JP3009741B2 - 骨組織の局所的形成のためのプラスミノーゲンアクティベーターの使用 - Google Patents

骨組織の局所的形成のためのプラスミノーゲンアクティベーターの使用

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、骨組織の局所的形成のための薬剤を調製す
るためのプラスミノーゲンアクティベーターの使用、及
びこの適用に適した医薬組成物に関する。骨の塊の局所
的形成は、例えば腫瘍による骨の破壊の場合の骨破損の
治癒のため、美容外科のため、歯のプロテーゼのための
材料の移植のため又は人工股関節部もしくは膝関節のよ
うな骨置換材料のため又は爪及びねじのような補助材料
の組込みを支持するために必要である。
成長因子、例えばトランスホーミング増殖因子−β
(TGF−β)、塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)及び
血小板由来増殖因子(PDGF)は、骨形成にプラスに影響
を与えることが知られている(Pierceら、J.Cell.Biol.
109(1989)429〜440)。
本発明の目的は、局所的に適用した時に骨の成長及び
骨の治癒(骨形成)を支持する更なる剤を提供すること
である。
本発明は、局所的な骨形成のための剤を製造するため
のプラスミノーゲンアクティベーターの使用に関する。
プラスミノーゲンアクティベーターは、好ましくは、溶
液として(注射又は注入)又は担体結合形態において処
理されるべき体の部分に局所的に投与される。
プラスミノーゲンアクティベーターは、アルギニン50
6とバリン561との間を開裂してセリンプロテアーゼプラ
スミンを形成することにより、チモーゲンプラスミノー
ゲンを活性化するタンパク質酵素として理解される。プ
ラスミンは、フィブリンを含む多数のタンパク質を開裂
することができる。プラスミノーゲンアクティベーター
は、例えばウロキナーゼ(uPA)、組織プラスミノーゲ
ンアクティベーター(t−PA)及びストレプトキナーゼ
である。ウロキナーゼは、3つのドメイン(表皮成長因
子様ドメイン(EGF)、クリングルドメイン及びセリン
プロテアーゼドメイン)に分けることができる411アミ
ノ酸から構成される。ウロキナーゼは、1982に既に精製
され、キャラクタライズされている。その組換え生産
は、Holz,W.E.ら(Biotechnology 3(1985)923〜929)
により記載されている。
t−PAは、527アミノ酸から構成されるタンパク質で
ある。それは、フィンガー領域、EGF様ドメイン、2つ
のクリングル領域及びセリンプロテアーゼ領域として言
及される種々のドメインも含む。t−PAは、Collen,D.
ら(Thromb.Haemostas.43(1980)77〜89)により精製
され、キャラクタライズされている。その組換え生産
は、Pennica,D.ら(Nature 301(1983)214〜220)に記
載されている。ウロキナーゼ及びt−PAの誘導体及び変
異体は、Harris.T.J.R.(Protein Engineering 1(198
7)449〜458)に記載されている。
特にプラスミノーゲン分解及び免疫学的特性並びにフ
ィブリン結合に関してヒトt−PAに似た特性を有するプ
ラスミノーゲンアクティベーターが好ましくは用いられ
る。
低フィブリン結合性を有するプラスミノーゲンアクテ
ィベーターが特に好ましく用いられる。このようなプラ
スミノーゲンアクティベーターは、例えばWO 90/09437
に記載され、好ましくはクリングル2及びt−PAのプロ
テアーゼドメインから構成される。
治療されるべき体の部位、好ましくは骨組織へのプラ
スミノーゲンアクティベーターの適用は、溶液におい
て、便利には注射もしくは注入(好ましくは局所的注
射)によって、又は担体と結合してのいずれかで行うこ
とができる。担体結合プラスミノーゲンアクティベータ
ーは、例えばゲル、ペースト又はコーティングとしてイ
ンプラントに適用することができる。
バイオコンパチブルな及び好ましくは生分解性の材料
が担体として用いられる。好ましくは、その材料自体も
更に創傷治癒又は骨形成を誘導する。
その適用のために、それを固定化し、この調製物を、
治療されるべき骨上の部位に直接適用するために、その
プラスミノーゲンアクティベーターを重合ゲル又はフィ
ルム内に埋め込むことが好ましい。このようなポリマー
ベースのゲル又はフィルムは、例えばグリセロール、メ
チルセルロース、ヒアルロン酸、ポリエチレンオキシド
及び/又はポリオキサマーから本質的に構成される。コ
ラーゲン、ゼラチン及びアルギネートも適しており、例
えばWO 93/00050及びWO 93/20850に記載される。他のポ
リマーは、ポリ乳酸(PLA)及び乳酸とグリコール酸と
のコポリマー(PLPG)(Hollingerら、J.Biomed.Mater.
