JP5542449B2 - 心筋梗塞進展の改変方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2007年1月18日に出願され且つ“Modifying Myocardial Infarction Expansion by Composite Material Injection”と題する米国特許仮特許出願第60/855,593号の出願日の権利を主張している2008年1月17日に出願され且つ“Methods of Modifying Myocardial Infarction Expansion”と題する非仮米国特許出願第12/016,180号の出願日の権利を主張する。
心筋梗塞後の処置および組成物。
以前には、MIは、例えば、95%から100%まで、閉塞の遅い進行に基因するものと信じられていた。しかしながら、MIは、例えば、動脈内で血液凝固をもたらすコレステロールプラークの破壊が存在する微細な閉塞の結果でもあり得る。従って、血流は遮断され、下流の細胞損傷が生じる。この損傷は、残りの筋肉が十分量の血液を送り出すのに十分に強いにしても、致死的であり得る不規則なリズムを生じ得る。心臓組織に対するこの発作の結果として、瘢痕組織が自然に生じる傾向を有する。
上記生体スカッフォールドは、異なる2成分ゲル化系のゲル成分混合物から形成させることができる。ある実施態様においては、生体スカッフォールドは、少なくとも2種の異なる2成分ゲル化系の少なくとも2種の異なる成分(混合時にはゲル化しない)を混合して第1の混合物を調製し且つ少なくとも2種の異なる2成分ゲル化系の少なくとも2種の異なる成分(第1混合物を構成する成分以外で且つ混合時にはゲル化しない)を混合して第2の混合物を調製することによって形成させることができる。細胞タイプまたは成長因子のような治療薬を、第1混合物または第2混合物のいずれかに添加することができる。その後、第1混合物を第2混合物と同時に注入して、梗塞領域内にその治療のための生体スカッフォールドを形成させることができる。第1混合物と第2混合物は、限定するものではないが、二本シリンジ、二本針左心室注入装置、二本針経血管壁注入装置等であり得る二重管腔伝達装置によって同時注入することができる。
2成分から形成され左心室に現場適用した生体スカッフォールドは、心筋梗塞後組織損傷を処置するのに使用することができる。1つの実施態様においては、生体スカッフォールドは、ゼラチン系から形成されたゲルである。“生体スカッフォールド”および“2成分ゲル化系”および“2成分ゲル系”および“ゲル化系”および“複合材料”は、以下互換的に使用する。2成分ゲル化系の例としては、限定するものではないが、アルギネート構築物系、フィブリン糊およびフィブリン糊様系、自己集合性ペプチド、並びにこれらの組合せがある。該2成分ゲル化系の各成分は、二重管腔伝達装置によって梗塞領域に同時注入し得る。二重管腔伝達装置の例としては、限定するものではないが、二本シリンジ、2本針左心室注入装置、2本針経血管壁注入装置等がある。
アルギネートは、海草に由来する線状多糖類であり、交互のブロックおよび交互の個々の残基の双方内に存在するマンヌロン酸(M)およびグルロン酸(G)を含有する。アルギネートは細胞保持のためのRGD基を有していないので、アルギネートのカルボキシル基の幾つかを有用な細胞接着リガンド、例えば、コラーゲン、ラミニン、エラスチンおよびECMマトリックスの他のペプチドフラグメントをグラフトさせる部位として使用して、アルギネート接合体を形成させることは可能である。
2成分ゲル化系は、限定するものではないが、孔サイズ、貯蔵弾性率およびゲル化時間のような互いに対して異なる特性を示す。上記ゲル化系は、篩い媒体として挙動し、従って、小孔を含む。“孔サイズ”は、ゲル内の小さい空腔を説明する。“貯蔵弾性率”は、ゲル化時の材料の強度または剛性を説明する。貯蔵弾性率は、流量計測器により測定し得る。“ゲル化時間”は、ゲル化速度、即ち、粘性係数の低下を説明する。アルギネート構築物は、約1秒以内でゲル化し得、一方、フィブリン糊は、約5秒〜約60秒でゲル化し得る。自己集合性ペプチドは、典型的には数分〜数時間でゲル化する。
カプセル化効率に影響を与える特性は、上記2つの成分の粘度(η)の違いである。ゲル化系の2つの成分間の粘度差が大きい場合、カプセル化効率は、細胞が高粘度成分中に存在するときのみ高い。しかしながら、各個々の成分の粘度をゲル化速度に影響を及ぼすことなく低下させた場合、カプセル化効率は、劇的に上昇する。カテーテル系伝達方式においては、低粘度成分は、成功裏の伝達のためには極めて有効である。2つの成分(伝達前では溶液中に存在する)の成功裏の適用は、個々の成分の低粘度に依存し得る。
