FR2933305A1 - Open implant having osteogenic composition comprising osteogenic growth factor, soluble divalent cation salt and organic support, useful e.g. to fill bone defects, to make spinal fusions, or to treat absence of fracture healing - Google Patents
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Abstract
Description
COMPOSITION OSTEOGENIQUE COMPRENANT UN FACTEUR DE CROISSANCE, UN SEL SOLUBLE DE CATION ET UNE MATRICE ORGANIQUE La présente invention concerne le domaine des formulations ostéogéniques et plus particulièrement des formulations de protéines ostéogéniques appartenant à la famille des Bone Morphogenetic Proteins, BMPs. Les Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) sont des facteurs de croissance impliqués dans les mécanismes d'ostéoinduction. Les BMPs appelées également Osteogenic Proteins (OPs) ont été initialement caractérisées par Urist en 1965 (Urist MR. Science 1965; 150, 893). Ces protéines isolées à partir d'os cortical ont la capacité d'induire la formation d'os chez un grand nombre d'animaux (Urist MR. Science 1965; 150, 893). The present invention relates to the field of osteogenic formulations and more particularly to osteogenic protein formulations belonging to the family of Bone Morphogenetic Proteins, BMPs. Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) are growth factors involved in osteoinduction mechanisms. BMPs also referred to as Osteogenic Proteins (OPs) were initially characterized by Urist in 1965 (Urist MR Science 1965; 150,893). These proteins isolated from cortical bone have the ability to induce bone formation in a large number of animals (Urist MR Science 1965, 150, 893).
Les BMPs sont exprimées sous forme de propeptides qui, après maturation post-traductionnelle, ont une longueur comprise entre 104 et 139 résidus. Elles possèdent une grande homologie de séquences entre elles et ont des structures tridimensionnelles similaires. En particulier, elles possèdent 6 résidus cystéine impliqués dans des ponts disulfure intramoléculaires formant un cysteine knot (Scheufler C. 2004 J. Mol. Biol. 1999; 287, 103 ; Schlunegger MP,J. Mol. Biol. 1993; 231, 445). Certaines d'entre elles possèdent une 7e cystéine impliquée également dans un pont disulfure intermoléculaire à l'origine de la formation du dimère (Scheufler C. 2004 J. Mol. BMPs are expressed as propeptides which, after post-translational processing, have a length of between 104 and 139 residues. They have a great homology of sequences between them and have similar three-dimensional structures. In particular, they have 6 cysteine residues involved in intramolecular disulfide bonds forming a cysteine knot (Scheufler C. 2004 J. Mol Biol 1999, 287, 103, Schlunegger MP, J. Mol Biol 1993, 231, 445). . Some of them have a 7th cysteine also involved in an intermolecular disulfide bridge at the origin of dimer formation (Scheufler C. 2004 J. Mol.
Biol. 1999; 287:103.). Biol. 1999; 287: 103)..
Sous leur forme active, les BMPs s'assemblent en homodimères, voire en hétérodimères comme cela a été décrit par Israel et al. (Israel DI, Growth Factors. 1996; 13(3-4), 291). Les BMPs dimériques interagissent avec les récepteurs transmembranaires de type BMPR (Mundy et al. Growth Factors, 2004, 22 (4), 233). Cette reconnaissance est à l'origine d'une cascade de signalisation intracellulaire impliquant notamment les protéines Smad aboutissant ainsi à l'activation ou à la répression des gènes cibles. In their active form, BMPs assemble into homodimers or even heterodimers as described by Israel et al. (Israel DI, Growth Factors, 1996, 13 (3-4), 291). Dimeric BMPs interact with BMPR transmembrane receptors (Mundy et al., Growth Factors, 2004, 22 (4), 233). This recognition is at the origin of a cascade of intracellular signaling involving Smad proteins in particular resulting in the activation or repression of target genes.
Les BMPs, à l'exception des BMP 1 et 3, jouent un rôle direct et indirect sur la différenciation des cellules mésenchymateuses provoquant leur différenciation en ostéoblastes (Cheng H., J. Bone and Joint Surgery, 2003, 85A 1544-1552). Elles possèdent en outre des propriétés de chimiotactisme et induisent la prolifération et la différentiation. BMPs, with the exception of BMPs 1 and 3, play a direct and indirect role in the differentiation of mesenchymal cells causing their differentiation into osteoblasts (Cheng H., J Bone and Joint Surgery, 2003, 85A 1544-1552). They also possess chemotaxis properties and induce proliferation and differentiation.
