JPH01500199A - 創傷の治癒および骨の再生 - Google Patents
創傷の治癒および骨の再生Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
創傷の治癒および骨の再生
発明の背景
本発明はAntoniadesらの米国特許出願No.930.762号:発明
の名称「外傷の治癒(Healing Externat Wounds)J
:出願臼1986年11月14日の一部継続出願であり、その内容も参照により
本明細書に含まれている。
本発明は創傷の治癒に関する。
成長因子類は、特定の標的細胞集団を刺激するポリペプチドホルモンである。成
長因子の例には、血小板由来の成長因子(PDGF) 、インシニリン様成長因
子(IGF−1)、)ランフホーミング成長因子(TGF−β)、上皮性成長因
子(EGF) 、および繊維芽成長因子(FGF)がある、PDGFは、血流中
の血小板の顆粒中に見出される、カチオン性の熱安定性蛋白質であり、繊維芽a
haのin vitro蛋白質合成およびコラーゲンの生産を刺激することが知
られている。この因子は、また繊維芽細胞、平滑筋細胞およびダリア細胞の1n
vi troでの細胞分裂および化学遊走因子としての作用も持つことが知られ
ている。
PDGFをin vivoの創傷治癒に用いることは既に提案されている0例え
ば、G r o t e n d o r s t(1984) J、Trau
ma24 : 549−52 には、コラーゲンゲルで含浸させそしてラットの
胃中に移植したHunt Schilling金網チャンバーにPDGFを加え
たところ、新たに合成されるコラーゲンの量が増加したことが記載されている。
しかしながら、Le5tzel らy (1985) J 、D e r m
a t o I 、Surg−Oncol、11=617 22によれば、PD
GFを単独またはFGFおよびEGFと組み合わせて用いたとき、ハムスターの
通常のgI傷の治癒を促進することはできなかった。
M i c h a e I iら(1984)は、[柔軟および硬質組織の修
復(Soft and Hard Ti5sue Repair)、1 (Hu
nt、T、に、ら編集)、Praeger Publishers、ニューヨー
ク。
380〜394頁)において、血小板リッチプラズマから得た部分精製PDGF
II!l物を家兎の角膜に移植したとき、脈管形成を刺激したことを報告してい
る。PDG成効果に関与したものと示唆している。
λI旦叉尤
一般に、本発明は、その−態様において、創傷に有効量の精!IPDGFおよび
精製IGF−1を含む組成物を適用して、哺乳類、例えばヒト患者の外傷を治癒
する技術に関する。この組成物は、少なくともその一部において、上皮組織およ
び結合組織の増殖および全蛋白質およびコラーゲンの合成を刺激することにより
、創傷の治癒に寄与する0本発明の組成物を用いた創傷の治癒は、そのような治
療を行わないとき(即ち、外部からの薬剤を用いない時)または純粋なPDGF
のみまたは純粋な■GF−Iのみを用いたときに比べて、一層効果的である。
他の態様において、本発明は患者の傷ついた若しくは折れた骨の区域に、純化P
DGFおよび純化I GF−1を含む本発明の組成物の有効量を塗布することに
より適用して、哺乳類、例えばヒト患者の骨を再生する技術に関する。この組成
物は、少なくともその一部において、結合組織、骨およびセメント質の増殖およ
び全蛋白質およびコラーゲンの合成を刺激することにより、創傷の治癒に寄与す
る8本発明の組成物を用いた骨の再生は、そGF−1のみを用いたときに比べて
、−F!tJh果的である。
上記両態様の何れにおいても、本発明の好ましい態様では、組成物は薬学的に許
容される担体物質、例えば市販の不活性ゲルまたは溶液(例えば、アルブミンま
たはメチルセルロースを添加した塩類液)中で、精iWP DGFおよびICF
