,073 von Rahman u. a. beschrieben. Diese Literaturstelle beschreibt ein Einbetten von natürlichem Taxol in ein Liposom anstatt einer Änderung der Substituenten auf dem Taxol-Verbindungsstamm (Taxol-Skelett). Dies verbessert viele der Löslichkeitsprobleme von Taxol. Zusätzlich bemerken die Autoren, daß eine Liposomeinbettung die Taxolstabilität verbessert, während das Risiko von Anaphylaxie- Reaktionen und einer Kardiotoxizität verringert ist.
Die Herstellung von Taxol ist in den Literaturstellen von Smith (U.S.-Patent Nr. 5,344,775) und von Strobel u. a. (U.S.-Patent Nr. 5,451,392) beschrieben. Das Patent von Smith beschreibt die Synthese eines weiten Bereichs von Taxanen in einer Kultur von Zellen, die dem Pseudokallus von pazifischen Eiben entnommen sind. Die verschiedenen Taxane, einschließlich Taxol, können von Pseudokallus-Zellen isoliert werden, die auf einem Trägerkulturmedium kultiviert wurden.
Die Literaturstelle von Strobel u. a. beschreibt die Bildung von Taxol, indem ein sterilisierter Eibenstrunk mit einer Reaktorlösung in Berührung gebracht wird. Die Lösung enthält ein Reduktionsmittel, eine Energiequelle, einen Puffer, um den pH-Wert innerhalb eines definierten Bereichs beizubehalten, einen steroiden Inhibitor, einen Taxol-Vorläufer. Die natürliche metabolische Wirkung des Eibenstrunks bewirkt, daß die Bildung von Taxol von dem Taxol-Vorläufer synthetisiert wird. Zusätzlich kann ein radio-aktiv-markierter Vorläufer in die Reaktorlösung eingebracht werden, um ein radio-aktiv-markiertes Taxol zu erhalten.
Bei keiner der oberen Literaturstellen, allein oder in jeder Kombination genommen, ist eine Beschreibung der Verwendung von Taxol in einer Organkonservierungslösung zu sehen.
Angesichts der obigen Erklärung bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Zusammensetzung für die Ex-Vivo-Konservierung und Lagerung von Organen, die für eine Implantation in ein Lebewesen vorgesehen sind, das eine solche Implantation benötigt, wobei die Zusammensetzung eine physiologisch annehmbare Ex-Vivo-Lagerungslösung aufweist, die Taxol und Kalzium enthält. Die Zusammensetzungen können ferner ein Laktobionatsalz und/oder zumindest ein Elektrolyt zusätzlich zu Kalzium und/oder Raffinose aufweisen.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel richtet sich auf eine Zusammensetzung für die Ex-Vivo-Konservierung und Lagerung von Organen, die für eine Implantation in ein Lebewesen vorgesehen sind, das eine solche Implantation benötigt, die eine physiologisch annehmbare Ex-Vivo-Lagerungslösung aufweist, die eine Lösungsosmolalität von etwa 320 mOsm/Liter aufweist und Taxol, Kalzium und ein Laktobionatsalz umfaßt. Die Lösung kann ferner 3 bis 8 Gewichtsprozent Hydroxyethyl-Stärke aufweisen, die ein Molekulargewicht von 150.000 bis 350.000 Daltons aufweist und im wesentlichen frei von Hydroxyethyl-Stärke ist, die ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 Dalton aufweist, und wobei ferner die Stärke im wesentlichen frei von Ethylenglykol, Ethylenchlorohydrin, Natriumchlorid und Azeton ist.
Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten etwa 5 Gewichtsprozent Hydroxyethyl-Stärke, die ein Molekulargewicht von etwa 200.000 bis 300.000 Dalton aufweist, etwa 1 bis etwa 100 nM Taxol, etwa 25 mM Kaliumphosphat, etwa 3 mM Glutathion, etwa 5 mM Adenosin, etwa 10 mM Glukose, etwa 10 mM HEPES-Puffer, etwa 5 mM Magnesiumglukonat, etwa 1,5 mM Klaziumchlorid, etwa 105 mM Natriumglukonat, 200.000 Einheiten Penicillin, 40 Einheiten Insulin, wobei die Lösung einen pH-Wert von 7,4 bis 7,5 aufweist.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel bezieht sich ferner auf Verbesserungen in Ex-Vivo-Lagerungslösungen und kardioplektischen Mitteln. Insbesondere liefert das Ausführungsbeispiel in einer Lösung für die Ex-Vivo-Konservierung und Lagerung von Organen, die für eine Implantation in ein Lebewesen vorgesehen sind, das eine solche Implantation benötigt, ein Hinzufügen von Taxol und Kalzium zu der Ex- Vivo-Organ-Konservierungs- und Lagerungslösung. Bevorzugt liegt das Taxol in einer Menge in einem Bereich von 1 bis 100 nM und das Kalzium in einer Menge von 0,5 bis 1,5 mM vor.
Auf eine entsprechende Art kann dieses Ausführungsbeispiel ferner eine kardioplektische Zusammensetzung schaffen, die eine physiologisch annehmbare kardioplektische Lösung aufweist, die Taxol und Kalzium enthält.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel kann eine Organkonservierungslösung schaffen, die Taxol oder ein Taxol-Derivat enthält, das die wirksame Ex-Vivo-Lagerungszeitdauer von verpflanzten Organen vor einer Transplantation in ein Lebewesen, das eine solche Transplantation benötigt, verlängert.
Die bevorzugte Lösung kann eine Gewebeschädigung von Organen, die vor der Transplantation derselben ex-vivo gelagert werden, minimieren, wobei dieselben eine erhöhte Wasserlöslichkeit in einer Lösung für die Ex-Vivo-Lagerung und Aufrechterhaltung von verpflanzten Organen vor der Transplantation derselben in ein Lebewesen, das eine solche Transplantation benötigt, aufweisen kann.
Das kardioplektische Mittel kann Taxol oder ein oder mehrere Taxol-Derivate enthalten. Das kardioplektische Mittel kann modifiziert sein, um seine Wasserlöslichkeit, wie durch eine Einbringung in ein Liposom, zu modifizieren.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel kann die lebensfähige Ex-Vivo-Lagerungszeit für Organe, die transplantiert werden, verlängern, wodurch die Vergeudung der lebensrettenden Organe minimiert wird. Gleichfalls kann dasselbe einen Gewebeschaden aufgrund einer Wiederbelebung des Herzes oder einer erneuten Perfusion des gespeicherten Organs minimiert werden, wenn dasselbe als ein kardioplektisches Mittel oder ein Perfusat (Perfusate) verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, bei denen die einzige Figur ein Graph ist, der die Wirkung von Taxol und Kalzium auf die Überlebensrate von Ratten-Hepatozyten, die für 24 Stunden und für 48 Stunden in der UW-Lösung gelagert sind, darstellt. Die Y-Achse des Graphs stellt den Prozentsatz von freier LDH dar, die eine proportionale Messung einer hepatozellulären Nekrose darstellt. Folglich sind die LDH-Pegel umgekehrt proportional zu einem Zellüberleben. Ein niedriger Pegel von LDH zeigt einen hohen Pegel eines Zellüberlebens an. Die Diagramme stellen eine Zellüberlebensrate in der UW-Lösung allein, der UW-Lösung mit einer 1,5-mM-Ca&spplus;&spplus;, der UW-Lösung mit Taxol und der UW-Lösung mit 1,5-mM-Ca&spplus;&spplus; mit Taxol dar. Die nominelle Konzentration von Taxol in den obigen Lösungen betrug annähernd 100 pM.
Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist eine Ex-Vivo- Organkonservierungs- und Perfusions-Lösung und ein kardioplektisches Mittel, das Taxol oder eines oder mehrere Taxolderivate und Kalzium enthält. Aufgrund einer Klarheit und Kürze sollte der Begriff "Organkonservierungslösung" hierin nachfolgend angesehen werden, um synonym mit "Organlagerungslösung", "Organperfusionslösung" und "kardioplektisches Mittel" zu sein. Diese Konvention begrenzt die hierin offenbarte und beanspruchte Erfindung in keiner Weise, sondern stellt lediglich ein Mittel dar, das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung knapp zu beschreiben. Die folgende Erklärung ist mit gleicher Gültigkeit auf alle diese Typen von Lösungen anzuwenden.
Zusätzlich soll sich der Begriff "Taxol", wie er hierin verwendet wird, auf Taxol und jedes pharmazeutisch äquivalente Derivat oder Analogon desselben beziehen. Unter derartigen Äquivalenten sind physiologisch tolerierte Taxolsalze, Ester, konjugierte Alkyl- und Acyl-Derivate, in Liposom eingebettete Derivate, Öl-In-Wasser-Emulsionen von Taxol und dergleichen umfaßt. Ferner sind in dem Begriff "Taxol", wie er hierin verwendet wird, pharmazeutisch äquivalente Taxol- Derivate umfaßt, die modifiziert wurden, um eine verbesserte Wasserlöslichkeit aufzuweisen, verglichen mit natürlichem Taxol.
Es wurde ziemlich unerwartet erkannt, daß die Einbringung von Taxol und/oder Taxol-Derivaten in eine Ex-Vivo-Organkonservierungslösung den Betrag der Zeit erhöht, über den ein verpflanztes Organ vor seiner Transplantation in ein Lebewesen, das eine solche Transplantation benötigt, erfolgreich ex-vivo gelagert werden kann. Eine Organvergeudung kann durch das Liefern der verlängerten Lagerung von verpflanzten Organen minimiert werden. Es wurde ferner erkannt, daß die Einbringung von Taxol in ein kardioplektisches Mittel (d. h. ein Mittel, das eine reversible Herzschlag-Einstellung verursacht, wenn es auf ein in-vivo-schlagendes Herz angewendet wird) den Grad einer Herzgewebeschädigung bei einer Wiederaufnahme des Herzschlags verringert.
Wie es vorhergehend angemerkt wurde, sind mehrere Grundorgankonservierungslösungen, einschließlich der UW-Lösung, bekannt. Eine Organkonservierungslösung, die Taxol und Kalzium umfaßt, wird unter Verwendung jedes Typs einer Grundorgankonservierungslösung den gleichen Erfolg bringen. Es wurde erkannt, daß das Hinzufügen von Taxol zu einer Organkonservierungslösung die Fähigkeit desselben stark erhöht, die Lebensfähigkeit eines verpflanzten Organs, das in demselben gelagert wird, aufrecht zu erhalten. Es zeigte sich ferner, daß die Hinzunahme von Kalzium eine synergetische Wirkung aufweist, die die Organkonservierungsfähigkeit einer Lösung gegen eine Zeit noch weiter erhöht.
Während die Organkonservierungslösung unter einer Verwendung jedes Typs einer Grundorgankonservierungslösung den gleichen Erfolg bringen kann, sind zwei Grundlösungen, im einzelnen die UW-Lösung und die Belzer-Perfusionslösung, bevorzugt.
Die UW-Grundlösung enthält Hydroxyethyl-Stärke, das ein Molekulargewicht von 200.000 bis 300.000 Dalton aufweist, Kaliumphosphat, Glutathion, Adenosin, Kaliumlaktobionat, Raffinose, Magnesiumsulfat, Allopurinol, Dexamethason, Penicillin und Insulin. Im allgemeinen weist die UW-Grund lösung einen pH-Wert von 7,4 bis 7,5 auf.
