JP2000517206A - 中枢神経系のギャップあるいは欠陥を治療する医療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、神経成長促進剤または物質を受けるよう配置された孔３または流路４などの接続部を含む１つ以上の手段２、２０、２１、２２を備え、接続部３、４からの開口７を備える基端５および末端６域を有し、基端にある中枢神経系の灰白質および白質からの神経を、基端域にある特定のマークをつけた域と結合し、末端にある灰白質および白質を末端域にある特定のマークをつけた域と結合するようマークされ、配置される、中枢神経系のギャップまたは欠陥の治療に使用する生物学的適合性材料の医療装置１に関する。神経は、孔および／または流路の配置構成および装置のマーキングによって、白質から灰白質へ方向転換することが好ましい。本発明は、装置を使用して、神経を生物学的適合性背一着剤で接続する、人間の脊髄の欠陥を回復する方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 中枢神経系のギャップあるいは欠陥を治療する医療装置 本発明は、中枢神経系のギャップあるいは欠陥の治療に使用する生物学的適合 性材料の医療装置に関する。 人間の完全な脊髄断面にわたる機能再生を促進する治療は存在しない。動物実 験（１）では、ミエリン関連蛋白質抗体で治療した成体で、不完全な脊髄損傷か らの回復が達成され、完全な損傷からの回復は新生児で実証されている（２）。 神経断片を縫合せて直す方法を発見するため、長年様々な試みがなされてきた 。多くの研究は、神経の切断端部を穏やかに近接部に引っ張り、所定の位置に固 定することができる流路または管状プロステーゼの使用に焦点を絞ってきた。 これまでのプロステーゼは、米国特許第3,833,002号、米国特許第4,759,764号 、米国特許第4,870,966号およびSE 457 598など、すべてが末梢神経のためのも のである。 本発明の発明者は、完全な脊髄のギャップを有するラットで運動能力を回復で きることを発見した。ギャップは、白質から灰白質への特定の通路へと方向転換 した複数の肋間神経移植片で架橋してあり、移植した域は酸性の繊維芽細胞成長 因子を含むフィブリン接着剤によりかつ後脊髄突起の圧迫締結により安定させる 。末梢神経と脊髄との間に神経の橋が生成されている。 治療される人に特殊な抗体を与えるか、脊髄のギャップ橋部を接続する挿入物 質に組み込むと、白質から白質および灰白質から灰白質に移植する特定の環境で も、運動能力も回復できることが判明している。 本発明は、神経成長促進剤または物質を受けるよう配置された孔または流路な どの接続部を含む１つ以上の手段を備える、中枢神経系のギャップまたは欠陥の 治療に使用する生物学的適合性材料の医療装置に関し、この装置は接続部からの 開口を備える基端および末端を有し、装置が基端で中枢神経系の灰白質および白 質からの神経を、基端域の特定のマークを施した域に結合し、末端で灰白質およ び白質の神経を末端域の特定のマークを施した域に結合するようマークされ、配 置されることを特徴とする。 装置は、基端にある中枢神経系の灰白質からの神経を末端にある灰色質の神経 に結合し、基端にある中枢神経系の白質の神経を末端にある白質の神経に結合す るようマークし、配置することができる。これは、特に、神経が一緒に成長する のを促進するため、抗体を投与した場合である。 本発明による好ましい装置では、装置または手段が、基端にある中枢神経系の 灰白質からの神経を末端にある白質の神経に、基端にある中枢神経系の白質の神 経を末端にある灰白質の神経に方向転換するようマークされ、配置される。 装置は、中枢神経系の全体的または部分的ギャップまたは欠陥の治療に使用す ることができる。これは、神経成長促進剤または物質を受け取るよう配置された 孔または流路を備える１つ以上の手段で構成され、この装置は、孔または流路か らの開口を備える基端および末端域を有する。開口および／または端部は、ギャ ップの基端にある中枢神経系の灰白質の神経を末端にある中枢神経系の白質の神 経に、末端の白質の神経を基端の灰白質の神経に容易に結合できるようマークす ることができる。 基端および末端という表現は、移植を受ける個体の頭部からの方向をそれぞれ 示す。 装置は、下行運動通路を基端の白質から末端の灰白質へ、上行通路を末端の白 質から基端の灰白質へと方向転換することが好ましい。 装置は、基端の域の第１部分にある開口と末端の域の第２部分にある開口とを 架橋する流路と、基端の域の第２部分にある開口と末端の域の第１部分にある開 口とを架橋する流路とを備えるほぼ円筒形の形状を有する１つの手段で構成して もよい。 