JPWO2008120741A1 - 塩基性線維芽細胞増殖因子の徐放性製剤 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、以下のものを提供する。
〔1〕塩基性線維芽細胞増殖因子及び/又はその同族体を担持させたアガロースハイドロゲルを含有してなる徐放性製剤。
〔2〕アガロースハイドロゲルがアガロースのみから調製されるものである、前記〔1〕記載の製剤。
〔3〕アガロースハイドロゲルが粒子状である前記〔1〕又は〔2〕に記載の製剤。
〔4〕吸水したときの粒子の平均粒子径が1.0〜1000μmである、前記〔3〕に記載の製剤。
〔5〕アガロースハイドロゲルの乾燥重量1mg当り、0.1μg〜10mgの塩基性線維芽細胞増殖因子及び/又はその同族体が担持されたものである、前記〔1〕〜〔4〕いずれか1つに記載の製剤。
〔6〕血管新生促進又は組織再生に用いられる、前記〔1〕〜〔5〕いずれか1つに記載の製剤。
〔7〕前記〔1〕〜〔6〕のいずれか1つに記載の徐放性製剤を製造するための、塩基性線維芽細胞増殖因子及び/又はその同族体とアガロースハイドロゲルの使用。
〔8〕前記〔1〕〜〔6〕のいずれか1つに記載の徐放性製剤、及び当該徐放性製剤を血管新生促進又は組織再生に使用することができること又は使用すべきであることを記載した当該徐放性製剤に関する記載物を含む商業パッケージ。
吸水したアガロースハイドロゲルの粒子径分布および平均粒子径は、各種微粒子50mgを蒸留水10mL中に分散させ、1時間経過後に日機装株式会社製 MICROTRAC Full Range Analyzer (FRAR)により測定した値である。
アガロースハイドロゲルは、一般的には、アガロースと水を混合し、加熱してアガロースを溶解した後、成型、冷却することによって調製される。アガロースの濃度は、溶液がゲル化する濃度以上であって、ゲルからのbFGFの放出速度を制御しうる濃度であればよく、通常、0.5〜10w/v%であり、好ましくは1〜5w/v%である。加熱条件は、通常90〜120℃程度であり、常圧下で加熱又は高圧蒸気滅菌により行うことができる。加熱時間はアガロースが完全に溶解するまでの時間であれば特に限定されない。
溶解したアガロースの成型及び冷却は、アガロース水溶液を所望の形状の鋳型に流し込み、室温で一定時間放置するか、0〜10℃程度の冷蔵庫内又は氷上にて冷却することによりゲル化され、鋳型の形状に応じて成型される。成型されたゲルをさらに、所定の大きさに切断することも可能である。ペースト状のアガロースハイドロゲルも同様の方法で調製することができる。
粒子状のゲルの調製法としては、例えば、Emulsification/internal gelation法、すなわち、上記のようにして溶解したアガロース溶液を加温した油相に加え、攪拌してW/Oエマルションとする方法などが挙げられる。
用いられる油としては、ヒマシ油、オリーブ油、大豆油、綿実油、テレビン油などがあげられる。油の加温条件としては、通常、40〜80℃である。80℃を超えると、ゲルの凝集が起こりやすくなる。攪拌条件としては、200〜2000rpmが例示され、ゲルの粒子サイズの微調整が可能なことから、1200〜1800rpm程度が好ましい。また、油の粘度と得られるゲルの平均粒子径との関係は、ヒマシ油等の粘度が高い油を用いると平均粒子径の小さいゲルが得られ、テレビン油等の粘度が低い油を用いると平均粒子径の大きいゲルが得られる傾向がある。また、油の粘度を約10〜20mPa・s(60℃で、E型回転粘度計を用いて測定した値)の範囲に設定した場合、攪拌条件の影響を受けずに数十μmの平均粒子径のゲルを安定して得ることができる。また、アガロース溶液の粘度と油の粘度との差もゲルの平均粒子径に影響する。
すべての定量データは、平均±標準誤差(SEM)で表わした。統計学的解析は、SPSSバージョン10.0 (SPSS Inc)を用いる片側Student's t-検定により行った。p<0.05の値を有する差を有意とみなした。
アガロースハイドロゲルは、以下のようにして調製した。アガロース(Agarose 1500、和光純薬製)0.3gを水9.7mLに混合し、30分間室温で撹拌した。撹拌後、90℃に加熱し完全に溶解した。得られたアガロース溶液1gを型(1.5mLのマイクロチューブ)に注ぎ、室温まで冷却してゲルを調製した。得られたゲルを、24時間凍結乾燥した。凍結乾燥したアガロースゲルを、直径5mm、高さ7mm、重さ約10mgに切断し、bFGF(トラフェルミン(遺伝子組換え)、科研製薬製)の水溶液(0.1mg/mL)20μLを加えて混合することで、bFGFを担持した円柱状アガロースハイドロゲルを得た。