Spezifischer enthält die bevorzugte UW-Grundlösung etwa 5 Gewichtsprozent Hydroxyethyl-Stärke, das ein Molekulargewicht von 200.000 bis 300.000 Dalton aufweist, etwa 25 mM Kaliumphosphat, etwa 3 mM Glutathion, etwa 5 mM Adenosin, etwa 100 mM Kaliumlactobionat, etwa 30 mM Raffinose, etwa 5 mM Magnesiumsulfat, etwa 1,0 mM Allopurinol, etwa 8 mg/l Dexamethason, etwa 200.000 Einheiten Penicillin und etwa 40 Einheiten Insulin.
Die Belzer-Grundperfusionslösung enthält ferner Hydroxyethyl-Stärke, Kaliumphosphat, Glutathion, Adenosin, Penicillin und Insulin, wie in der UW-Grundlösung. Im Gegensatz zu der UW-Grundlösung enthält die Belzer-Lösung jedoch Glukose, N-2-Hydroxyethylpiperazin-N'-2-Ethansulfosäurepuffer (HEPES), Magnesiumglukonat, Kalziumchlorid und Natriumglukonat. Wie die UW-Grundlösung, weist die Belzer-Grundlösung bevorzugt einen pH-Wert von 7,4 bis 7,5 auf.
Spezifisch enthält die Belzer-Grundlösung bevorzugt etwa 5 Gewichtsprozent Hydroxyethyl-Stärke, das ein Molekulargewicht von 200.000 bis 300.000 Dalton aufweist, etwa 25 mM Kaliumphosphat, etwa 3 mM Glutathion, etwa 5 mM Adenosin, etwa 10 mM Glukose, etwa 10 mM HEPES-Puffer, etwa 5 mM Magnesiumglukonat, etwa 1,5 mM Klaziumchlorid, etwa 105 mM Natriumglukonat, etwa 200.000 Einheiten Penicillin und etwa 40 Einheiten Insulin.
Zu der Grundorgankonservierungslösung wird Taxol und Kalzium vorzugsweise in der Form von Kalziumchlorid hinzugefügt. Für den Fall der Belzer-Grundlösung, die schon einen ausreichenden Vorrat von Kalziumionen enthält, braucht kein zusätzliches Kalzium hinzugefügt werden. Für Grundlösungen ohne Kalzium sollte jedoch genügend Kalzium hinzugefügt werden, bevorzugt in der Form von Kalziumchlorid, um den Kalziumionengehalt auf annähernd 1,5 mM zu erhöhen.
Um Taxol als solches in eine Lösung einzubringen, ist es vorzuziehen, daß das Taxol zuerst sanft in Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst wird. Kleine Mengen der Taxol-In-DMSO-Lösung werden daraufhin mit einem sanften Mischen zu der Grundorgankonservierungslösung hinzugefügt. Aufgrund der extremen Wasserunlöslichkeit von Taxol ist eine gewisse Taxol-Präzipitation von der Lösung zu erwarten. Taxol und mehrere Taxolderivate sind beispielsweise von ICN Biomedicals, Inc., Aurora, Ohio, genauso wie von anderen nationalen und internationalen Lieferanten kommerziell erhältlich.
Taxol sollte zu der Lösung hinzugefügt werden, um eine nominelle Konzentration von annähernd 100 pM zu erreichen. Bei diesem Sättigungspegel liegt die tatsächliche Lösungskonzentration von Taxol in der Grundlösung in einem Bereich von 1 bis 100 nM Taxol. Sogar bei dieser niedrigen Konzentration ergibt das Taxol eine bemerkenswert verbesserte lebensfähige Kaltlagerzeit für verpflanzte Organe.
Es ist vorzuziehen, daß die Osmolalität der gesamten Lösung in den Bereich von 300-350 mOsm/Liter fällt. Es ist in höchstem Maße vorzuziehen, daß die Lösung eine Osmolalität von annähernd 320 mOsm/l aufweist.
Wie es durch das untere Beispiel gezeigt wird, ruft die Anwesenheit von Taxol und Kalzium in einer Grundorgankonservierungslösung eine synergetische Wirkung hervor, die größer als die Wirkungen von entweder Kalzium allein oder Taxol allein ist.

