JP2011500237A - 内臓または体腔壁の欠陥を治療するための再生性の生体機能性コラーゲン生物基質の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2007年10月30日に出願された米国仮特許出願第60/983,776号(これは、全ての目的のために、参考として本明細書に援用される)の本出願であり、かつそれへの優先権の利益を主張する。
ここで図面を参照して、図1は、患者の胸部構造の関連側面を示す。患者100の肺110は、内臓胸膜120に隣接し、被覆される。この内臓胸膜は、肺に直接付着し、胸壁150に隣接し、胸膜腔の内側を覆う外部体腔壁胸膜140によって包囲される。ここで示されるように、胸壁150は、肋骨152および肋間筋154を含む。
一部の実施形態に従って、「多層コラーゲンフォイル生物基質」または「コラーゲン生物基質」あるいは「コラーゲンフォイル」という表現は、非コラーゲン構成要素を除去し、顕微鏡レベルの多層薄層構造でコラーゲン原線維のシートを形成するように処理される、自然コラーゲン原線維の生物基質(例えば、生体適合性および生体機能性材料の基質)を意味する。多層コラーゲンフォイルは、非コラーゲン構成要素を除去し、顕微鏡レベルの多層薄層構造でコラーゲン原線維のシートを形成して、同一の物理特性を有するように処理される、ウシ、ヒツジ、ブタ、ウマ、またはヒト源の任意の供給源に由来し得る。コラーゲンフォイル生物基質は、一部の実施形態に従って、電子顕微鏡を走査することによって決定可能であるように、実質的に無孔である。
一部の実施形態に従って、コラーゲンフォイルは、細胞構成要素を除去し、コラーゲン原線維のシートを形成するように処理されるコラーゲン原線維の生物基質である。製造プロセス中に、例えば、第WO04/108179号または第WO07/137839号で説明されるように、コラーゲン原線維は、溶液外の原線維沈殿物として自然に架橋され、コラーゲンフォイルを形成する。コラーゲン原線維を化学物質または放射線と架橋することとは異なり(例えば、イオン化または紫外線照射)、コラーゲン原線維の自然架橋を可能にすることによって、それらの生物機能性を保証し、再生を加速させ、コラーゲンフォイル生物基質が組織と接触した後の再吸収時間を短縮することができる。コラーゲン原線維と化学物質または放射線との架橋は、結果として再吸収時間、または非吸収であっても封入および瘢痕形成を増大させ得る。一部の実施形態において利用されるコラーゲンフォイル生物基質の原線維の自然架橋は、自然な生理学的手段で生じる。第1に、この自然架橋は、非共役相互作用(例えば、van der Waalsまたは双極子同士の相互作用)を経由するか、またはコラーゲン分子のアミノ酸側鎖間に容易に解離できるSchiffベースの結合を形成することによる。コラーゲンの分子間架橋は、物理的および化学的安定性に関与する。コラーゲン架橋の形成において鍵となるステップは、利心またはヒドロキシリシン残基の酵素変換に依存し、アルデヒド、アリシン、よびヒドロキシアリシンを生じる。これらのアルデヒド基は、反応性アミノ基と同時に反応して、不安定なアルジミン結合(例えば、−CH=N−)を有する不安定なあるドール縮合産生物を含む、Schiffベースの構成要素の形成をもたらす。そのため、産生物の原線維は、例えば、弱酸で処理することによって解離され得る。例えば、化学的架橋剤の使用から生じる弱酸架橋は、安定した共役的架橋部分の存在から検出することができる。一般に、これは、Schiffベースの試薬(例えば、グルタルアルデヒド)を使用することによって達成され、Schiffベースの反応産生物を形成した後、Amadori再配置または還元状態のいずれかによって結合を安定化させる。さらに、コラーゲンは、様々な二機能カルボジイミド試薬によって架橋することができる。放射線の使用により生じる架橋は、放射線照射中に生成される遊離基部分の反応によってもたらされる、コラーゲン原線維間の安定した共有結合の存在によって検出することができる。一方、生物基質産生物中の原線維は、任意の安定した共有結合と実質的に非架橋であり、化学的または放射線的方法で処理されていない。したがって、生物基質産生物中の原線維間の任意の関連は、実質的に非共有であるか、または容易に可逆であり、安定して架橋されない。シアンアミド、グルタルアルデヒド、ホルムアルデヒド、アクリルアミド、カルボジイミドジオン、ジイミデート、ビスアクリルアミド等の化学物質は、過去に、化学的架橋コラーゲン原線維に利用されていた。しかしながら、そのような化学物質の使用は、コラーゲンフォイル生物基質内に残存する化学物質と内臓組織との不慮の接触に関連する毒性リスクを生じ得る。それによって、沈殿プロセスは、架橋化学物質の毒性リスク、およびコラーゲン原線維と化学物質または放射線との架橋に関連する再吸収時間の延長を回避する。
以下の実施例は、内臓胸膜血管の修復に使用される内臓胸膜代用物として、および内臓胸膜再生用の生物基質としての適切性について、コラーゲンフォイルを評価するためのブタの実験結果を提示する。実験には、体重約35kgのランドレースブタ5匹を使用した。動物実験は、イタリアカトリック大学の倫理委員会の権限によって正式に承認された後で行った。この種およびこの体重の選択は、ブタ肺実質がヒトの肺実質と類似するためである。動物の寸法によって、通常ヒトに使用される手術器具の使用が可能になり、ヒト被験体に理想的な動物モデルとして作用する。手術前5日間、「ホーリーハート大学(ローマ)の実験動物施設」で調製した。介入の日に、以下の手順で動物に全身麻酔をかけた。