粒子状アガロースハイドロゲルは、Emulsification/internal gelation法に基づき図1に示した方法で調製した。アガロース0.3gに水を加えて10gとし、115℃の油浴中で加熱して完全に溶解し、3%アガロース溶液を調製した。得られたアガロース溶液を予め60℃に加温した油相200mL中に加え、メカニカルスターラーを用いて10分間攪拌しw/oエマルションを調製した。ゲル溶液の分散状態を保つために攪拌を続けながらエマルションを氷浴中で冷却し、ゲル粒子を得た。アセトンを加えて粘度を下げた後に吸引ろ過により油相からゲル粒子を分離し、アセトンで洗浄してゲル粒子を採取し、凍結乾燥を行うことにより溶媒を完全に除去した。
凍結乾燥後のアガロース粒子の形状を図2Aに、水に分散後のアガロース粒子の形状を図2Bに、粒子径の分布を図2Cにそれぞれ示した。水和前後のアガロース粒子は滑らかな表面を持つ球状であった(図2A、B)。水和後のアガロース粒子の平均サイズは、47.0μmであり、注射製剤として使用可能である。実際、当該アガロース粒子の懸濁液は、29G針を容易に通過した。
40℃に加温したオリーブ油250mLに予め調製した10%ゼラチン水溶液25gを加え、10分間攪拌しw/oエマルションを調製した。ゲル溶液の分散状態を保ちながらエマルションを氷浴中で冷却してゲル化させ、吸引ろ過により油相から粒子を分離した。アセトンで洗浄し、風乾させて乾燥粒子を得た。得られた乾燥粒子を篩過し、粒子径が32〜75μmのものを用いて、次に示すように架橋を行った。Tween80を0.1%含む2%グルタルアルデヒド水溶液に乾燥粒子を分散させ氷浴中で1時間攪拌した後、4℃で23時間静置した。続いて遠心分離により得た粒子を10mMグリシン水溶液中で1時間攪拌して未反応のグルタルアルデヒドを除去した。得られた架橋粒子を0.1%Tween80水溶液で2回洗浄した後、凍結乾燥して架橋ゼラチン粒子を得た。
実施例2及び比較例1で調製した粒子状凍結乾燥ハイドロゲルをそれぞれ、マイクロチューブに2mg(乾燥重量)量り取り、2.5mg/mL(又は0.1mg/mL)のbFGF(科研製薬製)水溶液20μLを滴下し、25℃で1時間静置させることによりbFGFを50μg(又は2μg)各種微粒子担体に封入した。
実施例1で得られた円柱状アガロースゲル10mg(bFGFを2μg担持)及び製造例1で得られた粒子状アガロースゲル2mg(bFGFを2μg担持)について、bFGFの保持性を検討したところ、いずれも98%前後の高い保持性を示した(図3)。これにより、bFGFの吸着後、bFGFはアガロース粒子中に安定して保持されることが示された。
また、粒子状アガロースゲル2mgに対しbFGFを2μg又は50μg封入して保持性を検討したところ、初期放出率に違いは見られるもののその後の放出はいずれにおいても殆どなく、24時間後においても95%以上という高い保持率を示した(図4)。本実施例で用いたアガロースは、1,3位で結合したβ-d-ガラクトピラノース及び1,4位で結合した3,6-アンヒドロ-α-l-ガラクトピラノースの繰り返し構造からなるが、β-d-ガラクトピラノースの2位及び6位に少量のスルホン酸エステル、硫酸エステル、ピルビン酸ケタール、カルボキシル基などが存在するためにアガロースハイドロゲルはごく弱く陰性を帯びている。このことから、初期放出はうまくアガロース微粒子担体に吸着又は取り込まれなかったbFGFの放出によると考えられ、残りのbFGF分子は電気的相互作用によりアガロース微粒子担体に強く保持されているのではないかと推察された。また、アガロース微粒子担体とゼラチン微粒子担体のbFGFの保持性を比較したところ、両者とも95%以上の保持率を示した。in vivoでは、注入されるハイドロゲルの懸濁液の量は、可能な限り小さいほうがよい。95%以上というbFGFの保持量は、他に報告された実験例に比べ高く、in vivoにおいて許容されやすいであろう。
アガロース粒子の粒径に作用し得るパラメーターとしては、回転速度、油の温度及び粘度があげられる。回転速度及び冷却前の油温度の、平均粒子径に対する影響の結果を表1に示す。
粘度が1.0mPa・s未満のテレビン油を用いると、アガロース粒子の粒径は600μmより大きくなった。該粒子は、球状ではなく塊であった。粘度が他の油よりも大きいヒマシ油を用いた場合、最も小さいアガロース粒子が得られた。しかしながら、粘度が16.5から19.2mPa・sの範囲であるオリーブ油、大豆油及び綿実油では、粘度と粒径との間に明確な関係性は見られなかった。油相と水相の間の粘度の違いが大きいほど、ミクロスフェア径が大きくなるということが知られているため、粘度差も表2に示す。しかし、粘度差と平均粒子径との間に明確な関係は観測されなかった。