BEISPIEL

Das folgende Beispiel wird lediglich für veranschaulichende Zwecke geliefert, um ein vollständigeres Verstehen der vorliegenden Erfindung zu liefern. Das Beispiel begrenzt die hierin offenbarte und beanspruchte Erfindung in keiner Weise.
Sprague-Dawley-Ratten, die zwischen 250 und 330 Gramm wiegen, wurden verwendet, um Hepatocyten zu isolieren, wie es durch Seglen (1976) beschrieben ist. Nachdem die Leber entnommen ist, wird die Leber kurz mit einer Collagenase bei 37ºC durchströmt bzw. durchtränkt, was bewirkt, daß sich das Lebergewebe quantitativ in eine Lösung von einzelnen Zellen umwandelt.
Die derart isolierten Hepatocyten wurden daraufhin analysiert, wie es durch Marsh u. a. (1990) beschrieben ist. Sofort nach einem Bestimmen der Lebensfähigkeit der isolierten Hepatocyten wurden Zellproben in verschiedenen Zellkonservierungslösungen erneut suspendiert. Vier Gruppen von Hepatocyt-Proben in Kaltlagerung (4ºC) wurden doppelt angeordnet. Die erste Probe verwendete für die Lagerungslösung die Lösung der Universität von Wisconsin (UW-Lösung), wie es vorhergehend beschrieben wurde. Die zweite Probe verwendete als die Lagerungslösung die UW-Lösung mit 1,5 mM Kalzium (in der Form von Kalziumchlorid). Die dritte Probe verwendete die UW-Lösung plus 100 uM Taxol als die Konservierungslösung. Die vierte Probe verwendete als die Lagerungslösung die UW-Lösung mit 1,5 mM Kalzium (in der Form von Kalziumchlorid) und 100 uM Taxol.
Die suspendierten Zellen wurden daraufhin für 24 bis 48 Stunden bei 4ºC in einer O&sub2;/CO&sub2;-Atmosphäre (95%/5%) in einem geschlossenen 125-ml-Polykarbonat-Erlenmeyer-Kolben (25 ml einer Suspension pro Kolben) mit einem kontinuierlichen Schütteln (Orbitalschüttler, 90 Umdrehungen pro Minute) gelagert. Eine Krebs-Hanseleit-Pufferlösung (KHB), eine gut bekannte physiologisch gepufferte Salzlösung, wurde verwendet, um die Hepatocyten bei Normaltemperatur zu untersuchen (Marsh u. a., 1990).
Um die Lösungen, die Taxol enthalten, herzustellen, wurde das Taxol zuerst langsam in Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst. Kleine Volumen der resultierenden Taxol-In-DMSO-Lösung wur den daraufhin zu der UW-Lösung hinzugefügt, um eine Endnominalkonzentration von 100 uM zu erreichen. Kalziumchlorid wurde daraufhin direkt zu der UW-Lösung mit einem sanften Umrühren hinzugefügt.
Um den Zelltod zu bewerten, wurde Lactat-Dehydrogenase (LDH) in den Hepatocyten und in dem Schlammwasser gemessen. LDH wurde unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Ausrüstung von Sigma Chemical Company (St. Louis, Missouri) analysiert, indem den mit der Ausrüstung gelieferten Anweisungen gefolgt wurde.
Die Kontroll-Hepatocyten wurden mit einer Konzentration von 5 mg Protein/ml (gemäß einer Berechnung durch das Verfahren von Biuret) in einer UW-Lösung (4ºC) suspendiert. Die Zellen wurden ohne ein Schütteln in Zentrifugenröhren gelagert. An dem Ende der 24 von 48 Stunden der Lagerung wurden die Zellen durch ein Zentrifugieren (600 · g) sedimentiert, erneut in KHB (5 mg Protein/ml) bei 37ºC suspendiert und mit einem Schütteln (90 bis 100 Umdrehungen pro Minute) in einer Raumluft-Atmosphäre inkubiert. Nach 120 Minuten einer Inkubation wurden die Zellen schnell durch ein Zentrifugieren bei 13.000 · g für 30 Sekunden sedimentiert. Freies LDH in dem Schlammwasser wurde gemessen.
Die sedimentierten Zellen wurden erneut in KHB suspendiert und einer Ultraschallbehandlung unterzogen. Gebundenes LDH von den Ultraschall-behandelten Zellen wurde daraufhin gemessen.
Der Prozentsatz von freiem LDH entspricht dem Betrag von freiem LDH, das in dem Zell-Schlammwasser relativ zu der Gesamtmenge von zellulärem LDH (frei und gebunden) gefunden wird.
Vier verschiedene Hepatocyt-Herstellungen wurden doppelt analysiert. Die Resultate des Testens sind in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellt. Die Figur zeigt den Prozentsatz von freiem LDH, das proportional zu dem Zelltod (umgekehrt proportional zu dem Zellüberleben) für Hepatocyten, die in der UW-Lösung allein, die UW-Lösung mit 1,5 mM Kalzium, die UW-Lösung mit Taxol und die UW-Lösung mit Taxol und Kalzium inkubiert sind. Wie es in der Figur dargestellt ist, ergeben sich die Lösungen in der Reihenfolge eines maximalen Zellüberlebens zu einem minimalen Zellüberleben wie folgt: UW- Lösung mit Taxol und Kalzium, die UW-Lösung mit Taxol, die UW-Lösung mit 1,5 mM Kalzium und die UW-Lösung.
Die vorliegende Organkonservierungslösung und das kardioplektische Mittel ist nicht auf das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern umfaßt alle in den Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche fallende Erweiterungen und Modifikationen.