末端域は、任意の適切な形状を有し、平面、または曲線または球形などの非平 面でもよい。 本発明の別の実施例では、装置は、ほぼ平坦または板状の形状を有する１つ以 上の手段を備えることができる。成長促進剤および／またはシュヴァン細胞およ び／または１つ以上の末梢神経を含む生物学的適合性または生分解性材料の管を 、１枚以上の板の孔に通す。神経線維または神経線維束を使用する場合は、管が 不 要なことがある。 可能な限り多くの細い神経を使用することが好ましい。以下で述べるラットを 使用した実験では、１８本の末梢神経を使用して、脊髄の１つのギャップを架橋 した。さらに多くの神経を使用できることが判明した。したがって、人間には２ ５〜１５０、好ましくは５０〜１００本の神経など、最高２００本の神経を使用 できると仮定される。 ほぼ円筒形の形状を有する１つ以上の手段、およびほぼ平坦または板状の形状 を有する１つ以上の有する装置を使用することも可能である。円筒形の形状を有 する１つの手段を、板状の形状を有する１つ以上の手段で囲むことができる。 手段は、成長促進物質で充填し、脊髄の所定の位置に入れる生物学的適合性材 料の１本以上の管でもよい。本発明は、このような管の用法にも関する。装置お よび手段は、他の形状をとることもでき、たとえば治療する対象に適するよう整 形することができる。 板のみを使用する場合は、神経束または成長促進物質で充填した生物学的適合 性材料の管をこれに通すことができる。装置は、使用する時に充填する１つ以上 の板および管を備えてもよい。 灰白質および白質の方向変換を容易にするため、手段の基端および末端それぞ れの域を、第１及び第２部分に分割する。第１および第２域は、任意の形状を有 することができる。末端域を２つの部分に単純に分割することができ、これは同 じサイズでも異なるサイズでもよい。第１域は中心域で、第２域は中心域のほぼ 周辺に位置する周辺域であることが好ましい。しかし、域は、互いに混合または 付着する１つ以上の部分を有することもでき、主部分域への接続部がある場合と ない場合とがある。 装置は、それそれギャップの両端の白質と灰白質領域に接続された基端および 末端域の第１周辺部分と第２中心部分とを有する１つの円筒形手段で構成するこ とが好ましい。一方端の周辺部分から来る流路は、円筒形の他方端の中心部分に 方向転換されて落ち着くか、その反対になる。 長距離の再生を向上させるため、１本以上の流路または神経繊維束がギャップ を通過し、脊髄のさらに下にある神経または流路の端部に挿入されるようにする ことが好ましい。したがって、装置または手段は、流路の一部が末端域ではなく 側部域で終了することができる。たとえば、神経はギャップの基端の白質に導入 され、装置の側部域に開いた流路を通って導かれる。これは次にギャップを越え てさらに下へと白質を通って灰白質中へと導入される。 装置の手段はマークしてもよい。基端域の第１部分は、図１ａおよび図１ｂに 図示するように、末端域の第１部分と同じ方法でマークしてもよい。 装置が円筒形手段を備える場合、両端域の第１（周辺）部分を第２（中心（部 分とは異なる方法で、たとえば脊髄の色に対応する白と灰色でマークすることが できる。装置が横方向の端域と、脊髄の横域の白色および灰色ゾーンと同じサイ ズの第１部分および第２部分とを有する場合、脊髄のマーキングは不要なことが ある。 別の実施例では、図２の手段２１のように、手段の基端域の第１部分は、末端 域の第２部分と同じ方法でマークされ、基端域の第２部分は末端域の第１部分と 同じ方法でマークされる。このマーキングは、１枚の板しか使用しない場合は実 際的でないことがある。しかし、マーキングせずに１枚以上の板を使用すること も可能である。 灰白質は、白質に囲まれた太いＨまたは蝶々の形状で脊髄の中心に位置する。 第１および第２域がそれぞれ、多少中枢神経系の白質および灰白質のパターンと 一致する場合、神経束または流路の交差は少なくなる。さらに、異なる域間の切 り替えが手段の断面域の同じ半分または領域で生じる場合、交差はさらに少なく なる。したがって、切り替えは特に脊髄の同じ左側（図４Ｅ）または右側の領域 で行われる。 装置は、ラットの実験で行ったように、白質から灰白質への切り替えをほぼ脊 髄の同じ左側または右側部分で実施するため、垂直方向の線（たとえば装置が板 状の形状を有する場合）または域（たとえば装置が円筒形の形状を有する場合） でマークしてもよい（図４Ｅ）。 板の形状の２つの手段を使用する場合、これは以下のように配置してもよい。 