KR20090008443A - 구조 변형에 의해 디스크 탈출을 치료하는 방법 및 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조직의 세포외 기질로의 양이온 용액의 주사를 포함하는 치료 방법 및 조성물을 제공한다. 바람직한 구체예에서, 추간 디스크의 압력을 감소시키기 위한 탈출 디스크의 핵으로의 폴리리신 용액의 경피(피부를 통해 수행) 주사를 제공한다.

Description

구조 변형에 의해 디스크 탈출을 치료하는 방법 및 조성물{METHODS AND COMPOSITIONS FOR REMEDIATION OF DISC HERNIATION BY MODIFYING STRUCTURE}

관련 출원

본 출원은 미국 특허 상표청에 2006년 5월 2일 출원한 가출원 제60/796,719호(발명자 Brian E. Pfister)를 기초로 우선권을 주장하는 미국 특허 상표청에 2007년 5월 1일 출원한 제11/799,393호의 실용 특허 출원을 기초로 우선권을 주장하며, 상기 문헌 둘 다의 내용은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.

기술 분야

본 발명은 연골 질환의 치료 및 예방, 병에 걸리거나 손상된 추간 디스크의 회복 및/또는 재생을 위한 방법 및/조성물에 관한 것이다.

요통은 40세 이하의 개인에게서 1차적인 장애의 요인이다. 총 인구 중 요통의 유병률은 만성 요통을 경험한 약 10-20%를 포함하여 약 70-85%이며(Andersson, G. B., Epidemiological features of chronic low-back pain. Lancet 354: 581-5, 1999), 이는 필수적으로 모든 나라의 의학적, 사회적 및 경제적 구조에 주된 짐이다. 미국에서 요통의 치료 비용은 매년 5백억 달러로 추정된다.

만성 요통을 앓고 있는 대부분의 환자들은 증후성 돌출 또는 탈출 디스크를 가진다. 이러한 병태들의 치료는 증상을 다루는 데 국한되고, 치료의 유효성이 종종 의심된다. 통상적인 치료 방법으로는 약제, 스테로이드 주사, 물리 치료 및 수술이 있다. 환자의 증상 및 병리 해부에 따라서, 외과적 치료는 단순 외래 환자 현미경 추간 디스크 절제술 또는 고정술과 같은 주된 외과적 시술일 수 있다. 내시경 디스크 절제술, 경피적 디스크 절제술 및 화학적 수핵 용해술 등의 추간 디스크(IVD) 탈출용 최소 침습성 치료가 또한 이용가능하다. 하지만, 이러한 시술들의 임상 결과는 균일하게 만족스럽지는 않고, 이러한 시술들은 상기 디스크 구조에 손상을 주고, 결국 운동 분절의 불안정을 초래할 수도 있다. 체간 고정술 또는 기타 고정 시술은 종종 척수 운동 분절을 안정화하기 위해 수행된다. 하지만, 이러한 시술들은 수술후 사망률 증가와 연관이 있고, 척수 운동성 감소 및 인접 분절 퇴화의 원인이 될 수 있다.

[발명의 개요]

본 발명의 구체예는 연골 질환을 치료하기 위한 약학 조성물을 제공하고, 상기 조성물은 상기 질환을 치료하기 위한 유효량의 양이온성 화합물 및 약학적 허용 염 또는 완충제를 포함한다. 연관된 구체예에서, 상기 화합물은 양이온성 단량체의 중합체이다.

예를 들어, 상기 화합물은 아미노산의 중합체이고, 상기 아미노산은 D-리신, L-리신, D-아르기닌, L-아르기닌, D-히스티딘 및 L-히스티딘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.

