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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Behandlung
von Zuständen
bei Säugern,
die auf eine Therapie mit einem insulinartigen Wachstumsfaktor oder
einer Variante davon ansprechen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Insulinartiger
Wachstumsfaktor I (IGF-I) ist ein 70 Aminosäure-Polypeptid-Hormon, das
biologische insulinartige und mitogene Wachstums-Aktivität hat. Dieses
Hormon verstärkt
das Wachstum und/oder das Überleben
von Zellen in einer Vielzahl von Geweben, einschließlich Skelettmuskelsystemen,
Leber, Niere, Darm, Nervensystemgewebe, Herz und Lunge.
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Eine
Unterbrechung der IGF-I-Wirkung kann zu einer Vielzahl physiologischer
Störungen
beitragen, einschließlich
zu neurodegenerativen Störungen,
z.B. Motorneuronenerkrankung, Muskeldystrophie, multiple Sklerose,
Knorpelstörungen,
wie Osteoarthritis, Knochenkrankheit, wie Osteoporose, Entzündungsstörungen, wie
rheumatoide Arthritis, ischämische
Verletzungen an Organen, wie dem Herz, dem Gehirn, der Leber usw. Berichte über die
Verwendung von äußerlich
zugeführten
IGF-I zur therapeutischen Behandlung solcher Störungen in Tiermodellen geben
unterschiedliche Resultate an.
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Beispielsweise
berichten eine Reihe von Studien über die Verwendung von IGF-I
als potentielles therapeutisches Mittel zur Behandlung von neurodegenerativen
Zuständen.
Siehe z.B. Kanje et al. (1989) Brain Res. 486: 396–398; Hantai
et al. (1995) J. Neurol. Sci. 129: 122–126; Contreras et al. (1995)
Pharmac. Exp. Therap. 274: 1443–1499;
Di Giulio et al. (1996) Society for Neuroscience 22: 1960; Di Giulio
et al. (1997) Society for Neuroscience 23: 849; Hsu et al. (1997)
Biochem. Mol. Med. 60(2): 142–148;
Gorio et al. (1998) Neuroscience 82: 1029–1037. Eine IGF-I-Therapie
war bei zahlreichen neurologischen Zuständen, einschließlich ALS,
Schlaganfall, Epilepsie, Parkinson-Erkrankung, Alzheimer-Erkrankung,
akuter traumatischer Verletzung und anderen Störungen, die mit Trauma, Alterung,
Krankheit oder Verletzung assoziiert sind, indiziert. Siehe z.B.
U.S.-Patent Nr. 5,093,137; 5,652,214; 5,703,045; Internationale
Publikationen Nrn. WO 90/1483 und WO 93/02695.
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Die
Anwendung einer IGF-I-Therapie für
eine Vielzahl anderer Zustände
wurde in einer Reihe von Publikationen beschrieben. Siehe z.B. Schalch
et al. (1991) in Modern Concepts of Insulin-Like Growth Factors, Herausg.
Spencer (Elsevier, New York), S. 705–714; Clemmons und Underwood
(1994), J. Clin. Endocrinol. Metab. 79(1): 4–6 und Langford et al. (1993)
Eur. J. Clin. Invest. 23(9): 503–516) (betreffend z.B. insulinresistente
Zustände
und Diabetes); und O'Shea
et al. (1993) Am. J. Physiol. 264: F917–F922 (bezüglich z.B. reduzierter Nierenfunktion).
Siehe auch die U.S.-Patente Nr. 5,110,604 und 5,427,778 (betreffend
z.B. Wundheilung); 5,126,324 (betreffend z.B. Herzerkrankungen und
Wachstumsverzögerung);
5,368,858 (betreffend z.B. Knorpel-Defekte oder -Läsionen);
5,543,441/5,550,188 (betreffend z.B. Gewebezu nahme); 5,686,425 (betreffend
z.B. Narbengewebe, lokalisierte Muskeldysfunktion und Harninkontinenz);
und 5,656,598 (betreffend z.B. Knochenwachstum). Siehe auch die
Internationalen Publikationen WO 91/12018 (betreffend z.B. intestinale Störungen);
WO 92/09301 und WO 92/14480 (betreffend z.B. Wundheilung); WO 93/08828
(betreffend z.B. neuronale Schädigung,
assoziiert mit Ischämie,
Hypoxie oder Neurodegeneration); WO 94/16722 (betreffend z.B. Insulinresistenz);
WO 96/02565A1 (betrifft z.B. IGF/IGFBP-Komplex zur Förderung
der Knochenbildung und zur Regulierung der Knochenneubildung); und
die Europäische
Patentanmeldung NR. 560 723 (betrifft z.B. Osteoporose).
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Obgleich
eine IGF-I-Therapie für
eine Reihe physiologischer Indikationen beschrieben wurde, waren die
Resultate manchmal nicht voraussagbar, kurzzeitige günstige Wirkungen
halten manchmal nicht an (siehe z.B. Miller et al. (1994) Kidney
International 46: 201–207)
und es können
unerwünschte
Nebenwirkungen resultieren, insbesondere aus einer Verabreichung
hoher Dosen und/oder einer Langzeitverabreichung (siehe z.B. Jabri
et al. (1994) Diabetes 43: 369–374;
Wilton (1992) Acta Paediatr. 393: 137–141). Es wurde auch berichtet,
dass hohe Level an IGF-I mit einem erhöhten Risiko für Prostatakrebs
in Korrelation stehen (Chan et al. (1998) Science 278: 563–566).
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Glycosaminoglycane
(GAGs) sind komplexe Heteropolysaccharide, die in erster Linie aus
Repetiereinheiten aus Disacchariden aufgebaut sind, in denen ein
Zucker ein Hexosamin ist und der andere eine Uronsäure ist.
GAGs, z.B. Hyaluronsäure
und Heparin, wurden in einigen Protein-enthaltenden pharmazeutischen Zusammensetzungen
als Zusatz eingesetzt und waren auch als Chemoattractants und Strukturkomponenten bestimmter
pharmazeutischer Zusammensetzungen, Gelformulierungen und biologisch
abbaubarer Matrices enthalten (siehe z.B. U.S.-Patente Nrn. 5,510,121/5,510,418; 5,656,598;
5,686,425; und 5,368,858; und die Internationalen Publikationen
Nrn. WO 92/14480 und WO 93/08828). Prisell et al. (1992) beurteilte
die Verwendung von Hyaluronsäure
als Vehikel mit langsamer Freisetzung für bestimmte Peptid-Wachstumsfaktoren,
die subkutan gegeben werden (Int. J. Pharmaceutics 85: 51–56).
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Von
GAGs wurde gezeigt, dass sie die Bildung des IGF-I-IGFBP-Komplexes
in in vitro-Ansätzen zerstören (siehe
z.B. Baxter (1990) Biochem. J. 271: 773–777; Arai et al. (1994) J.
Biol. Chem. 269: 20388–20393; Arai
et al. (1996) J. Biol. Chem. 271: 6099–6106). Es wird auch berichtet,
dass sie die Proteolyse der Bindungsproteine modulieren (siehe Arai
et al. (1994) Endocrinology 135: 2358–2363) und die Aktivität bestimmter Wachstumsfaktoren
in in vitro-Testsystemen
modulieren (siehe z.B. Moscatelli (1998) J. Cell Biol. 107: 753–759; und
Damon et al. (1989) J Cell. Physiol. 138: 221–226).
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In
mehreren Artikeln wurde die Verwendung von GAGs allein als therapeutische
Mittel in Tierversuchen beschrieben. Siehe z.B. Di Giulio et al.
(1996) Society for Neuroscience 22: 1960; Di Giulio et al. (1997) Society
for Neuroscience 23: 894; Vergani et al. (1997) Neuroscience Letters
228: 41–44;
und Gorio et al. (1998) Neuroscience 92: 1029–1037.
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Es
ist klar, dass bessere Verfahren zur Therapie mit IGF-I und Varianten
davon benötigt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß ist die
Verwendung von IGF-I oder einer Variante davon, die biologische
IGF-I-Aktivität
hat und sich von der Aminosäuresequenz
von IGF-I um 10 Aminosäuren
oder weniger unterscheidet, in Kombination mit wenigstens einem
Glycosaminoglycan bei der Herstellung eines Medikaments zur Behandlung
eines auf IGF-I ansprechenden Zustands bei einem Säuger vorgesehen,
ausgewählt
aus neurodegenerativen Störungen,
chronischer Lungenkrankheit akuter oder chronischer Nierenerkrankung,
akutem oder chronischem Leberversagen, Leberzirrhose, ischämischer
Verletzung von Herz, Leber oder Gehirn, Wundheilung und Organabstoßung nach
Transplantation, wobei eine gleichzeitige Therapie unter Verwendung
der Kombination eine gewünschte
therapeutische Reaktion bezüglich
des auf IGF-I ansprechenden Zustands begünstigt.