Certaines BMPs recombinantes humaines et notamment la rhBMP-2 et la rhBMP-7 ont clairement montré une capacité à induire la formation d'os in vivo chez l'homme et ont été approuvées pour certaines applications médicales. Ainsi, la BMP-2 recombinante humaine, dibotermine alfa selon la dénomination commune internationale, est formulée dans les produits commercialisés sous le nom de InFUSE aux Etats-Unis et de InductOs en Europe. Ce produit est prescrit dans la fusion des vertèbres lombaires et la régénération osseuse du tibia pour les fractures dites non-union. Dans le cas d'InFUSE pour la fusion des vertèbres lombaires, l'intervention chirurgicale consiste tout d'abord, à imbiber une éponge de collagène avec une solution de rhBMP-2, puis à placer l'éponge dans une cage creuse, LT Cage, préalablement implantée entre les vertèbres. Certain human recombinant BMPs, and in particular rhBMP-2 and rhBMP-7, have clearly demonstrated an ability to induce bone formation in vivo in humans and have been approved for certain medical applications. Thus, recombinant human BMP-2, dibotermin alfa according to the international nonproprietary name, is formulated in the products marketed under the name InFUSE in the United States and InductOs in Europe. This product is prescribed in the fusion of the lumbar vertebrae and bone regeneration of the tibia for so-called non-union fractures. In the case of InFUSE for fusion of the lumbar vertebrae, the surgical procedure consists first of all, to soak a collagen sponge with a solution of rhBMP-2, then to place the sponge in a hollow cage, LT Cage , previously implanted between the vertebrae.
La BMP-7 recombinante humaine, eptotermine alpha selon la dénomination commune internationale, a les mêmes indications thérapeutiques que la BMP-2 et constitue la base de deux produits : OP-1 Implant pour les fractures ouvertes du tibia et OP-1 Putty pour la fusion des vertèbres lombaires. OP-1 Implant se compose d'une poudre contenant de la rhBMP-7 et du collagène à reprendre dans une solution saline à 0,9%. La pâte obtenue est ensuite appliquée au niveau de la fracture lors d'une intervention chirurgicale. Human recombinant BMP-7, eptotermin alpha according to the international nonproprietary name, has the same therapeutic indications as BMP-2 and is the basis of two products: OP-1 Implant for open fractures of the tibia and OP-1 Putty for the fusion of the lumbar vertebrae. OP-1 Implant consists of a powder containing rhBMP-7 and collagen to be taken up in 0.9% saline solution. The paste obtained is then applied to the fracture during a surgical procedure.
OP-1 Putty se présente sous la forme de deux poudres : l'une contenant la rhBMP-7 et du collagène, l'autre de la carboxyméthylcellulose (CMC). Au cours d'une intervention chirurgicale, la CMC est reconstituée avec une solution saline 0,9% et mélangée avec la rhBMP-7 et le collagène. La pâte ainsi obtenue est appliquée sur le site à traiter. OP-1 Putty comes in the form of two powders: one containing rhBMP-7 and collagen, the other carboxymethylcellulose (CMC). During surgery, CMC is reconstituted with 0.9% saline and mixed with rhBMP-7 and collagen. The paste thus obtained is applied to the site to be treated.
Il reste cependant essentiel de trouver une formulation permettant d'améliorer la performance de ces facteurs de croissance BMPs afin de pouvoir, par exemple, diminuer les quantités à administrer. However, it remains essential to find a formulation to improve the performance of these growth factors BMPs so as to reduce, for example, the quantities to be administered.
Cette problématique est commune à de nombreuses formulations de facteurs de croissance puisque ces protéines sont en général utilisées à des doses dépassant de plusieurs ordres de grandeur les doses physiologiques. This problem is common to many growth factor formulations, since these proteins are generally used in doses that are several orders of magnitude higher than the physiological doses.
Il est du mérite de la demanderesse d'avoir trouvé une formulation des facteurs de croissance ostéogéniques permettant d'améliorer leur activité par addition d'une solution d'un sel soluble d'un cation au moins divalent à la matrice contenant les facteurs de croissance. It is the merit of the Applicant to have found a formulation of osteogenic growth factors to improve their activity by adding a solution of a soluble salt of an at least divalent cation to the matrix containing the growth factors. .
D'une façon surprenante, cette nouvelle formulation permet de produire le même effet ostéogénique avec des quantités moindres de facteurs de croissance. Surprisingly, this new formulation makes it possible to produce the same osteogenic effect with lesser amounts of growth factors.
L'invention concerne une composition ostéogénique comprenant au 15 moins : • un facteur de croissance ostéogénique, • un sel soluble de cation au moins divalent • une matrice organique. The invention relates to an osteogenic composition comprising at least: • an osteogenic growth factor, • a soluble salt of at least divalent cation • an organic matrix.