アトロピン0.02mg/kg+ケタミン15mg/kg+ジアゼパン0.1mg/kgの筋肉内注射による事前麻酔、マスクを用いてO2およびイソフルラン2%蒸気の麻酔導入、気管内挿管およびO2およびイソフルオラン1.5%蒸気の維持、臭化パンクロニウム(0.1mg/kg e.v.)による筋弛緩。
麻酔導入後、動物を側位で維持し、第4肋間腔上で水平開胸を行った。図13に示されるように、内臓胸膜を損傷し、出血および空気漏出を得た。次いで、コラーゲン生物基質の断片をサイズ(測定3.5x2.5cm)に切断し、滅菌0.9%生理食塩水中に5分間浸漬して、図14に示されるように、損傷した内臓胸膜に適用した。欠陥を閉合するため、胸膜全体縁の下の全周で移植片を折り込み、フィブリンシーラントで封止して所定の位置に保持し、水密性または液密性閉合を確認した。コラーゲン生物基質は、粉砕されたウマアキレス腱から精製した未変性ウマコラーゲン原線維(5.6mg/cm2)を含み、フィブリンシーラントはTissucol(登録商標)Duo S(Baxter)を含む。
麻酔、手術、および術後のフォーローアップ期間は、2匹の動物を除いてすべて順調であった。どの動物も炎症の兆候または創傷治癒の不全を示さなかった。持続的な空気漏出は、データに示されるように、術後短期または長期のいずれにおいても認められなかった。生物基質は、胸膜様内臓膜に再構築され、平滑で平面であり、臨床的に関連する癒着または線維症の兆候はない。
図17は、本発明の実施形態に従う、フィブリンシーラントとともにコラーゲンフォイル生物基質で封止された肺組織の組織学的スライドを示す。図18は、本発明の実施形態に従う、細胞の高い親和性を示す、フィブリンシーラントで封止された肺組織の組織学的スライドを示す。図19は、肺組織を封止するコラーゲン生物基質(スライドの下部分)の組織学的スライドを示し、コラーゲン生物基質内で、細胞は定着して組織内部成長を促進している。図20は、図19の拡大図であり、コラーゲン生物基質の間隙内で補充され、内部成長する線維芽細胞を示す。
図21は、移植4週間後の再構築されたコラーゲン生物基質を示す。コラーゲン生物基質の元のラメラ構造は、ラメラ自己組織に再構築される。内因性コラーゲン合成は新生胸膜を生成し、正常な内臓胸膜と同一の平行ラメラ構造を呈する。コラーゲン生物基質の平行構造の結果として、内因性合成コラーゲン層も平行ラメラ構造を示す。再構築された生物基質/新生胸膜と肺組織との間の境界における炎症反応がないことは明らかである。部分Aは肺胞構造を示し、部分Bは、修復細胞(主に、線維芽細胞)および血管を含むラメラコラーゲン構造を有する再構築された生物基質/新生胸膜を示す。
Claims (36)
- 内臓膜または体腔壁膜の欠陥によって特徴付けられる患者の疾患を治療するための方法であって、該方法は、多層コラーゲンフォイル生物基質の間隙内での細胞の成長を誘導する、生体機能性無孔多層コラーゲンフォイル生物基質を該欠陥に投与するステップを含む、方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、前記内臓または体腔壁の欠陥と隣接組織との間で、実質的に液密性かつ気密性の層を形成する、請求項1に記載の方法。
- 前記投与するステップは、
フィブリンシーラントで前記多層コラーゲンフォイル生物基質を前記内臓または体腔壁の欠陥に付着させることと、外科用シーラントで前記多層コラーゲンフォイル生物基質を前記内臓または体腔壁の欠陥に付着させることと、手術用縫合糸で前記多層コラーゲンフォイル生物基質を前記内臓または体腔壁の欠陥に付着させることと、圧入技術を利用することと、前記多層コラーゲンフォイル生物基質と前記内臓または体腔壁の欠陥との間で自然接着を利用することと、
からなる群より選択される、1つ以上の方法を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、フィブリンシーラントを使用して、前記患者の前記内臓または体腔壁の欠陥に付着される、請求項3に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、ポリエチレングリコールを含む材料と結合される、請求項1に記載の方法。
- 前記生物基質は、前記多層コラーゲンフォイル生物基質の間隙内での細胞の成長後に、隣接組織との接着を促進しない、請求項1に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、前記多層コラーゲンフォイル生物基質の外面上で細胞の成長を誘導する、請求項1に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、抗生物質、防腐剤、成長因子、および前記多層コラーゲンフォイル生物基質の可撓性および弾性を補助する添加剤からなる群より選択される、賦形剤を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、ウシ源、ブタ源、ウマ源、ヒツジ源、霊長類源、齧歯類源、およびヒト源からなる群より選択される、供給源に由来するコラーゲンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、腱組織に由来するコラーゲンを含む、請求項1に記載の方法。
