JP6094716B1 - リン酸カルシウム含有多孔質複合体及びpthの組み合わせ - Google Patents

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Abstract

【課題】骨再生又は骨増生(bone augmentation)に有効な手段を提供すること。【解決手段】第8リン酸カルシウム及び副甲状腺ホルモンを含む多孔質複合体。【選択図】なし

Description

リン酸カルシウム含有多孔質複合体及びPTHの組み合わせ、及びその利用等が開示される。
ヒドロキシアパタイト、β−第3リン酸カルシウム(β−TCP)、及び第8リン酸カルシウム(Octacalcium phosphate、以下、「OCP」という)等のリン酸カルシウムが骨再生材料として使用されている(例えば、特許文献1〜5)。また、OCPに保形性を付与するために、コラーゲンでできた多孔質体にOCPを含有させることが提案されている(特許文献5)。また、非特許文献1には、OCP単独よりもOCPを含有するコラーゲン多孔質体の方が骨再生作用に優れることが報告されている。
非特許文献2には、parathyroid hormone(PTH)の皮下投与によって局所の骨形成が有意に促進されたことが報告されている。非特許文献2には、β−TCPによる骨形成は限定的であり、β−TCPと組み合わせることによってPTHによる骨形成作用も阻害されることが報告されている。
特開2010−273847号公報 特開2003−260124号公報 特開2009−132601号公報 特開2005−279078号公報 特開2006−167445号公報 特開平5−070113号公報
J Biomed Mater Res B Appl Biomater 79: 210−217. 2006 J. Clin. Periodontol, 37: 419−426, 2010
骨再生又は骨増生(bone augmentation)に有効な新たな手段を提供することが1つの課題である。
リン酸カルシウムを含む多孔質複合体とPTHを併用することにより、より効果的な骨再生又は骨増生が可能であることが確認された。斯かる知見に基づき、下記に代表される発明が提供される。
A:骨再生又は骨増生の方法
A1.
骨再生又は骨増生が必要な部位にリン酸カルシウムを含む多孔質複合体を移植すること、及び
骨再生又は骨増生が必要な患者に副甲状腺ホルモンを投与すること
を含む、骨再生又は骨増生するための方法。
A2.
該多孔質複合体が移植され、次いで副甲状腺ホルモンが投与される、A1に記載の方法。
A3.
骨再生又は骨増生が必要な部位に副甲状腺ホルモンが局所投与される、A1又はA2に記載の方法。
A4.
該多孔質複合体が移植された部位に副甲状腺ホルモンが局所投与される、A1〜A3のいずれかに記載の方法。
A5.
副甲状腺ホルモンが皮下投与される、A1又はA2に記載の方法。
A6.
副甲状腺ホルモンが患者に投与され、次いで該多孔質複合体が移植される、A1及びA3〜A5のいずれかに記載の方法。
A7.
骨再生又は骨増生が必要な部位に副甲状腺ホルモンが局所投与される、A6に記載の方法。
A8.
副甲状腺ホルモンが皮下投与される、A6に記載の方法。
A9.
骨再生又は骨増生が必要な部位が、骨再生が必要な部位である、A1〜A8のいずれかに記載の方法。
A10.
骨再生が必要な部位が骨欠損部位である、A9に記載の方法。
A11.
骨再生又は骨増生が必要な部位が、骨増生が必要な部位である、A1〜A8のいずれかに記載の方法。
A12.
骨増生が必要な部位が、上顎洞底挙上術(sinus lift)、骨移植(bone graft)、及び歯槽堤拡大術(ridge expansion)から成る群より選択される少なくとも1種を必要とする部位である、A11に記載の方法。
A13.
該多孔質複合体が更にコラーゲンを含む、A1〜A12のいずれかに記載の方法。
A14.
該リン酸カルシウムが、第8リン酸カルシウム(OCP)、β型リン酸三カルシウム(β−TCP)、ハイドロキシアパタイト(HAP)、及び非晶性リン酸カルシウム(amorphous calcium phosphate)から成る群より選択される少なくとも1種である、A1〜A13のいずれかに記載の方法。
A15.
該副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、A1〜A14のいずれかに記載の方法。
B:骨再生又は骨増生の方法
B1.
リン酸カルシウム及び副甲状腺ホルモンを含む多孔質複合体を骨再生又は骨増生が必要な部位に移植することを含む、骨再生又は骨増生するための方法。
B2.
骨再生又は骨増生が必要な部位が、骨再生が必要な部位である、B1に記載の方法。
B3.
骨再生が費用な部位が骨欠損部位である、B2に記載の方法。
B4.
骨再生又は骨増生が必要な部位が、骨増生が必要な部位である、B1に記載の方法。
B5.
骨増生が必要な部位が、上顎洞底挙上術、骨移植、及び歯槽堤拡大術から成る群より選択される少なくとも1種を必要とする部位である、B4に記載の方法。
B6.
該多孔質複合体が更にコラーゲンを含む、B1〜B5のいずれかに記載の方法。
B7.
該リン酸カルシウムが、第8リン酸カルシウム、β型リン酸三カルシウム、ハイドロキシアパタイト、及び非晶性リン酸カルシウムから成る群より選択される少なくとも1種である、B1〜B6のいずれかに記載の方法。
B8.
該副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、B1〜B7のいずれかに記載の方法。
C:副甲状腺ホルモンを含む複合体
C1.
リン酸カルシウム及び副甲状腺ホルモンを含む、骨再生又は骨増生のための多孔質複合体。
C2.
更にコラーゲンを含む、C1に記載の多孔質複合体。
C3.
該リン酸カルシウムが、第8リン酸カルシウム、β型リン酸三カルシウム、ハイドロキシアパタイト、及び非晶性リン酸カルシウムから成る群より選択される少なくとも1種である、C1又はC2に記載の多孔質複合体。
C4.
該副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、C1〜C3のいずれかに記載の多孔質複合体。
D:多孔質複合体の製造方法
D1.リン酸カルシウムを含む多孔質複合体に副甲状腺ホルモンを添加することを含む、骨再生又は骨増生のための多孔質複合体を製造する方法。
D2.
該リン酸カルシウムが、第8リン酸カルシウム、β型リン酸三カルシウム、ハイドロキシアパタイト、及び非晶性リン酸カルシウムから成る群より選択される少なくとも1種である、D1に記載の方法。
D3.
該多孔質複合体が更にコラーゲンを含む、D2に記載の方法。
D4.
副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、D1〜3のいずれかに記載の方法。
E.キット
E1.
リン酸カルシウムを含む多孔質複合体、及び副甲状腺ホルモンを含む、骨再生又は骨増生のためのキット。
E2.
該リン酸カルシウムが、第8リン酸カルシウム、β型リン酸三カルシウム、ハイドロキシアパタイト、及び非晶性リン酸カルシウムから成る群より選択される少なくとも1種である、E1に記載のキット。
E3.
該多孔質複合体が更にコラーゲンを含む、E1又はE2に記載のキット。
E4.
副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、E1〜E3のいずれかに記載のキット。
F:多孔質複合体
F1.
第8リン酸カルシウム及び副甲状腺ホルモンを含む多孔質複合体。
F2.
水分含量が5重量%以下である、F1に記載の多孔質複合体。
F3.
骨再生用又は骨増生用である、F1又は2に記載の多孔質複合体。
F4.
更にコラーゲンを含む、F1〜3のいずれかに記載の多孔質複合体。
F5.
副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、F1〜4のいずれかに記載の多孔質複合体。
G:多孔質複合体の製造方法
G1.
第8リン酸カルシウムを含む第1多孔質複合体に副甲状腺ホルモンを添加することを含む、第8リン酸カルシウム及び副甲状腺ホルモンを含む第2多孔質複合体の製造方法。
G2.
第2多孔質複合体を凍結乾燥することを更に含む、G1に記載の製造方法。
G3.
第1多孔質複合体が更にコラーゲンを含む、G1又はG2に記載の製造方法。
G4.