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Bereitgestellt
wird auch eine pharmazeutische Zusammensetzung, die eine Kombination
aus IGF-I oder einer Variante davon und wenigstens einem Glycosaminoglycan
umfasst; hierbei hat der genannte IGF-I oder dessen Variante biologische
IGF-I-Aktivität
und unterscheidet sich von der Aminosäuresequenz von IGF-I um 10
oder weniger Aminosäuren
und wenigstens ein Glycosaminoglycan, wobei der IGF-I oder die Variante davon
und das Glycosaminoglycan in Mengen vorliegen, die in Kombination
eine gewünschte
therapeutische Reaktion bezüglich
eines auf IGF-I ansprechenden Zustands begünstigen, wenn diese einem Säuger verabreicht
wird, der eine Therapie für
diesen auf IGF-I ansprechenden Zustand durchmacht, wobei der auf
IGF-I ansprechende Zustand aus neurodegenerativen Störungen,
chronischer Lungenkrankheit, akuter oder chronischer Nierenstörung, akutem
oder chronischem Leberversagen, Leberzirrhose, ischämischer
Verletzung von Herz, Leber oder Gehirn, Wundheilung und Organabstoßung nach
Transplantation ausgewählt
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 zeigt die histometrische Analyse der
Bizepsmuskel-Fasergröße, die
als Prozentwert der Gesamtfaserzahl ausgedrückt wird, die gemessen wurde
und die in einem bestimmten Bereich des Muskelfaserbereichs von
Wobbler-Mäusen
vorliegen, die verschiedene Arzneimittelbehandlungen durchmachen. 1a stellt
die Kontrollgruppe von heterozygoten Mäusen dar, denen täglich nur
Kochsalzlösung
injiziert wurde. Die 1b–f stellen Gruppen von Wobbler-Mäusen dar,
denen täglich
nur Kochsalzlösung
(1b), IGF-I mit 20 μg/kg (1c), IGF-I
mit 1 mg/kg (1d), GAGs mit 5 mg/kg (1e)
und IGF-I mit 20 μg/kg
plus GAGs mit 1 mg/kg (1f) injiziert wurde.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Therapie mit einer Kombination aus IGF-I (oder einer Variante davon)
und mindestens einem GAG bewirkt eine physiologische Reaktion, die
bezüglich
eines Zustands bei dem Säuger
günstig
ist. Eine Therapie mit einer Kombination aus IGF-I (oder einer Varianten
davon) und wenigstens einem GAG ist für Zustände wünschenswert, die auf IGF-I
ansprechen und die im Folgenden als auf IGF-I ansprechende Zustände bezeichnet
werden. Mit „auf
IGF-I ansprechender Zustand" sind
Zustände
gemeint, die in kurzer Zeit oder in langer Zeit entweder positiv
oder negativ auf IGF-I oder eine Variante davon reagieren.
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Zustände, die
auf IGF-I ansprechen, umfassen chronische Lungenkrankheit, akute
und chronische Nierenerkrankung, akutes oder chronisches Leberversagen,
Leberzirrhose, ischämische
Verletzungen, die das Herz, die Leber oder das Gehirn betreffen;
Organabstoßung
nach Transplantation; neurodegenerative Störungen, z.B. Motorneuronerkrankung,
multiple Sklerose, Muskeldistrophie, diabetische Neuropathie, demyelierende
periphere Neuropathien, Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit und Folgeerscheinungen
traumatischer Rückenmarksläsionen.
Ein beliebiger dieser auf IGF-I ansprechenden Zustände kann
durch die IGF-I- und GAG-Therapie
der vorliegenden Erfindung eine Besserung erfahren.
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Mit „Therapie" ist eine Behandlung
eines existierenden, auf IGF-I ansprechenden Zustands sowie präventive
oder prophylaktische Verfahren, die vor Auftreten eines abnormalen,
auf IGF-I ansprechenden Zustands durchgeführt werden, gemeint. Demnach
kann der Säuger,
der eine Therapie erhält,
in einem gesunden physiologischen Zustand sein oder kann bereits
ein abnormales, auf IGF-I ansprechendes Krankheitsbild haben oder
kann für
einen abnormalen, auf IGF-I ansprechenden Zustand anfällig sein.
Risikofaktoren, von denen bekannt ist, dass sie eine Person für einen
abnormalen, auf IGF-I ansprechenden Zustand prädisponiert machen, können berücksichtigt
werden, wenn festgelegt wird, ob eine präventive Therapie wünschenswert
ist. Ein besonderer, abnormaler, auf IGF-I ansprechender Zustand
kann sich z.B. mit Alter, Fettsucht, kongenitalen Defekten oder
Entwicklungsdefekten, metabolischen oder endokrinen Störungen usw.
verstärken.
Es kann somit wünschenswert
sein, das erfindungsgemäße Verfahren
in Abhängigkeit
von dem auf IGF-I ansprechenden Zustand, dessen Behandlung in Betracht
gezogen wird, für
präventive
Zwecke anzuwenden.
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Die
vorliegende Erfindung kann bei einem beliebigen Säuger eingesetzt
werden. Beispiele für
Säuger umfassen,
sind aber nicht beschränkt
auf, Katzen, Hunde, Pferde, Kühe,
Schafe, Schweine und insbesondere Menschen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden IGF-I (oder eine Variante davon) und GAG in Kombination verwendet,
um eine gewünschte
therapeutische Antwort bezüglich
des auf IGF-I ansprechenden Zustands zu begünstigen. Mit „gewünschte therapeutische
Antwort" ist eine
Verbesserung des Zustands oder der mit dem Zustand verbundenen Symptome
gemeint. Wenn z.B. der Zustand, der einer Therapie unterliegt, unzureichende
Muskelmasse war, wäre
eine gewünschte
therapeutische Reaktion Zunahme der Muskelmasse. Wenn der Zustand,
der einer Therapie unterliegt, eine neurologische Störung, die
durch Neuronendegeneration charakterisiert ist, war, wäre eine
gewünschte
therapeutische Antwort die Inhibierung der Degeneration und/oder
die Förderung
der Neuronenregeneration. Wenn der Zustand, der einer Therapie unterliegt,
eine Herz-, Leber- oder Nierenstörung
war, so wäre
eine gewünschte
therapeutische Ant wort eine Verbesserung der Herz-, Leber- oder
Nierenfunktion. Demnach wird die gewünschte therapeutische Reaktion
von dem auf IGF-I ansprechenden Zustand, der einer Therapie unterliegt,
abhängen.
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Eine
Förderung
einer gewünschten
therapeutischen Antwort bezüglich
eines besonderen auf IGF-I ansprechenden Zustands bei einem Säuger wird über gleichzeitige
Therapie mit IGF-I (oder einer Varianten davon) mit mindestens einem
GAG erreicht. Mit „gleichzeitiger
Therapie" ist die
Darreichung von IGF-I (oder einer Varianten davon) und wenigstens
eines GAG an einen Säuger
gemeint, derart, dass die therapeutische Wirkung der Kombination
beider Substanzen bei einem Säuger
hervorgerufen wird, der eine Therapie durchmacht. Eine gleichzeitige
Therapie kann erreicht werden, indem eine einzelne pharmazeutische
Zusammensetzung, die IGF-I (oder eine Variante davon) und wenigstens
ein GAG enthält,
nach einem besonderen Dosierungsplan verabreicht wird. Alternativ
können
IGF-I (oder eine Variante davon) und wenigstens ein GAG als Teil
von zwei getrennten pharmazeutischen Zusammensetzungen, von denen
eine IGF-I (oder eine Variante davon) enthält, die andere wenigstens ein
GAG enthält,
verabreicht werden. Eine Verabreichung der getrennten pharmazeutischen
Zusammensetzungen kann zur gleichen Zeit oder zu verschiedenen Zeiten
erfolgen, solange die therapeutische Wirkung der Kombination der
beiden Substanzen in dem Säuger,
der eine Therapie durchmacht, bewirkt wird. Die einzelnen pharmazeutischen
Zusammensetzungen oder die getrennten pharmazeutischen Zusammensetzungen
können
intravenös,
subkutan, intramuskulär,
intraluminal, intraartikulär oder
intraventrikulär
oder intraperikardial verabreicht werden, und zwar in Abhängigkeit
von dem auf IGF-I ansprechenden Zustand, der einer Therapie unterliegt.
Alternativ kann eine Verabreichung mit einem Abgabesystem, wie einem
mit verzögerter
Freisetzung, aus einer biologisch abbaubaren Matrix, das in der
Nähe einer physiologischen
Stelle, die den IGF-I-Zustand zeigt, implantiert ist, erreicht werden.
Dieser Verabreichungstyp kann insbesondere bei der Therapie für Knorpel-
oder Knochenstörungen
nützlich
sein, wo eine biologisch abbaubare Matrix als Form zur Knochenneubildung
oder als Knorpelersatz dient.