Claims

1. Eine Zusammensetzung für die Ex-Vivo-Konservierung und Lagerung von Organen, die für eine Implantation in ein Lebewesen, das eine derartige Implantation benötigt, oder für eine Kardioplegie vorgesehen ist, wobei die Zusammensetzung eine physiologisch annehmbare Lösung, die Taxol und Kalzium enthält, aufweist.

2. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die physiologisch annehmbare Lösung eine Osmolalität von 300 bis 350 mOsm/Liter besitzt.

3. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die physiologisch annehmbare Lösung ferner 3 bis 8 Gewichtsprozent Hydroxyethyl-Stärke aufweist, die ein Molekulargewicht von 150.000 bis 350.000 Dalton besitzt, wobei dieselbe im wesentlichen frei von Hydroxyethyl-Stärke ist, die ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 Dalton besitzt, und wobei ferner die Stärke im wesentlichen frei von Ethylenglykol, Ethylenchlorohydrin, Natriumchlorid und Aceton ist.

4. Die Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der die physiologisch annehmbare Lösung ferner ein Lactobionatsalz aufweist.

5. Die Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner zumindest ein Elektrolyt zusätzlich zu dem Kalzium aufweist.

6. Die Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Raffinose aufweist.

7. Die Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Taxol in einer Lösungskonzentration von 1 bis 100 Nanomolar vorliegt, und das Kalzium in einer Konzentration von 0,5 bis 1, 5 Millimolar vorliegt.

8. Die Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Taxol Liposom-eingekapselt ist.

9. Die Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Taxol in der Form eines physiologisch-annehmbaren Taxol-Derivats vorliegt, das aus der Gruppe, die Taxolsalze, Taxolester, Taxolkonjugate und Kombinationen derselben enthält, ausgewählt ist.

10. Die Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgende Merkmale aufweist: etwa 5 Gewichtsprozent Hydroxyethyl-Stärke, die ein Molekulargewicht von 200.000 bis 300.000 Dalton besitzt, 1 bis etwa 100 nM Taxol, etwa 25 mM Kaliumphosphat, etwa 3 mM Glutathion, etwa 5 mM Adenosin, etwa 10 mM Glukose, etwa 10 mM N-2-Hydroxyethylpiperazin-N'-2-Ethansulfo-Säurepuffer, etwa 5 mM Magnesiumglukonat, etwa 1,5 mM Kalziumchlorid, etwa 105 mM Natriumglukonat, etwa 200.000 Einheiten Penizillin, etwa 40 Einheiten Insulin, wobei die Lösung einen pH-Wert von 7,4 bis 7,5 besitzt.

11. Die Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgende Merkmale aufweist etwa 5 Gewichtsprozent Hydroxyethyl-Stärke, die ein Molekulargewicht von 200.000 bis 300.000 Dalton besitzt, 1 bis etwa 100 nM Taxol, etwa 1,5 mM Kalziumchlorid, etwa 25 mM Kaliumphosphat, etwa 3 mM Glutathion, etwa 5 mM Adenosin, etwa 100 mM Kaliumlactobionat, etwa 30 mM Raffinose, etwa 5 mM Magnesiumsulfat, etwa 1,0 mM Allopurinol, etwa 8 mg/l Dexamethason, etwa 200.000 Einheiten Penizillin, etwa 40 Einheiten Insulin, wobei die Lösung einen pH-Wert von 7,4 bis 7,5 besitzt.