ある実施態様においては、生体スカッフォールドは、異なるゲル化系のゲル成分の混合物から形成させることができる。例えば、生体スカッフォールドは、少なくとも2種の異なる2成分ゲル化系の少なくとも2種の異なる成分(標準のカテーテルラボ(cath lab)処理条件下での混合時にはゲル化しない)を混合して第1の混合物を調製し、そして、少なくとも2種の異なる2成分ゲル化系の少なくとも2種の異なる成分(第1混合物を構成する成分以外で且つ標準のカテーテルラボ処理条件下での混合時にはゲル化しない)を混合して第2の混合物を調製することによって形成させることができる。“ゲル”とは、2つの異なる成分または2つの異なる混合物を混合したときに形成される半剛体コロイド状物質を称する。細胞タイプまたは成長因子のような治療薬を、第1混合物または第2混合物のいずれかに添加し得る。その後、第1混合物を第2混合物と一緒に同時注入して梗塞領域内にその治療のための生体スカッフォールドを形成させることができる。ある実施態様においては、生体スカッフォールドは、少なくとも2種の異なるゲル化成分(標準のカテーテルラボ処理条件下での混合時にはゲル化しない)を混合して第1の混合物を調製することによって形成させ得る。細胞タイプまたは成長因子のような治療薬を、上記第1混合物に添加することができる。その後、第1混合物をゲル化成分と一緒に同時注入して梗塞領域上にその治療のための生体スカッフォールドを形成させることができる。ある実施態様においては、治療薬は、治療薬を第1混合物またはゲル化成分中に最初に相互分散させることなしに、第1混合物またはゲル化成分と一緒に同時注入させてもよい。
ある実施態様においては、上記生体スカッフォールドは、アルギネートおよびフィブリン糊複合材料から、下記のようにして形成させる。
ある実施態様においては、上記第1混合物(RAD 16‐IIとPDGFを含む)は、フィブリン糊のいずれか1つの成分またはアルギネート構築物と混合することができる。フィブリン糊とアルギネート構築物双方の速い速度は、SAP-PDGF構築物の遅い速度と対抗し得る。従って、梗塞領域における漏出および散逸は、SAP‐PDGF構築物をフィブリン糊のいずれか1つの成分またはアルギネート構築物と混合することによって低減し得るものと予測する。
詳細には、以下の試験においては、MIを、成豚において外科的に誘発させた。各ブタは、ヒトにおけるMI後リモデリングを理解するための承認されたモデルであり、従って、本明細書において開示する治療がヒトにも当てはまることに留意されたい。有意のLVリモデリングが1ヶ月に亘って生じ、LV性能の局所的および全体的双方の異常を伴うことは、以前に証明されている。従って、本明細書において開示する試験によって、このブタモデルにおけるMI領域での生体スカッフォールド形成のLV全体および局所の形状および機能に関しての効果を検証した。さらに、本試験により、MI後4週間までのLV心筋リモデリングの生化学/組織学指数に対するこれらの変化の関係を検証した。
LV局所形状を評価する目的で、放射線不透過性マーカーを初期手術時に配置し、梗塞進展の連続評価を可能にした。LV全体形状の連続変化を評価する目的で、心エコー検査を行い、その後、LV形状の心室撮影評価をMI後の28日目において行った。MI後の28日目に、完全な血行力学的な生化学および組織学評価を実施した。
本試験の目的において、上記組織に注入する生体スカッフォールド成分は、フィブリン糊およびアルギネートを含み、明細書においては複合体注入物と称し、表および図面においてはFib‐Algと称する。
注入手順の交絡効果が複合体注入の結果に加えて結果に影響を与えているかどうかに対処するために、複合体注入と同じ形で実施した生理食塩水注入をプロトコールにおいて実施した。本試験の目的においては、この群は、生理食塩水注入群と称する。
正常との参照比較を可能にするため、MIを被ってなく或いは注入に供していない年齢整合対照をプロトコールに含ませた。これらの測定値は、血行力学値、血液値および生化学/組織学結果における参照対照値として機能させた。
永久の冠動脈結紮を、サウスカロライナ州オレンジバーグのHambone Farmsから入手した成豚(例えば、ヨークシャー種、n = 21、25kg)において行い、後方外側MIを誘発させた。手術日に、各ブタを、ニュージャージー州のESI‐Elkins‐Sinn社から入手した200mgのベンゾジアザパムPOを使用して鎮静化し、特注のスリング(つり綱)に入れた。経胸壁心エコー検査(例えば、3 MHzトランスデューサー;Sonos 5500、Agilent Technologies社)を行って、LV拡張終期容量、駆出率および壁厚のベースライン測定値を得た。各ブタにイソフルラン(例えば、3%/1.5L/分)および亜酸化窒素(例えば、0.5L/分)を誘導し、挿管した。無菌左開胸を行い、点検口(例えば、Access Technologies社から入手した7F)と連結させたカテーテルを胸大動脈に入れ、点検口を皮下ポケットに入れた。次に、4個のステンレススチールマーカー(例えば、ビーズ:カリフォルニア州サニーベールのVNUS Medical Systems社)を、OM1とOM2間の中央および回旋動脈の下2cmに位置する心筋上に縫合した。各マーカーは、正確に1cmのマーカー間距離で配置し(現場較正した器具を使用して)、各マーカーが正確な四辺形アレーを形成するようにした。正確に1cm離れて配置した2個の追加のマーカーを胸壁上に縫合して内部較正として機能させた。次に、静脈内リドカインボーラス(例えば、1%、3mg/kg)を投与し、MIを、最初の2つの鈍縁枝、即ち、回旋冠状動脈からの起点のOM1とOM2を直接結紮することによって誘発させた(例えば、4.0プロリン)。切開部は、各層内で閉じた。動物は、全て、National Institute of Health "Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (National Research Council、ワシントン、1996年)に従って処置し養育をした。