第１板は、ギャップの基端の近くに配置され、第２板はギャップの末端の付近に 配置されるものとする。第１および第２板の基端および末端域は、異なるマーク を施した第１および第２部分、たとえば両方の板の白色第１域および灰色第２部 分を有することができる（図３参照）。第１板の末端域の第１部分にある開口お よび第２板の基端域の第２部分にある開口を、例えば１からｎなどの数字でマー クすることができる。第１板の末端域の第２部分にある開口および第２板の基端 域の第１部分にある開口は、例えばｎ＋１からｎ＋ｍという異なる数字でマーク する。 マーキングは、異なる生物学的適合性着色物質または異なるパターンの形態で もよい。 本発明によると、白質から灰白質への方向転換を、特殊な抗体を使用した白質 と白質および灰白質と灰白質の直接結合と組み合わせることも可能である。この ような装置は、抗体を使用した隔離域に結合された一部の神経のみ方向転換しな いため、第２部分と同じ方法でマークされた第１部分の隔離域、およびその逆を 含むことができる。 成長促進剤は、灰白質または白質、好ましくは白質を成長させる任意の薬学的 に容認できる材料または物質でよい。これは、例えば成長因子など、その破片ま たは誘導体など、神経成長増強剤でよい。神経繊維束の軸索または末梢神経およ びシュヴァン細胞など、１本以上の繊維を使用してもよい。神経は、単繊維束お よび多繊維束の両方でよい。上述の材料および物質の混合物を、場合によっては 神経の成長にマイナスの影響を与えない接着剤とともに使用することもできる。 材料は、治療される個体から得るか、同じまたは他の種の他の個体から得ること ができる。 肋間神経などの肋から得た神経は、治療される個体から採取され、部片に切断 することが好ましい。これらの神経部片またはその部分は、装置の孔または流路 に挿入される。可能な限り多くの神経を有することが好ましい。というのは、生 成される架橋が多いほど、より多くおよび良好な機能が回復される可能性が高い からである。１から１００、好ましくは９から７５、特に１５から４０本の神経 線維束を使用することができる。 孔および流路は、円形、楕円形または正方形など、任意の横方向の断面形状を 有することができる。これは、円形または楕円形の内腔を有するおおよそ管状で あることが好ましい直径は１μｍから５ｍｍでよい。末梢神経線維の目に見える 束を、約０．２ｍｍ〜３ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜２ｍｍの直径を有する流路に挿 入することが好ましい。 装置は、成長促進剤なしに出荷し、例えば移植する個体からの末梢神経または シュヴァン線維などと一緒に使用することができる。しかし、成長促進剤を有す る装置を、場合によっては輸送および保管中または患者の体内にある間に、材料 への細菌性および免疫学的影響を防止する薬品または物質と一緒に出荷すること も可能である。装置は、生態影響新熱帯因子などの成長因子、例えば装置の材料 または孔および／または流路に組み込まれるＦＧＦなどを含んでもよい。成長因 子は、基端または末端方向に増加する勾配濃度で存在してもよい。それぞれ白質 および灰白質から得た神経を保持する空間には、異なる勾配を使用することがで きる。 装置および手段は、任意の形状を有することができる。例えば、横断面は円形 、楕円形、正方形または長方形でよい。これは移植を受ける個体の脊髄のギャッ プの横断面とほぼ同じ形状および面積を有することが好ましい。個体のサイズは 脊髄のサイズに影響を与える。さらに、脊髄は、腕および脚部への神経が出る領 域で太くなっている。完全なギャップまたは部分的なギャップを治療することも 可能である。これを考慮し、手段が板状または円筒形の形状を有することを考慮 し、装置は様々なサイズで生産することができる。脊髄の方向の長さは、約０． ２ｃｍから５ｃｍ、好ましくは０．５ｃｍから４ｃｍでよい。装置の長さは、こ れを構成する各手段の長さによって決まる。装置および手段の横方向の面積は、 約０．３ｃｍ²から約４ｃｍ²まで変化してもよい。 本発明は、生物学的適合性材料の装置を神経またはシュヴァン細胞、および場 合によっては成長促進剤および生物学的適合性接着剤で充填し、脊髄の白質を灰 白質に接続することを含む、人間の脊髄の欠陥を回復する方法にも関する。特殊 な抗体を使用する場合は、白質から白質へ、および灰白質から灰白質へ神経を結 合することも可能である。 中枢神経系の質を結合する２つの異なる方法を組み合わせ、同じ種類の質（つ まり白質と白質、灰白質と灰白質）への一部の神経を、白質から灰白質への他の 神経と結合することも可能である。 