以下に虚血モデルとして慢性虚血肢のマウスモデルを使用した試験例を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。本発明者らは、bFGF封入アガロース粒子の治療の有効性をbFGF封入ゼラチン粒子の有効性と比較した。
実験動物を用いる研究は、千葉大学動物管理利用委員会で許可され、国立衛生研究所(NIH)ガイドラインを遵守した。
(実験手法)
動物モデルとして、体重15〜18gの生後6週齢の雌性C57BL/6Jマウス(日本SLC)を用いた。ペントバルビタールナトリウム(60mg/kg腹腔内投与)で麻酔し、皮膚の切開後、左大腿動脈とその分枝を6−0絹縫合糸(直径約0.08mm)で結紮した。次いで、外腸骨動脈と前記の全動脈を結紮した。左大腿動脈を、外腸骨動脈の分岐としてその近位源から膝窩動脈と伏在動脈に分岐する位置まで切除した。
手術後14日の虚血肢マウスを無作為に以下の7群に分けた:処理なしの対照群(o0)、50μgのbFGFを含有するか、もしくは含有しない生理食塩水を筋肉内投与した群(n50、n0)、50μgのbFGFを担持するか、もしくは担持しないゼラチンハイドロゲル粒子を筋肉内投与した群(g50、g0)、50μgのbFGFを担持するか、もしくは担持しないアガロース粒子を筋肉内投与した群(a50、a0)。
血管新生の効果を評価するために、レーザードップラー式血流画像化(LDPI)装置(Moor Instruments製)を用いてマウス虚血肢モデルの皮下の血流を測定した。光及び温度等の影響を最小にするため、LDPI指数を右肢血流(非虚血)に対する左肢血流(虚血)の比として表した。図5は、bFGF封入ハイドロゲル粒子の虚血肢への筋肉注射後のレーザードップラーによる血流量の測定を示す。生理食塩水群(n50)では、肢の血流に著しい増加は見られなかった。ゼラチン群(g50)では、術後35日目に明らかな増加が観測された。アガロース群(a50)では、bFGFを含まない群との比較において、顕著な肢血流の増加が観測された。
処置後3週間(手術後35日目)、すべてのマウスを犠牲死させた。虚血肢検体を回収し、ホルマリンで固定し、パラフィンに包埋して4μmの厚さの切片を作製した。組織切片をヘマトキシリン−エオジンで染色し、組織学的に解析した。毛細血管密度及び細動脈密度の評価のため、組織切片を、内皮細胞マーカーである抗フォン・ヴィレブランド因子(vWF)抗体(DAKO Corp製)、及び平滑筋マーカーである抗α平滑筋アクチン(αSMC)抗体(Sigma Aldrich製)でそれぞれ染色した。結果を表3に示す。
また、前記切片を、加湿したチャンバー内で室温で一晩、抗核内増殖抗原(PCNA)(1:100 希釈、サンタクルーズバイオテクノロジー社)で染色した。細胞増殖活性は、手術後35日目でのPCNA免疫染色により評価した。結果を図6に示す。
本出願は、日本で出願された特願2007−094703(出願日:平成19年3月30日)を基礎としており、その内容はすべて本明細書に包含されるものとする。また、本明細書中であげられた特許明細書を含む全ての刊行物に記載された内容は、本明細書での引用により、その全てが明示されたと同程度に本明細書に組み込まれるものである。
Claims (8)
- 塩基性線維芽細胞増殖因子及び/又はその同族体を担持させたアガロースハイドロゲルを含有してなる徐放性製剤。
- アガロースハイドロゲルがアガロースのみから調製されるものである、請求項1記載の製剤。
- アガロースハイドロゲルが粒子状である請求項1又は2に記載の製剤。
- 吸水したときの粒子の平均粒子径が1.0〜1000μmである、請求項3に記載の製剤。
- アガロースハイドロゲルの乾燥重量1mg当り、0.1μg〜10mgの塩基性線維芽細胞増殖因子及び/又はその同族体が担持されたものである、請求項1〜4いずれか1項に記載の製剤。
- 血管新生促進又は組織再生に用いられる、請求項1〜5いずれか1項に記載の製剤。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の徐放性製剤を製造するための、塩基性線維芽細胞増殖因子及び/又はその同族体とアガロースハイドロゲルの使用。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の徐放性製剤、及び当該徐放性製剤を血管新生促進又は組織再生に使用することができること又は使用すべきであることを記載した当該徐放性製剤に関する記載物を含む商業パッケージ。
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