副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、G1〜G3のいずれかに記載の製造方法。
効果的な骨再生及び/又は骨増生手段が提供される。
図1は、OCP含有多孔質複合体又はβ−TCP含有多孔質複合体での骨欠損部位の処置に対する皮下投与したPTHの影響を調べた結果を上から撮影したX線写真である。 図2は、OCP含有多孔質複合体又はβ−TCP含有多孔質複合体での骨欠損部位の処置に対する皮下投与したPTHの影響を調べた結果(断面)を示すX線写真である。 図3は、OCP含有多孔質複合体又はβ−TCP含有多孔質複合体での骨欠損部位の処置に対する皮下投与したPTHの影響を染色した病理組織標本で調べた結果を示す。上方は皮膚側であり、下方は脳硬膜側である。(▼)は欠損辺縁を示す。図3は、低倍率(×1.25)画像である。 図4は、OCP含有多孔質複合体又はβ−TCP含有多孔質複合体での骨欠損部位の処置に対する皮下投与したPTHの影響を染色した病理組織標本で調べた結果を示す。上方は皮膚側であり、下方は脳硬膜側である。図4は、高倍率(×20)画像である。 図5は、OCP含有多孔質複合体又はβ−TCP含有多孔質複合体での骨欠損部位の処置に対する皮下投与したPTHの影響を新生骨の割合 (n−Bone%)で調べた結果を示す。 図6は、OCP含有多孔質複合体又はβ−TCP含有多孔質複合体で処置した骨欠損部位に滴下したPTHの影響を調べた結果を上から撮影したX線写真である。 図7は、OCP含有多孔質複合体又はβ−TCP含有多孔質複合体で処置した骨欠損部位に滴下したPTHの影響を調べた結果(断面)を示すX線写真である。 図8は、OCP含有多孔質複合体で処置した骨欠損部位に滴下したPTHの影響を染色した病理組織標本で調べた結果を示す。上方は皮膚側であり、下方は脳硬膜側である。上段は低倍率(X1.25)画像であり、下段は高倍率(X20)画像である。 図9は、OCP含有多孔質複合体で処置した骨欠損部位に滴下したPTHの影響を組織形態計測した結果を示す。 図10は、OCP単独又はOCPとFGF−2との組み合わせで骨欠損部位を処置した結果を示す。 図11は、術後12週後に撮影した摘出標本の軟X線写真である。A群:OCP/Col/PTH 1.0(OCP/Col 1枚当たりにPTH 1.0μgを含む凍結乾燥複合体)、B群:OCP/Col/PTH 0.1(OCP/Col 1枚当たりにPTH 0.1μgを含む凍結乾燥複合体)、C群:OCP/Col、D群:β−TCP/Col/PTH 1.0(β−TCP/Col 1枚当たりにPTH 1.0μgを含む凍結乾燥複合体)、E群:β−TCP/Col/PTH 0.1(β−TCP/Col 1枚当たりにPTH 0.1μgを含む凍結乾燥複合体)、F群:β−TCP/Col 図12は、術後4週後及び12週後に断層撮影したCT写真である。A群:OCP/Col/PTH 1.0、B群:OCP/Col/PTH 0.1、C群:OCP/Col、D群:β−TCP/Col/PTH 1.0、E群:β−TCP/Col/PTH 0.1、F群:β−TCP/Col 図13は、術後12週後に摘出し、染色した病理組織標本である。A群:OCP/Col/PTH 1.0、B群:OCP/Col/PTH 0.1、C群:OCP/Col、D群:β−TCP/Col/PTH 1.0、E群:β−TCP/Col/PTH 0.1、F群:β−TCP/Col 図14は、術後4週後及び12週後に断層撮影したCT写真である。A群:OCP/Col/PTH 0.01(OCP/Col 1枚当たりにPTH 0.01μgを含む凍結乾燥複合体)、B群:OCP/Col/PTH 0.001(OCP/Col 1枚当たりにPTH 0.001μgを含む凍結乾燥複合体)
一実施形態において、骨再生又は骨増生(bone augmentation)の方法は、骨再生又は骨増生が必要な部位にリン酸カルシウムを含む多孔質複合体を移植する工程(I)、及び骨再生又は骨増生が必要な被検体に副甲状腺ホルモン(PTH)を投与する工程(II)を含むことが好ましい。工程(I)及び工程(II)は、いずれを先に行っても同時に行ってもよい。一実施形態において、骨再生又は骨増生の方法は、工程(I)の後に工程(II)を行うことが好ましい。例えば、骨再生又は骨増生が必要な部位に多孔質複合体を埋入した後に、PTHを投与することができる。他の実施形態において、骨再生又は骨増生の方法は、工程(II)の後に工程(I)を行うことが好ましい。例えば、骨再生又は骨増生が必要な部位にPTHを投与(例えば、滴下)し、その後多孔質複合体を該部位に埋入することができる。他の好適な一実施形態において、PTHは予め多孔質複合体に含有されている。
PTHは、一般的に、パラトルモン、副甲状腺ホルモン、又は上皮小体ホルモンとも呼ばれる、副甲状腺(上皮小体)から分泌される84アミノ酸から構成されるヒト由来のポリペプチドホルモンである。本書において、PTHとは、このような野生型のPTHだけでなく、野生型のPTHと同様の生理作用を保持した誘導体及びその薬学的に許容される塩も含まれる。そのような誘導体としては、例えば、野生型PTHのN末端の34アミノ酸領域に相当するテリパラチド(teriparatide)を挙げることができる。テリパラチドは、フォルテオ(Forteo)又はテリボン(Teribone)という名称で骨粗鬆症の治療薬として販売されており、配列番号1のアミノ酸配列を有する。一実施形態において、PTHはテリパラチドであることが好ましい。ここで、テリパラチドにはその薬学的に許容される塩も含まれる。
多孔質複合体は、リン酸カルシウムを含むことが好ましい。リン酸カルシウムは、骨再生又は骨増生作用を有するものが好ましい。リン酸カルシウムとしては、例えば、第8リン酸カルシウム(OCP)、β型リン酸三カルシウム(β−TCP)、ハイドロキシアパタイト(HAP)、非晶性リン酸カルシウム(amorphous calcium phosphate)無水リン酸水素カルシウム(DCPA)、及びリン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)等を挙げることができる。一実施形態において、リン酸カルシウムは、OCP、β−TCP、及びHAPから成る群より選択される一種以上であることが好ましく、OCPであることがより好ましい。これらのリン酸カルシウムは、任意の方法で調製することができ、市販品を購入して使用することもできる。
OCPは、種々公知の方法によって調製することができる。例えば、滴下法(LeGeros RZ,Calcif Tissue Int 37:194−197,1985)、又は特許文献6に開示される合成装置(三流管)を使用した方法などによって調製することができる。また、リン酸二水素ナトリウム水溶液と酢酸カルシウム水溶液を適切な条件下で混合し、生成した沈殿物を回収することによる混合法によって調製することもできる。沈殿物から得られたOCPは、乾燥させ、電動ミル等を用い粉砕し、粒子状の粉体にして用いることが好ましい。粒径は10〜1000μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは100〜500μmに調製することが好ましく、さらに好ましくは300〜500μmに調製することが好ましい。粒径は、ふるい分け法によりふるいの目開きのサイズによって分級することができる。
β−TCPは、種々公知の方法によって調製することができる。例えば、下記の方法が例示される。まず、水酸化カルシウム粉体とリン酸水素カルシウム粉体とを、リンに対するカルシウムのモル比(Ca/P)が1.45〜1.72となるように配合して原料体を調製する。得られた原料体を混合粉砕処理して、ソフトメカノケミカル複合化反応によりリン酸カルシウム前駆体を調製し、得られた前駆体を600℃以上の温度で熱処理することによりβ−TCPを得ることができる。他の方法として、リン酸水素カルシウムと炭酸カルシウムを含む混合スラリーをポットミルで24時間粉砕・反応させた後、スラリーを乾燥後、750℃で1時間焼成することによりβ−TCP粉末を得ることができる。