MI後の7日目に、各ブタを前項に記載したようにして鎮静化し、LV心エコー検査を行った。大動脈血圧値および血液サンプルを留置点検口から収集した。LV心エコー検査および血圧測定値を使用し、局所ピーク円周方向壁応力を、通常の方法を使用して算出した。血液サンプルを冷却EDTAチューブ内に集め、遠心分離し、血漿をデカンテーションし、−70℃で保存した。その後、放射線不透過性マーカーを、通常の方法を使用して、可視化し、デジタル化した。要するに、蛍光透視像を直交図から記録し、デジタル化し(例えば、30フレーム/秒;ATI社、All‐in‐Wonder Radeon、カナダ国オンタリオ州ソーンヒル)、ECCにゲート処理して、拡張終期フレームを同定する。相応する直交フレームからのマーカー座標を統合して拡張終期マーカー領域を判定する。拡張終期マーカー領域は、5つの連続心周期からコンピュータ処理した。
上記注入ガイドは、鈍縁OM1とOM2に囲まれたMI領域を包囲しており、MIの境界領域内に延びていた。上記注入ガイドは、正確に0.5cmの間隔の穿孔を有する有孔グリッドを含んでおり、従って、2×2cmの領域に亘って25個の穿孔を含んでいた。従って、この注入ガイドの設置は、正確な囲い込み領域およびパターン内での25の注入物を伝達する手段を提供していた。
“Sealer Protein Concentrate”(Baxter TisseelTM キット;フィブリノーゲン、フィブロネクチン、第XIII因子、プラスミノーゲンの混合物)のアプロチニン溶液中に溶解し次いでゼラチングラフト化アルギネートと混合した混合物であった。第2成分は、Baxter社から入手したトロンビンと塩化カルシウム溶液からなっていた。各成分は、滅菌条件下に調製した。フィブリン/アルギネート混合物とトロンビン/塩化カルシウム混合物を、26ゲージ針と連結した2本バレル型注入装置のような注入装置上に装着した別々の1mLシリンジに引込んだ。この装置は、100μLの両物質を注入針内で且つ注入部位においてのみ生じる混合によって同時に注入する手段を提供していた。正確に200μLの注入液を、心筋中に、25の注入部位の各々において0.5cmの注入深度で注入し、結果として、5mLの総容量を心筋壁中に注入した。複合材料は注入時に直ちに重合し、従って、注入液の逆流はなかった。生理食塩水注入においては、同じシリンジ装置および注入プロトコールに従った。注入後、グリッドを取出し、胸部空間を閉じ、抜気した。
その後、LV心エコー検査、マーカー測定および採血を、MI後の14日目、21日目および28日目(即ち、それぞれ、注入後の7日目、14日目、21日目)において繰返した。
最終の連続試験の後、各ブタを、最初に、50μgの静脈内投与スフェンタニル(ESI‐Elkins‐Sinn社、ニュージャージー州)を使用して麻酔し、挿管した。麻酔は、処置全体に亘って、0.5%イソフルランと60mg/時の静脈内投与モルヒネ(ESI社)を給送することによって維持した。400mL/時の静脈内乳酸加リンガー溶液をプロトコール全体に亘って維持した。この麻酔プロトコールは、深い麻酔レベルと安定な血行動態プロフィールをもたらした。
多内腔熱希釈カテーテル(例えば、カリフォルニア州アービンのBaxter Healthcare社から入手した7.5F)を、右外頸静脈を介して肺動脈内に配置した。サイドアームを有する8F導入器を、右頸動脈内に、血圧測定およびその後の心室撮影用カテーテルの設置のために置いた。胸骨切開を行い、血管結紮糸を下大静脈の周りに置き一過性の大静脈閉塞を発症させた。
その後、LV容量および駆出率を、心室撮影法により測定した。6Fピグテールカテーテルを頸動脈導入器によってLV内に入れ、放射線不透過性染料溶液を含む圧力注入装置と連結した。非イオン性造影剤(30cc)をLVに注入し、不透明化像を30度右前斜位にて60フレーム/秒で撮影した。
参照対照値を得る目的においては、5頭の年齢および体重適合ブタを同一方式で計測し、1連全部のLV心筋機能測定を行った。
最終群の測定の後、大血管を交差クランプで締め、心臓を取出した。LVを迅速に分離し、氷冷生理食塩水中に入れた。全層環状リング(例えば、1cm)を調製し、切片化を、マーカー四辺形アレーの中心部分を参照のフレームとして使用して実施した。この切片は、テトラゾリウム染色および面積測定法を使用してのMIサイズのコンピュータ処理において使用した。その後、この心筋リングは、水酸化カリウム消化および蛍光定量法による血流測定用に加工した。残りのLVは、MI領域、境界領域(MIを取巻く2cmの領域として定義した)および遠隔領域に分類した。これらの心筋切片は、生化学分析用に急速冷凍し、或いはその後の組織染色のためにホルマリン中に入れた。