装置は、例えばポリエチレン・ビニルアセテート（ＥＶＡ）などの生物学的適 合性材料、または例えばポリビニルピロリドン、ポリ酸化エチレン（ＰＥＯ）、 ポリウレタン、アクリレート、またはその混合物などの生物学的適合性ヒドロゲ ルで構成してもよい。アクリレートはメタクリレートまたはハイドロエチルメタ クリレートを含むことが好ましい。 あるいは、生物再吸収性または生物吸収性の生物学的適合性ポリマーで構成し てもよく、例えばポリ無水物、ポリエステル、またはその混合物、ポリαヒドロ キシ酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、およびイプシロ ン・カプロラクトンなどの他のポリエステルと共重合した前記ポリマー、例えば ＭＡＸＯＮ（American Cyanamid Company，Wayne NJ．07470，USA）縫糸の共重 合体などのグリコール酸と炭酸トリメチレンが結合した共重合体、ポリジオキサ ノン、ジオールおよび琥珀および／または蓚酸から形成したポリエステル、同形 の共重合蓚酸およびポリ（アルキレン）蓚酸、非対称で置換された１．４−ジオ クサン−２．５−ジオンから形成されたポリマーなどである。 シリコン、コラーゲンなどの結合組織線維、ポリグリコール酸、コラーゲンと グリコサミノグリカンで形成された化合物を使用することもできる（米国特許第 4,280,954号参照）。 装置の材料は、例えば血管が装置内へと成長するのを促進するため、体液およ び物質に浸透性であることが好ましい。材料は、神経繊維を所定の位置に保持し 、維持するための品質を有さなければならない。コラーゲンなどの結合組織繊維 が適している。 装置は、可撓管を使用し、その周囲に生物学的適合性材料を成形することによ って生成してもよい。可撓管は、基端の第１域から末端の第２域へ、およびその 逆の流路の方向を転換して、白質から灰白質へ方向転換する流路を生成するため に曲げられる。次に、管を装置から引き抜く。 手段の外側または手段間で白質から灰白質へと方向を転換するための板などの 装置は、WO90/05552に記載されたように生産することができる。 装置は、流路に糸を挿入して出荷することが好ましい。使用時には、神経の束 を糸に結んで、流路を通す。使用時には、神経束またはシュヴァン細胞および／ または他の神経成長促進剤を含む生物学的適合性材料を備える装置は、１つ以上 の成長因子を含む生物学的適合性接着剤で処置する。 本発明により使用する接着剤は、５０〜２００ｍｇ／ｍｌ、好ましくは１００ ｍｇ／ｍｌの線維素原および０．２〜２０μｇ／ｍｌ、特に１〜５μｇ／ｍｌ、 特に２．１μｇ／ｍｌのＦＧＦ（酸性線維芽細胞成長因子）を含むフィブリン接 着剤であることが好ましい。 フィブリン接着剤は、フィブリノゲンの濃度が乾燥物質１１５〜２３２ｍｇで 、フィブリノゲンが６５〜１１５ｍｇの人間の血漿蛋白質留分および第VIII因子 の活性が４０〜８０Ｕの人間の血漿蛋白質留分とを含むバイアルＡと、１０００ ＫＩＵのウシ肺アプロチニンを含む１ｍｌの溶液で構成されたアプロチニン溶液 のバイアルＢと、トロンビンの活性が４００〜６００ＩＵの人間の血漿蛋白質留 分を含む４．９〜１１．１ｍｇの乾燥物質で構成されるトロンビンのバイアルＣ と、１４．７ｍｇの塩化カルシウム２Ｈ₂Ｏ（40mmol）を含む２．５ｍｌの溶液 で構成される塩化カルシウム溶液のバイアルＤを含む二重シーラント成分（Beri ngplast R P，Behring，Behringwerke AG，Margburg，Germany）を有するフィブ リノゲン系化合物でよい。 供給業者の助言に従い、使用時にバイアルＡにＦＧＦを加える。 次に、本発明について、図面を参照しながら説明する。 図１ａは、本発明の実施例およびギャップにおける中枢神経系の端部の斜視図 で、中枢神経系の通路は方向転換されている。 図１ｂは、通路が白質から白質へ、灰白質から灰白質へと再結合されている本 発明の別の実施例の斜視図である。 図２は、２枚の板で構成される本発明による装置を上から見た図である。 図３は、神経を板に通すのを容易にするために、板に数字でマークを施せるこ とを示す、図２と同様に上から見た図である。 図４Ａから図４Ｆは、ラットの脊髄の移植結果を示し、図４Ａ〜図４Ｃは、脊 髄区を通る区間の染色を示す顕微鏡写真で、図４Ｄは後脚の機能を示し、図４Ｅ は白質と灰白質の神経架橋の概略図で、図４Ｆは動物のデータの要約である。 図５Ａから図５Ｆは、実験動物からの形態学的な経時的ビデオフレームを示す 。 