HAPは、種々公知の方法によって調製することができる。例えば、水熱合成法、乾式合成法、又は湿式合成法により調製することができる。水熱合成法は次の通りである。無水リン酸水素カルシウム[CaHPO]の水懸濁液をリン酸[HPO]でpH4に調整する。次いで、これを水熱反応合成装置にて350℃,8800Ib/in気圧の条件下で48時間反応させることにより、HAPを得ることができる。乾式合成法は次の通りである。難溶性リン酸カルシウムであるピロリン酸カルシウム(Ca)、あるいはリン酸三カルシウム[Ca(PO]と炭酸カルシウム(CaCO)を,水蒸気雰囲気中で900〜1300℃,1〜24時間反応させることにより、HAPを得ることができる。湿式合成法は次の通りである。可溶性リン酸塩あるいはリン酸の水溶液と,可溶性カルシウム塩の水溶液を70〜100℃でアルカリ性を保ちながら,24〜48時間反応させることによりHAPを得ることができる。湿式合成法の別の方法としては、水に不溶性のリン酸カルシウム塩を水中に懸濁させ、懸濁液に水に不溶性の炭酸カルシウム(CaCO)を添加し、懸濁液を撹拌下に過熱して反応させて、HAPを得ることができる。さらに湿式合成法の別の方法としては、炭酸カルシウム粉末とリン酸水素カルシウム又はその二水和物の粉末とを、カルシウム原子のリン酸に対する原子比が1.5〜1.67の範囲になるように調整し、湿式粉砕機により磨砕混合しながらHAPを得ることができる。
多孔質複合体の素材は、骨再生又は骨増生に適している限り任意であり、特に制限されない。例えば、多孔質複合体は、多孔質状に形成されたリン酸カルシウムであってもよい。一実施形態において、多孔質複合体がリン酸カルシウムで形成される場合、リン酸カルシウムは、β−TCP又はHAPであることが好ましい。一実施形態において、多孔質複合体は、コラーゲンとリン酸カルシウムで形成されていることが好ましい。
多孔質複合体を構成するコラーゲンは、骨再生又は骨増生用の材料として適している限り、由来及び性状などは特に限定されず、任意のコラーゲンを使用することができる。一実施形態において、コラーゲンは、蛋白分解酵素(例えばペプシン、又はプロナーゼ等)で可溶化し、テロペプチドが除去された酵素可溶化コラーゲンであることが好ましい。このようなコラーゲンはアレルゲン性が低い。また、コラーゲンは、繊維性コラーゲンであるI型、II型、III型又はIV型のコラーゲンであることが好ましい。一実施形態において、コラーゲンは、生体内に大量に含まれるI型コラーゲン、又はI型及びIII型コラーゲンの混合物であることが好ましい。コラーゲンの原料は、例えば、豚又は牛などの皮膚、骨、若しくは腱等、並びに魚のうろこなどを用いることができる。コラーゲンは生体由来成分であるので、安全性が高い。上記のコラーゲンとしては、市販の製品を使用してもよい。
多孔質複合体がコラーゲンで形成される場合、リン酸カルシウムとコラーゲンの配合比は、所望する保形性、操作性、及び生体親和性等を考慮して適宜調整することができる。例えば、コラーゲン1重量部に対するリン酸カルシウムの配合比は、0.5〜35重量部、好ましくは1〜20重量部、より好ましくは2〜10重量部である。コラーゲン1重量部に対してリン酸カルシウムが0.5重量部未満であると、得られた複合体の骨再生機能が劣るおそれがあり、35重量部を超えると保形性が低下するおそれがある。ここで、リン酸カルシウムはOCPであることが好ましい。
一実施形態において、多孔質複合体は3〜90μmの細孔径を有することが好ましい。細孔径が90μmを超える場合、多孔質複合体の強度が低下する傾向がある。一方、細孔径が3μm未満である場合、骨芽細胞等の骨代謝系細胞の侵入が起こり難くなり、骨再生の促進作用が低下する恐れがある。多孔質複合体の細孔径は、より好ましくは5〜40μmであり、更に好ましくは7〜36μmである。
多孔質複合体の細孔径は水銀ポロシメーター(Mercury porosimeter)による細孔分布測定を用いて測定される。具体的には以下の方法により測定される。
(細孔径測定)
前処理として、サンプル(多孔質複合体)を120℃で4時間恒温乾燥する。前処理後の各サンプルについて、下記の測定装置を用いた水銀圧入法により、下記の条件で細孔径(pore size)0.0018〜200μmの細孔分布を求める。
測定装置:オートポアIV9520(micromeritics社製)
測定条件:サンプルと水銀の接触角:140deg
水銀の表面張力:0.48N/m(1dyne=10−5Nで換算)
上記水銀圧入法で得られた細孔分布曲線において、最も大きな面積を有するピークの極大値を示す細孔径(直径)の値が本書における細孔径(pore size)の値である。
一実施形態において、多孔質複合体は、上記水銀圧入法により測定された細孔分布において、200μm以下の細孔全体に占める71〜200μmの大きさの細孔の割合が8%以下であることが好ましく、3〜8%であることがより好ましい。細孔割合は水銀ポロシメーターにより測定された累積細孔容積および全細孔容積を用いて下式で表される。
細孔割合(%)= 累積細孔容積/全細孔容積×100
多孔質複合体の細孔率(空隙率)は80〜98%であることが好ましく、より好ましくは85〜95%であり、更に好ましくは85〜90%である。細孔率は水銀圧入法による全細孔容積と見かけ密度を用いて下記の式により求められる。
細孔率(%)=全細孔容積/{(1/見かけ密度)+全細孔容積}×100
多孔質複合体の形状は、それを充填する患部の形状及び大きさ等を考慮して任意に設定することができる。例えば、多孔質複合体は、直方体(ブロック体)、立方体、円筒体、タブレット状、又は顆粒であることが好ましい。一実施形態において、直方体である多孔質複合体の大きさは5mm×5mm×5mm以上であることが好ましく、一般に上限は100mm×100mm×100mmであることが好ましい。円筒状である場合の大きさは、直径が5〜50mmであることが好ましく、高さは1〜50mmの範囲であることが好ましい。顆粒状である場合、形状は球体に限られず不定形でもよいが、直径が0.1〜10mmであることが好ましい。顆粒状の多孔質複合体の直径は、ふるい分け試験法により求められる。
多孔質複合体を移植する方法(manner)は、任意であり特に制限されない。例えば、多孔質複合体の移植は、適当なサイズの多孔質複合体を骨再生又は骨増生が必要な部位に補填することより行われ得る。骨再生又は骨増生が必要な部位(例えば、骨欠損部)に十分な血液もしくは体液が存在する場合には、多孔質複合体をそのまま、もしくは適当な形状に切断し補填することができる。当該部位に十分な血液等が認められない、又は多孔質複合体を元の形状で補填できない場合は、多孔質複合体を血液もしくは生理食塩水等に浸漬し、多孔質複合体がスポンジ状の弾力性を示すことを確認した上で骨欠損部に補填することができる。
PTHを投与する方法(manner)は、任意であり特に制限されない。例えば、PTHは、任意の方法で局所投与又は全身投与される。一実施形態において、PTHは、骨再生又は骨増生が必要な部位(例えば、骨欠損部)に局所投与されることが好ましい。局所投与は、例えば、PTHを含む溶液を該部位に滴下することによって行うことができる。多孔質複合体を移植した後にPTHを局所投与する場合、例えば、多孔質複合体を骨再生又は骨増生が必要な部位に埋入し、該多孔質複合体上(又はその中)にPTHを投与することができる。該部位へのPTHの局所投与は、例えば、骨再生又は骨増生手術中に該部位を外科的に露出させ、そこにPTHを含む溶液を滴下することにより行うことができる。また、該部位へのPTHの局所投与は、注射針を該部位まで挿入し、PTHを含む溶液を注入することによって行うこともできる。一実施形態において、PTHは、注射によって全身投与される。例えば、PTHは、皮下注射、筋肉注射又は静脈注射によって投与される。一実施形態において、PTHは、皮下注射によって全身投与されることが好ましい。