各領域からのほぼ0.25gの重さのLV心筋サンプルを凍結乾燥して、総コラーゲン含有量を測定するためのヒドロキシプロリン測定のための塩酸消化に供した。並行サンプルにおいては、心筋を均質化し、遠心分離し、上清を、ピクロシリウス(picrosirius)法を使用しての可溶性コラーゲンの生化学測定に供した。相対的MMP‐2およびMMP‐9レベルは、基質ザイモグラフィーによって測定した。要するに、LV心筋抽出物(10μgタンパク質)を電気泳動に供し、その後、ゼラチン(例えば、Invitrogen社から入手したNovex 10%ザイモグラムゲル、0.1%ゼラチン)ザイモグラフィーを行った。サイズ分画MMPタンパク質分解領域を、Media Cybernetics社から入手したGel Pro Analyzerを使用してのデンシトメトリーによって定量した。
MMP‐2およびMMP‐9の血漿測定は、カリフォルニア州ヘラクレスのBio‐Rad Laborarories社からの酵素連結マルチプレックスサスペンジョンアレーおよびフローサイトメトリー検出法(Luminex社)を使用して実施した。この方法は、15%未満のアッセイ間変動係数でもって、MMP‐2においては25pg/mL未満での、MMP‐9においては7pg/mL未満での感度を与えていた。MMP‐2およびMMP‐9の較正用標準を使用して、このアッセイ法における高直線性を得た(0.99、p<0.001)。全ての血漿サンプルを正副二通りで測定した。
5μmのLV切片をピクロシリウスレッドで染色し、MI、境界および遠隔領域における相対的コラーゲンパーセント領域を、前述したようなコンピュータ支援形態計測法を使用して測定した。さらに、LV切片をレクチンGSA‐B4で染色し、コンピュータ形態測定法を使用して毛細血管内皮を同定し、毛細血管密度を算出した。
パラフィン埋込み切片に対しての免疫組織化学試験を、マクロファージ(MAC‐3、CL8943A、Cedarlane社、1:200)およびリンパ球(CD4、CL012A、Cedarlane社、1:200;GEA4023‐1、Genex社、1:250)に対する特異的一次抗体を使用して実施した。レシチンおよび一次抗血清結合部位の可視化は、Vector Labs社から入手した3',3'‐ジアミノベンジジン‐過酸化水素基質を使用して行った。各切片を倒立顕微鏡において画像化し、画像を、通常の方法を使用してデジタル化した。陰性対照を全ての染色プロトコールにおいて使用し、非免疫抗血清による置換を含んでいた。また、ヘマトキシリンおよびエオシンによる、さらにまた、ヌクレアファストレッドによって対比染色したアルシアンブルーによる一般的な組織染色を行って、遠隔、境界およびMI領域における相対的組織構造も検証した。
本試験において集めた全てのデータは、盲検方式で得られ、試験終了まで暗号化されたままであった。心エコー検査、マーカーおよび心室撮影測定における観測者は、試験プロトコールの全体を通して処理業務に対して目隠しされていた。LV形状および機能の連続測定値は、二元分散配置(ANOVA)モデルを使用して比較した。一点測定値は、治療群および対照群間で、一元ANOVAを使用して比較した。ANOVAの後、一対比較を、比較数に対して補正した対応のないt検定を使用して行った。さらに、ベースライン値およびMI後7日目の値との比較は、それぞれの個々の値からのパーセント変化を計算しこれらの計算値をt検定に供したときに行った。生化学および形態計測試験においては、参照対照値との比較は、二元ANOVAを使用して行い、治療効果は集団および領域であった。全ての統計解析を、テキサス州カレッジ・ステーションのStation社から入手したSTATAR統計ソフトウェアパッケージを使用して行った。P<0.05の値を統計的に有意であるとみなした。
死亡率および最終サンプルサイズ
試験に加えた21頭のブタ全てが初期の計測およびMI誘発に生き残った。初期MI誘発後の24時間において、血漿トロポニン値は、参照対照値よりも5倍を超えて高く(25.6±3.2 U/mL、p<0.05)、Fib/Alg群に無作為化した値(29.3±5.2U/mL)と生理食塩水群へ無作為化した値(23.2±4.0U/mL)間に差異はなかった。MI後の7日目において、複合体注入(Fib‐Alg)群に振り分けた11頭のブタのうち、2頭のブタが、注入処置中に、術中難治性心室細動を発症した。生理食塩水注入群に振り分けた10頭のブタのうち、MI処置後の7日において難治性不整脈を発症したブタはいなかった。Fib‐Alg群のさらなる1頭がMI後14日目に難治性心室頻拍を発症した。生理食塩水注入群の1頭のブタは、心室頻拍をMI後28日目に発症したが、LV機能および血行動態測定値において成功裏に心変換した。従って、MI後28日プロトコールを終了した本試験における最終サンプルサイズは、Fib‐Alg群において8頭、生理食塩水群において9頭であった。