Res.17(1983)71〜82)並びに骨誘導性“脱灰化骨マト
リックス”(DBM)(Gutermanら、Collagen /Rel.Res.8
(1988)419〜431)である。例えばTGF−βを吸着する
のに用いられるポリマーも適しており、EP−A 0 616 81
4及びEP−A 0 567 391に記載され、WO 91/18558による
合成骨マトリックスも適している。
骨置換材料又は他の治療に活性な物質の移植に通常用
いられる材料も、プラスミノーゲンアクティベーターの
ため担体として適している。このような担体は、例えば
硫酸カルシウム、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパ
タイト及びポリ無水物にも基づく。これらの生物分解性
担体とは別に、生物分解性ではないがバイオコンパチブ
ルである担体も適している。このような担体は、例え
ば、半融ヒドロキシアパタイト、バイオガラス、アルミ
ネート又は他のセラミック材料(例えばカルシウムアル
ミネートホスフェート)である。これらの材料は、好ま
しくは、生物分解性材料、例えば特にポリ乳酸、ヒドロ
キシアパタイト、コラーゲン又はリン酸三カルシウムと
組み合わせて用いられる。更なる非分解性ポリマーは、
例えば米国特許4,164,560に記載される。
作用の部位に少量で連続的にプラスミノーゲンアクテ
ィベーターを放出することが特に好ましい。担体に結合
したプラスミノーゲンアクティベーターは、好ましくは
このために用いられる。Innovative Research of Ameri
ca(Toledo,Ohio,USA)からの徐放性ペレットがこのた
めに特に適している。好ましくは1日当り1〜10mg/kg
の毎日の投与で100日までの数日間にわたって、プラス
ミノーゲンアクティベーターを放出するペレットが特に
好ましく用いられる。
本発明による適用目的のためのプラスミノーゲンアク
ティベーターの投与量は、便利には、溶液における投与
のために0.1μg/ml〜100μg/mlの間である。投与される
溶液の量は治療されるべき骨の部位の大きさに主によ
る。しかしながら、注射当り1mlが通常投与される。投
与の数は予後により、当業者によって決定され得る。
溶液における投与のために、プラスミノーゲンアクテ
ィベーターは、水、ポリエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、エタノール、天然の油、例えば植物油、
ベンジルアルコール、塩化ナトリウム及び/又は種々の
緩衝液に溶かすことができる。当業者に周知である他の
アジュバントも用いることができる。
本発明は、以下の実施例及び図面により更に解明され
る。その実施例は、本発明の教授の範囲内で種々であり
得る本発明を行うための助けとして理解されるべきであ
る。
図1Aは、骨密度へのr−PA(クリングル2及びプロテ
アーゼからのt−PA誘導体)の影響を示す(C=対照溶
液(100%))。
図1Bは、骨密度へのプラスミノーゲンの影響を示す
(C=対照溶液(100%))。
図2は、骨密度へのr−PA及びt−PAの影響を示す
(C=対照溶液(100%))。
図3は、骨密度へのt−PAのプロテアーゼドメインの
影響を示す(C=対照溶液(100%))。
実施例 固定化されたプラスミノーゲンアクティベーターの調製 TCP(リン酸三カルシウム、粒径150〜250μm、WO 94
/15653に従って調製)を、脱発熱物質化のために0.5mol
/ NaOHでプレ処理する。その粒子を、50mmol/のア