図１の装置１ａでは、手段２は第１部分８および第２部分９を有する基端域５ および末端域６を伴う円筒形の形状を有する。基端および末端５および６の第１ 部分８および第２部分はそれそれ白く、陰がつけてある。装置は流路４を含み、 図にはそのうち３本を示す。１本の流路４は基端域５の第１部分８から末端域６ の第２部分９へと通じる。別の流路は基端域５の第２部分９から末端域６の第１ 部分８へと通じる。流路４の一方は、中枢神経系のギャップの末端を通って短絡 し、適切な角度で白質を通って灰白質中へと中枢神経系のさらに下に導入される ため、装置の側部域１４にある開口７で終了する。流路は神経束（図示せず）が 通る。 異なる方法でマークされた部分を有する端部域は、例えば基端域５の白い第１ 部分８から出た流路が基端ギャップ１０の端部域の白質１１に挿入されることを 見やすくする。装置の末端６にある灰色の第２域９から出た流路は、末端ギャッ プ１２の端域の灰白質１３に挿入される。対応して、装置の端部域５および６の 白い第１部分８および灰色の第２部分９から出た他の流路は、同じ色を有する中 枢神経系ギャップの端部域の質に挿入される。図１の装置では、基端の白質から の下行運動通路は末端の灰白質と結合され、末端の灰白質からの上行通路は矢印 に従って基端の灰白質と結合された。 図１ｂの装置は、神経材料の成長を促進することができる特定の抗体などの材 料と一緒に使用するためのものである。したがって、通路は方向転換する必要が ない。装置は、２本の流路４が基端域５の第１部分８から末端域６の第１部分８ へと通じるよう図示された１つの手段２０を備える。別の流路４は、基端域５の 第２部分９から末端域６の第２部分９へと通じるよう図示されている。したがっ て、方向転換は行われない。図１ｂの装置は、ギャップを通って短絡し、さらに 下の中枢神経系（図示せず）に導入されるよう側部域１４の開口で終了する流路 も有することができる。 図２は、点線に従って通ることができるシュヴァン細胞などの成長促進剤で充 填された神経束または管が通る孔３を有する２枚の板の形態である、２つの手段 ２１および２２で構成された装置１の基端および末端域を示す。２枚の板の基端 および末端が図示されている。板２１、２２は、正しい順序で配置し、基端が患 者の頭部を向くため、それぞれＩＰおよび２Ｐとマークされている。「１Ｐ」と マークされた第１板２１の基端５は白い第１部分８’および灰色の第２部分９’ を有して、管または神経束を基端中枢神経系ギャップの白質および灰白質に後に 挿入する箇所を示す。第１板の末端６は、第１板から出た神経を通る方向を決め るためマークされ、第１部分８’が灰色、第２部分９’が白色である。第２板２ ２の基端５は、白質から灰白質へと方向を転換するため、第１板の右側部分から 神経を受けるようマークされる。したがって、基端５の第１部分８は白色で、第 ２部分９は灰色であり、第２板の末端６の第１部分８および第２部分９はそれぞ れ、同じ方法で白色および灰色でマークされる。板は場所を変更することができ るが、そのような場合、白色域から灰色域へと交差は板間ではなく第２板の後で 行われる。使用時には、接着剤は板間で挿入場所または脊髄中に配置する。 図２のように、第１板の基端域の第１および第２部分を白色および灰色でマー クすることも可能であるが、第１板の末端の域および第２板の基端域をマークす る代わりに、図３で示すように、通る方向を決定するため、それらの域の孔３に 数字を施してもよい。 孔にマークおよび数字を施す場合、管または神経束の交差を回避するか最小限 に抑え、白質と灰白質との間の方向転換を装置および脊髄の同じ左側または右側 部分に維持することもできる。 Test showing Spinal Cord Repair in Adult Paraplegic Rats and Partial R estoration of Hindlimb Function(Science，１９９６年７月、印刷中）。 成体ラットの完全な脊髄ギャップは、白質から灰白質へと個々の通路を方向転 換する複数の肋間神経移植で架橋され、移植域は酸性線維芽細胞成長因子を含む フィブリン接着剤および後棘突起の圧迫性結紮法で安定させる。後脚の機能は、 ２つの一般に容認されているスコア・システムで評価して、最初の６ヶ月で徐々 に改善した。皮質脊髄路は、移植域を通って腰膨大部まで再生し、幾つかの延髄 脊髄通路もそうであった。これらのデータをまとめると、脊髄損傷で可能性のあ る修復戦略が示唆される。 曖昧さを避け、もっとも過酷な診療のシナリオをモデル化するため、Ｔ８で脊 髄を５ｍｍ除去したことも含め、脊髄を完全に外科的に離断した成体ラットで研 究した。