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Eine
gleichzeitige Therapie mit einer wirksamen Menge der Kombination
aus IGF-I (oder einer Varianten davon) und wenigstens einem GAG
fördert
eine erwünschte
therapeutische Reaktion bezüglich
eines bestimmten, auf IGF-I ansprechenden Zustands. Die jeweiligen
Mengen an IGF-I (oder einer Varianten davon) und wenigstens einem
GAG, die in Kombination die gewünschte
therapeutische Antwort begünstigen,
sind eine Funktion voneinander. Somit ist die Menge (oder Dosis)
an IGF-I (oder einer Varianten davon), die während der gleichzeitigen Therapie
zu verwenden ist, eine Funktion der Menge (oder Dosis) wenigstens
eines GAG, das in Kombination mit einer gegebenen Dosis an IGF-I
(oder einer Varianten davon) verwendet wird. Entsprechend ist die
Menge wenigstens eines GAG, das während einer gleichzeitigen
Therapie zu verwenden ist, eine Funktion der Menge an IGF-I (oder
einer Varianten davon), die in Kombination mit einer gegebenen Dosis
wenigstens eines GAG verwendet wird. Eine Verabreichung wenigstens
eines GAG gleichzeitig mit IGF-I (oder einer Varianten davon) verstärkt die
Wirk samkeit von IGF-I (oder einer Varianten davon). Somit führt die Kombination
wenigstens eines GAG mit IGF-I (oder einer Varianten davon) zu einer
gewünschten
therapeutischen Antwort, die bezüglich
der, die mit Verabreichung von IGF-I (oder einer Varianten davon)
allein oder wenigstens eines GAG allein beobachtet wird, eine Verbesserung
darstellt. Eine Verbesserung der gewünschten therapeutischen Antwort
kann additiver Natur oder synergistischer Natur sein. Bei synergistischer
Natur resultiert eine gleichzeitige Natur mit IGF-I (oder einer
Varianten davon) und wenigstens einem GAG in einer gewünschten
therapeutischen Antwort, die größer ist
als die Summe der gewünschten
therapeutischen Antworten, die mit den getrennten IGF-I (oder einer
Varianten davon)- und GAG-Komponenten erreicht werden. Da der Zusatz
wenigstens eines GAG die Wirksamkeit von IGF-I (oder einer Varianten
davon) verstärkt,
kann eine gewünschte
therapeutische Reaktion erreicht werden, die mit einer bestimmten
Dosis an IGF-I (oder einer Varianten davon) alleine, ähnlich der
mit niedrigeren Dosen an IGF-I (oder einer Varianten davon), die
in Kombination mit wenigstens einem GAG verabreicht wird, ist. Demnach
kann eine Dosis an IGF-I allein, die normalerweise nicht-therapeutisch
wirksam ist, therapeutisch wirksam sein, wenn sie mit wenigestens
einem GAG verabreicht wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Menge wenigstens eines GAG, die in der Therapie
mit IGF-I verabreicht wird, eine Menge, die fähig ist, nach Verabreichung
an einen Säuger
eine potentielle biologische Wirkung zu verursachen. Dies steht
im Gegensatz zu Mengen an GAG, die als Träger, Stabilisatoren, Chemoattractants
oder strukturelle Komponenten von pharmazeutischen Zusammensetzungen,
Gelformulierungen und biologisch abbaubaren Matrices eingearbeitet
sind. Somit bewirkt die Verabreichung wenigstens eines GAG eine
biologische Wirkung, die die gewünschte
therapeutische Antwort, die mit IGF-I allein erhalten wird, bezüglich einer
Therapie für
den bestimmten, auf IGF-I ansprechenden Zustand verstärkt.
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Nach
der Erfindung der Anmelder werden die Menge an IGF-I (oder einer
Varianten davon), wenn diese in Kombination mit einer Menge wenigstens
eines GAG verabreicht wird, und die Menge wenigstens eines GAG,
die benötigt
wird, um die Wirksamkeit einer gegebenen Menge an IGF-I (oder einer
Varianten davon) zu verstärken,
in einfacher Weise durch einen Fachmann auf diesem Gebiet, ohne
unnötiges
Experimentieren bestimmt. Faktoren, die den Verabreichungsmodus
und die entsprechende Menge an IGF-I (oder einer Varianten davon),
die in Kombination mit einer gegebenen Menge an wenigstens einem
GAG verabreicht wird, beeinflussen, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf,
den bestimmten, auf IGF-I ansprechenden Zustand, der eine Therapie
erfährt,
die Schwere des Zustands und das Alter, Größe, Gewicht, Gesundheit und
physischen Zustand der Person, die die Therapie durchmacht. Im Allgemeinen
ist eine höhere
Dosierung mit zunehmendem Gewicht des Säugers, der eine Therapie erfährt, bevorzugt.
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Die
Menge an IGF-I (oder einer Varianten davon) ist eine Funktion der
Menge wenigstens eines GAG, das in Kombination mit dem IGF-I (oder
einer Varianten davon) verabreicht wird, und umgekehrt. In einer
Ausführungsform
liegt die Menge an IGF-I (oder einer Varianten davon) im Bereich
von etwa 1 μg/kg/Dosis
bis etwa 60 μg/kg/Dosis,
vorzugsweise von etwa 2,5 μg/kg/Dosis
bis etwa 45 μg/kg/Dosis,
bevorzugter von etwa 5 μg/kg/Dosis
bis etwa 30 μg/kg/Dosis,
während
die Menge wenigstens eines GAG im Bereich von etwa 10 μg/kg/Dosis
bis etwa 15 mg/kg/Dosis, vorzugsweise von etwa 50 μg/kg/Dosis
bis etwa 10 mg/kg/Dosis, bevorzugter von etwa 0,1 mg/kg/Dosis bis
etwa 5 mg/kg/Dosis reicht. Wenn die Menge an IGF-I (oder einer Varianten
davon) im Bereich von 5 μg/kg/Dosis
bis etwa 30 μg/kg/Dosis
liegt, liegt die gesamte Menge an GAG, die wenigstens ein GAG umfasst,
im Bereich von etwa 0,1 mg/kg/Dosis bis etwa 5 mg/kg/Dosis. So könnte beispielsweise
die Menge an IGF-I (oder einer Varianten davon), 10, 15, 20 oder
25 μg/kg/Dosis
sein und die Gesamtmenge an GAG könnte 0,1, 0,5, 1 oder 2 mg/kg/Dosis
sein. Wenn die Gesamtmenge an IGF-I (oder einer Varianten davon)
20 μg/kg/Dosis
ist, ist die Gesamtmenge an GAG 0,5, 1 oder 2 mg/kg/Dosis, beträgt vorzugsweise
1 mg/Dosis. Im Allgemeinen wird das Verhältnis von Gesamt-GAG zu IGF-I
(oder einer Varianten davon) auf Gewicht-zu-Gewicht-Basis größer als
etwa 10:1, typischerweise größer als
etwa 15:1, vorzugsweise größer als
etwa 20:1, bevorzugter größer als
etwa 30:1, noch bevorzugter größer als
etwa 50:1, noch bevorzugter größer als
etwa 100:1, sogar noch bevorzugter größer als etwa 500:1 und am vorteilhaftesten
größer als
etwa 1000:1 sein. In einer Ausführungsform
ist das Verhältnis
von Gesamt-GAG zu IGF-I (oder einer Varianten davon) etwa 50:1.
Wie vorher angegebenen wurde, werden die entsprechenden Mengen an
IGF-I (oder einer Varianten davon) und wenigstens einem GAG von
den auf IGF-I ansprechenden Zustand, der eine gleichzeitige Therapie
erfährt,
wie auch vom Verabreichungsmodus abhängen. Beispielsweise beinhaltet
eine intrathekale oder eine andere lokale Verabreichung von IGF-I
(oder einer Varianten davon) typischerweise niedrigere Dosen an
IGF-I (oder einer Varianten davon), z.B. 0,1 bis 1 μg/kg/Dosis.
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Der
Ausdruck „IGF-I", wie er hier verwendet
wird, bezieht sich auf den insulinartigen Wachstumsfaktor I (IGF-I),
ein einkettiges Peptid mit 70 Aminosäuren und einem Molekulargewicht
von etwa 7600 Dalton. IGF-I stimuliert Metose- und Wachstumsprozesse,
die mit der Zellentwicklung verbunden sind.
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Zu
verabreichendes IGF-I kann aus einer beliebigen Tierspezies, einschließlich, aber
nicht beschränkt auf,
Vögel,
Hund, Rind, Schwein, Pferd und Mensch, kommen. Vorzugsweise stammt
das IGF-I aus einer Säugerspezies
und bevorzugter aus einem Säuger
derselben Spezies, wie der Säuger,
der die Therapie macht. Der IGF-I kann in nativer, rekombinant produzierter
oder chemisch synthetisierter Form vorliegen, wie es nachfolgend
ausgeführt
wird.
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Biologisch
aktive Varianten von IGF-I werden von dem erfindungsgemäßen Verfahren
ebenfalls umfasst. Solche Varianten sollten IGF-I-Aktivitäten, insbesondere
die Fähigkeit,
an IGF-I-Rezeptorstellen zu binden, beibehalten. Die IGF-I-Aktivität kann unter
Verwendung von IGF-I-Bioassays gemessen werden. Repräsentative
Assays umfassen bekannte Radiorezeptorassays unter Verwendung von
Plazentamembranen (siehe z.B. U.S.-Patent Nr. 5,324,639; Hall et
al. (1974) J. Clin. Endocrinol. and Metab. 39: 973–976; und
Marshall et al. (1974) J. Clin.