投与するPTHの量は、任意であり特に制限されない。例えば、PTHの量は、骨欠損の程度、被検体の体重、及び年齢等に応じて適宜設定することができる。PTHを含む液体を骨再生又は骨増生が必要な部位に滴下する場合、当該液体におけるPTHの濃度は、例えば、0.01μg/ml〜500μg/mlに調整することができる。また、当該部位に滴下するPTH含有溶液の量は、例えば、0.01ml〜500mlを選択することができる。PTH含有溶液は、例えば、市販されるPTH(例えば、テリパラチド)を生理食塩水に添加することによって調製することができる。PTHを注射によって全身投与する場合、その投与量は、例えば、0.01μg/kg/日〜50μg/kg/日に設定することができる。PTHの投与は、単回投与でも複数回投与でも良い。一実施形態において、PTHを全身投与する場合、PTAを一定期間に複数回投与することが好ましい。例えば、投与頻度は、例えば、1回/日、1回/週、2回〜6回/週、又は1回〜3回/月とすることができる。投与期間は、例えば、1週間、1カ月、2〜11ヶ月、1年、1年半、又は2〜5年とすることができる。
骨再生が必要な部位は、例えば、骨欠損部位を含む。骨欠損は種々に要因により生じ得る。要因としては、例えば、骨欠損は、骨折、外傷後の骨欠損(post traumatic bone loss)、骨の外科的手術、先天性骨欠損、感染後の骨欠損(post infectious bone loss)、骨の化学療法処置(bone chemotherapy treatment)、同種移植片の埋め込み(allograft incorporation)、骨の放射線療法処置(bone radiotherapy treatment)に関連する骨欠損疾患(bone deficit condition)、及び歯周病等を挙げることができる。骨の外科的手術としては、例えば、脊椎固定術、四肢の関節固定術などを含む関節固定、および外傷後の骨の手術(post−traumatic bone surgery)、補綴後の関節の手術(post−prosthetic joint surgery)、整形後の骨の手術(post−plastic bone surgery)、及び歯科手術(dental surgery)等を挙げることができる。一実施形態における骨欠損部位としては、例えば、嚢胞腔、萎縮歯槽堤、顎裂部、及び抜歯窩等を挙げることができる。
骨増生が必要な部位は、特に制限されず、例えば、sinus lift, bone graft, 及びridge expansionから成る群より選択される一種以上の処置を必要とする部位である。一実施形態において、骨増生が必要な部位は、骨粗鬆症、変形性脊椎症、慢性関節リウマチ、悪性腫瘍、外傷等に伴う骨塩量の減少病態を示す部位であり得る。他の実施形態において、骨増生が必要な部位は、構音障害咀嚼傷害、及び/又は審美障害を伴う口腔外科的病態が挙げられる。
被検体は、特に制限されないが、例えば、ヒト、イヌ、ネコ、サル、及びラット等の動物を挙げることができる。一実施形態において、好ましい被検体はヒトである。
一実施形態において、上記多孔質複合体は、リン酸カルシウム及びPTHを含むことが好ましい。換言すれば、一実施形態において、PTHは、多孔質複合体に取り込まれた状態で投与されることが好ましい。PTHを含む多孔質複合体は任意の手法で作製することができる。例えば、PTHを含まない多孔質複合体を準備し、それにPTH含有溶液を滴下するか、PTHを含まない多孔質複合体をPTH含有溶液に浸漬することによって、PTH含有多孔質複合体を得ることができる。このようなPTH含有多孔質複合体は、多孔質複合体を移植する直前に準備してもよく、予め作成し保存して使用まで保存しておいても良い。一実施形態において、リン酸カルシウム及びPTHを含む多孔質複合体のリン酸カルシウムは、OCPであることが好ましい。
一実施形態において、リン酸カルシウム及びPTHを含む多孔質複合体は、水分含量が5重量%以下、4重量%以下、3.5重量%以下、又は3重量%以下であることが好ましい。ここで、水分含量が5重量%以下であるとは、1gのPTHを含む多孔質複合体を2.0kPa以下の減圧下、105℃で3時間乾燥した際の減量が50mg以下であること(即ち、乾燥原料試験法で測定した値)を意味する。このように水分含量が低いPTH含有多孔質複合体は、取り扱い性及び保存安定性の観点から好ましい。
水分含量が5重量%以下であるリン酸カルシウム及びPTHを含む多孔質複合体は任意の手法で得ることができる。例えば、リン酸カルシウム含有多孔質複合体にPTH含有溶液を含浸させ、それを乾燥することによって、水分含量が低い多孔質複合体を得ることができる。乾燥法は種々公知の方法を用いることができ、例えば、定温乾燥、赤外線乾燥、送風乾燥、温風乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、吸引乾燥、スピン乾燥、及び/又は凍結乾燥が用いられる。一実施形態において、乾燥法は凍結乾燥であることが好ましい。凍結乾燥の条件は特に制限されず、サンプルの大きさや形状等に応じて適宜設定することができる。例えば、−20〜―90℃で多孔質複合体を凍結し、その後凍結乾燥機により25〜−40℃にて12〜72時間乾燥させることができる。凍結乾燥時の温度は定温保持のほかに、段階的に昇降させることができる。また、凍結乾燥後に電子線を照射して多孔質複合体を滅菌することが好ましい。
多孔質複合体が含有するPTHの量は任意であり、特に制限されない。例えば、多孔質複合体は、0.1ng/g〜25mg/gのPTHを含有することができ、好ましくは1ng/g〜1mg/gであり、より好ましくは5ng/g〜100μg/gである。
一実施形態において、上記多孔質複合体及びPTHを含む骨再生又は骨増生のためのキットが提供される。キットは、上記の任意の多孔質複合体を含み得る。また、キットは、多孔質複合体及びPTHの他に任意の成分、試薬、及び説明書等を含み得る。
多孔質複合体は、任意の方法で製造することができる。例えば、多孔質複合体は、下記の(a)〜(c)の方法で製造できる。下記の方法ではリン酸カルシウムとしてOCPを用いて説明するが、他のリン酸カルシウムを用いる場合も同様にして多孔質複合体を得ることができる。リン酸カルシウムとしてβ−TCPを用いる場合は、(a)又は(b)の方法が好ましい。
(a)OCPとコラーゲンとを混合して複合化する方法
濃度及びpH等がゲル化し得る範囲に調整されたコラーゲン溶液にOCPを添加し、十分に混練してOCPとコラーゲンの混合物を作製する。次いで、この混合物を適当な型に加えて成型し、凍結し、凍結乾燥することにより複合体を得る。得られた複合体は、熱脱水架橋処理を施し、慣用の滅菌法(例えば、γ線照射、電子線照射、エチレンオキサイドガス等)により滅菌することが好ましい。
(b)OCP懸濁液を混合して複合化する方法
適当な濃度のコラーゲン酸性溶液を、適当な緩衝液(例えば、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液等)で無菌的にpH5.5〜7.5に調整する。そこにコラーゲンがゲル化する前にOCPを添加して、コラーゲンとOCPの懸濁液を調製する。その後、pHを中性から弱アルカリ性に保持した状態で型に流し込み、形状を付与した後、適当な温度(例えば37℃)でゲル化させ、水洗浄を繰り返して緩衝液の塩などを除去して複合体を得ることができる。その後、上記(a)と同様に凍結乾燥および滅菌処理を施すことが好ましい。
(c)OCPをコラーゲンに析出させて複合化する方法
適当な濃度のコラーゲン酸性溶液を、適当な緩衝液(例えば、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液等)で無菌的にpHを5.5〜7.5に調整する。そこに、コラーゲンがゲル化する前に、カルシウム溶液およびリン酸溶液を添加してコラーゲン上にOCPを析出させる。その後、析出したOCPをpHを中性から弱アルカリ性に保持し、型に流し込んで、形状を付与する。適当な温度(例えば37℃)でゲル化した後、水洗浄を繰り返して緩衝液などの塩を除去して複合体を得ることができる。その後、上記(a)と同様に凍結乾燥および滅菌処理を施すことが好ましい。