다양한 구체예에서, 상기 화합물은 덱스트란, 아라비노갈락탄, 풀루란, 셀룰로오스, 이눌린, 키토산, 오르니틴 중합체, 스퍼민 중합체, 스퍼미딘 중합체 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다. 예를 들어, 상기 덱스트란은 분지형 폴리-α-D-글루코시드이다. 대안으로, 상기 아라비노갈락탄은 D-갈락토스 및 L-아라비노스를 포함하고, 상기 아라비노갈락탄은 식물, 진균류 또는 박테리아에 의해 생성된다. 대안으로, 상기 풀루란은 말토트리오스를 포함하고, 상기 풀루란은 아우레오바시듐 풀루란스(Aureobasidium Pullulans)에 의해 생성된다. 대안으로, 상기 이눌린은 프룩토실 올리고당류를 포함한다. 대안으로, 상기 키토산은 진균류, 절지동물 또는 해양 무척추동물로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상에 의해 생성된다.

소정의 구체예에서, 상기 중합체는 평균 크기가 약 2 kDa 이상이다. 예를 들어, 상기 중합체는 크기가 약 300 kDa 이상이다. 실례가 되는 중합체는 예를 들어 D-리신 및 L-리신 단량체 중 1 이상을 포함하는 폴리리신이다. 따라서 상기 중합체, 예를 들어 폴리리신은 크기가 약 100 kDa∼약 300 kDa이다. 일반적으로 상기 중합체는 다수의 프로테오글리칸 분자에 결합하기에 충분한 크기이다. 소정의 구체예에서, 상기 조성물은 다양한 분자량에 대해 선택된 다수의 다가양이온성 화합물을 포함하고, 연골에서 상기 화합물의 반감기는 분자량과 상관관계가 있다.

추가적인 구체예에서, 상기 조성물은 기질 금속단백분해효소 저해제와 같은 효소 저해제 또는 성장 인자를 포함한다. 예를 들어, 상기 성장 인자는 BMP-2와 BMP-7과 같은 뼈 형태 형성 단백질, 인슐린 유사 성장 인자(IGF), 전환 성장 인자(TGF), GDF-5와 같은 성장 분화 인자(GDF) 및 혈소판 유래 성장 인자(PDGF)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 성장 인자이다. 연관된 구체예에서, 상기 성장 인자 또는 효소 저해제는 화합물에 공유 결합된다.

또한, 본원에서 피험체에서 연골 질환을 치료하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 양이온성 화합물을 연골과 접촉시키는 단계, 및 상기 연골 질환의 치료를 관찰하는 단계를 가진다. 일반적으로, 상기 연골은 추간 디스크이다. 소정의 구체예에서, 상기 조성물은 덱스트란, 아라비노갈락탄, 풀루란, 셀룰로오스, 이눌린, 키토산, 오르니틴 중합체, 스퍼민 중합체, 스퍼미딘 중합체 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함한다. 예를 들어, 상기 디스크는 탈출된다. 일반적으로, 상기 연골을 접촉시키는 단계는 조성물 용액을 주사하는 것이고, 예를 들어, 주사는 척추내와 같이 경피적이다. 상기 방법의 다양한 연관된 구체예에서, 치료는 디스크 높이, 요통, 좌골 신경통, 신경 조임, 압출, 탈출, 하수족 및 발목 반사의 소실 중 1 이상의 감소이다. 소정의 구체예에서, 상기 치료는 디스크 재생의 관찰을 포함한다. 상기 방법의 다양한 연관된 구체예에서, 상기 화합물은 폴리리신이고, 예를 들어 상기 폴리리신은 L-리신, D-리신을 포함하거나 또는 상기 폴리리신은 D-이종중합체 및 L-이종중합체이다.

또 다른 구체예에서, 본 발명은 탈출 디스크를 치료하기 위한 키트를 제공하며, 상기 키트는 양이온성 화합물, 용기 및 탈출 디스크의 치료에 있어서의 사용 설명서를 포함한다. 상기 키트는 척추내 피하 주사에 의한 투여를 위해 단위 용량의 화합물을 가질 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

도 1은 대조구 미처리한 요추 디스크 3/4(100%)의 높이에 비해, 요추 2/3 및 4/5 각각에 30∼70 kDa 폴리리신을 주사한 토끼의 추간 디스크 높이를 보여주는 막대 그래프 세트이다. 디스크 높이는 2주(도 1, 패널 A), 4주(도 1, 패널 B) 및 6주(도 1, 패널 C)에 각각 측정하였다. 상기 데이터는 표 1에 나타낸다. 이 연구에서 6주 동안 대략 20%의 DHI의 감소가 달성되었다.