20 Dans un mode de réalisation la composition est sous forme de lyophilisat. Dans un mode de réalisation le sel soluble de cation au moins divalent est un sel soluble de cation divalent, choisi parmi les cations du calcium, du magnésium ou du zinc. 25 Dans un mode de réalisation le sel soluble de cation divalent est un sel de calcium dont le contre-ion est choisi parmi le chlorure, le D-gluconate, l'oxalate, l'hydroxyde, le formate, le D-saccharate, le phosphate, le carbonate, l'acétate, le sulfate, le L-ascorbate, le L-tartrate, le L-lactate, le glutamate, 30 l'aspartate. In one embodiment, the composition is in the form of a lyophilizate. In one embodiment, the at least one divalent cationic soluble salt is a divalent cation soluble salt selected from calcium, magnesium or zinc cations. In one embodiment, the divalent cation soluble salt is a calcium salt whose counterion is selected from chloride, D-gluconate, oxalate, hydroxide, formate, D-saccharate, phosphate, carbonate, acetate, sulfate, L-ascorbate, L-tartrate, L-lactate, glutamate, aspartate.
Dans un mode de réalisation le sel soluble de cation divalent est un sel de magnésium dont le contre-ion est choisi parmi le chlorure, le D-gluconate, l'oxalate, l'hydroxyde, le formate, le D-saccharate, le phosphate, 35 le carbonate, l'acétate, le sulfate, le L-ascorbate, le L-tartrate, le L-lactate, le glutamate, l'aspartate. In one embodiment, the divalent cation soluble salt is a magnesium salt whose counterion is selected from chloride, D-gluconate, oxalate, hydroxide, formate, D-saccharate, phosphate Carbonate, acetate, sulfate, L-ascorbate, L-tartrate, L-lactate, glutamate, aspartate.
Dans un mode de réalisation le sel soluble de cation divalent est un sel de zinc dont le contre-ion est choisi parmi le chlorure, le D-gluconate, l'oxalate, l'hydroxyde, le formate, le D-saccharate, le phosphate, le carbonate, l'acétate, le sulfate, le L-ascorbate, le L-tartrate, le L-lactate, le glutamate, l'aspartate. In one embodiment, the divalent cation soluble salt is a zinc salt whose counterion is selected from chloride, D-gluconate, oxalate, hydroxide, formate, D-saccharate, phosphate , carbonate, acetate, sulfate, L-ascorbate, L-tartrate, L-lactate, glutamate, aspartate.
Dans un mode de réalisation le sel soluble de cation divalent est du chlorure de calcium. Dans un mode de réalisation le sel soluble de cation est un sel soluble de cation multivalent. In one embodiment, the divalent cation soluble salt is calcium chloride. In one embodiment, the soluble cation salt is a soluble multivalent cation salt.
On entend par cations multivalents, des espèces portant plus de 15 deux charges positives connues, le fer, l'aluminium, des polymères cationiques tels que la polylysine, la spermine, la protamine, la fibrine. Multivalent cations are understood to mean species bearing more than two known positive charges, iron, aluminum, cationic polymers such as polylysine, spermine, protamine, fibrin.
On entend par facteur de croissance ostéogéniques ou BMP seuls ou en combinaison une BMP choisie dans le groupe des BMPs (Bone 20 Morphogenetic Proteins) thérapeutiquement actives. By osteogenic growth factor or BMP alone or in combination is meant a BMP selected from the group of therapeutically active BMPs (Bone Morphogenetic Proteins).
Plus particulièrement les protéines ostéogéniques sont choisies dans le groupe constitué par la BMP-2 (Dibotermine-alpha), la BMP-4, la BMP-7 (Eptotermine-alpha), la BMP-14 et le GDF-5. More particularly, the osteogenic proteins are selected from the group consisting of BMP-2 (Dibotermin-alpha), BMP-4, BMP-7 (Eptotermin-alpha), BMP-14 and GDF-5.
Les BMP utilisées sont des BMP recombinantes humaines, obtenues selon les techniques connues de l'homme de l'art ou achetées auprès de fournisseurs comme par exemple la société Research Diagnostic Inc. (USA). The BMPs used are recombinant human BMPs, obtained according to the techniques known to those skilled in the art or purchased from suppliers such as, for example, Research Diagnostic Inc. (USA).
Dans un mode de réalisation, la matrice organique est choisie parmi les matrices à base de collagène naturel purifié, stérilisé de préférence réticulé. In one embodiment, the organic matrix is chosen from matrices based on purified, sterilized natural collagen which is preferably crosslinked.
35 En effet les polymères naturels comme le collagène sont des composants de la matrice extracellulaire qui favorisent l'attachement, la 25 30 migration et la différentiation cellulaire. Ils présentent l'avantage d'être extrêmement biocompatibles et sont dégradés par des mécanismes de digestion enzymatique. Les matrices à base de collagène sont obtenues à partir de collagène fibrillaire de type I ou IV extraits à partir de tendon ou d'os de boeuf ou de porc. Ces collagènes sont d'abord purifiés avant d'être réticulés puis stérilisés. Indeed, natural polymers such as collagen are components of the extracellular matrix that promote attachment, migration and cell differentiation. They have the advantage of being extremely biocompatible and are degraded by enzymatic digestion mechanisms. Collagen-based matrices are obtained from type I or IV fibrillar collagen extracted from tendon or bones of beef or pork. These collagens are first purified before being crosslinked and then sterilized.