- 哺乳類の内臓膜または体腔壁膜を再生するための方法であって、該方法は、該内臓膜または体腔壁膜における欠陥を、化学物質または放射線によって架橋されないコラーゲン原線維の複数層の天然に存在しない生物基質を含むコラーゲンフォイルと接触させるステップを含み、該生物基質は、実質的に無孔である、方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、前記内臓膜または体腔壁膜と隣接組織との間で、実質的に液密性かつ気密性の層を形成する、請求項11に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、フィブリンシーラントを使用して、前記患者の前記内臓膜または体腔壁膜の欠陥に付着される、請求項11に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、ポリエチレングリコールを含む材料と結合される、請求項11に記載の方法。
- 前記生物基質は、前記多層コラーゲンフォイル生物基質の間隙内の細胞の成長後に、隣接組織との接着を促進しない、請求項11に記載の方法。
- 哺乳類の組織表面上の術後または外傷後の癒着および線維症形成を予防するための、内臓膜または体腔壁膜の誘導された細胞の内部成長および制御された組織再生のための方法であって、該方法は、該組織を微視的に無孔の多層コラーゲンフォイル生物基質と接触させるステップを含む、方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、内臓膜または体腔壁膜の欠陥と隣接組織との間で、実質的に液密性かつ気密性の層を形成する、請求項16に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、フィブリンシーラントを使用して、前記患者の前記内臓膜または体腔壁膜の欠陥に付着される、請求項16に記載の方法。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、ポリエチレングリコールを含む材料と結合される、請求項16に記載の方法。
- 前記生物基質は、前記多層コラーゲンフォイル生物基質の間隙内の細胞の成長後に、隣接組織との接着を促進しない、請求項16に記載の方法。
- 哺乳類の内臓または体腔壁の欠陥の修復用の医薬品の製造における、組成物の使用であって、該組成物は、微視的多層コラーゲンフォイル生物基質を含み、該多層コラーゲンフォイル生物基質は、該生物基質のコラーゲン層の間の間隙において細胞の成長を誘導する、組成物の使用。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、臓器表面と隣接する空洞または組織との間で、実質的に液密性かつ気密性の層を形成する、請求項21に記載の使用。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、フィブリンシーラントを使用して、患者の内臓膜または体腔壁膜に付着される、請求項21に記載の方法使用。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、ポリエチレングリコールを含む材料と結合される、請求項21に記載の使用。
- 前記生物基質は、前記多層コラーゲンフォイル生物基質の間隙内の細胞の成長後に、隣接組織との接着を促進しない、請求項21に記載の使用。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、平滑で実質的に無孔である、請求項21に記載の使用。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、平滑で無孔である、請求項21に記載の使用。
- 前記多層コラーゲンフォイル生物基質は、自然組織に再吸収および再構築される、請求項21に記載の使用。
- 前記組成物は、キット形態で入手可能である、請求項21に記載の使用。
- 内臓組織または体腔壁組織における術後漏出を阻止する際に使用するためのコラーゲン生物基質であって、該コラーゲン生物基質は、組織漏出または空気漏出を防止するように、該内臓組織または体腔壁組織の切除後、術後に適用される、コラーゲン生物基質。
- 前記コラーゲン生物基質は、線維芽細胞および他の組織再生細胞を補充する、請求項30に記載のコラーゲン生物基質。
- 前記コラーゲン生物基質は、層間の細胞の成長を可能にするように、コラーゲン層の間に間隙を伴うコラーゲン生物基質を含む、請求項30に記載のコラーゲン生物基質。
- 前記コラーゲン生物基質は、フィブリンシーラントと組み合わせて適用される、請求項30に記載のコラーゲン生物基質。
- 前記コラーゲン生物基質は、フィブリンシーラントと組み合わせて、肺手術後最大28日間、空気漏出を防止する、請求項33に記載のコラーゲン生物基質。
- 前記フィブリンシーラントは、フィブリンシーラントの上に、またはフィブリンシーラントと組み合わせて適用される、コラーゲン生物基質とともに、前記欠陥上に適用される、請求項33に記載のコラーゲン生物基質。
- 前記コラーゲン生物基質で被覆される前記組織の領域は、フィブリンシーラントで被覆される前記組織の領域よりも迅速な様式で再生する、請求項33に記載のコラーゲン生物基質。
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