ルギニン/HCl、pH7〜7.4中1〜1000mg/プラスミノー
ゲンアクティベーターの溶液と共にインキュベートする
ことにより、プラスミノーゲンアクティベーターでのコ
ーティングを行う。
プラスミノーゲンアクティベーターのセラミック粒子
への吸着を、粒子とのインキュベーションの前及び後に
その溶液のUV吸光度を測定することにより決定した。そ
れは約1.5μgプラスミノーゲンアクティベーター/mgセ
ラミック粒子である。
コートされたセラミックを、各々30分、水及びPBSで
洗った。そのコーティングは、その洗ったセラミック
を、0.4mol/リン酸ナトリウム緩衝液、pH6〜8の溶液
と共にインキュベートすることにより検査した。その担
体から溶出したプラスミノーゲンアクティベーターは、
その上清から検出することができる。固定化されたプラ
スミノーゲンアクティベーターの酵素/タンパク質分解
活性を検出するのも可能である。
2.プラスミノーゲンアクティベーターによる生体内骨形
成 Mackie及びTrechsel(Bone 11(1990)295〜300)に
従う実験モデルにおいて骨形成の検出を行う。
2.1.動物の処理 2.1.1. プラスミン及びr−PA 雌の7週を経た成熟Balb/cマウス(体重約20g)を、
各々6の動物のグループに任意に分けた。種々の投与量
のプラスミン又はプラスミノーゲンアクティベーターr
−PA(WO 90/09437に従って調製されたK2及びPドメイ
ンからのt−PA(組織プラスミノーゲンアクティベータ
ー)の組換え誘導体)を4つのグループに投与し、ここ
で1つのグループを対照として供し、中性タンパク質と
してウシ血清アルブミン(BSA)を含み、プラスミノー
ゲンアクティベーターを含まない緩衝液を受容させた。
50μlの対応する溶液を、ハミルトン(Hamilton)シリ
ンジにより、頭皮下に頭蓋冠に直接、各々の動物に1日
1回、投与した。投与の期間は、2回の適用期間の間に
2日の休みを入れて2×5日であった。
0.001U/ml、0.01U/ml、0.1U/ml及び1U/mlの濃度の1mg
/mlのウシ血清アルブミン(BSA)を含むPBS中のプラス
ミンの溶液、又は0.1mg/、1mg/、10mg/及び100mg
/の濃度のPBS/1mg/ml BSA中のr−PAの溶液を用い
た。アリコートを−20℃に保存し、各々を投与直前に解
凍した。プラスミンの場合、1日の投与量に動物当り5
×10-5U、5×10-4U、5×10-3U及び5×10-2Uであり、
r−PAの場合、動物当り0.005μg、0.05μg、0.5μg
及び5μgであった。その頭蓋冠を、実験26日目(=最
後の投与後14日目)に収集した。
2.1.2. r−PA及びt−PA EP−B 0 093 619に従って、t−PA(ヒト組織プラス
ミノーゲンアクティベーター)を、CHO細胞中で組換え
で調製した。t−PA及びr−PAを、2.1.1.に記載される
通り投与した。投与量として各々の場合に5μg/動物
(100mg/)を用いた。対照溶液として150mmol/リン
酸緩衝液、pH6.0、10mmol/トラネキサム酸、7mg/mlス
クロース、0.01%Tween 80を用いた。投与の期間は、
その投与期間の間に2日の休みを入れて4×5日であっ
た。その頭蓋冠を実験40日目(=最後の投与後14日目)
に収集した。
2.1.3. t−PAのプロテアーゼドメイン プロテアーゼドメインをWO 96/17928に従って、大腸
菌細胞中で組み換えにより調製した。その投与は2.1.1.