脊髄の切除部片の組織学は、完全な離断を実証した（図４Ａ）。次に、 修復戦略に進んだ（３）。末梢神経の移植を用いて（４）脊髄のギャップを架橋 し（図４Ｂ、図４Ｃおよび図５Ｂ）、複数の細い神経の移植（１つのギャップを 架橋するのに１８本の神経）が、これより少なく太い神経を使用する場合より精 密さが良好になることが判明した。軸索の再生を阻止する乏突起神経膠細胞蛋白 質を回避するため（５）、再生通路を非許容白質から許容灰白質へと経路変更し た（６）。このように末梢神経の架橋は、ラットの下行および上行通路の特定の 解剖学的性質を考慮して（７）、下行通路を基端白質から末端灰白質へ、上行通 路を末端白質から基端へ方向転換した（図４Ｅ）。病巣域と末梢神経の橋を安定 させるため、移植域を神経線維の成長を損なわないフィブリン系組織接着剤で充 填し（８）、結紮法によって背屈状態で脊柱を固定した。 酸性ＦＧＦはふつうの脊髄成分である（１０）。シグナル配列が欠けているの で、細胞内で隔離され、損傷の後にのみ放出されると考えられる。したがって、 ＦＧＦは修復に関わることができる（１１）。これはグリオーシスを低下させ、 脊髄移植の神経細胞発達を向上させもする（１２）。ＧＦＧをフィブリン接着剤 に混合すると、ゆっくり放出することができる（１３）。 動物を時間をかけて追跡し、機能回復の徴候を調べ、ＣＢＳ（１４）およびＯ ＦＷＳ（１５）を使用した２人の独立した目隠しの観察者が評価した。重要な反 応はビデオに記録した。５段階の手順にかけた動物の後脚の機能は有意に改善さ れ、これは術後３週間から始まり、観察した年を通じて継続した（図４Ｄ）。片 側を治療した動物も改善したが、その程度は低かった。４つの異なる対照群（離 断のみ１４、脊髄除去のみ５、白質と白質の架橋３、ＦＧＦの除去２）も改善し なかった（図４Ｄ）。改善は、後脚の機能的姿勢の外観（通常は股関節部の屈曲 、次に膝、次にくるぶしの背屈）として現れた。対照群では、後脚は伸張したま まで、外旋した。改善は６つのケース（２８％）で対称的であり、その他は非対 称的であった。歩行運動には側対歩歩行ではなく速足が関与した（図５Ｈ〜図５ Ｊ）。後脚は体重の一部を支持し、動作は３つの主要関節で認められた。このよ うな動作は、対照群のいずれにもみられなかった。完全に治療した両群の接触プ レーシング・スコアに統計的に強いプラスの影響も見られ（図４Ｄ）、これは機 能回復が皮質脊髄路に関わることを示唆した（２）。 感覚運動皮質から追跡する順行性小麦胚凝集素カラシペルオキシダーゼ（ＷＧ Ａ−ＨＲＰ）および腰膨大部から追跡した逆行性ＷＧＡ−ＨＲＰを使用して、線 維路の再生を詳細に記録した（図１Ｆ、１６）。脊髄および脳を分析し、カウン トした神経細胞体でラベル付けした（１７）。植え付けた域からの切片を、クレ シルバイオレットまたは神経細糸および神経膠線維酸性蛋白質（ＧＦＡＰ）に対 する抗体で分析し、形態学的性質、橋の神経繊維、およびグリオーシスの程度を 詳細に記録した。順行性の追跡は、基端断端の後索中を下行し、架橋した移植片 を横断して末端断端の基端部分の灰白質に到達する繊維にラベルを付けた１匹の 治療動物（図４Ｆ、図５Ｅ、図５Ｆ、図５Ｇ）で例証する。後索と後灰白質の境 界面で下行し、腰膨大部の実質的なゼラチン質に隣接する領域にある後角の後内 面に沿って終了した。ラベル付けした繊維は、このように齧歯動物の皮質切除研 究（７）で示されたように、ラットの皮質脊髄路の通路に対応する域で見られた 。逆行性追跡（図４Ｆ）で分析した他の４匹の動物では、ラベル付けした繊維が 架橋移植片を横断し、Ｔ１１、Ｔ１１−１２、Ｔ１２またはＬ１−２への灰白質 で見られた。４匹の離断した対照動物および１匹の白質から白質へ架橋しＦＧＦ を加えた動物では、皮質脊髄路は末端脊髄断端に到達していなかった。対照群の 逆行性追跡は、末端断端への接続がないことを示した（図４Ｆ）。 ＷＧＡ−ＨＲＰを損傷した腰髄に適用すると、治療した動物３匹のうち２匹で 、大脳皮質の両側で後脚運動野の層III−Ｖにある運動ニューロンがラベル付け された（図５Ａ）。ラベル付けされたニューロンは、治療した動物全部の背側被 蓋、赤核の下肢野、網様核および縫線核でも観察された。少数の縫線核が、離断 した対照動物３匹（細胞８個）とＦＧＦのない移植動物１匹（細胞５６個）でラ ベル付けされていた。５段階の処置を受けた動物では、無数の縫線核がラベル付 けされていた。したがって、皮質脊髄路や他の脊柱上ニューロンを含む再生下行 軸索の有意の数が、機能回復には必須のようである。