連続LV心エコー検査測定値は、下記の表1に示している。
表1 心筋梗塞(MI)後の心エコー検査由来のパラメーターの連続変化:MI後7日目での生理食塩水またはフィブリン‐アルギネート注入の効果
ベースライン値およびMI後7日目の値からの変化として算出したLV後壁厚は、それぞれ、図2Aおよび2Bに示している。LV後壁厚は両群において低下しているが、MI後4日目での生理食塩水群と比較したときは、Fib‐Alg群において高かった。LV拡張終期容量は、両群において、時間依存性の形で増大していた;しかしながら、LV拡張終期容量は、Fib‐Alg群の方で低い傾向を有していた。
LV拡張終期容量を個々のベースライン値およびMI後7日目の値からの変化として算出し、それぞれ、図3Aおよび3Bに示している。LV拡張終期容量が低めである傾向は、それぞれの7日目の値と比較したときに、Fib‐Alg群において観察されたが、このことは、統計的有意性に達していなかった。LV駆出率はMI後の両群において低下していたものの、LV駆出率は、MI後28日目のFib‐Alg群において高い傾向を有していた。
MI領域に存在させた放射線不透過性マーカーの連続変化を、図5A、5Bおよび5Cに示している。図5Aは拡張終期マーカー領域を示しており、図5Bは拡張終期マーカー領域をベースライン値からの関数として示している。拡張終期マーカー領域は、生理食塩水群においては、時間依存性の形で増大しているが、この増大は、Fib‐Alg群においては鈍い。図5CにMI後7日目の値の関数として示しているように、梗塞進展を指標し得るマーカー拡張度合は、生理食塩水群と比較したとき、Fib‐Alg群の方で有意に低かった。従って、MI後7日目におけるFib‐Algの心筋注入は、MI後28日まで増進的に生じている梗塞進展の度合を低下させていた。
MI後28日プロトコールの終了時に、形状および機能のさらなるLV心筋測定を行った。これらの測定は、完全な計測および外科的処理によって実施した。ソノマイクロメトリー結晶の配置中に、Fib/Alg群の2頭のブタおよび生理食塩水群の1頭のブタが難治性心室細動を発症した。従って、下記の表2の血行動態値は、それぞれ、6頭および8頭のサンプルサイズにおいてである。
LV形状は、心室撮影法のより評価した。各群において個々のデータ値および平均値として示したLV容量および駆出率を図6Aおよび6Bに示している。LV心エコー測定値と同様に、図6Aに示すとおり、LV拡張終期容量は、両MI群において有意に増大しており、Fib‐Alg群において低い傾向を有していた。図6Bに示すように、LV駆出率は、両MI群において低下しており、Fib‐Alg群において高い傾向を有していた。しかしながら、これらのグローバルな容量および機能指数は、両群において同様なままであった。
組合せたLV心エコー検査測定値と大動脈圧測定値を使用して、遠隔領域およびMI領域におけるLV放射状壁応力を算出し、それぞれ、図7Aおよび7Bに示している。局所放射状壁応力は、両MI後群のMI領域において存在しているが、生理食塩水群において最高のようであった。
遠隔領域(LADによって機能する領域)に対して標準化した心筋血流は、図9に示すように、生理食塩水群およびFib‐Alg群双方のMI領域において低下していた。テトラゾリウム染色に基づく算出MIサイズは、26±7%であり、ペリメーターまたは重量分析法により標準化したとき、群間で同様なMIサイズが明らかになった。結果は、図10Aおよび10Bに示している。
LV局所心筋硬直を、MIの中央部分に置き且つ一過性下大静脈閉塞による局所圧力‐寸法関係を構成するソノマイクロメトリー結晶から算出した。この分析の結果を図11に示している。局所心筋硬直は、両MI後群のMI領域内で有意に増大していた。局所硬直定数はFib‐Alg群において高かったが、このことは、統計的有意性に達していなかった(p=0.19)。
ヘマトキシリンおよびエオシンに対して染色した典型的な組織切片を、図12に示している。高い度合の炎症応答および明白な新血管形成を、Fib‐Alg群の境界およびMI領域において観察することができた。強い炎症応答は、注入複合材料の非晶質密集様領域の周りにより一層局所的に分布しているFib‐Alg群のMI領域において容易に認めることができた。
図13は、ヌクレアファストレッドで対比染色したアルシアンブルー組織切片の典型的な顕微鏡写真である。強いブルー染色は、おそらくプロテオグリカンおよび他のグリコサミノグリカン類を反映しており、両群の境界およびMI領域内で容易に観察することができた。
図14Aは、ミエロペルオキシダーゼ染色法を使用しての好中球に対する典型的な組織染色を示している。好中球染色の相対的強度は、両群において、境界領域内で増大し、MI領域内ではさらに増大していた。しかしながら、ミエロペルオキシダーゼの度合は、Fib‐Alg群のこれら領域の双方において増大しているようであった。
マクロファージに対する免疫組織化学染色を、図14Bに示している。マクロファージ陽性領域は、両群の境界およびMI領域内で観察されたが、マクロファージ陽性細胞数は、Fib‐Alg群において増大しているようであった。