−1(両者ともに市販品として入手可能である)を混合して、製造される。最も
好ましくは1.精製PDGFおよびIGF−1は、重量対重量比で、1:4ない
し25:1、好ましくは1:2ないし10:1、そしてより好ましくはl:1ま
たは2:1で混合される。
ti製PDGFおよびI GF−1はヒト血小板から、または組換えDNA技術
でえられるであろう、従って、PDGFおよびI CF−1の用語は、哺乳類、
好ましくは霊長類の面小板または遺伝子組換え材料から由来した両方を意味し、
最も好ましくは、霊長類は人類であるがチンコードするDNA配列を挿入し、次
いで翻訳されたサブユニットを細胞で処理してえられたヘテロダイマーでもよく
、あるいは、サブユニットの一方のみ(好ましくはベータもしくは「2」チェー
ン)をコードするDNAを細胞に挿入し、これを培養してホモダイマーのPDG
F(PDGF−1もしくはPDGF−2ホモダイマー)を製造してもよい。
本発明において精製という用語は、他の成分と混合する前に重量で95%以上が
PDGFまたはIGF−Iであり、即ち天然に付随する他の蛋白質、脂質および
炭水化物が実質的に存在しないことを意味する。
精製蛋白質aiii物は、一般にポリアクリルアミドゲル上でPDGFまたはI
GF−1の各サブユニットに対して一本のみの主要バンドを与える。最も好ま
しくは、本発明の組成物中に用られる精製PDGFまたはI GF−■はアミノ
末端アミノ酸配列分析で判定したとき、純粋なものである。
本発明の組成物は、哺乳類の外傷、例えばR疹、裳傷および火傷の治癒のための
、迅速且つ有効な方法を提供する。この組成物は、自然治癒1ち外から薬剤を与
えないとき)または純粋PDGFまたはI CF−Iのみに比較して結合組織の
形成を増強する。純粋PDGFのみと異なり、この組成物は新たな結合組織を約
250%増大し、上皮組織の増殖を約95%増大する。得られる上皮層は自然治
癒に比べて厚いだけでなく、それを新たな結合組織と結合するための上皮突起(
epithelial projection)をより多く含み、従って一層し
っかり結合し、創傷の防護効果も大きい。さらに傷の発生のおそれも少ない。
本発明の組成物は、哺乳類例えば歯根膜病の経歴のあるヒトの結合組織および骨
の再生のための、迅速且つ有効な方法を提供する。この組成物は自然治癒(即ち
外から薬剤を与えないとき)または純粋PDGFまたはIGF−Iのみに比較し
て結合組織および骨の形成を増強する。
本発明の他の態様および利点は、好ましい態様に基づく以下の記載および生弊請
求の範囲から明らかにされる。
ましいfi筆の
好ましい態様について、説明する。
本発明によれば、精製PDGFおよび[GF−1の組合せで製造されたPDGF
/I GF−1混合物を用いて、外傷、例えば¥RMおよび火傷が治療され、そ
して骨および結合組織が再生される。IGF−1はA m g e n社(サウ
ザンド オースク、カリホルニア)およびKabi社(スウェーデン)から市販
されている。精製組換えPDGFおよびヒト血小板から由来する精!P DG
Fは、PDGF社(ホスト:/、 1”jf工4x yツ> 、Co 11 a
borative Re5earch社(ウォルサム。
マサチェセフッ)およびAmgen社(サウザンドオースク、カリホルニア)か
ら市販されている。精NPDGFは次のようにして11壓することも可能である
:洗浄したヒト血小板ベレ7)500ないし1000単位をIMNaCl(血小
板単位あたり2−)に懸濁し、100℃で15分間加熱する。上滑を遠心分離で
分離し、沈澱をIMNaClで抽出する。
抽出物を合わせ、0.08M NaC1−0,01Mリン酸ナトリウムバフファ
ー(pH7,4)に対して透析し、このバッファーて平衡化したCM−セファデ
ックスC−50と4℃で一夜混合する0次いでこの混合物をカラム(5X100
cm)に注入し、0.08M NaCt−o−01Mリン酸ナトリウムバッファ
ー(pH7゜4)で充分に洗浄し、IMNaClで溶出しそして10 mllシ