Elle peuvent également être obtenues par extraction acide d'os autologue, conduisant à la perte de la majorité des composants minéralisés mais à la préservation des protéines collagéniques on non-collagéniques, incluant les facteurs de croissance. Ces matrices déminéralisées peuvent également être préparées sous forme inactive après extraction avec des agents chaotropiques. Ces matrices sont essentiellement composées de collagène de Type I insoluble et hautement réticulé. It can also be obtained by acid extraction of autologous bone, leading to the loss of the majority of the mineralized components but to the preservation of collagenic or non-collagenic proteins, including growth factors. These demineralized matrices can also be prepared in inactive form after extraction with chaotropic agents. These matrices are essentially composed of insoluble and highly crosslinked Type I collagen.
Des matériaux mixtes peuvent également être utilisés, par exemple une matrice qui associe le collagène et des particules inorganiques et qui peuvent se présenter sous la forme d'un matériau composite aux propriétés mécaniques renforcées ou encore sous la forme d'un putty ou la collagène joue un rôle de liant. Mixed materials can also be used, for example a matrix which combines collagen and inorganic particles and which can be in the form of a composite material with enhanced mechanical properties or even in the form of a putty or collagen plays a role of binder.
Les matériaux inorganiques utilisables comprennent essentiellement des céramiques à base de phosphate de calcium telles que l'hydroxyapatite (HA), le phosphate de calcium tricalcique (TOP), le phosphate de calcium biphasique (BCP) ou le phosphate de calcium amorphe (ACP) qui présentent comme principal intérêt une composition chimique très proche de celle de l'os. Ces matériaux possèdent de bonnes propriétés mécaniques et sont immunologiquement inertes. Ces matériaux peuvent se présenter sous différentes formes comme des poudres, des granulats ou des blocs. Ces matériaux présentent des vitesses de dégradation très différentes en fonction de leurs compositions ainsi l'hydroxyapatite se dégrade très lentement (plusieurs mois) alors que le phosphate de calcium tricalcique se dégrade plus rapidement (plusieurs semaines). C'est dans ce but que les phosphates de calcium biphasiques ont été développés car ils présentent des vitesses de résorption intermédiaires. Ces matériaux inorganiques sont connus pour être principalement ostéoconducteurs. Usable inorganic materials include essentially calcium phosphate ceramics such as hydroxyapatite (HA), tricalcium calcium phosphate (TOP), biphasic calcium phosphate (BCP) or amorphous calcium phosphate (ACP) which have as their main interest a chemical composition very close to that of the bone. These materials have good mechanical properties and are immunologically inert. These materials can be in various forms such as powders, aggregates or blocks. These materials have very different degradation rates depending on their compositions and hydroxyapatite is degraded very slowly (several months) while tricalcium calcium phosphate degrades more quickly (several weeks). It is for this purpose that biphasic calcium phosphates have been developed because they have intermediate resorption rates. These inorganic materials are known to be primarily osteoconductive.
On entend par lyophilisat le produit ou la composition résultant d'une opération de lyophilisation. Lyophilisate is the product or composition resulting from a freeze-drying operation.
La lyophilisation est une technique de sublimation de l'eau permettant une déshydratation de la composition. Cette technique est couramment utilisée pour la conservation et la stabilisation des protéines. Lyophilization is a water sublimation technique allowing dehydration of the composition. This technique is commonly used for protein storage and stabilization.
La réhydratation d'un lyophilisat est très rapide et permet l'obtention aisée d'une formulation prête à l'emploi, ladite formulation pouvant ête réhydratée avant l'implantation ou implantée sous sa forme déshydratée, la réhydratation intervenant alors, après implantation, par le contact avec les fluides biologiques. The rehydration of a lyophilizate is very rapid and makes it possible to easily obtain a ready-to-use formulation, said formulation being rehydrated before implantation or implanted in its dehydrated form, the rehydration then taking place, after implantation, by contact with biological fluids.
En outre, il est possible d'ajouter à ces facteurs de croissance ostéogéniques, d'autres protéines et en particulier des facteurs de croissance angiogéniques tel que le PDGF, le VEGF ou le FGF. In addition, it is possible to add to these osteogenic growth factors, other proteins and in particular angiogenic growth factors such as PDGF, VEGF or FGF.
L'invention concerne donc une composition selon l'invention caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des facteurs de croissance angiogéniques choisis dans le groupe constitué par le PDGF, le VEGF ou le FGF. The invention therefore relates to a composition according to the invention characterized in that it further comprises angiogenic growth factors selected from the group consisting of PDGF, VEGF or FGF.