レクチン陽性血管によって測定するような毛細血管密度を全層LV切片において測定し、結果を図16に示している。MI領域内の毛細血管密度は、参照対照値と比較して、両MI後群において低下していた。生理食塩水群においては、毛細血管密度は、それぞれの遠隔領域値と比較したとき、境界およびMI領域内で低下していた。極めて対照的に、毛細血管密度は、Fib‐Alg群においては、境界領域内では対照と同様であり、それぞれの遠隔領域と異なっていなかった。
可溶性コラーゲン、即ち、緩衝化塩溶液および均質化によって抽出し得るコラーゲンは、図17Aに示すように、両群のMI領域内で増大していた。このことは、分解に対してより不安定である新たに合成され不完全なコラーゲン架橋を反映している。しかしながら、可溶性コラーゲン含有量は、Fib‐Alg群におけるMI領域内では減少しており、この領域内でのより高度に架橋した線維状コラーゲンを示している。酸消化心筋サンプルのヒドロキシプロリン測定によって測定されるような総コラーゲン含有量は、図17Bに示しているように、遠隔領域からMI領域に漸次的な形で増大している。これらの結果は、MI後線維化反応と一致しており、MI群間に有意差はない。
多希釈系列にもかかわらず、血漿MMP‐9レベルは、当該MI後期間に収集した血漿サンプルにおいては検出できなかった。MMP‐2についての血漿レベルは、生理食塩水群における全てのMI後時点において、対照値よりも高かった。しかしながら、Fib‐Alg群においては、血漿MMP‐2レベルは、MI後7日目以降、対照と異なっていなかった。さらに、血漿MMP‐2レベルは、Fib‐Alg群においては、幾つかのMI後時点において生理食塩水群値からは低下していた。
本試験の重要な知見は、3つの広範囲の分野、即ち、(1) LV機能および血行動態、(2) 心筋構造、および(3) 心筋生化学に要約し得る。
この分野における主な知見は、MI領域へのFib‐Alg注入が、参照ビヒクルMI値と比較したとき、LV後壁厚の時間依存性増大を生じていたことであった。Fib‐Alg群においては、MI進展の速度は有意に減衰されており、LV形状および機能の全体的指数は、Fib‐Alg注入によって改善されているようであった。とりわけ、LV短縮率の相対的落込みは低下し、LVポンプ機能の尺度である心係数は上昇していた。梗塞進展過程の有意の減衰の可能性あるメカニズムは、次の項で説明するような線維状コラーゲンマトリックスの改善された保存である。LVポンプ機能の改善の根拠は、局所壁応力パターンおよび体血管抵抗がFib‐Alg群においては低い傾向を有していたので、おそらくLV負荷の変化に基づいていた。局所および全体的LV形状に対するこれらの好ましい効果は、全て、初期MIサイズまたは血流パターンの差異によるものではなかった。
画像化試験からのより卓越した特徴の1つは、Fib‐Alg注入後のLV後壁厚の増大であった。組織学的レベルにおいては、明白で強い炎症応答が、組織化学法および免疫組織化学法の両方法によって観察された。とりわけ、MI領域内において好中球浸潤物の増加が、MI後の1ヶ月において、Fib‐Alg注入によって観察され、このことは、高いマクロファージ数と関連していた。しかしながら、興味あることに、このことは、生体内微小透析によって評価されるようなタンパク質分解活性の上昇とは関連していなかった。事実、MMPタンパク質分解活性は、Fib‐Alg群におけるMI領域内では低下していた。MI領域内の総可溶性コラーゲンは、Fib‐Alg注入によって低減していたのに対し、コラーゲンの総生化学含有量は、MI群間で同様であった。このことは、コラーゲンのより高い架橋がFib‐Alg群において生じて、心筋硬直化を改善し且つ境界領域のテザリング(tethering)の改善に有利に作用することを示唆している。事実、相対的心筋硬直はFib‐Alg群において高いようであったし、形態計測による相対的%コラーゲンは、Fib‐Alg群の境界領域内で増加していた。従って、Fib‐Alg群において観察された炎症応答の増強は、コラーゲン分解の増進を生じさせてなく、むしろ、MIおよび境界領域内でのコラーゲンの成熟および瘢痕形成を容易にしているようであった。
MMP‐9の相対的レベルは、MI群において同様形で増大していた。この場合も、このことは、高めの炎症応答がFib‐Alg群において観察されたという事実により、幾分驚くべき知見である。さらにまた、心筋MMP‐2レベル、即ち、心筋において見出され且つ心筋リモデリング中に活性化される遍在性MMPは、Fib‐Alg MI領域において減少していた。総合すれば、このことは、生体内微小透析測定値と一致するタンパク質分解活性の正味の低減をもたらしている。Fib‐Alg群におけるMMP‐2レベルの相対的低減のさらなる確認は、MI後期間における循環性MMP‐2レベルの相対的低減である。