도 2는 FITC 표지된 폴리리신(크기 15∼30 kDa, 패널 F, G, H, I 및 J; 및 크기 30-70 kDa, 패널 K, L, M, N 및 O) 또는 대조구 미처리한 연골(도 2 패널 A, B, C, D 및 E)로 항온처리한 보빈 연골 외식체의 사진 세트이다. 사진은 0.5 시간(도 2, 패널 A, F 및 K), 1.0 시간(도 2, 패널 B, G 및 L), 3 시간(도 2, 패널 C, H 및 M), 7 시간(도 2, 패널 D, I 및 N) 및 12 시간(도 2, 패널 E, J 및 O)의 각 시점에 촬영했다.

[상세한 설명]

등뼈는 "척추"라고 불리는 일련의 연결 뼈로 이루어진다. 디스크는 하나의 척추골을 다음으로 연결하는 강한 결합 조직의 조합으로, 척추 사이의 쿠션으로서 작용한다. IVD는 외부 섬유질 섬유륜(AF) 및 내부 아교질의 수핵(NP)을 가지는 유일한 구조를 가진다. 상기 AF는 콜라겐 섬유가 풍부한 동심성 층판으로 이루어지고, 상기 NP는 프로테오글리칸(PG)이 풍부한 내부 아교질의 쿠션이다. 상기 척추의 위 및 아래의 종판과 함께 AF 및 NP는 정상적인 기능에 필요한 유연성 및 탄력성의 특성을 제공한다. 상기 IVD는 확산에 의해 종판을 통해 그것의 주된 영양물을 받는 큰 비혈관 및 비신경 구조이다(Urban, J. P. et al. Nutrition of the intervertebral disk. An in vivo study of solute transport. Clin Orthop, 101-14, 1977).

관절 연골에서 발견되는 것과 유사하게 상기 NP의 세포외 기질(ECM)은 비교적 적은 세포에 의해 성인기 동안 합성되고 달성된다(Jahnke, M. R. & McDevitt, C A. Proteoglycans of the human intervertebral disc. Electrophoretic heterogeneity of the aggregating Proteoglycans of the nucleus pulposus. Biochem J 251: 347-56, 1988). 대부분의 NP 세포는 특히 성인기 이전에 유의적인 수의 큰 척색 세포가 존재하는 연골 세포형(>75%)이다(Maldonado, B. A. et al. Initial characterization of the metabolism of intervertebral disc cells encapsulated in microspheres. J Orthop Res 10: 677-90, 1992). 둘 다의 NP 세포 유형이 조직에서 가장 풍부한 분자를 구성하는 아그레칸이라고 불리는 큰 분자량의 친수성 PG를 합성하는지 여부는 불명료하다(Aguiar, D. J. et al. Notochordal cells interact with nucleus pulposus cells: regulation of proteoglycan synthesis. Exp Cell Res 246: 129-37, 1999). 관절 연골에서와 같이, 이러한 아그레칸 분자는 주로 II형 콜라겐으로 구성되는 소섬유성 네트워크에서 뒤얽히는 아그레칸을 형성하는 긴 선형 가닥의 히아루론산(HA)과 세포 밖에서 상호작용한다(reviewed in Thonar, E. J. et al. Body fluid markers of cartilage changes in osteoarthritis. Rheum Dis Clin North Am 19: 635-57, 1993). 콜라겐 아그레칸 고상 기질의 고유의 물리적 특성뿐 아니라 팽창하는 체액 및 이온 수송 특성은 상기 NP의 변형적인 거동을 좌우한다. 콜라겐 네트워크는 조직 인장 강도를 주고, 압축 강성을 제공하며 상기 조직이 가역적인 변형을 겪도록 하는 점탄성 수화 상태인 아그레칸 분자의 팽창을 방해한다.