Les compositions ostéogéniques selon l'invention sont utilisées par implantation, par exemple, pour combler des défauts osseux, pour effectuer des fusions vertébrales ou des réparations maxillo-faciales ou pour le traitement de l'absence de consolidation des fractures (pseudarthrose). The osteogenic compositions according to the invention are used by implantation, for example, to fill bone defects, to perform vertebral fusions or maxillofacial repairs or for the treatment of the absence of fracture consolidation (nonunion).
Dans ces différentes utilisations thérapeutiques, la taille de la 30 matrice et la quantité de facteur de croissance ostéogénique sont fonction du volume du site à combler. In these different therapeutic uses, the size of the matrix and the amount of osteogenic growth factor are a function of the volume of the site to be filled.
Dans un mode de réalisation, pour un implant vertébral les doses de facteur de croissance ostéogénique seront comprises entre 0,05 mg et 8 35 mg, de préférence entre 0,1 mg et 4 mg, encore de préférence entre 0,1 mg et 2 mg, alors que les doses couramment admises dans la littérature sont comprises entre 8 et 12 mg. In one embodiment, for a vertebral implant, the osteogenic growth factor doses will be between 0.05 mg and 8 mg, preferably between 0.1 mg and 4 mg, more preferably between 0.1 mg and 2 mg. mg, while commonly accepted doses in the literature are between 8 and 12 mg.
S'agissant des utilisations en réparation maxillo-faciale ou dans le 5 traitement de la pseudarthrose, par exemple, les doses administrées seront de l'ordre de la dizaine de pg. For uses in maxillofacial repair or in the treatment of pseudarthrosis, for example, the doses administered will be of the order of ten micrograms.
Dans un mode de réalisation, les solutions de cation divalent ont des concentrations comprises entre 0,01 et 1 M, de préférence entre 0,05 et 10 0,2 M. In one embodiment, the divalent cation solutions have concentrations between 0.01 and 1 M, preferably between 0.05 and 0.2 M.
Dans un mode de réalisation, pour un implant vertébral les doses de facteur de croissance angiogénique seront comprises entre 0,05 mg et 8 mg, de préférence entre 0,1 mg et 4 mg, encore de préférence entre 0,1 mg et 15 2 mg. In one embodiment, for a vertebral implant the angiogenic growth factor doses will be between 0.05 mg and 8 mg, preferably between 0.1 mg and 4 mg, more preferably between 0.1 mg and 15 mg. mg.
L'invention concerne également le procédé de préparation des compositions selon l'invention qui comprend au moins les étapes suivantes : a) on dispose d'une matrice organique, 20 b) on imprègne ladite matrice d'une solution comprenant un facteur de croissance ostéogénique, c) on additionne à la matrice obtenue à l'étape b) une solution d'un sel soluble de cation au moins divalent d) on procède éventuellement à la lyophilisation de la matrice 25 obtenue à l'étape c). The invention also relates to the process for preparing the compositions according to the invention which comprises at least the following steps: a) an organic matrix is available, b) said matrix is impregnated with a solution comprising an osteogenic growth factor c) adding to the matrix obtained in step b) a solution of a soluble salt of at least divalent cation d) the lyophilization of the matrix obtained in step c) is optionally carried out.
Dans un mode de réalisation à l'étape c), la solution de sel soluble de cation au moins divalent est une solution de cation divalent. In one embodiment in step c), the at least divalent cation soluble salt solution is a divalent cation solution.
30 Dans un mode de réalisation les sels solubles de cation divalent sont des sels de calcium dont le contre-ion est choisi parmi le chlorure, le D-gluconate, l'oxalate, l'hydroxyde, le formate, le D-saccharate, le phosphate, le carbonate, l'acétate, le sulfate, le L-ascorbate, le L-tartrate, le L-lactate, le glutamate, l'aspartate. 35 Dans un mode de réalisation les sels solubles de cation divalent sont des sels de magnésium dont le contre-ion est choisi parmi le chlorure, le D-gluconate, l'oxalate, l'hydroxyde, le formate, le D-saccharate, le phosphate, le carbonate, l'acétate, le sulfate, le L-ascorbate, le L-tartrate, le L-lactate, le glutamate, l'aspartate. In one embodiment, the soluble salts of divalent cation are calcium salts whose counterion is selected from chloride, D-gluconate, oxalate, hydroxide, formate, D-saccharate, phosphate, carbonate, acetate, sulfate, L-ascorbate, L-tartrate, L-lactate, glutamate, aspartate. In one embodiment, the soluble salts of divalent cation are magnesium salts whose counterion is selected from chloride, D-gluconate, oxalate, hydroxide, formate, D-saccharate, phosphate, carbonate, acetate, sulfate, L-ascorbate, L-tartrate, L-lactate, glutamate, aspartate.