ラシ2ンずつに回収する。
活性フラクシiンをプールし、0.3MNaC1−〇、OIMリン酸ナトリウム
バッフy−(pH7,4>に対して透析し、遠心分層し、0.3M NaC1−
0゜01Mリン酸ナトリウムバフファー(PH7,4)で平衡化した2−5X2
5asのブルーセファロース(Pharこの部分精製PDc;FフラクシIンを
IMNaClで1=1希釈し、1M酢酸で透析し、そして凍結乾燥する。凍結乾
燥サンプルは0.8M NaCl−0,01Mリン酸ナトリウムバッファー(P
H7,4)に溶解しそして同バフファーで平衡化した1、2X40cnのCM−
セファデックス C−5Oカラムに通過させる0次いでPDGFをNaC1勾配
(0,08ないしIM>で溶出00cmのバイオゲル P−150(100ない
し200メフシエ)のカラムにのせる0次いでPDC;Fを1M酢酸で溶出し、
2−ずつのフラクシlンにして回収する。
100ないし200■の蛍白質を含む各活性フラクシ替ンを凍結乾燥し、100
m1の0.4%トリフルオロ酢酸に溶解し、フェニルボンダバックカラム(Wa
ters社)による逆相高性能液体クロマトグラフィーに付する。アセトニトリ
ルの直線勾配(0ないし60%)により精11PDGFが得られる。
組換えDNA技術でのPDGFは、次のようにして調製される:
ヒト血小板から得られる血小板由来成長因子(P DGF)は二種のポリペプチ
ド配列(PDGF−1およびPDGF−2ポリペプチド)を含む(Antoni
ades、H,N、およびHunka p i I l e r、 M、(19
83)Scfence、−220=963 965)。
PDGF−1はクロモシーム7中に存在する遺伝子によりコードされ(Bets
holtz、Cmら、Nature、320 = 695−699) 、そして
PDGF−2はクロモシーム22 (Dal Ia−Favera、R。
(1982)Science、218:686−688)中に存在するsisオ
ンコジーン(Doolittle。
R9ら(1983)Science221:27’5−277)によってコード
される* sis遺伝子はサル肉腫ウィルス(Simian Sarcoma
ViruS:以下SSvという)の形質転換蛋白質をコードしており、この蛋白
質はPDGF−2ポリペプチドにvM接に関係している。ヒト細胞c−sisも
またPDGF−2鎖をコードする(Ra o、C,D、ら(1986)Proc
、Na t 1.Acad、Sc i、USA、83 : 2392−2396
)、これら二種のPDGFのポリペプチド鎖は、別のクロモシームに存在する異
なる遺伝子によりコードされるので、ヒトPDGFはPDGF−1およびPDG
F−2のジスルフィド結合したヘテロダイマーからなるか、鵞たは二種のホモダ
イマー(PDGF−1のホモダイマーおよびPDGF−2のホモダイマー)の混
合物からなるか、または上記ヘテロダイマーと二種のホモダイマーの混合物より
なる可能性がある。
PDGF−211をコードする遺伝子を含むssvで感染した培養中の哺乳類細
胞は、PDGF−2ポリペプチドを合成しそしてそれをジスルフィド結合したホ
モダイマーに加工することが知られている(Robbins。
K、ら(1983)Nature、305:605 608)、さらに、PDG
F−2ホモダイマーは、ヒトPDGFに対して調製した抗血清と反応する。さら
にまた、分泌されたPDGF−ホモダイマーの機能的性質は、培養中の繊維芽細
胞のDNA合成を刺激する点、185kdの細胞膜蛋白質のチロシン残基でのホ
スホリル化を誘発する点および特異的細胞表面PDGFリセブターとの結合に関
してヒト(”’I)−PDGFと競合する能力を有する点で、血小板由来PDG
Fのそれと類似している(Owen、A、ら(1984)Science、、2
25:54−56)、同様な性質は、培養正常ヒト細胞(例えばヒト動脈内皮細
胞)からのs i s / P D G F−2遺伝子生成物について、または