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Endocrinol.
and Metab. 39: 283–292),
einen Bioassay, der die Fähigkeit
des Moleküls
zur Verstärkung des
Einbaus von tritiiertem Thymidin in dosisabhängiger Weise in die DNA von
BALB/c-3T3-Fibroblasten misst (siehe z.B. Tamura et al. (1989) J.
Biol. Chem. 262: 5616–5621)
und dergleichen. Vorzugsweise hat die Variante wenigstens dieselbe
Aktivität
wie das native Molekül.
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Geeignete
biologisch aktive Varianten können
IGF-I-Fragmente, -Analoga und -Derivate sein. Mit „IGF-I-Fragment" ist ein Protein
gemeint, das nur aus einem Teil der intakten IGF-I-Sequenz und -Struktur
besteht und kann eine C-terminale Deletion oder eine N-terminale
Deletion von IGF-I sein. Mit „Analoga" sind Analoga entweder
von IGF-I oder einem IGF-I-Fragment
gemeint, die eine native IGF-I-Sequenz und -Struktur umfassen, die
eine oder mehrere Aminosäuresubstitutionen,
-insertionen oder -deletionen hat. Peptide, die ein oder mehrere
Peptoide (Peptidmimemika) haben, werden durch den Ausdruck Analogon
auch mit umfasst (siehe Internationale Publikation Nr. WO 91/04282).
Mit „Derivaten" ist eine geeignete
Modifikation von IGF-I, IGF-I-Fragmenten oder ihren entsprechenden
Analoga gemeint, z.B. Glycosylierung, Phosphorylierung oder eine
andere Addition von Fremdgruppierungen, solange die IGF-I-Aktivität beibehalten
wird. Verfahren zur Herstellung von IGF-I-Fragmenten, -Analoga und
-Derivaten sind auf dem Fachgebiet verfügbar. Siehe allgemein U.S.-Patente
Nrn. 4,738,921, 5,158,875 und 5,077,276; Internationale Veröffentlichungs-Nrn.
WO 85/00831, WO 92/04363, WO 87/01038 und WO 89/05822; und die Europäischen Patente
Nrn.
EP 135094 ,
EP 123228 und
EP 128733 .
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IGF-I-Varianten
werden im Allgemeinen eine Aminosäuresequenz-Identität von wenigstens
70%, vorzugsweise wenigstens 80%, bevorzugter etwa 90 bis 95% oder
mehr und am bevorzugtesten etwa 98% oder mehr bezüglich der
Aminosäuresequenz
des Referenz-IGF-I-Moleküls haben.
Mit „Sequenzidentität" ist gemeint, dass
dieselben Aminosäurereste
innerhalb der IGF-I-Variante und dem Referenz-IGF-I-Molekül gefunden
werden, wenn ein spezifiziertes, fortlaufendes Segment der Aminosäuresequenz
der Variante an die Aminosäuresequenz
des Referenzmoleküls
angeordnet und damit verglichen wird. Methoden zur Bestimmung der Identität zwischen
Sequenzen sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Siehe z.B. das ALIGN-Programm
(Dayhoff (1978) in Atlas of Protein Sequence and Structure, 5. Erg.
3 (National Biomedical Research Foundation, Washington, D. C.).
Zu Zwecken einer optimalen Anordnung der zwei Sequenzen kann das
fortlaufende Segment der Aminosäuresequenz
der Variante zusätzlich
Aminosäurereste
oder deletierte Aminosäurereste
bezüglich
der Aminosäuresequenz
des Referenzmoleküls
haben. Die Anzahl der Aminosäureveränderungen wird
10 oder weniger, vorzugsweise 5 oder weniger, bevorzugter 4 oder
weniger, noch bevorzugter 3 oder weniger, sogar noch bevorzugter
2 oder weniger, am vorteilhaftesten 1 sein. Das fortlaufende Segment,
das zum Vergleich mit der Referenz-Aminosäuresequenz verwendet wird,
wird wenigstens zwanzig (20) aufeinanderfolgende Nucleotide umfassen
und kann 30, 40, 50, 100 oder mehr Nucleotide sein. Korrekturen
für eine
erhöhte
Sequenzidentität,
die mit dem Einschluss von "Gaps" (Lücken) in einer
Aminosäuresequenz
einer Variante verbunden ist, kann hergestellt werden, indem Lücken Strafen
("gap penalties") zugeordnet werden.
Methoden zur Sequenzanordnung sind im Fachgebiet gut bekannt.
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Wenn
der Prozentwert der Aminosäuresequenzidentität in Betracht
gezogen wird, können
einige Aminosäurerestpositionen
als Resultat konservativer Aminosäuresubstitutionen differieren,
wobei diese die Eigenschaften der Proteinfunktion nicht beeinträchtigen.
In diesen Fällen
kann die prozentuale Sequenzidentität nach oben eingestellt werden,
um der Ähnlichkeit
bei den konservativ substituierten Aminosäuren Rechnung zu tragen. Solche
Einstellungen sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Siehe z.B. Meyers & Miller (1988)
Computer Applic. Biol. Sci. 4: 11–17.
-
Das
Fachgebiet stellt eine substantielle Anleitung bezüglich der
Herstellung und Verwendung solcher IGF-I-Varianten, wie sie weiter
unten diskutiert werden, bereit. Ein Fragment von IGF-I wird im
Allgemeinen wenigstens zehn fortlaufende Aminosäurereste des Volllängenmoleküls, vorzugsweise
15 fortlaufende Aminosäurereste
des Volllängenmoleküls und am
vorteilhaftesten 25 oder mehr fortlaufende Aminosäurereste
des Volllängen-IGF-I
enthalten.
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Es
sind mehrere IGF-I-Varianten auf dem Fachgebiet bekannt und umfassen
die, die z.B. in Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83 (1986) 4904–4907; Biochem.
Biophys. Res. Commun. 149 (1987) 398–404; J. Biol. Chem. 263 (1988)
6233–623);
Biochem. Biophys. Res. Commun. 165 (1989) 766–771; Forsbert et al. (1990)
Biochem. J. 271: 357–363;
U.S.-Patent Nrn. 4,876,242 und 5,077,276; und den Internationalen
Publikationen Nrn. WO 87/01038 und WO 89/05822 beschrieben sind.
Repräsentative
Varianten umfassen eine mit einer Deletion von Glu-3 des reifen
Moleküls,
Varianten mit bis zu 5 Aminosäure-Verkürzungen
ab dem N-Terminus, eine Variante mit einer Verkürzung der ersten 3 N-terminalen
Aminosäuren
(bezeichnet als des(1–3)-IGF-I,
des-IGF-I, tIGF-I oder Gehirn-IGF) und einer Variante, die die ersten
17 Aminosäuren
der B-Kette von
humanem Insulin anstelle der ersten 16 Aminosäuren von humanem IGF-I enthält.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete IGF-I kann in seiner im
Wesentlichen reinen, nativen, rekombinanten produzierten oder chemisch
synthetisierten Form vorliegen. IGF-I kann aus Serum oder Plasma isoliert
und gereinigt werden (siehe Philipps (1980) New Eng. J. Med. 302:
371–380
und das Europäische Patent
Nr.
EP 123 228 ). IGF-I
kann auch durch das Festphasenverfahren chemisch synthetisiert werden
(siehe Li et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80: 2216–2220).
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Gentechnologie
durch DNA-Rekombinationstechniken kann der effizienteste Weg zur
Herstellung von IGF-I sein. Die humane DNA-Sequenz, die für IGF-I
codiert, ist bekannt und kann zur Extraktion in Wirtszellen eingeführt werden.
IGF-I kann durch DNA-Rekombinationstechniken
in E. coli, Hefe, Insekten und Säugerzellen
produziert werden. Sezerniertes IGF-I kann durch Addieren einer
Signalsequenz an die DNA-Sequenz, die für IGF-I codiert, hergestellt
werden. Außerdem
kann die DNA-Sequenz, die für
IGF-I codiert, unter Herstellung von IGF-I-Fragmenten, -Analoga
oder -Derivaten manipuliert werden. Solche DNA-Rekombinationstechniken sind im Allgemeinen
auf dem Fachgebiet verfügbar.
Siehe z.B. die Internationale Publikation Nr. WO 96/07424, wo rekombinantes
humanes IGF-I-Protein in Hefe produziert wird.
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Der
Ausdruck „Glycosaminoglycan
(GAG)", wie er hierin
verwendet wird, bezieht sich auf eine Gruppe von komplexen Heteropolysacchariden,
die in erster Linie aus Disaccharid-Repetiereinheiten, in denen ein Zucker
ein Hexosamin ist und der andere eine Uronsäure ist, aufgebaut werden.
Glycosaminoglycane werden im Allgemeinen in sechs verschiedene Klassen
eingeteilt; diese umfassen Hyaluronat, Chondroitinsulfate, Dermatansulfat,
Keratansulfat, Heparin und Heparansulfat.