なお、OCPの析出は、Ca2+及びPO 3−の濃度、並びにpHなどにより決まる過飽和度(イオン積/溶解度積)に基づく。よって、OCPに関して過飽和となる条件でCa2+溶液およびPO 3−溶液を、pHを調節したコラーゲン溶液に注加してOCPを析出させることができる。OCPは、コラーゲン間隙に自発的に析出するか、又はコラーゲン線維の表面を核として析出する。
一実施形態において、多孔質複合体を得る方法は、OCPとコラーゲンとを含むゲル、ゾルまたは液体を液体冷媒に浸漬し凍結した後、凍結乾燥する工程を含むことが好ましい。「ゲル、ゾルまたは液体を液体冷媒に浸漬し凍結し」とは、例えば、ゲル、ゾルまたは液体が収容された容器を密閉した後に該容器を液体冷媒に浸漬して、ゲル、ゾルまたは液体を凍結させる態様も含む。
液体冷媒は、OCPとコラーゲンとを含むゲル、ゾルまたは液体の凍結温度より低い温度の液体であり、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、及び液体窒素等が挙げられる。該液体冷媒の温度は、好ましくは−20℃以下であり、より好ましくは−40℃以下であり、さらに好ましくは−80℃以下である。OCPとコラーゲンとを含むゲル、ゾルまたは液体を液体冷媒に浸漬することによって急速に凍結させることにより、得られる多孔質複合体の細孔径を小さくすることができると考えられる。
一実施形態において、多孔質複合体は、熱処理が施されていることが好ましい。熱処理により、OCP分子構造の一部が崩れて骨形成系細胞の侵入が起こり易くなり、骨再生が促進されると共に、コラーゲンが架橋して形状保持力が向上する。
熱処理の温度は、好ましくは50〜200℃、より好ましくは60〜180℃である。また、熱処理は、減圧条件下で行うことが好ましい。圧力は、好ましくは0〜3000Pa、より好ましくは0〜300Paである。熱処理の処理時間は、好ましくは0.1〜10日、より好ましくは0.5〜5日である。
HAPを用いた多孔質複合体は、例えば、次の方法により得ることができる。まずリン酸(塩)水溶液及びカルシウム塩水溶液又は懸濁液を調製する。コラーゲン/リン酸塩水溶液は、コラーゲンと、リン酸、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二カリウム又はリン酸二水素カリウムのリン酸塩を用いて調製する。カルシウム塩水溶液又は懸濁液は炭酸カルシウム、酢酸カルシウム又は水酸化カルシウム等を用いて調製する。添加すべきカルシウム塩水溶液又は懸濁液の量とほぼ同量の水を予め反応容器に入れ、40℃程度に加熱しておく。そこに、コラーゲン/リン酸塩水溶液とカルシウム塩水溶液又は懸濁液とを室温で同時に滴下することにより、繊維状HAP/コラーゲン複合体を生成する。滴下終了後、スラリー状となった水とHAP/コラーゲン複合体との混合物を凍結乾燥する。凍結乾燥は、−10℃以下に凍結した状態で真空引きし、急速に乾燥させることにより行う。その後架橋処理を行い、HAPとコラーゲンを含む多孔質複合体を得ることができる。
一実施形態において、多孔質複合体は、上述する各成分以外の任意の成分を含み得る。そのような配合成分としては、例えば、生体吸収性高分子(ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ乳酸−ポリエチレングリコール共重合体等)を挙げることができる。
上述の多孔質複合体は、骨再生材料として用いることができる。骨再生材料は歯科口腔外科領域、整形外科領域における骨欠損修復、並びに、開頭、及び開胸術後の骨欠損修復などに有用である。例えば、歯科口腔外科領域においては、歯周病、嚢胞腔、萎縮歯槽堤、顎裂部、抜歯窩等により生じた骨欠損に対し、多孔質複合体からなる骨再生材料を補填することにより、数週間から数ヶ月には優れた骨再生効果が確認できる。整形外科領域においては、例えば骨腫瘍切除後の骨欠損、骨折等外傷により生じた骨欠損に対し、本骨再生材料を骨欠損部に補填し、骨再生を促進することができる。
以下、実施例により本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
製造例1:OCPの調製
OCP調製用の1液および2液を次の通り調製した。リン酸二水素ナトリウム二水和物31.2gを蒸留水2500gに溶解し、1液を調製した。酢酸カルシウム一水和物35.2gを蒸留水2500gに溶解し、2液を調製した。1液をセパラブルフラスコに入れ、マントルヒーターにて70℃に昇温した。撹拌機(東京理化器械社製、MAZELA Z)に撹拌翼(羽径12cm)を取り付け、1液を250rpmの速度で撹拌しながら、2液を約28mL/minの速度で滴下した。滴下終了後、1液と2液の混合液を70℃、250rpmでさらに2時間撹拌した。
上記の混合液中に生成した沈殿物をメンブレンフィルター(孔径3μm、アドバンテック東洋社製、A300A293C)を用いてろ過し、回収した。それを蒸留水1500mLに分散させ、15分間撹拌し洗浄した。このろ過及び洗浄の工程をさらに3回繰り返した。洗浄した沈殿物を、恒温乾燥機を用いて30℃で24時間乾燥した。乾燥後の沈殿物を電動ミルにて粉砕した後、ふるいを用いて粒径を300〜500μmに分級し、粉体を得た。最後に、得られた粉体に対して120℃で2時間の乾熱滅菌を行い、OCPを得た。
製造例2:OCP/Col多孔質複合体の調製
I型及びIII型コラーゲンを含むブタ真皮由来コラーゲン(日本ハム社製、NMPコラーゲンPS)1重量部を4℃に冷却した蒸留水200重量部に溶解し、約0.5重量%のコラーゲン溶液を得た。液温を4℃に保ちながらコラーゲン水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHを約7.4に調整しコラーゲン懸濁液を得た。このとき、コラーゲン懸濁液のイオン強度は約0.01であった。コラーゲン懸濁液に製造例1で得たOCP(粒径300〜500μm)をOCPとコラーゲンが重量比で77:23となるように加え、室温で撹拌してOCP/コラーゲン懸濁液を得た。
OCP/コラーゲン懸濁液を遠心瓶に入れ、遠心分離機(トミー精工社製、GRX−250)を用い7000×gの遠心力で20分間遠心した。OCP/コラーゲン懸濁液中のコラーゲンが3重量%となるように上清を廃棄した後、内容物を薬さじで約2分間混合し、OCP/コラーゲン複合ゲルを得た。これを円柱状の内部空間を有するプラスチック容器(内径9.0mm、容積約3.0cm3)に入れて、230×gの遠心力で1分間遠心して脱泡した。
密閉した状態のプラスチック容器をその容積に対して大過剰の−80℃に冷却したメタノールに浸漬して急速に凍結した。容器を開栓した後、凍結体を凍結乾燥機により乾燥(−10℃、48時間)させ成形した。次いで、これを減圧下、150℃で24時間加熱し熱脱水架橋を行った。得られたものをメスで厚さ1.0mm(試験例1で使用)又は1.5mm(試験例2、試験例4及び製造例7で使用)のディスク状にカットした。これらを電子線を照射し、滅菌し、OCP/Col多孔質複合体(OCP/Col)を得た。
製造例3:β−TCP/Col多孔質複合体の調製
β−TCP(オスフェリオン:オリンパステルモバイオマテリアル社)を300〜500μm径に整粒したものをOCPに代えて使用した以外は、製造例2と同様にして、β−TCP/Col多孔質複合体(β−TCP/Col)を得た。
製造例4:滴下用テリパラチドの調製
56.5μgのテリボン皮下注用(旭化成ファーマ社製)に生理食塩水1.13mlを加え、50μg/mlのテリパラチド(PTH)溶解液を得た。これをPCRチューブ(0.5ml)に20μl採取し、生理食塩水80μlを加え1.0μg/0.1ml(10μg/ml)のテリパラチド溶解液を得た。また、この溶液を生理食塩水で更に10倍希釈し、0.1μg/0.1ml(1.0μg/ml)のテリパラチド溶解液を得た。これらを使用まで−20℃の冷凍庫で保存した。