sis/PDGF−2発現ヒト悪性細胞からの生成物についても示されているc
er Ce1ls、3:145−151)。
組換えPDCF−2ホモダイマーは、c−sis/PDGF−2遺伝子のクロー
ンを発現ベクターを用いてマウス細胞に導入して得ることができる。この発現に
用いるc−sts/PDGF 2クローンは、正常ヒト培養上皮細胞からえられ
る(Co 11 i ns、 T、ら(1985)、Nature、216:7
48−750)。
11旦亙1
創傷の治癒を促進するために、PDGF/I GF−1混合物の有効性を調べる
ため、次の実験を行った。
体重10ないし15kgの幼若白色ヨークシャ一種の豚(Parson’ s
Farm、/%ドレイ、マサチュセフッ)を手術前に少な(とも6時間絶食させ
、次いで麻酔した。睡眠条件下で背中および首の部分を刈り、剃り、そして穏や
かな石鹸および水で洗浄した0次いで、外傷を付する部分を70%アルコールで
消毒した。
1cIm×2C11の大きさの傷を深さ0.5mmに作るため、改良カストロビ
ーヨエレクトロケラトーム(Castroviejo electrokera
tome)(Storz製、セントルイス、ミズーリをBrownelms、I
nc、で改良したもの)を用いた。この1j4傷は上皮の完全な除去およびその
下層の真皮の部分的除去をもたらした(第2度の火傷に相当する)、各創傷は少
なくとも15m5の健全皮膚により隔てた。同一の治療を受ける創傷はグループ
にまとめ、他のグループから少なくとも3a11隔てた。成長因子での治療を受
けない創傷は、治療を受けるグループから少なくとも10cmFiてた。
創傷は、生物学上許容されるゲルに分散した次の成長因子での一回の塗布により
、直接処置した: 1)500ngk粋T=トPDGF (高性能液体クロマト
グラフィーで精製したもの)または組換えPDGFのみ=2)各々次r:(c)
500ntのIGF−1゜
創傷の付与に続いて、3日目から100日目かけて、生検標本を採取した0組織
学的評価のための生検標本は、深さ約3−−の楔状で採取し、10%ホルマリン
に保存した。生物化学的分析およびオートラジオグラフィーのための標本は、エ
レクトロケラドームを用いて採取した。
標本の最終寸法は1. 5mmX I O*mX 1.5su+?ア−zり。
生物化学的分析用には創傷当たり3つの標本を採取し、オートラジオグラフィー
用には創傷当たり2つの標本を採取した。標本は採取した後、冷却したイーグル
修正基本培地(EMEM)にlθ%仔牛血清を添加した培地に保存した。生検標
本は、次のように分析した。
オートラジオグラフィー
生検標本を15μCi / 1nlの3H−チミジンを含む0゜3−のイーグル
修正基本培地(EMEM)+ 10%牛脂児血清で1時間インキュベートシ、そ
の標本を次いで1および包埋技術を用いて、標本から4ミクロンの切片を切り出
した。これを次に脱パラフィンして、ヌクレア・トラクト・エマルジ2ン(Nu
clear Tractemu 1 s i o n) NTB −2(コダッ
ク社)に浸漬し、2週間暴露した。続いてこれを現像しヘマトキシリンおよびエ
オシンで染色した。
染色標本のオートラジオダラムを記録し、標識された(細胞膜たり5以上の粒)
細胞の全数を等しく分布する点で数えることにより点数付けした。
111煎且】
組織学的検討の標本は標準的パラフィン含浸および包埋技術を用いて調製した。
4ミクロンの切片を作り、予め濾過したハリス・ヘマトキシリンおよびアルコー
ル性エオシンで染色し、その後顕微鏡で観察した。全ての標本において、2人の
a富者が切片の均一分布点で別個に点数をつけた。上皮組織層および結合組織層
の幅は、顕微鏡の接眼レンズ内に置いたグリッドを用いて測定し、その結果を同
じ条件で観察したミクロメーターの結果と比較して、−驕に換算した。
in vitroの
生検標本を、0. 3mff1のEMEM+ 10%牛脂児血清、15 μct
