JP6855458B2 - 椎間板性疼痛の治療における使用のための組成物 - Google Patents
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Description
図1は、ヒトの脊柱の概略的な横断面図を示す。
図2は、ヒトの脊柱の2つの隣接する椎骨の概略的な側面図を示す。
図3は、ヒトの脊柱の下部の概略的な側面図を示す。
図4は、脊椎分節の概略的な後面図を示す。
図5は、椎間板の横断面の前後方向の長さ測定する方法を概略的に示す。
図6は、椎間板の横断面の左右方向の幅を測定する方法を概略的に示す。
図7は、3つの椎間板の横断面図を示し、本発明の一つの実施形態による組成物を投与された椎間板内における髄核の結合組織への変換を示す。
図8は、乳酸で処理した線維芽細胞におけるコラーゲン産生に関する試験の実験結果を示す。
図9は、乳酸で処理した髄核細胞におけるコラーゲン産生に関する試験の実験結果を示す。
図10は、異なるpH値の乳酸で処理したヒト繊維芽細胞におけるコラーゲン産生に関する試験の実験結果を示す。
図11〜15は、以下の実施例2の実験結果を示す。
椎間板性疼痛の治療における使用のための、乳酸を含み、4未満のpHを有する組成物の投与による、ブタの椎間板内における髄核の結合組織への変換促進を誘導および評価するための方法が、より詳細に説明される。
100.4未満のpHを有する乳酸を含む組成物を調製し;
101.組成物が投与されるべき髄核を含む椎間板を含む脊柱を有するブタを麻酔し;
102.ブタの下肋骨と腸骨稜との間を側方切開して椎間板へのアクセスを可能にし;
103.椎間板を切開し;
104.注射針を用いた局所注射により組成物を髄核に投与し;
105.麻酔から回復後7日間、ブタを自由に動けるようにし;
106.腰椎を一括して、すなわち椎体、および後部要素(椎弓および椎間関節)を有さないが、注射を受けた髄核を含む椎間板を含む摘出された分節を摘出し;
107.外力を加えることなく、椎間板のL2−3、L3−4、L4−5のレベルで横突起間の距離を測定し;
108.腰椎試料に対して完全な横屈曲状態が達成されるまで、脊柱分節に外力を加え;
109.完全な横屈曲状態で、椎間板のL2−3、L3−4、L4−5のレベルで横突起間の距離の測定し;
110.椎間板を輪切り(performing a cross-section)にし、椎間腔の長さ(前後方向)および幅(左右方向)を測定する。
純粋な乳酸溶液(製品番号:69775 Fluka;CAS番号:50-21-5、ストックホルム、スウェーデン)をSigma Aldrich社から購入した。表2に示すように、乳酸の分子量は90.08g/molであり、Sigma Aldrich社製の純粋な溶液の密度は1.209g/mLであった。
2匹のブタを麻酔し、右側を下にして静置した。L4−5椎間板へのアクセスを、各ブタの左側の下肋骨と腸骨稜との間を側方切開することにより得た。その後、L3−4椎間板を外科用メスで切開した。
注射部位を肉眼で観察した。出血、炎症または壊死等の注射部位における副作用は、いずれのブタにおいても観察されなかった。腰椎L2から仙椎S1まで延びる脊柱の部分を除去した。椎間関節を除去し、他の構造からの拘束を伴わない椎間板の完全な柔軟性を可能にした。
図4には、椎間板21、すなわち椎間板L2−3、L3−4およびL4−5を含む脊柱分節が示されている。
椎間板(L2−3、L3−4、L4−5)を輪切りにし、椎間腔の長さ(前後方向)および椎間腔の幅(左右方向)を、ノギスを用いて測定した。
注射を受けていない2つの椎間板(L2−3)および(L4−5)の椎間腔は、乳酸を含み、1.8のpHを有する組成物を投与した椎間板(L3−4)と比較して、非常に深くかつ幅が広いことが明らかである。前者の椎間腔は、新たに形成された結合組織(図7において、フェーディング(fading)および円弧状に位置する追加の線によって強調されている)と交換され、線維輪(主にコラーゲンを含む結合組織の輪によって形成される)は、サイズが減少した髄核を消費して消費された。
本実施例では、第3の腰椎L3と第4の腰椎L4との間に位置する椎間板の髄核への、乳酸を含み、4未満のpHを有する組成物の使用(以下、活性注射という)と、4未満のpHを有するプラセボ注射との間の比較がなされた。