Dans un mode de réalisation les sels solubles de cation divalent sont des sels de zinc dont le contre-ion est choisi parmi le chlorure, le D-gluconate, l'oxalate, l'hydroxyde, le formate, le D-saccharate, le phosphate, le carbonate, l'acétate, le sulfate, le L-ascorbate, le L-tartrate, le L-lactate, le glutamate, l'aspartate. In one embodiment, the soluble salts of divalent cation are zinc salts whose counterion is chosen from chloride, D-gluconate, oxalate, hydroxide, formate, D-saccharate and phosphate. , carbonate, acetate, sulfate, L-ascorbate, L-tartrate, L-lactate, glutamate, aspartate.
Dans un mode de réalisation le sel soluble de cation divalent est le chlorure de calcium. Dans un mode de réalisation à l'étape c), on imprègne la matrice d'une solution d'un sel soluble de cation multivalent. In one embodiment, the divalent cation soluble salt is calcium chloride. In one embodiment in step c), the matrix is impregnated with a solution of a soluble salt of multivalent cation.
Dans un mode de réalisation les cations multivalents sont choisis 20 dans le groupe consitué par les cations multivalents du fer, de l'aluminium, des polymères cationiques tels que la polylysine, la spermine, la protamine, la fibrine In one embodiment the multivalent cations are selected from the group consisting of multivalent cations of iron, aluminum, cationic polymers such as polylysine, spermine, protamine, fibrin
Dans un mode de réalisation à l'étape a), on imprègne également 25 la matrice d'une solution d'un facteur de croissance non ostéogénique. In one embodiment in step a), the matrix is also impregnated with a solution of non-osteogenic growth factor.
L'invention concerne également l'utilisation de la composition selon l'invention comme implant osseux. The invention also relates to the use of the composition according to the invention as a bone implant.
30 Dans un mode de réalisation ladite composition pourra être utilisée en combinaison avec un dispositif prothétique du type prothèse vertébrale ou cage de fusion vertébrale. In one embodiment, said composition may be used in combination with a prosthetic device of the type of vertebral prosthesis or vertebral fusion cage.
Elle concerne également les méthodes thérapeutiques et 35 chirurgicales utilisant ladite composition dans la reconstruction osseuse.15 L'invention est illustrée par les exemples suivants. It also relates to therapeutic and surgical methods using said composition in bone reconstruction. The invention is illustrated by the following examples.
Exemple 1 : Préparation des implants éponge de collagène / 5 rhBMP-2 Example 1: Preparation of collagen sponge / rhBMP-2 implants
Implant 1 : 40 pl d'une solution de rhBMP-2 à 0,05 mg/ml sont introduits stérilement, dans une éponge de collagène réticulée de 200 mm3 stérile de type Helistat (Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey). La 10 solution est laissée à incuber pendant 30 minutes dans l'éponge de collagène avant utilisation. La dose de BMP-2 est de 2 pg. Implant 1: 40 μl of a solution of rhBMP-2 at 0.05 mg / ml is sterilely introduced into a Helistat-type sterile 200 mm3 cross-linked collagen sponge (Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey). The solution is allowed to incubate for 30 minutes in the collagen sponge before use. The dose of BMP-2 is 2 μg.
Implant 2 : Il est préparé comme l'implant 1 avec 40 pl d'une solution de rhBMP-2 à 0,5 mg/ml. La dose de BMP-2 est de 20 pg. Exemple 2 : Préparation des implants éponge de collagène / rhBMP-2 avec chlorure de calcium Implant 2: It is prepared as implant 1 with 40 μl of a solution of rhBMP-2 at 0.5 mg / ml. The dose of BMP-2 is 20 μg. Example 2 Preparation of Implants Collagen Sponge / RhBMP-2 with Calcium Chloride
Implant 3 : 40 pl d'une solution de rhBMP-2 à 0,5 mg/ml sont 20 introduits stérilement, dans une éponge de collagène réticulée de 200 mm3 stérile de type Helistat (Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey). La solution est laissée à incuber pendant 30 minutes dans l'éponge de collagène avant de rajouter 100 pl d'une solution de chlorure de calcium à une concentration de 18,3 mg/ml. L'éponge est prête à l'emploi après 15 minutes. 25 La dose de BMP-2 est de 20 pg. Implant 3: 40 μl of a 0.5 mg / ml rhBMP-2 solution is sterilely introduced into a Helistat-type sterile 200 mm3 crosslinked collagen sponge (Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey). The solution is allowed to incubate for 30 minutes in the collagen sponge before adding 100 μl of a solution of calcium chloride at a concentration of 18.3 mg / ml. The sponge is ready for use after 15 minutes. The dose of BMP-2 is 20 μg.