/m(D 3H−チミジンおよび5 u Ci/ rnl (014G−ロイシ
ンを含む個別の試験管へ移し、37℃で1時間インキュベートした。インキュベ
ート時間の終了後、培地を除去し、0.5mlの冷5%過塩素酸を加えて組織の
代謝を停止させた0次に、この標本を細かく砕き3回洗浄し、得られた沈澱を0
.5mlの14−8M水酸化アンモニウムに再懸濁し、超音波で破砕した。超音
波処理の後、標本を密閉試験管内で45℃で16ないし24時間インキユベート
シ、再度超音波処理し、クロスチャンネルカウンティングでの標準的液体シンチ
レーシタン法ヲ用いて、放射活性を測定した。
DNAおよび 白 の、
DNAの測定は、Labarcaら(1980)Anal、Biochem、1
20:344 52の方法を修正した方法で行った。濃厚水酸化アンモニウム中
の組織抽出物の50パを、IMのリン酸ナトリウムおよび2Mの塩化ナトリウム
を含む400dのバフファー溶液(pn?−0)に加え、生じた溶液の州をHC
Iで7.4に調整した。その後、州を7.4に保持したままで最終溶液量を50
0.1とした。次にこの溶液を、ヘキスト色素(HoechsL dye)(1
,14mg/mff1)を含むバッファー溶液(0,05Mリン酸ナトリウム、
2M塩化ナトリウム、 PH−7−4) 2. 5mj!に添加した。励起波長
352nwで蛍光を誘発し、454dmで発光の強さを測定した。標準曲線を得
るためには、同様の処理を施した仔牛胸腺DNAを用いた。
sPL水酸化アンモニウム中の組織抽出物の蛋白質含量は、ブラッドフォード法
(Bradford (1976)Anal、Biochem、72:248−
54)によりウシ血清アルブミンを標準物として測定した。
葭基
組織学的評価からの結果は、精製ヒ) PDGFまたば組換えPDGFとIGF
−1との組合せで処置された創傷は、治療をうけなかった創傷、純粋IGF−I
、純粋PDGFによる治療を受けた創傷、または他の成長因子と組み合わせたP
DGFによる治療を受けた創傷に比べて、結合組織および上皮層が厚く、且つよ
り多くの上皮突起がこれらの層を結合していることを示した。処置の後6週間目
まで、傷の発生の兆候は認められなかった。
オートラジオグラフィーによれば、PDGF/IにF−■で処置した創傷におい
て、無処置、PDGFのみまたはICF−1のみの処置の1!1mよりも3H−
チミジン標識細胞の比率の増加が見られた0代謝標識の結果は、3H−チミジン
および14c−ロイシンの取込みは、精!1PDGF/ICF−111!l物で
処置した創傷において、無処置の創傷よりも大きいことを示し、同様にPDGF
/ICF−1処置創傷はDNAおよび蛋白質含有量も多かった。
前記の様にしてrIR11シた組換え精@PDGF−2ホモダイマーも、単独ま
たはIGF−1と組み合わせて、部分厚さの皮膚創傷に試験した。6日目の創傷
の組織学的分析によれば、PDGF−2またはI GF−Iのみの投与は、結合
組織の形態または上皮の形態に関して対照との有意な相違が無かった。しかしな
がら、PDGF−2をIGF−1と組み合わせると、手術の6日後に新たな結合
組織層の幅の2.0倍の増加および上皮の厚さの20%の増加をもたらした。9
日目には、PDGF−2のみでは新たな結合組織および上皮厚さのいずれにも2
2%の増加をもたらした。I CF−Iと組み合わせたPDGF−2は、新結合
組織および上皮層の両者に75%の増加をもたらした。PDGF−2/IGF−
1処置の創傷は明確な光の偏光領域を有し、このことから、この創傷がPDGF
−2単独措置または治療無しの創傷に比して一層成熟した結合組織を有すること
が示された。
従って、上記の動物モデルを用いた組換えPDGF−2の創傷への適用は、精製
ヒトPDGFを組換えIGF−1と組み合わせたときと同様の結果を与えた0組
換えPDGF−2およびI CF−1の組み合わせは、新たな繊維芽細胞の数お
よびコラーゲン合成速度の劇的な増加をもたらし、治療を行わなかった動物また