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Disaccharid-Repetiereinheiten
aus 1,4-verknüpftem
N-Acetylglucosamin und Glucuronsäure
bilden die Basisstruktur von Hyaluronat, in dem die Anzahl der Repetiereinheiten
im Bereich von etwa 1 bis etwa 5000 liegt. Chondroitinsulfate, welche
Chondroitinsulfat A und C umfassen, bestehen aus Disaccharid-Repetiereinheiten
aus N-Acetylgalactosamin und Glucuronsäure, wobei die Zahl der Repetiereinheiten
von etwa 10 bis etwa 300 für
Chondroitinsulfat A und von etwa 20 bis etwa 200 für Chondroitinsulfat
C reicht. Chondroitinsulfat A ist in der 4-Position von N-Acetylgalactosamin sulfatiert,
während
Chondroitinsulfat C in der 6-Position von N-Acetylgalactosamin sulfatiert
ist. Dermatansulfat (auch bekannt als Chondroitinsulfat B) unterscheidet
sich von Chondroitinsulfat A dahingehend, dass es L-Iduronsäure als
vorherrschende Uronsäure
hat, obgleich D-Glucuronsäure
in variablen Mengen vorliegen kann; die Zahl der Disaccharid-Repetiereinheiten
liegt im Bereich von etwa 10 bis etwa 300. Keratansulfat besteht
in erster Linie aus Disaccharid-Repetiereinheiten aus N-Acetylglucosamin
und Galactose und hat keine Uronsäure im Molekül. Der Sulfatgehalt
variiert, wobei Estersulfat am C-6 sowohl von Galactose als auch
von Hexosamin vorliegt; die Anzahl der Repetiereinheiten liegt im
Bereich von etwa 10 bis etwa 100.
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Heparin
wird aus Repetiereinheiten von sulfatiertem Glycocyamin und sulfatierter
D-Glucuronsäure oder
L-Iduronsäure
gebildet. Anders als die vorherigen GAG-Klassen enthält Heparin α-glycosidische
Bindungen. Die meisten Glycocyaminreste enthalten Sulfamidverknüpfungen
und eine kleine Zahl von Glycocyaminresten ist N-acetyliert. Heparin
hat im Allgemeinen einen Sulfatgehalt, der annähernd 2,5 Sulfatreste pro Disaccharideinheit
ist. Zusätzlich
zu N-Sulfat am C-3 und O-Sulfat am C-6 von Glycocyamin kann Heparin
am C-3 von Glycocyamin und am C-2 der Uronsäure sulfatiert sein. Die Zahl
der Disaccharid-Repetiereinheiten liegt im Bereich von etwa 2 bis
etwa 3000. Heparansulfat unterscheidet sich von Heparin dadurch,
dass es mehr N-Acetylgruppen, weniger N-Sulfatgruppen und weniger
O-Sulfatgruppen hat.
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Die
in hohem Maße
geladene polyanionische Natur und makromolekulare Struktur von GAGs
sind für ihre
biologischen Funktionen als Gleitmittel und Trägerelemente in Bindegeweben
vorteilhaft. Sie dienen als Anker für zellspezifische Wachstumsfaktoren
und Enzyme, die in der extrazellulären Matrix und an der Zelloberfläche enthalten
sind. Außerdem
spielen sie eine Rolle bei der Zelladhäsion, -migration, -proliferation,
Proteinsekretion und Genexpression.
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Die
in der gleichzeitigen Therapie mit IGF-I zu verwendende GAG-Menge
kann eine beliebige einer dieser sechs Klassen sein, vorzugsweise
Dermatansulfat, Chondroitinsulfat A, Chondroitinsulfat C, Heparin oder
Heparansulfat, bevorzugter ist es Heparin mit einem Molekulargewicht
im Bereich von 35.000 bis 45.000 D. Alternativ kann die Menge an
GAG ein Gemisch aus wenigstens zwei GAGs, ausgewählt aus den sechs Klassen,
umfassen. Im Allgemeinen umfassen die GAGs die natürlich auftretenden
und synthetischen Formen. Sie können
aus einer natürlichen
Quelle extrahiert und gereinigt und derivatisiert werden. Alternativ
können
sie synthetisch produziert werden oder durch modifizierte Mikroorganismen,
z.B. Bakterien, synthetisiert werden. Die in der vorliegenden Erfindung
verwendeten GAGs werden pharmazeutische Qualität haben, d.h. sie werden im
Wesentlichen frei von toxischen Verbindungen oder Substanzen sein.
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Die
IGF-I und GAG, wie sie vorstehend beschrieben wurden, werden in
der gleichzeitigen Therapie bei dem Säuger eingesetzt, der eine Therapie
für den
auf IGF-I ansprechenden Zustand durchmacht. Eine gleichzeitige Therapie
kann erreicht werden, indem eine einzelne pharmazeutische Zusammensetzung,
die sowohl IGF-I als auch GAG umfasst, verabreicht wird, oder indem
zwei getrennte pharmazeutische Zusammensetzungen, von denen eine
IGF-I umfasst und die andere wenigstens ein GAG umfasst, verabreicht
werden.
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Die
pharmazeutische Zusammensetzung, die sowohl IGF-I als auch GAG umfasst,
kann andere Komponenten enthalten, die die IGF-I- und GAG-Therapie
modulieren. Solche Komponenten umfassen ein beliebiges der IGF-I-bindenden
Proteine, IGF-I-Rezeptoren und die säurelabile Untereinheit des
IGF-I-Bindungskomplexes. Bis jetzt wurden wenigstens sechs dieser
IGFBP-1 bis IGFBP-6 genannt isoliert (siehe z.B. Holly und Martin
(1994) Growth Regul. 4 (Erg. 1): 20–30; Langford et al. (1993
Eur. J. Clin. Invest. 23(9): 503–16). Es wird angenommen, dass
IGFBPs den Zugang von IGF-I zu seinem Rezeptor modulieren und daher
mit IGF-I in Verbindung stehende Antworten stören. Die Verwendung von Ligandeninhibitoren,
spezifischerweise von Analoga von IGF-I, erhöhten den Level an freiem, biologisch
aktivem IGF-I, was in in vivo- und ex vivo-Explantatstudien gemessen
wurde (siehe Internationale Publikation Nr. WO 97/39032). IGFBP-3
kann die stimulatorische Wirkung von IGF-I auf die Proteoglycansynthese
verstärken
(siehe Chevalier et al. (1996) British J. Rheumat. 35: 515–522). Außerdem wurde
auch gezeigt, dass ein säurelabiles
Glycoprotein mit dem Proteinkomplex, der durch IGF-I und seine Bindungsproteine
gebildet wird, assoziiert ist. Demnach kann die therapeutisch wirksame
pharmazeutische Zusammensetzung solches säurelabiles Glycoprotein und
IGF-I-Bindungsproteine
enthalten, wenn dies erwiesenermaßen die gewünschte therapeutische Wirkung
auf den auf IGF-I ansprechenden Zustand, der einer Therapie unterliegt,
erleichtert. Die Menge an IGFBPs, die mit IGF-I zu verabreichen
ist, kann entsprechend dem Molverhältnis zwischen IGF-I und IGFBPs
bestimmt werden. Dieses Molverhältnis
kann im Bereich von etwa 0,5:1 bis etwa 3:1 liegen, vorzugsweise
etwa 1:1 sein (siehe U.S. Patent Nr. 5,187,151). Alternativ kann
die pharmazeutische Zusammensetzung Mittel umfassen, die die IGF-I-Bindung
an IGFBPs zerstören
und die bei der Verstärkung
der IGF-I- und GAG-Therapie wirksam sein können.
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Zusätzlich zu
diesen Komponenten kann die pharmazeutische Zusammensetzung, die
IGF-I und GAG umfasst, einen oder mehrere Proteaseinhibitoren enthalten.
Ein Beispiel für
einen Proteaseinhibitor ist Natriumpentosanpolysulfat (PPS), ein
polysulfatiertes Polysaccharid. Dieser Proteaseinhibitor besitzt
Wirksamkeit bei der Behandlung von Osteoarthritis in Kombination
mit niedrigen Dosen an IGF-I (1 μg
IGF-I intraartikulär 3-mal
pro Woche) (Rogachefsky et al. (1993) Osteoarthritis and Cartilage
1: 105–114).
Ein solcher Proteaseinhibitor kann auf anderen Wegen, wie intramuskulär, während der
gleichzeitigen Verabreichung der wirksamen Dosen an IGF-I und GAG
verabreicht werden.
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Die
pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann außerdem
ein anderes therapeutisches Mittel oder mehrere andere therapeutische
Mittel, die bei der Behandlung anderer Zustände bei dem Individuum wirksam
sind, umfassen, solange wie die biochemischen Wirkungen der zusätzlichen
therapeutischen Mittel die Effizienz der angestrebten Wirkung der
IGF-I- und GAG-Therapie nicht stören. Beispiele
für solche
Mittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Antibiotika, antiinflammatorische
Mittel und dergleichen.