Fib‐Alg複合材料の当該MI後期間内での注入は、梗塞進展を減衰させており、局所的および全体的LV機能に対して好ましい効果を与えていた。Fib‐Alg注入が梗塞進展の促進を改変させるメカニズムは、成熟瘢痕形成に有利に作用していたMIおよび境界領域内において細胞浸潤物およびコラーゲン組成を変えることによっていた。
ゲル化系の各変性または混合成分を伝達するのに使用し得る装置としては、限定するものではないが、2本針左心室注入装置、2本針経血管壁注入装置および2本シリンジがある。最低に侵襲性(即ち、経皮または内視鏡による)の注入装置の使用を可能にする方法としては、大腿動脈または剣状突起下(sub-xiphoid)による利用法がある。“剣状突起”または“剣状突起法”は、胸骨(breastboneまたはsternum)の下端に結合した先の尖った軟骨、即ち、胸骨の最小で最低の区域である。両方法は、当業者にとって既知である。
ある種の用途においては、第1バレル410は、変性2成分ゲル化系の第1混合物を含み得;第2バレル420は、前記で説明した実施態様のいずれかに従う変性2成分ゲル化系の第2混合物を含み得る。得られるゲルの治療量は、約25μL〜約200μL、好ましくは約50μLである。2本シリンジ400は、例えば、開胸手術処置中に使用し得る。
1つの実施態様においては、伝達アッセンブリ500は、伝達管腔530内に可動的に配置した第1ニードル520を含む。伝達管腔530は、例えば、適切な材料(例えば、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリウレタン等)のポリマーチューブである。第1ニードル520は、例えば、伝達アッセンブリの長さを延ばしているステンレススチールハイポチューブである。第1ニードル520は、例えば、0.08インチ(0.20センチメートル)の内径を有する管腔である。伸縮自在のニードルカテーテルの1つの例においては、第1ニードル520は、遠位部分505から近接部分515までで約40インチ(約1.6メートル)程度のニードル長を有する。また、管腔510は、この例においては、カテーテル長(遠位部分505から近接部分515まで)に沿って共直線的に延びている補助管腔540も含む。補助管腔540は、例えば、適切な材料(例えば、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリウレタン等)のポリマーチューブである。遠位部分505において、補助管腔540は、第2ニードル550の伝達端部で終端しており、ニードル520の伝達端部と共直線的に整列させている。補助管腔540は、第2ニードル550の伝達端部に、紫外線硬化性接着剤のような放射線硬化性接着剤によって終端させ得る。第2ニードル550は、例えば、主ニードル520の端部に、例えば、ハンダ(接合部555として示している)により共直線的に接合させているステンレススチールハイポチューブである。第2ニードル550は、約0.08インチ(0.20センチメートル)程度の長さを有する。図21Bは、伝達アッセンブリ500の線A〜A'での断面正面図を示している。図21Bは、共直線配列における主ニードル520と第2ニードル550を示している。
主ニードル520の近接端部は、物質伝達装置に適合させるためのアダプター570を含む。アダプター570は、例えば、成形した雌ルアーハウジングである。同様に、補助サイドアーム560の近接端部は、物質伝達装置に適合させるためのアダプター580(例えば、雌ルアーハウジング)を含む。
図21A〜21Bに関連して上述した設計構造は、本発明の変性2成分ゲル組成物を導入するのに適している。例えば、ゲルは、変性2成分ゲル化系の第1混合物と変性2成分ゲル化系の第2混合物との組合せ(混合、接触等)によって形成させ得る。典型的には、第1混合物を、1立方センチメートルシリンジにより、アダプター570において主ニードル520から導入し得る。同時に或いは前後まもなく、第2混合物を、1立方センチメートルシリンジにより、アダプター580において導入し得る。第1および第2成分が伝達アッセンブリ500の出口(梗塞領域)において混ざったとき、各材料は、組合わさって(混合、接触して)、生体内分解性ゲルを形成する。
1つの実施態様においては、カテーテルアッセンブリ600は、近接部分620と遠位部分610を有する細長のカテーテル本体650によって形成されている。ガイドワイヤーカニューレ670がカテーテル本体内(近接部分610から遠位部分620まで)に形成されており、カテーテルアッセンブリ600に供給し且つガイドワイヤー680上で操作するのを可能にしている。バルーン630が、カテーテルアッセンブリ600の遠位部分610に組込まれており、カテーテルアッセンブリ600の膨張カニューレ660と流体連通している。
図22Bは、図22Aの線A〜A'(遠位部分610)でのカテーテルアッセンブリ600の断面を示す。図22Cは、図22Aの線B〜B'でのカテーテルアッセンブリ600の断面を示す。ある実施態様においては、伝達アッセンブリ605aおよび605bは、互いに近接している。伝達アッセンブリ605aおよび605bの近接は、心筋梗塞後領域のような処置部位へ伝達したときに、変性2成分ゲル化系の各混合物を早急にゲル化させるのを可能にする。