に記載される通りに行った。投与量として各々の場合
に、1.15μg/動物(23mg/)又は3.80μg/動物(76mg/
)を用いた。用いた対照溶液は、セクション2.1.2.に
記載されるものと同一であった。投与の期間は、その投
与期間の間に2日の休みを入れて4×5日であった。そ
の頭蓋冠を、実験40日目に収集した。
2.2.組織調製 頸椎の脱臼により動物を殺し、その頭蓋冠を切り出し
た。右及び左頭頂骨並びに前頭骨から本質的になる台形
断片を各々の頭蓋冠から打ち出した。その打ち出した断
片を50%エタノール+1%CaCl2中で4℃で24時間、固
定し、次に保存のため70%エタノールに移した。
2.3.X線分析 その頭蓋冠断片を、エタノール溶液から除去し、30
分、空気中で乾燥させた。
全ての頭蓋冠断片から共通のX線写真をとった(X線
プレート:Structurix D4pDW,13×18cm/100、AGFA−GAEV
ERT Co.X線装置:Torrex 120,EG & E Co.Astrophysics
Research Corporation,35KV、5mA、40sec.)。次に、X
線強度(真の色の分析機:CBA800,Wild−Leitz Co.によ
る頭蓋冠のグレーレベル)を、常に一定である特定の測
定窓内で定量した。その測定窓は頭蓋冠の半分(規則ど
おり右半分)の主要部分を含み、その縫合線は測定領域
内ではなかった。各々の投与グループについて測定した
値を平均化して、対照に関連させた。
2.4.結 果 図1A+1Bは、2.1.1.からのX線分析の結果を示してい
る。これは、プラスミンは骨密度に実際に影響を及ぼさ
ないが、プラスミノーゲンアクティベーターr−PAは骨
密度をかなり増加させることを示す。図2は、実施例2.
1.2.からの結果を示す。これは、r−PA及びt−RAが骨
密度をかなり増加させることを示す。図3は、実施例2.
1.3.からの結果を示す。これは、t−PAのプロテアーゼ
ドメインも骨密度をかなり増加させることを示す。
引用文献のリスト Collen,Dら、Thromb,Haemostas.43(1980)77−89 EP−A 0 567 391 EP−A 0 616 814 Gutermanら、Kollagen Rel.8(1988)419−431 Harris T.J.R.,Protein Engineering 1(1987)449−45
8 Hollingerら、J.Biomed.Mater.Res.17(1983)71−82 Holz,W.E.ら、Biotechnology 3(1985)923−929 Mackie及びTrechsel,Bone 11(1990)295−300 Pennica,D.ら、Nature 301(1983)214−220 Pierceら、J.Cell.Biol.109(1989)429−440 US−P 4,164,560 WO 90/09437 WO 91/18558 WO 93/00050 WO 93/20859 WO 94/15653 WO 96/17928
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カリン,ローザー ドイツ連邦共和国,デー−68167 マン ハイム,ネッカルプロムナーデ 34 (72)発明者 ラング,カート ドイツ連邦共和国,デー−82377 ペン ツバーグ,ランゴナー シュトラーセ 10 (72)発明者 レザー,ウルリケ ドイツ連邦共和国,デー−80796 ミュ ンヘン エリザベスシュトラーセ 26 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61K 38/48 A61K 27/00 A61K 47/48 CAPLUS(STN)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスミノーゲンアクティベーターを含む
    局所的骨形成のための医薬組成物。
  2. 【請求項2】治療されるべき体内の部位への注射又は注
    入により、溶液として適用されることを特徴とする請求
    項1に記載の医薬組成物。
  3. 【請求項3】治療されるべき体内の部分に、担体に結合
    した形態で局所的に適用されることを特徴とする請求項
    1に記載の医薬組成物。
  4. 【請求項4】前記プラスミノーゲンアクティベーター
    が、ポリマーゲルと混合することにより固定化されてい
    ることを特徴とする請求項1又は3に記載の医薬組成
    物。
  5. 【請求項5】固定化された形態でポリマーゲルとの混合
    物においてプラスミノーゲンアクティベーターでコート
    され、又はプラスミノーゲンアクティベーターを連続的
    に放出するバイオコンパチブルな水不溶性担体マトリッ
    クスにおいてプラスミノーゲンアクティベーターでコー
    トされることを特徴とする骨組織インプラント。
  6. 【請求項6】プラスミノーゲンアクティベーターを連続
    的に放出するバイオコンパチブルな水不溶性の担体マト
    リックス中にプラスミノーゲンアクティベーターを含む
    ことを特徴とする骨組織置換材料。
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