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Ein
pharmazeutisch akzeptabler Träger
sollte mit dem IGF-I, GAG und anderen Komponenten in der pharmazeutischen
Zusammensetzung vermischt werden. Mit „pharmazeutisch akzeptablem
Träger" ist ein Träger gemeint,
der herkömmlicherweise
auf dem Fachgebiet verwendet wird, um die Lagerung, Verabreichung
und/oder die heilende Wirkung der therapeutischen Ingredientien
zu erleichtern. Ein Träger
kann auch unerwünschte
Nebenwirkungen des IGF-I reduzieren. Ein geeigneter Träger sollte
stabil sein, d.h. unfähig sein,
mit anderen Ingredientien in der Formulierung zu reagieren. Er sollte
bei den Dosierungen und Konzentrationen, die zur Therapie eingesetzt
werden, keine signifikante lokale oder systemische Nebenwirkung
bei Empfängern
erzeugen. Solche Träger
sind auf dem Fachgebiet allgemein bekannt. Geeignete Träger für diese Erfindung
sind solche, die herkömmlicherweise
große
stabile Makromoleküle
verwenden, z.B. Albumin, Gelatine, Collagen, Polysaccharid, Monosaccharide,
Polyvinylpyrrolidon, Polymilchsäure,
Polyglykolsäure,
polymere Aminosäuren,
fixierte Öle,
Ethyloleat, Liposome, Glucose, Saccharose, Lactose, Mannose, Dextrose,
Dextran, Cellulose, Mannit, Sorbit, Polyethylenglykol (PEG) und
dergleichen. Träger
mit langsamer Freisetzung, z.B. Hyaluronsäure, können geeignet sein. Siehe insbesondere
Prisell et al. (1992) Int. J. Pharmaceu. 85: 51–56 und U.S. Patent Nr. 5,166,331.
Ein Einschluss von Hyaluronsäure
und anderen Polymeren kann eine zusätzliche günstige Wirkung auf die auf
IGF-I ansprechende Krankheit Osteoarthritis haben. Siehe insbesondere
Bragantini (1987) Clin. Trials J. 24(4): 333–340; Dougados et al. (1993)
Osteoarthritis and Cartilage 1: 97–103 ; und Lussier et al. (1996)
J. Rheum. 23: 1579–1585.
Andere akzeptable Komponenten in der Zusammensetzung umfassen, sind
aber nicht beschränkt
auf, Puffer, die die Isotonität
verstärken,
z.B. Wasser, Salzlösung,
Phosphat, Citrat, Succinat, Essigsäure und andere organische Säuren oder
deren Salze.
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Bevorzugte
pharmazeutische Zusammensetzungen können Puffer einarbeiten, die
verringerte lokale Schmerzen und Irritation aufweisen, die aus einer
Injektion von IGF-I-Zusammensetzung
resultieren. Solche Puffer umfassen, sind aber nicht beschränkt auf,
Puffer mit niedrigem Phosphatgehalt und Succinatpuffer. Die Internationale
Publikation Nr. WO 94/15584 beschreibt eine isotonische IGF-I-Lösung mit
pH 5,5 bis 6,5, wobei Phosphatpuffer in einer Menge von weniger
als 50 mmol/l vorliegt; es wird berichtet, dass dies zu reduzierten Schmerzen
bei Injektion führt.
Die pharmazeutische Zusammensetzung kann außerdem eine solubilisierende Verbindung
umfassen, die fähig
ist, die Löslichkeit
von IGF-I oder einer IGF-I-Variante
zu erhöhen.
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Zu
Zwecken der vorliegenden Erfindung sollte die pharmazeutische Zusammensetzung,
die IGF-I und GAG umfasst, in einer Einheitsdosierung und in einer
injizierbaren Form oder in Infusionsform, z.B. Lösung, Suspension oder Emulsion,
formuliert sein. Sie kann auch in Form von lyophilisiertem Pulver
vorliegen, das zur Verabreichung in eine Lösung, Suspension oder Emulsion überführt werden
kann. Die pharmazeutische Zusammensetzung, die IGF-I und GAG enthält, wird
vorzugsweise durch Membranfiltration sterilisiert und wird in Einheitsdosis-
oder Mehrfachdosis-Behältern,
wie versiegelten Phiolen oder Ampullen, gelagert.
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Das
Verfahren zur Formulierung einer pharmazeutischen Zusammensetzung
ist auf dem Fachgebiet allgemein bekannt. Eine umfassende Diskussion
zur Formulierung und Selektion pharmazeutisch annehmbarer Träger, Stabilisatoren
und Isomolyte kann in Remington's
Pharmaceutical Sciences (18. Ausgabe, Mack Pub. Co.: Eaton, Pennsylvania,
1990) gefunden werden.
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Der
IGF-I der vorliegenden Erfindung kann auch in einer Form mit verzögerter Freisetzung
formuliert sein, um das Vorliegen des pharmazeutisch aktiven IGF-I
im behandelten Säuger
zu verlängern,
im Allgemeinen für
länger
als einen Tag. Die therapeutisch wirksame Dosis von GAG kann in
die Formulierung mit verzögerter
Freisetzung eingearbeitet sein oder als Teil einer getrennten pharmazeutischen
Zusammensetzung verabreicht werden. Auf dem Fachgebiet sind viele
Verfahren zur Herstellung einer Formulierung mit verzögerter Freisetzung
bekannt und sind in Remington's
Pharmaceutical Sciences (18. Ausgabe; Mack Pub. Co.: Eaton, Pennsylvania,
1990) offenbart. Im Allgemeinen kann der IGF-I in semipermeablen
Matrices aus festen hydrophoben Polymeren eingeschlossen sein. Die
Matrices können
zu Filmen oder Mikrokapseln geformt sein. Beispiele für solche
Matrices umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Polyester, Copolymere
aus L-Glutaminsäure
und γ-Ethyl-L-glutamat
(Sidman et al. (1983) Biopolymers 22: 547–556); Polyactide (U.S. Patent
Nr. 3,773,919 und
EP 58 481 ),
Polyactatpolyglycolat (PLGA), Hydrogele (siehe z.B. Langer et al.
(1981) J. Biomed. Mater. Res. 15: 167–277; Langer (1982) Chem. Tech.
12: 98–105),
nicht-abbaubares Ethylen-Vinylacetat, abbaubare Milchsäure-Glykolsäure-Copolymere,
z.B. Lupron Depot und Poly-D-(–)-3-hydroxybuttersäure (
EP 133 988 ). Geeignete Mikrokapseln
können
auch Hydroxymethylcellulose- oder Gelatinemikrokapseln und Polymethylmethacrylat-Mikrokapseln
umfassen, die durch Coazervati onstechniken oder durch Grenzflächenpolymerisation
hergestellt werden. Außerdem
können
auch Mikroemulsionen oder kolloidale Arzneimittelabgabesysteme,
z.B. Liposomen und Albuminmikrokügelchen,
eingesetzt werden. Siehe Remington's Pharmaceutical Sciences (18. Ausgabe;
Mack Pub. Co.: Eaton, Pennsylvania, 1990). Eine derartige Formulierung
mit verzögerter
Freisetzung ist Depot IGF-I (Depofoam), bei der rekombinantes humanes
IGF-I in multivesikuläre
Liposomen eingekapselt ist, wie es in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung
mit dem Titel „High
and Low Load Formulations of IGF-I in Multivesicular Liposomes", U.S. Patentanmeldungs-Eingangsnummer
08/925531, eingereicht am 8. September 1997, beschrieben wird. Die
mittlere Verweilzeit im Gelenk ist bei Depot IGF-I etwa zweimal
länger
als mit freiem IGF-I (8,4 Stunden gegenüber 4,1 Stunden). Mit „Verweilzeit" ist die Zeit gemeint, während der
die Konzentration an IGF-I innerhalb des Säugers, der eine Behandlung
für einen
auf IGF-I ansprechenden Zustand durchmacht, ausreichend hoch über der
Basislinie bleibt, um therapeutisch wirksam zu sein.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird die gleichzeitige Therapie mit IGF-I und wenigstens
einem GAG intermittierend erreicht. Mit „intermittierende gleichzeitige
Therapie" ist ein
Zeitraum einer gleichzeitigen Therapie mit IGF-I und wenigstens
einem GAG, gefolgt von einem Unterbrechungszeitraum, dem dann ein
weiterer Zeitraum der gleichzeitigen Therapie mit IGF-I und wenigstens
einem GAG folgt usw., gemeint. Gleichzeitige Therapie, in der IGF-I
und GAG in Kombination einem Säuger
präsentiert
werden, kann in kontinuierlicher Weise wie z.B. mit einer Formulierung
mit verzögerter
Freisetzung erreicht werden oder kann nach einem gewünschten
täglichen
Dosierungsplan, wie z.B. mit einer, zwei oder drei oder mehr Injektionen
pro Tag einer einzelnen pharmazeutischen Zusammensetzung, die IGF-I
und wenigstens ein GAG enthält,
oder von zwei getrennten pharmazeutischen Zusammensetzungen, von
denen eine IGF-I enthält,
die andere wenigstens ein GAG enthält, erreicht werden. Ungeachtet
des Verabreichungsmodus werden IGF-I und wenigstens ein GAG in ihren
entsprechenden Mengen verabreicht, die in Kombination eine gewünschte therapeutische Antwort
bezüglich
eines bestimmten, auf IGF-I ansprechenden Zustands begünstigen.