8匹のブタを麻酔し、右側を下にして置いた。側方切開することによりL3−4椎間板を露出させた。活性注射またはプラセボ注射を合計量0.2mlで椎間板に注射した。
・プラセボ注射:生理食塩水(0.9%NaCl)中の180mgI/mlのイオヘキソール、HCl(塩酸、Titrisol)でpHを1.5に調整した。
A.横突起の距離を、完全に反対側および同側への屈曲時にノギスを用いて測定した。
B.椎間腔の前後方向および左右方向を、ノギスを用いて測定した
C.注射の日および摘出の日にX線写真を撮影して、注射が正しく位置していること、および4週間後に椎間板が放射線不透過性であるかどうかを評価した。
A)横屈曲の低下:
活性治療された椎間板とプラセボ治療された椎間板とでは、屈曲の有意差が観察された(図11)。これは、イオヘキソール、pHまたは注射それ自体ではなく、乳酸が、この屈曲の低下を誘導することを明確に示している。この試験の結果は統計的に有意である。
図12a〜cにおいて、椎間腔のサイズは、非治療の椎間板、図12aと、プラセボ注射を受けた椎間板、図12bとの間で類似しているのに対して、治療された椎間板、図12cは有意に小さいサイズであった。絶対数は図13および14に示されている。試験の結果は統計的に有意である。
椎間板の自然な老化に関連する既知の問題は、椎間板の変性による椎間板高の低下である。治療によって引き起こされた椎間板の急速な変換プロセスのために、椎間板の幾何学的形状が固定され、椎間板の高さが全くまたはほとんど失われないであろうことが推定される。この仮説は、治療の4週間後に注射を受けた椎間板(L3−L4)のX線写真の視覚的分析によって確認された。図15に示すように、治療された椎間板と非治療の椎間板との間の椎間板高の差異は見られなかった。
実施例2のin vivo試験の結論は、治療によって、椎間板高の減少が観察されることなく、髄核が効果的に結合組織に変換され、屈曲の低下および椎間腔の劇的な減少が引き起こされることである。この効果は、プラセボと比較して統計的に有意である。また、pH調整そのものは影響を及ぼさないことも結論づけ得る。
乳酸処理による線維芽細胞のコラーゲン産生に関する試験
ヒト成人皮膚線維芽細胞(HDFa)の培養
成体皮膚から単離されたヒト皮膚線維芽細胞、いわゆるHDFa(Life Technologies Frederick社製、米国)を培養し、試験した。成熟ヒト椎間板細胞は、線維輪外輪において線維細胞(または線維芽細胞様)であると記載されている。線維芽細胞は、結合組織中に見出される最も一般的なタイプの細胞である。線維芽細胞は、生来、多くの組織の構造的枠組みを維持するために使用されるコラーゲンタンパク質を分泌し、創傷治癒においても重要な役割を果たす。
乳酸(Fluka 69775、Sigma-Aldrich社製、ストックホルム、スウェーデン)を、滅菌した10mLチューブまたは50mLチューブに秤量した。Milli−Q水(>18.2Ω)を添加して乳酸原液を調製した。原液を混合し、保存した後に、様々な濃度の乳酸の最終溶液を調製した。保存期間は周囲温度で1時間未満、あるいは4℃の温度で24時間未満であった。
上記のように培養した線維芽細胞を細胞培養フラスコから剥離し、6ウェルプレートに1ウェル当たり6.0×104個の初期密度で生存細胞を播種した。繊維芽細胞を添加培地106中で増殖させた。いくつかのウェル中の線維芽細胞を、0、0.5、2、5、10、20および50mg/mLの種々の濃度の乳酸(Fluka 69775、Sigma-Aldrich社製、ストックホルム、スウェーデン)でそれぞれ処理した。線維芽細胞を、37℃、5%CO2/95%空気の加湿細胞培養インキュベーター中で48時間インキュベートした。
乳酸処理による髄核細胞のコラーゲン産生に関する試験
ヒト髄核細胞の培養
ヒトから単離された髄核(NP)細胞(4800、ScienCell社製、米国)を培養し、試験した。NP細胞は、髄核における椎間板細胞である。
乳酸(PURAC PF 90、バッチ番号1406001940、Corbion Purac社製、オランダ)を、滅菌した10mLチューブまたは50mLチューブに秤量した。Milli−Q水(>18.2Ω)を添加して乳酸原液を調製した。原液を混合し、保存した後に、様々な濃度の乳酸の最終溶液を調製した。保存期間は周囲温度で1時間未満、あるいは4℃の温度で24時間未満であった。