製造例5:皮下注用テリパラチドの調製
56.5μgのテリボン皮下注用(旭化成ファーマ社製)に生理食塩水1.13mlを加え、50μg/mlのテリパラチド溶解液を得た。これをPCRチューブ(0.5ml)に70μl採取し、生理食塩水280μlを加え3.5μg/0.35ml(10μg/ml)のテリパラチド溶解液を得た。これを使用まで−20℃の冷凍庫に保存した。
製造例6:OCP/FGF‐2複合体(OCP/FGF−2)作製
凍結乾燥した遺伝子組み換えヒト線維芽細胞成長因子2(recombinant human Fibroblast growth factor−2: 以下FGF−2、R&D Systems社製)を0.01M リン酸緩衝液 (0.1%以上のbovine serum albuminおよび1mM DTT (dithiothreitol)を含む)に溶解した。乾熱滅菌したOCP顆粒(300−500 μm径)15 mgに対して、FGF−2を3つの異なる濃度(10ng、100ng、1μg)で添加し、−20℃で20分間浸漬後、凍結乾燥し、OCP/FGF−2顆粒を作製した。対照試料としてFGF−2を添加しないOCP顆粒を用いた。
製造例7:OCP/Col/PTH多孔質複合体の調製
56.5μgのテリボン皮下注用(旭化成ファーマ社製)に注射用水1.0mLを加え、56.5μg/mLのテリパラチド(PTH)溶解液を得た。48穴プレートに製造例2で作製したOCP/Colを1つずつ並べ、1穴につき17.7μLのPTH溶解液を添加した。これらを−78℃のディープフリーザーにて凍結した後に凍結体を凍結乾燥機により乾燥(−10℃、24時間)した。最後に電子線を照射することで滅菌し、OCP/Col 1枚当たりにPTH 1.0μgを含む複合体(OCP/Col/PTH 1.0(乾燥))を得た。また、56.5μg/mLのPTH溶解液を注射用水で10倍に希釈した溶液を用いて、前述と同様の操作をすることで、OCP/Col 1枚当たりにPTH 0.1μgを含む複合体(OCP/Col/PTH 0.1(乾燥))を得た。また、PTH溶解液の希釈倍率を変更することにより、OCP/Col 1枚当たりにPTHを0.01μg又は0.001μg含む「OCP/Col/PTH 0.01(乾燥)」及び「OCP/Col/PTH 0.001(乾燥)」を調製した。
製造例8:β−TCP/Col/PTH多孔質複合体の調製
β−TCP/ColをOCP/Colに代えて使用した以外は、製造例7と同様にして、β−TCP/Col 1枚当たりにPTH 1.0μgを含む複合体(β−TCP/Col/PTH 1.0(乾燥))およびβ−TCP/Col 1枚当たりにPTH 0.1μgを含む複合体(β−TCP/Col/PTH 0.1(乾燥))を得た。
試験例1:OCP又はβ−TCP+テリパラチド(皮下注)
雄性Wistar系ラット(12週齢)を腹腔内麻酔し、頭蓋冠部に皮膚切開、及び骨膜切開を加え、頭蓋冠を明示し、自然治癒の望めない約9mm径の規格化した全層の骨欠損を作製した。そこに、製造例2で作製したディスク状のOCP/Colを1枚又は製造例3で作製したディスク状のβ−TCP/Colを1枚を埋入した。対照として骨欠損のみを作製し、試料を埋入しないラット(Untreated群)を用意した。試料埋入後、骨膜および皮膚縫合を行い手術を終了した。OCP/Col群、β‐TCP/Col群、及び未処置群をそれぞれテリパラチド皮下注射群(皮下注射群)とテリパラチド皮下注射を行わない群(非注射群)に分け、計6群に振り分けた。テリパラチド皮下注射群のラットには、手術直後及びその後毎日10μg/kgの割合で製造例5で調製したテリパラチドを皮下注射した。皮下注射は、解凍したテリパラチド溶液を1mlシリンジ(27G注射針)に吸い上げ、背部皮膚をヒビテン希釈液にて消毒後、相当量のテリパラチド溶液を背部皮下に注射して行った。術後の観察期間は各群8週とし、各期間5匹のラットを用いた。
術後4週、及び8週後に実験動物用X線CT装置(Latheta LCT−200;日立アロカメディカル社製)を低X線管電圧で用い、生存状態で断層撮影を行い、骨欠損部における新生骨形成状況を精査した。同様に術後8週後のCT撮影後、ペントバルビタ?ル過量麻酔にて屠殺し頭蓋冠および周囲組織を採取し、0.1Mリン酸緩衝4%パラホルムアルデヒド(pH 7.4)に浸漬固定した。摘出標本は軟X線写真装置(CMBW−2;ソフテックス社製)を用いて撮影(20KV,5mA)後、10% EDTAで脱灰しパラフィン標本作成後、前頭断で6μm厚の組織切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン染色で組織学的に検索を行った。さらに各標本の欠損中央相当部(複数個)の組織切片を用いて、作成された欠損内における新生骨の割合(n−Bone%)を組織定量学的に検討した。各群のn−Bone%の平均値、標準偏差を用いて分散分析等を行い、有意差検定を行った。有意水準は5%に設定した。
結果を図1〜5に示す。図1〜4において、PTH(+)とはテリパラチドを皮下投与したことを示し、PTH(−)とは、テリパラチドを非投与群であることを示す。図1は、摘出した骨欠損部のX線写真である。OCP/Col/皮下PTH(+)群では欠損全域に塊状の不透過像を認め、OCP/Col/皮下PTH(−)群に比べ欠損内は広範囲に不透過像で占められていた。β−TCP/Col/皮下PTH(+)群も同様にβ−TCP/Col/皮下PTH(−)群に比べ欠損内は広範囲に不透過像で占められていた。一方、Untreated/皮下PTH(+)群およびUntreated/皮下(−)群は欠損内の不透過像は同程度に乏しかった。
図2は、頭蓋冠および周囲組織の生存状態で撮影したX線写真である。OCP/Col/皮下PTH(+)群はOCP/Col/皮下PTH(−)群に比べ欠損内の広い領域が既存骨と同程度の不透過像によって占められている。β−TCP/Col/皮下PTH(+群もβ−TCP/Col/皮下PTH(−)群に比べ、欠損内の広い範囲で既存骨と同程度の不透過像で占められている。既存骨より不透過度の高いβ−TCPは欠損内に散在して認められ、不透過像に囲まれているものや、孤立しているものが見られる。Untreated/皮下(+)群およびUntreated群/皮下PTH(−)は欠損辺縁(▼)から伸びる不透過像を認めるが、既存骨に比べてそれらの厚さは薄い。
図3及び図4は、染色した病理組織標本である。病理組織標本は上方が皮膚側、下方が脳硬膜側である。低倍率(X1.25)画像である図3ではOCP/Col/皮下PTH(+)群の欠損内は赤色に染色された新生骨によって大部分が満たされ、厚みも保たれている。OCP/Col/皮下PTH(−)群、β−TCP/Col/皮下PTH(+)群、β−TCP/Col/皮下PTH(−)群の欠損内は新生骨と移植体が混在している。Untreated/皮下PTH(+)群、Untreated/皮下PTH(−)群では欠損内は欠損辺縁(▼)から伸び出した薄い骨組織とそれを取り巻く結合組織からなっている。高倍率(X10)である図4ではOCP/Col/皮下PTH(+)群およびOCP/Col/皮下PTH(−)群は埋入されたOCP/Colと一体化した新生骨はモザイク状を呈し、旺盛な骨改造を示すとともにそれらへの血管侵入も認められる。また、埋入されたOCP顆粒は小さくなってきている。β−TCP/Col/皮下PTH(+)群およびβ−TCP/Col/皮下PTH(−)群はβ−TCP顆粒の周囲を新生骨が囲み、一部は新生骨に包含されている。但し、残存しているβ−TCP顆粒の大きさはOCP顆粒に比べて大きいように思われる。Untreated/皮下PTH(+)群およびUntreated/皮下PTH(−)群は欠損辺縁部から薄い新生骨が伸び出してきている。