Mit „Absetzungszeitraum" bzw. „Unterbrechungszeitraum" soll eine Unterbrechung
der kontinuierlichen Verabreichung mit verzögerter Freisetzung oder der
täglichen
Verabreichung von IGF-I in Kombination mit wenigstens einem GAG
gemeint sein. Der Unterbrechungszeitraum kann länger oder kürzer sein als der Zeitraum
der kontinuierlichen Verabreichung unter verzögerter Freisetzung oder der
täglichen
Verabreichung. Während
des Unterbrechungszeitraums werden die IGF-I- und GAG-Level im Säuger, der
eine Therapie für
einen auf IGF-I ansprechenden Zustand durchmacht, wesentlich niedriger
sein als die maximalen Level, die während einer Therapie erreicht
werden. Die bevorzugte Länge
des Unterbrechungszeitraums hängt
von den Mengen an IGF-I und Gesamt-GAG, die in Kombination verwendet
werden, der verwendeten IGF-I-Form und dem verwendeten Verabreichungstyp
ab. Wenn z.B. eine Formulierung mit verzögerter Freisetzung verwendet
wird, muss der Unterbrechungszeitraum ausgedehnt werden, um die
längere
Verweil zeit von IGF-I in dem Säuger,
der die Therapie macht, zu berücksichtigen.
Alternativ kann die Verabreichungsfrequenz der wirksamen Menge der
Formulierung mit verzögerter
Freisetzung, die sowohl IGF-I und wenigstens ein GAG enthält, entsprechend
verringert werden.
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Beispielsweise
könnte
eine gleichzeitige Therapie mit IGF-I und wenigstens einem GAG einem
intermittierenden Schema folgen, bei dem eine wirksame Menge der
Kombination aus IGF-I und wenigstens einem GAG nach einem täglichen
Dosierungsplan, z.B. einmal am Tag, zweimal am Tag oder dreimal
oder mehrere Male am Tag, verabreicht wird, wobei der tägliche Dosierungsplan
jeden Tag, alle zwei Tage, dreimal pro Woche, zweimal pro Woche,
einmal pro Woche, jede zweite Woche, einmal im Monat, jeden zweiten
Monat, jeden dritten Monat, zweimal im Jahr usw. in Kraft ist. Ein
intermittierender Plan einer gleichzeitigen Therapie mit IGF-I und
GAG kann bei einem Säuger,
der eine Therapie macht, fortgesetzt werden, bis die gewünschte therapeutische
Antwort bezüglich
eines besonderen, auf IGF-I ansprechenden Zustands erhalten wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine intermittierende gleichzeitige Therapie
mit IGF-I und wenigstens einem GAG zyklisch. Mit „zyklisch" ist eine intermittierende
gleichzeitige Therapie gemeint, die von Pausen in der gleichzeitigen
Therapie begleitet ist, wobei Zyklen im Bereich von etwa 1 Monat,
bis etwa 2, 3, 4, 5 oder 6 Monaten, bevorzugter etwa 3 Monaten bis
etwa 6 Monaten, liegen. Beispielsweise kann der Plan der gleichzeitigen
Therapie eine intermittierende gleichzeitige Therapie mit IGF-I und
wenigstens einem GAG sein, wobei eine wirksame Menge der Kombination
aus IGF-I und wenigstens einem GAG einmal pro Woche über vier
Wochen verabreicht wird, worauf eine Pause in der intermittierenden gleichzeitigen
Therapie über
einen Zeitraum von 3 Monaten folgt, worauf eine intermittierende
gleichzeitige Therapie mit IGF-I und wenigstens einem GAG folgt,
wobei eine wirksame Menge der Kombination aus IGF-I und wenigstens
einem GAG einmal pro Woche über
vier Wochen verabreicht wird, worauf eine Pause bei der intermittierenden
gleichzeitigen Therapie über
einen Zeitraum von drei Monaten folgt, usw. Als weiteres Beispiel
kann eine wirksame Menge der Kombination der zwei Substanzen einmal
pro Woche über
2 Wochen verabreicht werden, worauf eine Pause bei der intermittierenden
gleichzeitigen Therapie für
einen Zeitraum von einem Monat folgt, worauf dann eine Verabreichung
einer wirksamen Menge der Kombination der zwei Substanzen einmal
pro Woche über
2 Wochen folgt, wonach eine Pause bei der intermittierenden gleichzeitigen Therapie über einen
Zeitraum von 1 Monat folgt usw. Ein zyklischer intermittierender
Plan der gleichzeitigen Therapie mit IGF-I und wenigstens einem
GAG kann fortgesetzt werden, bis die gewünschte therapeutische Antwort
bezüglich
eines bestimmten, auf IGF-I ansprechenden Zustands erreicht ist.
Eine intermittierende Therapie mit IGF-I ist im U.S. Patent Nr.
5,741,776 beschrieben.
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Alternativ
kann eine gleichzeitige Therapie mit IGF-I und wenigstens einem
GAG direkt an der Stelle mit einer Vorrichtung zur verzögerten Freisetzung
oder einem Abgabesystem erreicht werden. Solche Vorrichtungen sind
auf dem Fachgebiet gut bekannt (siehe z.B. U.S. Pa tent 5206023).
Beispielsweise kann eine biologisch abbaubare Matrix, die eine wirksame
Menge der Kombination aus IGF-I und wenigstens einem GAG in einer
Form zur verzögerten
Freisetzung umfasst, einem Säuger
implantiert werden. Eine solche Vorrichtung würde eine verzögerte Freisetzung
einer wirksamen Menge der Kombination beider Substanzen ermöglichen. Wenn
die Matrix abgebaut wird, begünstigt
die wirksame Menge der Kombination aus IGF-I und wenigstens einem
GAG eine gewünschte
therapeutische Antwort bezüglich
des bestimmten auf IGF-I ansprechenden Zustands.
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Es
sollte einem Fachmann klar sein, dass bezüglich der wirksamen Menge der
Kombination aus IGF-I und wenigstens einem GAG und der Frequenz
der Verabreichung dieser wirksamen Menge in dieser Ausführungsform
der Erfindung Variationen akzeptabel sind. Ein geringes Ausmaß an Experimentieren
kann erforderlich sein, um die entsprechenden Mengen an IGF-I und
GAG, die in der gleichzeitigen Therapie zu verwenden sind, zu bestimmen,
was im Rahmen der Fähigkeiten
eines Fachmanns auf diesem Gebiet liegt, wenn der die vorliegende
Erfindung kennt.
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Somit
kann eine Förderung
einer gewünschten
therapeutischen Antwort bezüglich
eines bestimmten auf IGF-I ansprechenden Zustands, der einer Therapie
unterliegt, über
eine gleichzeitige Therapie mit IGF-I und wenigstens einem GAG erreicht
werden. Außerdem
sind auch Verfahren zur Manipulierung des Levels an natürlich produziertem
IGF-I in Kombination mit einer gleichzeitigen Therapie mit IGF-I
und GAG von der vorliegenden Erfindung mit umfasst. Somit könnte der
Level an natürlich
produziertem IGF-I zusätzlich
zu einer gleichzeitigen Verabreichung wenigstens eines GAG allein
oder in Kombination mit IGF-I genetisch manipuliert sein.
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Das
Interesse an der Gentherapie als Mittel zur Behandlung vererbter
oder erworbener Krankheiten hat zur Entwicklung von Verfahren zur Übertragung
genetischer Information, insbesondere der Abgabe von Nucleotidsequenzen,
die humane Gene codieren, unter Verwendung Virus-vermittelter Gentransfersysteme geführt. Solche
Virus-vermittelten Gentransfersysteme ermöglichen die Abgabe gewünschter
genetischer Information, in diesem Falle eine Nucleotidsequenz,
die für
IGF-I codiert, an eine ausgewählte
Zelle oder ein ausgewähltes
Gewebe und ihre anschließende
Expression dort unter der Steuerung eines viralen Promotors. Virus-vermittelte Gentransfersysteme
bzw. Genübertragungssysteme
sind auf dem Fachgebiet bekannt. Siehe z.B. U.S. Patent Nr. 5,707,618;
5,714,343; und 5,672,344. Auf diese Weise können Erhöhungen bei der Menge an IGF-I
teilweise in vivo durch Erhöhung
der Produktion an IGF-I erreicht werden.
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Die
Wirksamkeit einer bestimmten Menge der Kombination aus IGF-I und
wenigstens einem GAG und der beste Verabreichungsmodus können gemäß ihrer
Fähigkeit,
die gewünschte
therapeutische Antwort bezüglich
des bestimmten auf IGF-I ansprechenden Zustands, der einer Therapie
unterliegt, gemessen werden.
-
Die
folgenden Beispiele werden lediglich zur Erläuterung und keineswegs zur
Beschränkung
aufgeführt.