Exemple 3 : Préparation des implants éponge de collagène / rhBMP-2 avec chlorure de calcium, lyophilisés EXAMPLE 3 Preparation of Implants Collagen Sponge / RhBMP-2 with Calcium Chloride, Freeze Dried
30 Implant 4 : 40 pl d'une solution de rhBMP-2 0,05 mg/ml à 0,5 mg/ml sont introduits stérilement, dans une éponge de collagène réticulée de 200 mm3 stérile de type Helistat (Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey). La solution est laissée à incuber pendant 30 minutes dans l'éponge de collagène avant de rajouter 100 pl d'une solution de chlorure de calcium à une 35 concentration de 18,3 mg/ml. L'éponge est alors ensuite congelée et lyophilisée stérilement. La dose de BMP-2 est de 2 pg. 15 Implant 5 : Il est préparé comme l'implant 4 avec 40 pl d'une solution de rhBMP-2 à 0,5 mg/ml. La dose de BMP-2 est de 20 pg. Implant 4: 40 μl of a solution of rhBMP-2 0.05 mg / ml at 0.5 mg / ml is sterilized in a Helistat-type sterile 200 mm3 cross-linked collagen sponge (Integra LifeSciences, Plainsboro, UK). New Jersey). The solution is allowed to incubate for 30 minutes in the collagen sponge before adding 100 μl of a calcium chloride solution at a concentration of 18.3 mg / ml. The sponge is then frozen and sterilized lyophilized. The dose of BMP-2 is 2 μg. Implant 5: It is prepared as implant 4 with 40 μl of a solution of rhBMP-2 at 0.5 mg / ml. The dose of BMP-2 is 20 μg.
Exemple 4 : Evaluation du pouvoir ostéoinductif des différentes formulations Example 4 Evaluation of the Osteoinductive Power of the Different Formulations
L'objectif de cette étude est de démontrer le pouvoir ostéoinductif des différentes formulations dans un modèle de formation ectopique d'os chez le rat. Des rats mâles de 150 à 250 g (Sprague Dawley OFA û SD, Charles River Laboratories France, B.P. 109, 69592 l'Arbresle) sont utilisés pour cette étude. Un traitement analgésique (buprenorphine, Temgesic , Pfizer, France) est administré avant l'intervention chirurgicale. Les rats sont anesthésiés par inhalation d'un mélange 02 isoflurane (1-4%). La fourrure est éliminée par rasage sur une large zone dorsale. La peau de cette zone dorsale est désinfectée à l'aide d'une solution de povidone iodine (Vetedine solution, Vetoquinol, France). Des incisions paravertébrales d'environ 1 cm sont effectuées afin de dégager les muscles dorsaux paravertébraux droit et gauche. L'accès aux muscles est effectué par incision transfaciale. Chacun des implants est placé dans une poche de telle manière qu'aucune compression sur celles-ci ne puisse être exercée. Quatre implants sont implantés par rat (deux implants par site). L'ouverture des implants est ensuite suturée au moyen d'un fil polypropylène (Prolene 4/0, Ethicon, France). La peau est refermée au moyen d'une suture non-absorbable. Les rats sont ensuite replacés dans leurs cages respectives et gardés en observation durant leur rétablissement. A 21 jours, les animaux sont anesthésiés par une injection de tiletamine-zolazepam (ZOLETIL 25-50 mg/kg, IM, VIRBAC, France). The objective of this study is to demonstrate the osteoinductive power of different formulations in a model of ectopic bone formation in rats. Male rats of 150 to 250 g (Sprague Dawley OFA-SD, Charles River Laboratories France, B.P. 109, 69592 l'Arbresle) are used for this study. Analgesic treatment (buprenorphine, Temgesic, Pfizer, France) is given before surgery. Rats are anesthetized by inhalation of a 02 isoflurane (1-4%) mixture. The fur is removed by shaving over a wide dorsal area. The skin of this dorsal zone is disinfected with a solution of povidone iodine (Vetedine solution, Vetoquinol, France). Paravertebral incisions of about 1 cm are made to clear the left and right paravertebral dorsal muscles. Access to the muscles is performed by transfacial incision. Each of the implants is placed in a pocket in such a way that no compression on them can be exerted. Four implants are implanted per rat (two implants per site). The opening of the implants is then sutured using a polypropylene wire (Prolene 4/0, Ethicon, France). The skin is closed with a non-absorbable suture. The rats are then returned to their respective cages and kept under observation during their recovery. At 21 days, the animals are anesthetized by an injection of tiletamine-zolazepam (ZOLETIL 25-50 mg / kg, IM, VIRBAC, France).