後脚機能が改善された動物 は、脊髄の中心パターン発生部への運動開始および随意歩行変更回路の両方が再 生された証拠を示し（１８）、これらの再結合によって動物がその後脚を部分的 にコ ントロールできることを示唆した。機能回復の程度は、運動神経繊維系の再生程 度と相関があるようであった（図４Ｆ）。ＧＦＡＰ−免疫組織化学は、Ｃ１対照 群は嚢胞が大きくて、脊髄断端間のＧＦＡＰの乏しいギャップが広く（４．７± ０．８６ｍｍ、ｎ＝５）、完全な修復戦略を受けた動物はＧＦＡＰの乏しいギャ ップがはるかに短い（０．７±０．１９ｍｍ、ｎ＝４；ｐ＜０．００１、ＡＮＯ ＶＡ）ことを実証した。後者の群の架橋移植片は、神経細糸の豊富な免疫反応性 を示した。研究者は、動物の脊髄損傷の様々なモデルを研究してきた。片側切断 、挫傷、圧迫および様々な化学的および機械的な部分的損傷などの不完全な脊髄 損傷は、反応性および代償性変化に関する貴重な情報を生み出したが、これらの モデルの幾つかは、切断軸索の再生による機能回復の研究にはそれほど適してい ない。我々の手順は、錐体路軸索の再生、後脚運動および体重支持を含め、完全 離断した成体ラットの脊髄を有意の程度まで構造および機能的に回復できること を示した。我々の技術が慢性の対麻痺状態や人間にどの程度適用できるかは、ま だ調査しなければならない。 図の凡例 図４は、（Ａ）除去した脊髄区を通したクレシルバイオレットで染色した横断 面を示す顕微鏡写真。バーは２５０μｍ。（Ｂ）はクレシルバイオレットで染色 した、修復接合部の矢状断面。神経架橋移植片に留意されたい。囲んだ部分は、 方向転換された薄束（上部）および基端（左）と末端断端（右）の間の後皮質脊 髄路（下部）を示す。バーは１０００μｍ。（Ｃ）は神経細糸蛋白質７０，００ ０へのＭＡｂで免疫性染色した隣接切片。肋間神経の橋には無数の神経線維があ る。バーは２００μｍ。（Ｄ）は７つの異なる群の後脚機能（３参照）。後脚は 、（傾斜面試験を除き）別個に評価して、非対称回復を識別した。動物のスコア は、後脚スコアを平均化して作成した。開放された領域の歩行（上パネル）は、 ５分の試験期間中の動物の全体的な運動能力を測定した。治療群（ＢＲＤａＦＧ ＦとII）では、３週間後以降、スコアは対照群（Ｃ１＋Ｃ２）より有意に改善さ れた（Mann-Whitney）。片側治療動物（ＵＲＤａＦＧＦ）は、術後６ヶ月で見て 、改善の程度はこれより低かった。ＣＢＳで示される機能欠損のパーセンテージ を、中間パネルに示す。５段階の処置を受けた動物は、脊髄の離断しかしていな い動物（Ｃ１）および軸区を除去した動物（Ｃ２、ＡＮＯＶＡ）の両方と比較し て、大幅に改善された。接触プレーシング・スコア（下パネル）は、皮質脊髄路 の機能回復を示し、６ヶ月までは対照群より５段階の処置を受けた動物の方が大 幅に良好である（Mann-Whitney）。****はＰ＜０．０００１、***はｐ＜０．０ ０１、**はｐ＜０．０１、*はｐ＜０．０５である。（Ｅ）は白質から灰白質へ の神経橋の概略図である。肋間神経の部片を使用して、脊髄断端ＴｈVII、ＴｈI X間の通路を再接続し、方向転換した（第７および第９胸部部分）。各方向転換 時一つから３つの肋間神経を用いた。（Ｆ）開放された領域の歩行の評価とＨＲ Ｐ追跡データとの両方を集めた動物からのデータの要約。追跡結果は、０（陰性 ）から１０（正常）にランク付けすると、完全に修復した動物は対照群とは大幅 に異なる（ｐ＜０．００１、Mann-Whitney）。 図５は、実験動物からの形態学的な経時的ビデオフレームである。（Ａ）は５ 段階の措置から１年後および逆行性ＷＧＡ−ＨＲＰから４８時間後の、腰膨大部 から追跡したラットの大脳皮質（ブレグマから１ｍｍ後ろ）のテトラメチルベン ジジンの組織化学。バーは１００μｍ。（Ｂ）治療したラットの４ヶ月後の架橋 域のクレシルバイオレット染色断面。１５本の神経束（＊）および血管（０）に 留意されたい。バーは６００μｍ。（Ｃ〜Ｇ）は正常なラット（Ｃ、概略的にＤ で示す）および手術から３ヶ月後の治療ラット（ＦおよびＧ、概略的にＥで示す ）の感覚運動皮質に注入後のＷＧＡ−ＨＲＰの順行性移送。架橋域（Ｆ）の矢状 断面は、架橋移植片（＊）を横断して末端断端（右）に到達するラベルの付いた 繊維を示す。切片（○）の浮動性処置の間に、一部の組織が失われた。腰膨大部 （Ｇ）の横断面は、後索と白／灰白質の境界面にあって、有意のゼラチン質と隣 接するラベルの付いた繊維を示す。バーはＣおよびＧで２００μｍ、Ｆで５００ μｍ。（Ｈ〜Ｊ）は完全な５段階の処置を受けたラット３匹の経時的ビデオフレ ーム（各フレームの感覚は０．１２秒）。（Ｈ）は３ヶ月後の動物。