20 損傷領域
400 2本シリンジ
410、420 バレル
415、425 プランジャー
430、435 ニードル
440、445、450 プレート
455 近接端部
460 遠位端部
465 中央領域
500 伝達アッセンブリ
505 遠位部分
510 管腔
515 近接端部
520 第1ニードル
530 伝達管腔
540 補助管腔
550 第2ニードル
555 接合部
560 補助サイドアーム
565 接合部
570、580 アダプター
600 カテーテルアッセンブリ
605a、605b 物質伝達アッセンブリ
610 遠位部分
615a、615b ニードル
620 近接部分
625a、625b 伝達管腔
630 バルーン
635 バルーン壁
635 ハブ
650 カテーテル本体
660 膨張カニューレ
670 ガイドワイヤーカニューレ
680 ガイドワイヤー
Claims (17)
- 生体スカッフォールドを含む心筋梗塞後組織を生体内で形成するのに使用するための、第2の2成分ゲル化系と同時注入される第1の2成分ゲル化系であって、
該生体スカッフォールドが、心筋梗塞後組織の心筋梗塞進展速度の減衰に由来する進展に耐え、かつ、該第1の2成分ゲル化系及び該第2の2成分ゲル化系を含み、
該第2の2成分ゲル化系が、該第1の2成分ゲル化系と異なる貯蔵弾性率を有し、
(a)該第1の2成分ゲル化系の第1成分がゼラチングラフト化アルギネートであり、該第2の2成分ゲル化系の第1成分がフィブリノーゲン溶液であり、
(b)該第1の2成分ゲル化系の第2成分が塩化カルシウム溶液であり、該第2の2成分ゲル化系の第2成分がトロンビンである
ことを特徴とする、第1の2成分ゲル化系。 - 生体スカッフォールドを心筋梗塞後領域内に形成するためのキットを製造するための、第1の2成分ゲル化系と第2の2成分ゲル化系の使用であって、
該第2の2成分ゲル化系が、該第1の2成分ゲル化系と異なる貯蔵弾性率を有し、
(a)該第1の2成分ゲル化系の第1成分がゼラチングラフト化アルギネートであり、該第2の2成分ゲル化系の第1成分がフィブリノーゲン溶液であり、
(b)該第1の2成分ゲル化系の第2成分が塩化カルシウム溶液であり、該第2の2成分ゲル化系の第2成分がトロンビンである
ことを特徴とする、使用。 - 前記生体スカッフォールドを、心筋梗塞後に起こる増殖期中に形成させる、請求項2に記載の使用。
- 前記生体スカッフォールドを、心筋梗塞発症後の7日目又はそれ以降に形成させる、請求項2に記載の使用。
- さらに、前記心筋梗塞後領域の境界領域内に生体スカッフォールドが形成されることを含む、請求項2に記載の使用。
- 左心室後壁厚の時間依存性増大を生じさせるために生体スカッフォールドを心筋梗塞後領域内に形成するためのキットを製造するための、第1の2成分ゲル化系と第2の2成分ゲル化系の使用であって、
(a)該第1の2成分ゲル化系の第1成分がゼラチングラフト化アルギネートであり、該第2の2成分ゲル化系の第1成分がフィブリノーゲン溶液であり、
(b)該第1の2成分ゲル化系の第2成分が塩化カルシウム溶液を含み、該第2の2成分ゲル化系の第2成分がトロンビンである
ことを特徴とする、使用。 - 前記生体スカッフォールドの形成は、第1の2成分ゲル化系の各成分と第2の2成分ゲル化系の各成分を、前記心筋梗塞後領域に、心筋梗塞発症後の所定の時間内に伝達する工程を含む、請求項6に記載の使用。
- 前記所定の時間が、7日目又はそれ以降である、請求項7に記載の使用。
- さらに、前記心筋梗塞後領域の境界領域内に生体スカッフォールドが形成されることを含む、請求項6に記載の使用。
- 心筋瘢痕形成の成熟を生じさせるために生体スカッフォールドを心筋梗塞後領域内に形成するためのキットを製造するための、第1の2成分ゲル化系と第2の2成分ゲル化系の使用であって、
(a)該第1の2成分ゲル化系の第1成分がゼラチングラフト化アルギネートであり、該第2の2成分ゲル化系の第1成分がフィブリノーゲン溶液であり、
(b)該第1の2成分ゲル化系の第2成分が塩化カルシウム溶液を含み、該第2の2成分ゲル化系の第2成分がトロンビンである
ことを特徴とする、使用。 - 前記生体スカッフォールドが、マトリックスメタロプロテイナーゼ活性を低下させる、請求項10に記載の使用。
- 前記生体スカッフォールドが、コラーゲンタイプIを増加させる、請求項10に記載の使用。
- 前記生体スカッフォールドが、毛細血管密度を増大させる、請求項10に記載の使用。
- 前記生体スカッフォールドが、繊維芽細胞浸潤を増大させる、請求項10に記載の使用。
- 前記生体スカッフォールドを、創傷治癒の増殖期中に形成させることを含む、請求項10に記載の使用。
- 前記生体スカッフォールドを、心筋梗塞発症後の7日目又はそれ以降に形成させることを含む、請求項10に記載の使用。
- さらに、前記心筋梗塞後領域の境界領域内に生体スカッフォールドが形成されることを含む、請求項10に記載の使用。
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