Les animaux sont ensuite euthanasiés par injection d'une dose de pentobarbital (DOLETHAL , VETOQUINOL, France). Une observation macroscopique de chaque site est ensuite réalisée, tout signe d'intolérance locale (inflammation, nécrose, hémorrhagie) et la présence de tissu osseux et/ou cartilagineux est enregistrée et côtée selon le barème suivant : 0: absence, 1 : faible, 2 : modéré, 3 : marqué, 4 : important. The animals are then euthanized by injection of a pentobarbital dose (DOLETHAL, VETOQUINOL, France). A macroscopic observation of each site is then carried out, any sign of local intolerance (inflammation, necrosis, haemorrhage) and the presence of bone and / or cartilage tissue is recorded and scored according to the following scale: 0: absence, 1: low, 2: moderate, 3: marked, 4: important.
Chacun des implants est retiré de son site d'implantation et des photographies macroscopiques sont prises. La taille et le poids des implants sont ensuite déterminés. Chaque implant est ensuite conservé dans une solution de formol à 10% tamponnée. Each of the implants is removed from its implantation site and macroscopic photographs are taken. The size and weight of the implants are then determined. Each implant is then stored in a 10% buffered formalin solution.
Résultats : Cette expérience in vivo permet de mesurer l'effet ostéoinducteur de la BMP-2 en plaçant l'implant dans un muscle du dos d'un rat. Ce site non osseux est dit ectopique. Results: This in vivo experiment measures the osteoinductive effect of BMP-2 by placing the implant in a muscle of the back of a rat. This non-osseous site is said to be ectopic.
Les observations macroscopiques des explants nous permettent d'évaluer la présence des tissus osseux et de déterminer la masse des implants. Implant Présence de tissus osseux Masse des implants (mg) Implant 1 Implants non retrouvés Implant 2 3.6 38 Implant 3 4 75 Implant 4 3.2 26 Implant 5 3.3 171 Une dose de 2 pg de BMP-2 dans une éponge à collagène (Implant 1) n'a pas un pouvoir ostéoinducteur suffisant pour qu'on puisse retrouver les implants collagéniques au bout de 21 jours. Macroscopic observations of explants allow us to evaluate the presence of bone tissue and to determine the mass of implants. Implant Presence of bone tissue Mass of implants (mg) Implant 1 Implants not found Implant 2 3.6 38 Implant 3 4 75 Implant 4 3.2 26 Implant 5 3.3 171 A dose of 2 μg of BMP-2 in a collagen sponge (Implant 1) does not have sufficient osteoinductive power to be able to find the collagen implants after 21 days.
Une dose de 20 pg de BMP-2 dans une éponge à collagène 20 (Implant 2) a un pouvoir ostéoinducteur suffisant pour qu'on obtienne au bout de 21 jours des implants ossifiés avec un poids moyen de 38 mg. A 20 μg dose of BMP-2 in a collagen sponge (Implant 2) has sufficient osteoinductive power to achieve 21-day ossified implants with an average weight of 38 mg.
Pour la même dose de BMP-2 de 20 pg, l'ajout de sels de calcium dans l'éponge de collagène contenant la BMP-2 permet d'augmenter l'activité 25 ostéogénique de la BMP-2. La masse moyenne des implants 3 est deux fois plus importante que celle des implants 2 avec un score d'ossification équivalent. For the same 20 microgram dose of BMP-2, the addition of calcium salts to the collagen sponge containing BMP-2 increases the osteogenic activity of BMP-2. The average mass of the implants 3 is twice as large as that of the implants 2 with an equivalent ossification score.
Egalement pour la dose de BMP-2 de 20 pg, la lyophilisation 30 permet d'accroître l'effet du sel de calcium sur l'activité ostéogénique de la BMP-2 (Implant 5). La masse moyenne des implants lyophilisés contenant de la BMP-2 et du CaCl2 est environ quatre fois supérieure à celle des implants contenant seulement de la BMP-2 (implant 2). En outre, le score osseux est équivalent entre ces implants. Pour une dose de BMP-2 de 2 pg, la BMP-2 en présence de CaCl2 lyophilisé dans l'éponge à collagène (Implant 4) permet de générer des implants ossifiés contrairement à la BMP-2 seule à la même dose. Also for the BMP-2 dose of 20 μg, freeze-drying makes it possible to increase the effect of the calcium salt on the osteogenic activity of BMP-2 (Implant 5). The average mass of lyophilized implants containing BMP-2 and CaCl2 is approximately four times that of implants containing only BMP-2 (implant 2). In addition, the bone score is equivalent between these implants. For a dose of BMP-2 of 2 μg, BMP-2 in the presence of freeze-dried CaCl 2 in the collagen sponge (Implant 4) makes it possible to generate ossified implants in contrast to BMP-2 alone at the same dose.
10 La nouvelle formulation pouvant réduire fortement les doses de BMP-2 à administrer sans réduire l'activité ostéogénique.5 The new formulation can greatly reduce the doses of BMP-2 to be administered without reducing osteogenic activity.
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