-
EXPERIMENTELLES
-
Die
folgenden Beispiele erläutern
die Wirksamkeit der Verwendung sowohl von IGF-I als auch wenigstens
einem Glycosaminoglycan als Therapie für eine neurodegenerative Störung.
-
Beispiel 1
-
Verfahren
-
Diese
pharmakologische Untersuchung wurde unter Verwendung von Wobbler-Mäusen, einem
genetischen Tiermodell für
ALS (amyotrophe Lateralsklerose), das durch einen frühen Verlust
von Motorneuronen und eine verminderte Vorderbein-Muskelfunktion
charakterisiert ist, durchgeführt.
-
Heterozygote
Wobbler-Mäuse
wurden unter Standard-Haltungsbedingungen (22 ± 2°C, 65% Feuchtigkeit, künstliches
Licht von 06.00–20.00
h) gezüchtet.
Während
des Experiments waren ein Standard-Trockenfutter und Wasser ad libitum
verfügbar.
Alle experimentellen Protokolle waren von Review Committee of the
Department of Pharmacology zugelassen und erfüllten die italienischen Richtlinien
für Labortiere,
die mit the European Communities Directive of November 1986 (86/609/EEC)
konform sind.
-
Nach
klarer Diagnose im Alter von drei Wochen wurden homozygote Tiere
statistisch fünf
Behandlungsgruppen zugeteilt, die jeweils die folgenden täglichen
Dosen durch subkutane Injektion erhielten:
- –– Vehikel
(Kochsalzlösung)
- –– rhIGF-I
(20 μg/kg)
- –– rhIGF-I
(1 mg/kg)
- –– GAGs (1
mg/kg)
- –– rhIGF-I
(20 μg/kg)
+ GAGs (1 mg/kg)
-
Das
humane IGF-I wurde rekombinant in E. coli produziert und von einem
Lieferanten (INALCO (Mailand, Italien), ein Handelsvertreter von
PeproTech., Inc. (Princeton Business Park, Rock Hill, New Jersey),
Katalog Nr. 100-11) nur zu Forschungszwecken erhalten. GAGs waren
Bestandteile des folgenden Gemisches:
–– Sich langsam
bewegendes Heparin | 19,6% |
–– Sich schnell
bewegendes Heparin | 44,9% |
–– Dermatansulfat | 28,8% |
–– Chondroitinsulfat
A und C | 6,7% |
-
Resultate
und Diskussion
-
Tabelle
1 zeigt die Zahl der Triceps-Motorneuronen, die in Wobbler-Mäusen mit
einem Alter von 9 Wochen überlebten,
wie sie durch retrograde Markierung von Meerrettichperoxidase bestimmt
wurden, wie es von Baulac et al. (1983) Neurosci. Letters 37: 99–104 beschrieben
worden war. Die Anzahl von Triceps-Motorneuronen im Alter von 3
Wochen war 160–180.
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Tabelle
2 zeigt das Mäusekörpergewicht
(Gramm) im Alter von 9 Wochen und das durchschnittliche wöchentliche
Körpergewichtswachstum
(Δ/Woche).
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Tabelle
3 zeigt die Grifffestigkeit (g) bei Wobbler-Mäusen, die bestimmt wurde, wie
es bei Mitsumoto et al. (1994) Ann. Neurol. 36: 142–148 beschrieben
ist.
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Tabelle
4 zeigt die Haltezeit (s) bei Wobbler-Mäusen, wie sie mit dem von Mitsumoto
et al. (1994) Ann. Neurol. 36: 142–148 beschriebenen Verfahren
beurteilt wurde.
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Tabelle
5 beschreibt die mittlere Zeit (s), die zur Überwindung einer 10 cm-Strecke
benötigt
wird, was gemäß Mitsumoto
et al. (1994) Ann. Neurol. 36: 142–148 bestimmt wurde.
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Zusätzlich zu
den in den Tabellen 1–5
angegebenen Daten zeigt 1 die histometrische
Analyse der Bizepsmuskelfasergröße, ausgedrückt als
%-Wert der Gesamtfaserzahl, die in einem bestimmten Bereich von Muskelfaserbereichen
gemessen wurde und vorliegt. Zum Vergleich ist auch die Bizepsfasergrößenverteilung der
Heterozygoten gezeigt, die die Krankheit nicht entwickeln. Die rhIGF-I
+ GAGs-Behandlung verhinderte eine Bizepsmuskelfaseratrophie, so
dass eine Größenverteilung ähnlich der
von Bizepsmuskeln aus Heterozygoten erhalten wird.
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Alle
Parameter, die wir untersucht haben, zeigen, dass die pharmazeutische
Zusammensetzung aus rhIGF-I und GAG bei der Begünstigung erwünschter
therapeutischer Behandlungseffekte im Tiermodell von ALS und SMA
(spinale Muskelatrophie) überraschend
wirksam ist. Es ist besonders bemerkenswert, dass die Behandlung
von Wobbler-Mäusen
mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
die Blockade von Motorneuronentod ermöglicht, was durch die Daten
von Tabelle 1 deutlich gezeigt wird. Ein derartiger Effekt kann durch
eine einzelne Verabreichung von rhIGF-I allein oder GAGs allein
nicht erzielt werden. Außerdem
ermöglichen
diese Zusammensetzungen eine Behandlung mit niedrigeren Dosen an
rhIGF-I, wodurch mögliche
unerwünschte
Nebenwirkungen vermieden werden.
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Beispiel 2
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Verfahren
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Eine
Motorneuronenkrankheit (MND) ist eine autosomale dominante neurologische
Erkrankung, die bei C57b1/6-Mäusen
beiderlei Geschlechts auftritt (Messer et al. (1992) Genomics 18:
797–802).
Diese Mäuse entwickeln
motorische Abnormalitäten,
zuerst in den Hinterbeinen, dann zeigen die Tiere eine stark reduzierte spontane
Bewegung und sterben, bevor sie 1 Jahr alt sind. Da die Tiere eine
reduzierte Mobilität
aufweisen, wurde die Krankheit als Modell für ALS vorgeschlagen (Messer
et al. (1993) Neuromusc. Disorder 3: 129–134). Die Anzahl der überlebenden
Motorneuronen und die isometrische Spannung, die durch die peronealen
Muskeln nach 10 Monaten Leben entwickelt wurde, wurden unter Verwendung
der in Beispiel 1 beschriebenen Behandlungsgruppen mit wenigstens
6 Mäusen
pro Versuchsgruppe beurteilt. Die folgenden täglichen Dosen wurden subkutan
ab 120 Lebenstagen bis zum Tod injiziert: rhIGF-I mit 20 μg/kg oder
1 mg/kg; GAGs mit 1 mg/kg; und GAGs mit 1 mg/kg + rhIGF-I mit 20 μg/kg. Isometrische
Spannung wurde in vitro unter Verwendung des Ischiadikus-peronealen
Muskels als seziertes Präparat
beurteilt, wie es früher
beschrieben worden war (Gorio et al. (1997) Eur. J. Neurosci. 9:
1748–1753).
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Resultate und Diskussion
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Bei
MND-Mäusen
gab es nur einen geringen nicht-signifikanten Verlust an Motorneuronen
und es wurde keine Wirkung der Arzneimittelbehandlungen beobachtet.
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Allerdings
war die Wirkung der Arzneimittelbehandlung für die isometrische Spannung
deutlich. Die peroneale Muskelspannung nach Stimulation des Ischiadikus
mit 1 Hertz oder 50 Hertz war wie in Tabelle 6 gezeigt:
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Diese
Daten legen eine höhere
Stärke
der peronealen Nerven-Muskel-Präparation
von MND-Mäusen nach
einer beliebigen der angewendeten Behandlungen nahe. Allerdings
bewirkte die Hochfrequenz-Nervenstimulation (50 Hertz), die normalerweise
eine höhere
(titanische) Spannung im Muskel normaler Tiere verursacht, einen
Verlust der Festigkeit bzw. Kraft bei den nicht-behandelten MND-Tieren
(Vehikelgruppe). Mit anderen Worten, Muskeln von MND-Mäusen ermüden unverzüglich. Eine solche Abnahme
war bei einzeln behandelten (rhIGF-I oder GAGs)-MND-Mäusen deutlich
kleiner, wurde aber vollständig
durch die Co-Behandlung mit rhIGF-I und GAGs verhindert. Diese Daten
legen nahe, dass eine Co-Behandlung den Abfall der neuromuskulären Funktion
bei MND-Mäusen
verhindert. Diese Schlussfolgerung wird durch das Fehlen von Motorneuronenverlust
bei dieser Krankheit diktiert.
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Obgleich
die vorstehende Erfindung detailliert durch Erläuterungen und Beispiele zum
Zwecke der Klarheit und des Verständnisses beschrieben wurde,
wird klar sein, dass bestimmte Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche erfolgen
können.
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Alle
in der Beschreibung genannten Publikationen und Patentanmeldungen
sind für
den Level des Fachmanns auf dem Gebiet, das die vorliegende Erfindung
betrifft, Indikativ.