上記のように培養したNP細胞を細胞培養フラスコから剥離し、6ウェルプレートに1ウェル当たり4.5×104個の初期密度で生存細胞を播種した。NP細胞を添加Nucleus Pulposus細胞培地中で増殖させた。いくつかのウェル中のNP細胞を、0、0.5、5、10、20および50mg/mLの種々の濃度の乳酸(PURAC PF 90、バッチ番号1406001940、Corbion Purac社製、オランダ)でそれぞれ処理した(それぞれのpHについては、表7を参照のこと)。NP細胞を、37℃、5%CO2/95%空気の加湿細胞培養インキュベーター中で48時間インキュベートした。
異なるpH値を有する乳酸処理によるヒト繊維芽細胞におけるコラーゲン産生試験
ヒト線維芽細胞の培養
ヒト成体線維芽細胞(デトロイト551、ATCC、CCL−110)を培養し、試験した。
コンタミネーションのリスクを最小限に抑えるために、不可能であったイオヘキソールの秤量以外は、すべての配合物を層状の空気ベンチで調製した。
デトロイト細胞をその培養容器から剥離し、80,000細胞/ウェルの密度で6ウェルプレートに播種した。細胞を、添加デトロイト551培地で増殖させた。すべての製剤を添加デトロイト551培地で希釈した。1日目に、すべてのウェルの細胞培養培地を、表1に記載の乳酸(Sigma-Aldrich社製、ストックホルム、スウェーデン)をベースとする配合物で置き換えた。細胞を3組にして培養した。細胞を、加湿した5%CO2のインキュベーター中で、37℃で2日間インキュベートした。細胞を、80%細胞コンフルエンスの時点で製剤で処理した。
細胞培地中のコラーゲン含有量を、シリウスレッド色素結合コラーゲン(Soluble Collagen Assay、QuickZyme Biosciences社製、ライデン、オランダ)を分析する分光光度法を用いて測定した。簡潔には、細胞培地を各ウェルから回収し、140μlを96ウェルプレートにピペットで入れた。試料を2回採取した。培地試料を60μLのシリウスレッド色素溶液と混合し、96ウェルプレートを1500×gで4℃で2時間遠心分離した。ペレットを150μlの検出溶液に再懸濁させた。次いで、各試料100μlを新しい96ウェルプレートに移し、コラーゲン含有量を540nmの光学密度で分光光度的に測定した。
対応する対照#5〜8と比較して、製剤#1〜4による処理後の視診では、細胞形態または細胞密度の差は観察されなかった。細胞生存率も処理の2日後に顕微鏡で視診し、この時点で細胞培地を回収し、コラーゲン産生について分析した。
本発明者らは、本発明の実施形態による使用が、ヒトにおける椎間板性疼痛をも治療すると考えている。
Claims (10)
- 椎間板性疼痛の治療における使用のための組成物であって、少なくとも100mmol/Lの乳酸を含み、pHが4未満であり、椎間板の髄核を含む椎間腔に投与されて椎間板の老化を加速させる、前記組成物。
- 前記組成物中の乳酸の濃度が100〜10000mmol/L、500〜5000mmol/L、または800〜2000mmol/Lである、請求項1に記載の使用のための組成物。
- 3.5未満のpHを有する、請求項1または2に記載の使用のための組成物。
- 3.0未満のpHを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 椎間板性疼痛に寄与する椎間板の椎間腔に投与される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 前記組成物が、髄核を含む椎間腔への局所注射によって投与される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 前記乳酸が前記単回用量で1回の機会に投与される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記乳酸を含む水溶液の形態である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 前記椎間板性疼痛が、頸痛、慢性頚痛、腰痛および慢性腰痛から選択される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 前記椎間板性疼痛が尾骨痛である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
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