後脚が前方 歩行中に体重を支持できることに留意されたい。この動物は足指を引きずってい ない。（ＩおよびＪ）は術後１年（Ｉ）または３ヶ月（Ｊ）で４５度の傾斜面を 上るラット。後脚が部分的に体重を支持し、３つの主要関節全部で動作を示した 。側対歩または４本の肢のランダムな動作ではなく速足が認められた（データは 図示せず）が、Ｉの歩行中には後脚の足指を引きずった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．神経成長促進剤または物質を受けるよう配置された孔（３）または流路（ ４）などの接続部を含む１つ以上の手段（２、２０、２１、２２）を備え、接続 部（３、４）からの開口（７）を備える基端（５）および末端（６）域を有する 中枢神経系のギャップまたは欠陥の治療に使用する生物学的適合性材料の医療装 置（１）であって、装置が基端にある中枢神経系の灰白質および白質からの神経 を、基端域にある特定のマークをつけた域と結合し、末端にある灰白質および白 質を末端域にある特定のマークをつけた域と結合するようマークされ、配置され ることを特徴とする装置。 ２．装置（１）が、基端にある中枢神経系の灰白質からの神経を末端にある灰 白質の神経と結合し、基端にある中枢神経系の白質の神経を末端にある白質の神 経と結合するようマークされ、配置されることを特徴とする、請求項１に記載の 医療装置。 ３．装置（１）が、例えばマークをつけるか、接続部（４）を方向付けること によって、基端にある中枢神経系の灰白質の神経を末端にある中枢神経系の白質 の神経と、およびその逆に結合するようマークされ、配置されることを特徴とす る、請求項１に記載の医療装置（１）。 ４．手段（２、２０、２１）の基端（５）および末端（６）の域が、脊髄の白 質に接続される第１部分（８）と、脊髄の灰白質に接続される第２部分（９）と に分割されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の手段（ ２、２０、２１）。 ５．第２部分（９）が中心域で、第１部分（８）が中心域のほぼ周囲に位置す る周辺域であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の手段 。 ６．手段（２）が、基端（５）の域の第１部分（８）にある開口（７）と末端 （６）の域の第２部分（９）とを架橋する流路（４）と、基端（５）の域の第２ 部分（９）にある開口（７）と末端（６）の域の第１部分（８）にある開口（７ ）とを架橋する流路（４）とを備えることを特徴とする、請求項１、３から５の いずれか１項に記載の手段。 ７．手段（２０）が、基端（５）の域の第１部分（８）にある開口（７）と末 端（６）の域の第１部分（８）にある開口（７）とを架橋する流路（４）と、基 端（５）の域の第２部分（９）にある開口（７）と末端（６）の域の第２部分（ ９）にある開口（７）とを架橋する流路（４）とを備えることを特徴とする、請 求項１、２、４から５のいずれか１項に記載の手段。 ８．長手方向に側域（１４）を生成する、直径ｄおよびｄより大きい長さｌを 有する開口（７）を有し、１本以上の流路（４）が側域（１４）の開口（７）で 終了するよう配置される、請求項１から７のいずれか１項に記載の手段。 ９．ほぼ円筒形の形状を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか １項に記載の手段（２、２０）。 １０．ほぼ平坦または板状の形状を有することを特徴とする、請求項１から４ のいずれか１項に記載の手段（２１、２２）。 １１．装置が、ほぼ平坦または板状の形状を有する１つ以上の手段（２１、２ ２）と、場合によっては成長促進剤で充填されて孔を通る管とを備えることを特 徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置（１）。 １２．ほぼ円筒形の形状を有する手段（２、２０）と、ほぼ平坦または板状の 形状を有する１つ以上の手段（２１、２２）とを備えることを特徴とする、請求 項１から１１のいずれか１項に記載の装置（１）。 １３．成長促進剤を含むことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項 に記載の装置（１）。 １４．請求項１から１３のいずれか１項に記載の生物学的適合性材料の装置を 、神経および／またはシュヴァン細胞で、および場合によっては成長促進剤、生 物学的適合性接着剤および抗体で充填するステップと、脊髄の神経を接続するス テップとを含む、人間の脊髄の欠陥を回復する方法。