上記各標本の欠損中央相当部(複数個)の組織切片を用いて、欠損内における新生骨の割合 (n−Bone%)を組織定量学的に求めた(図5)。OCP/Col/皮下PTH(+)群49.3 ± 8.4、OCP/Col/皮下PTH(−)群38.8 ± 14.7、β−TCP/Col/皮下PTH(+)群39.0±17.6、β−TCP/Col/皮下PTH(−)群41.0±11.9、Untreated/皮下PTH(+)群31.1 ± 10.2、Untreated/皮下PTH(−)群31.6±11.9となり、OCP/Col/皮下PTH(+)群はOCP/Col/皮下PTH(−)群に比べて高値を示した。一方、β−TCP/Col/皮下PTH(+)群、Untreated/皮下PTH(+)群はそれぞれβ−TCP/Col/皮下PTH(−)群、Untreated/皮下PTH(−)群と同程度の新生骨の割合を示した。
以上の通り、図1〜5の結果から、テリパラチド単独では新生骨形成は見られなかったものの、テリパラチドとOCP又はβ−TCPを組み合わせることにより、OCP又はβ−TCP単独で処置した場合と比較して新生骨形成が有意に促進されることが確認された。特に、テリパラチドとOCPを組み合わせた場合のOCP単独との差は顕著であった。
試験例2:OCP又はβ−TCP+テリパラチド(滴下)
雄性Wistar系ラット(12週齢)を腹腔内麻酔後、頭蓋冠部に皮膚切開、骨膜切開を加え、頭蓋冠を明示し、自然治癒の望めない約9mm径の規格化した全層の骨欠損を作製した。そこに、製造例2で作製したディスク状のOCP/Colを1枚又は製造例3で作製したディスク状のβ−TCP/Colを1枚を埋入した。その際、OCP/Colには製造例4で調製したテリパラチド溶液(1.0μg/0.1ml又は0.1μg/0.1ml)を試料1枚あたり0.1ml滴下し、β−TCP/Colには同テリパラチド溶液(1.0μg/0.1ml)を試料1枚あたり0.1ml滴下した。対照としてOCP/Col又はβ−TCP/Colにテリパラチド溶液を滴下しない群を用意した。試料埋入後、骨膜および皮膚縫合を行い手術を終了した。術後の観察期間は各群12週とし、各期間6匹のラットを用いた。術後4週及び12週後に試験例1と同様の解析を行った。
結果を図6〜9に示す。図6〜9において、PTH 1.0μg及びPTH 0.1μgとはそれぞれテリパラチド溶液を試料1枚あたり1.0μg及び0.1μg滴下したことを示し(滴下PTH(1.0μg)群及び滴下PTH(0.1μg)群)、PTH(0)とはテリパラチド溶液を滴下しなかったことを示す(PTH(−)群)。図6は、摘出した骨欠損部のX線写真である。OCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群、及びOCP/Col/滴下PTH(0.1μg)では欠損全域が板状の不透過像で占められている。OCP/Col/滴下PTH(−)群は欠損の大部分が塊状の不透過像で占められ、一部透過像も混在していた。これらの結果から、PTHを滴下することにより、OCPによる新生骨形成が有意に促進されることが確認された。β−TCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群、及びβ−TCP/Col/滴下PTH(0.1μg)群でも欠損全域が板状の不透過像で占められていることが確認された。
図7は、頭蓋冠および周囲組織の生存状態で撮影したX線写真である。上段は、OCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群、OCP/Col/滴下PTH(0.1μg)群、及びOCP/Col/滴下PTH(−)群の結果である。下段は、β−TCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群、β−TCP/Col/滴下PTH(0.1μg)群、及びβ−TCP/Col/滴下PTH(−)群の結果である。OCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群、及びOCP/Col/滴下PTH(0.1μg)群では、埋入後4週から欠損の大部分に不透過像を認め、それらは経時的に不透過度を増大させ、欠損が修復されていることが確認された。一方、OCP/Col/滴下PTH(−)群(PTH非投与群)では埋入後4週から欠損全域が小さな散在性の不透過像の集合体で占められ、それらは経時的に不透過度を増大させるとともに融合し、欠損内に占める不透過像を増大させていった。これは、PTH投与群と比較して、PTH非投与群では欠損内の不透過性の亢進が遅いことを意味する。
図8は、染色した病理組織標本(埋入後12週)である。病理組織標本は上方が皮膚側であり、下方が脳硬膜側である。低倍率(X1.25)画像(上段)のOCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群及びOCP/Col/滴下PTH(0.1μg)群では、欠損内は赤色に染色された新生骨によってほとんどが満たされ、新生骨の厚みは既存骨と同程度に保たれ、欠損辺縁と新生骨との継ぎ目は区別できない。高倍率(X20)画像(下段)のOCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群は欠損部のほとんどは旺盛な骨改造を示す新生骨で占められ、一部は皮質骨化していた。また埋入されたOCP顆粒はほとんど目立たなくなっている。OCP/Col/滴下PTH(0.1μg)群では欠損部のほとんどは旺盛な骨改造を示し、埋入されたOCP/Colと一体化した新生骨で占められ、一部は皮質骨化していた。また埋入されたOCP顆粒はかなり小さくなっている。OCP/Col/滴下PTH(−)群はOCP/Col/滴下PTH群と比べ、新生骨量は少ない。埋入されたOCP/Colと一体化した新生骨はモザイク状を呈しており、埋入されたOCP顆粒は小さくなっている。
図9は、組織形態計測結果(新生骨の割合)を示す。欠損内に占める新生骨の割合(n−Bone%)はOCP/Col/滴下PTH(1.0μg)群:53.6 ± 4.3、OCP/Col/滴下PTH(0.1μg)群:52.2 ± 7.4、OCP/Col/滴下PTH(−)群:40.1 ± 8.4となり、PTHとOCPを併用することにより、OCP単独と比較して新生骨の割合が有意に高くなることが確認された(p = 0.008)。
以上のとおり、図6〜9に示される結果から、PTHとOCPを併用することにより、OCPによる新生骨形成が有意に促進されることが確認された。試験例1の皮下注群(10μg/kg/day:8週)では各個体(体重250〜350g程度)それぞれに150μg超のPTHを投与したが、それらに比べて数百〜数千分の一の投与量でそれらを上回る骨再生効果を実現可能であることが確認された。
試験例3:OCP+FGF−2
雄性Wistar系ラット(12週齢)を腹腔内麻酔後、ラット頭蓋冠部に皮膚切開及び骨膜切開を加え、頭蓋冠を明示し、自然治癒の望めない約9mm径の規格化した全層の骨欠損を作製した。そこに製造例6で得たOCP/FGF−2顆粒(15mg)又はOCP顆粒(15mg)を埋入した。試料埋入後、骨膜および皮膚縫合を行い手術を終了した。各群4〜5匹のラットで構成し、術後4週で評価した。また、OCP/FGF−2 100ng投与群及びOCP投与群(各群5匹)については、術後8週で骨再生能を検討した。
観察期間経過後、ペントバルビタ?ル過量麻酔にて屠殺し頭蓋冠及び周囲組織を採取し、0.1Mリン酸緩衝4%パラホルムアルデヒド(pH7.4)に浸漬固定した。摘出標本は軟X線写真装置(CMBW−2;ソフテックス社製)を用いて撮影(20KV, 5mA)後、10%EDTAで脱灰しパラフィン標本作成後、前頭断で6μm厚の組織切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン染色で組織学的に検索を行った。さらに各標本の欠損中央相当部(複数個)の組織切片を用いて、作成された欠損内における新生骨の割合(n−Bone%)を組織定量学的に検討した。各群のn−Bone%の平均値、標準偏差を用いて分散分析等を行い、有意差検定を行った。有意水準は5%に設定した。