は組換えPDGF−2またはIGF−1単独処置に比べて、真皮および表皮の増
生(2,5倍の総増加)を伴った。
これらの結果は、組換えPDGF−2ホモダイマーおよび天然精製しトPDGF
の両者は、IGF−1とともに創傷に局所投与したとき、相乗的に相互作用する
ことを示唆する。
厭I
n製PDGFの適当な用量を決定するため、上記実験を繰り返したが、創傷の1
III12あたり、生物学的に許容されるゲル30パ中に分散した2、5Hg1
5.Ong、およびIOngのPDGF (精11PDGFに換算して)で創傷
を治療した。その結果、最適効果はPDGF含量が5゜Ong/s+■2または
それ以上のときに得られた。
精製PDGF+ I GF−Iの適当な用量を決定するため、PDGFとICF
−1の重量対重量比が、1:10ないし25:lの範囲の組み合わせを上記のよ
うにして評価した。最適の結果は、比率が1:lおよび2:1のときに得られた
。
1弘五ユ
PDGF/IGF−1調製物が歯根膜および/または骨の増殖を促進する効果を
調べるため、次の実験を行った。
先ず最初に、自然に歯根膜の病気を生じたピーグル犬を、放射線写真検査で選別
した。30%ないし80%の骨の消失を認めたものにつき、最初に超音波装置で
歯石を取り除いた。外科的皮膚弁および根面平滑化外電を施に精11PDGFお
よびIGF−1を含有する組成物で治療した。4分の1の歯には、コントロール
ゲルのみまたは精!1PDGFのみまたはI GF−1のみを適用した。
出および骨のブロック生検標本は、手術後2週間で採取し、標準的な脱鉱物質お
よび処理法を用いて組織学的検討を行う準備をした。
yし羽
歯根膜および骨標本の組織学的分析の結果は、実験標本(即ち、PDGF/I
GF−1の組み合わせで処置したもの)の歯根表面に隣接して、新たな骨形成の
明確な領域が存在しており、そしてこの新生骨に隣接する歯根表面上にセメント
質に類似する沈着物が存在した。新生骨は標本の骨膜表面にも存在し、靭帯の根
尖延長部分に歯強直の領域が生じた。骨芽様細胞の厚い層および結合組織が新た
に生成されたセメント質の中に入るコラーゲン繊維とともに新生骨の裏を覆って
いた。
コントロール標本においては、新たな骨の生成の証拠は認められず、新規セメン
ト質様沈着物は存在せず、結合組織は骨の表面に垂直に並び、元の骨を覆うキャ
ップを形成するように見えた。従って、この結果は本発明のPDGF/I GF
−I組成物は骨形成および結合組織応答を増強することを示した。
他の態様は、請求の範囲内である。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.血小板由来の精製された成長因子および精製されたインシュリン様成長因子 を含む組成物の創傷治療有効量を外傷部に適用することよりなる、哺乳類動物の 外傷を治療する方法。 2.血小板由来の精製された成長因子およびインシュリン様成長因子を含む組成 物の創傷治療有効量を投与することよりなる、哺乳類動物の骨を再生させる方法 ・3.組成物中の血小板由来の成長因子対インシュリン様成長因子の重量対重量 比が、1:4ないし25:1の間にある、請求項1または2記載の方法。 4.比率が1:2ないし10:1である請求項3記載の方法。 5.比率が約1:1または2:1である請求項4記載の方法。 6.血小板由来の精製された成長因子および精製されたインシュリン様成長因子 を、重量対重量比で1:4ないし25:1で含む、創傷治癒および骨再生用組成 物。 7.比率が1:2ないし10:1である請求項6記載の組成物。 8.比率が約1:1または2:1である請求項7記載の組成物。 9.血小板由来の精製された成長因子および精製されたインシュリン様成長因子 を、重量対重量比で1:4ないし25:1で混合することよりなる、創傷治癒用 組成物の製造方法。
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