得られた軟X線写真(図10)では欠損内に埋入されたOCP/FGF−2又はOCPに対応した顆粒状の不透過像を認め、組織学的にはOCP/FGF−2投与群及びOCP投与群ともに欠損辺縁および埋入されたOCP/FGF−2又はOCPを核とした骨形成を認めた。組織定量学的には術後4週における欠損内における新生骨の割合(n−Bone%:平均値 ±標準偏差)はOCP/FGF−2 10ng投与群で14.5±6.9% 、OCP/FGF−2 100ng投与群で16.7±19.3%、OCP/FGF−2 1μg投与群で9.7±3.9%となり、各群間における有意差を認めなかった。また術後8週における欠損内における新生骨の割合(n−Bone%:平均値±標準偏差)はOCP/FGF−2 100ng投与群で12.8±5.8%、OCP投与群で10.4±10.4%となり、両群間における有意差を認めなかった。このような結果から、OCPとFGF−2を組み合わせてもOCPによる新生骨形成の促進作用は得られないことが確認された。
試験例4:OCP又はβ−TCP+テリパラチド(凍結乾燥多孔質複合体)
雄性Wistar系ラット(12週齢)を用い、以下の6群(各群5匹)に分けた。
「OCP/Col/PTH 1.0(乾燥)」及び「OCP/Col/PTH 0.1(乾燥)」は製造例7で作製したものである。「β−TCP/Col/PTH 1.0(乾燥)」及び「β−TCP/Col/PTH 0.1(乾燥)」は製造例8で作製したものである。「OCP/Col」は、製造例2で作製したものである。「β−TCP/Col」は製造例3で作製したものである。
腹腔内麻酔後、ラット頭蓋冠部に皮膚切開、骨膜切開を加え、頭蓋冠を明示し、自然治癒の望めない約9mm径の規格化した全層の骨欠損を作製し、表1に示すいずれかの埋入物を同欠損部に埋入した。その後、骨膜および皮膚縫合を行い手術を終了した。術後の観察期間は各群12週とした。
術後4週および12週後に実験動物用X線CT装置(Latheta LCT−200;日立アロカメディカル社製)を低X線管電圧で用い、生存状態で断層撮影を行い、骨欠損部における新生骨形成状況を精査した。同様に術後12週後にCT撮影を行い、ペントバルビタ?ル過量麻酔にて屠殺し頭蓋冠および周囲組織を採取し、0.1Mリン酸緩衝4%パラホルムアルデヒド(pH7.4)に浸漬固定した。摘出標本は軟X線写真装置(CMBW−2;ソフテックス社製)を用いて撮影(20KV,5mA)後、10%EDTAで脱灰しパラフィン標本作成後、前頭断で6μm厚の組織切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン染色で組織学的に検索を行った。さらに各標本の欠損中央相当部(複数個)の組織切片を用いて、作成された欠損内における新生骨の割合(n−Bone%)を組織定量学的に検討した。各群のn−Bone%の平均値、標準偏差を用いて統計学的解析を行い、有意差検定を行った。有意水準は5%に設定した。
術後12週後に撮影した摘出標本の軟X線写真を図11に示す。A群及びB群では欠損全域が比較的均一で板状の不透過像で占められていた。C群は欠損の大部分が塊状の不透過像で占められ、一部透過像も混在していた。D群では欠損内に顆粒状の不透過像と塊状の不透過像が混在し、一部透過像も混在していた。E群では顆粒状の不透過像が優位であり、F群では顆粒状の不透過像と塊状の不透過像が混在していた。これらの結果は、PTH及びOCP含有多孔質複合体が、PTH非含有OCP含有多孔質複合体、PTH及びβ−TCP含有多孔質複合体、並びにPTH非含有β−TCP含有多孔質複合体に比べて、より骨再生を促進することを示唆する。
術後4週後及び12週後に断層撮影したCT写真を図12に示す。A群及びB群では術後4週から欠損の大部分に母床骨と連続した比較的均一で板状の不透過像を認め、それらは術後12週ではさらに不透過度を増し、欠損の大部分を覆った。C群では埋入4週から欠損全域が小さな散在性の不透過像の集合体で占められ、それらは埋入12週では不透過度を増大させるとともに融合し、欠損内に占める不透過像を増大させた。D群では、術後4週で顆粒状の不透過像が優位であったが、術後12週では母床骨と連続した板状の不透過像も混在するようになった。しかし、それらの不透過像は未だ欠損中央部には遠い所に留まっていた。E群では術後4週及び12週においても顆粒状の不透過像が優位であった。F群では術後4週では顆粒状の不透過像と塊状の不透過像が混在しており、それらは術後12週では不透過度を増してしていた。これらの結果も、PTH及びOCP含有多孔質複合体が、PTH非含有OCP含有多孔質複合体、PTH及びβ−TCP含有多孔質複合体、並びにPTH非含有β−TCP含有多孔質複合体に比べて、骨再生促進作用に優れていることを示唆する。
染色した病理組織標本を図13に示す。上方が皮膚側であり、下方が脳硬膜側である。A群及びB群では、欠損内は赤色に染色された新生骨によってほとんどが満たされ、新生骨の厚みは既存骨と同程度に保たれ、欠損辺縁と新生骨との継ぎ目は区別できない。また、一部は皮質骨化し、新生骨内には血管の侵入や骨髄形成も認められた。C群も欠損内の多くの部分が新生骨で満たされている。A〜C群全てにおいて脳硬膜側の骨再生がより旺盛であった。D群及びF群では欠損内は多くの新生骨によって占められているが、骨断端からの新生骨形成が目立ち、欠損中央部での新生骨形成は乏しかった。E群では欠損内の多くはβ−TCP顆粒と線維性結合組織で占められ、目立った新生骨形成は見られなかった。D〜Fの全ての群において脳硬膜側の骨再生がより旺盛であった。
各群の新生骨の割合下記の表2に示す。表2に示されるとおり、A群及びB群は、他の全ての群と比較して有意に新生骨の割合が高いことが確認された。
試験例5:OCP+テリパラチド(凍結乾燥多孔質複合体)
試験例4に準じて、雄性Wistar系ラット(12週齢)を以下の2群に分けた。
「OCP/Col/PTH 0.01(乾燥)」及び「OCP/Col/PTH 0.001(乾燥)」は製造例7で作製したものである。
腹腔内麻酔後、ラット頭蓋冠部に皮膚切開、骨膜切開を加え、頭蓋冠を明示し、自然治癒の望めない約9mm径の規格化した全層の骨欠損を作製し、表1に示すいずれかの埋入物を同欠損部に埋入した。その後、骨膜および皮膚縫合を行い手術を終了した。術後の観察期間は各群12週とした。
術後4週および12週後に実験動物用X線CT装置(Latheta LCT−200;日立アロカメディカル社製)を低X線管電圧で用い、生存状態で断層撮影を行い、骨欠損部における新生骨形成状況を精査した。同様に術後12週後にCT撮影を行った。
術後4週後及び12週後に断層撮影したCT写真を図14に示す。A群及びB群では術後4週から欠損の大部分に母床骨と連続した比較的均一で板状の不透過像を認め、それらは術後12週ではさらに不透過度を増し、欠損の大部分を覆った。これらの結果は、PTH及びOCP含有多孔質複合体がPTHの添加量が低濃度でも図7及び図12に示すPTH非含有OCP含有多孔質複合体に比べて、有意な骨再生が実現でき、それらが骨再生促進作用に優れていることを示唆する。
以上の結果から、PTH及びOCP含有多孔質複合体が、PTH非含有OCP含有多孔質複合体、PTH及びβ−TCP含有多孔質複合体、並びにPTH非含有β−TCP含有多孔質複合体に比べて、有意な骨再生が実現できることが確認された。

Claims (6)

  1. 第8リン酸カルシウム及びテリパラチドを含む多孔質複合体。
  2. 第8リン酸カルシウム、副甲状腺ホルモン、及びコラーゲンを含み、水分含量が5重量%以下である、多孔質複合体。
  3. 水分含量が5重量%以下である、請求項1に記載の多孔質複合体。
  4. 更にコラーゲンを含む、請求項1又は3に記載の多孔質複合体。
  5. 副甲状腺ホルモンがテリパラチドである、請求項に記載の多孔質複合体。
  6. 骨再生用又は骨増生用である、請求項1〜5のいずれかに記載の多孔質複合体。
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