상기 AF는 NP로부터의 세포보다 콜라겐이 더 풍부하고 PG가 더 부족한 기질을 합성하는 비교적 동종 개체수의 연골 세포 유사 세포를 함유한다(Maldonado, B. A. et al. Initial characterization of the metabolism of intervertebral disc cells encapsulated in microspheres. J Orthop Res 10: 677-90, 1992). 중요하게도, 상기 세포 중 몇몇은 PG를 합성하고, 콜라겐 분자는 보통 연골에서 유의적인 양으로 발견되지 않는다(Mayne, R. et al(ed.). Joint Cartilage degradation 81-108. New York: Marcel Dekker, Inc., 1993; reviewed in Thonar, E. J. et al. Body fluid markers of cartilage changes in osteoarthritis. Rheum Dis Clin North Am 19: 635-57, 1993; Wu, J. J. et al. Type VI collagen of the invertebral disc. Biochemical and electron-microscopic characterization of the native protein. Biochem J 248: 373-81, 1987). 따라서 상기 AF는 대개 섬유연골로서 분류된다: 그것은 가역적인 변형을 제공하기 위한 것이기 보다는 강도를 위해 형성된다. 체환(annulus)은 프로테오글리칸 대 콜라겐의 비는 핵으로부터 멀리 이동함에 따라 점진적으로 감소하는 것이 균일하지 않다. 그러므로, 임의의 특정 이론 또는 작용 메커니즘에 국한되지 않고, 양이온성 분자가 또한 상기 체환의 안쪽 부분에 영향을 미칠 수 있었던 것으로 생각된다.

상기 NP는 풍부한 음으로 하전된 PG로 인해 IVD 상의 높은 외부 적재를 균형화하기 위한 그것의 체액 압력을 달성할 수 있다. 이 분자성 콜라겐 네트워크에 붙잡힌 PG의 이 분자성 네트워크는 IVD에 압축 강성 및 인장 강도 둘 다를 부여한다. 디스크 퇴화 또는 외상성 손상으로 인해, 디스크는 척추관으로 다시 압출될 수 있고, 이는 탈출, 탈출 디스크, 신경 조임 또는 팽창한 디스크로 알려져 있다. 원펀에서 약한 지점은 신경 근 바로 아래이고, 이 부위에서 탈출 디스크는 신경에 직접적인 압력을 가하며, 이번에는 "좌골 신경통"이라 불리는 다리의 약함, 얼얼함, 마비 또는 통증을 유발할 수 있다.

단순 요통(다리 통증 없음)은 탈출 디스크 이외의 많은 원인들을 가질 수 있지만, 탈출 디스크가 또한 요통을 유발할 수도 있다. 디스크 탈출의 대략 90%는 L4/L5(요추 체절 4 및 5) 또는 L5/S1(요추 체절 5 및 천골 체절 1)에서 발생하고, 이는 L5 신경 또는 S1 신경에서 각각 통증을 유발한다. 탈출 디스크로부터의 L5 신경 침범은 엄지 발가락 및 어쩌면 발목의 연장 약화를 유발한다(하수족). 마비 및 통증은 발등에서 느낄 수 있고, 상기 통증은 또한 뒷부분으로 퍼질 수도 있다. 탈출 디스크로부터의 S1 신경 침범은 발목 반사의 소실 및/또는 발목 밀림의 약화를 유발할 수 있다(예를 들어 환자는 발끝으로 설 수 없다). 마비 및 통증은 발바닥 아래로 또는 발의 바깥쪽으로 퍼질 수 있다.

프로테오글리칸은 신체 거의 모든 부분에 분포되어 있는 거대분자이다. 그들의 크기 및 구조는 엄청나게 다양해진다. 프로테오글리칸의 기본 구조는 코어 단백질 및 1 이상, 종종 더 많은(최대 수십 또는 수백의) 탄화수소 사슬(글리코사미노글리칸(GAG)이라 함)을 포함한다. 프로테오글리칸의 단백질 성분은 프로테오글리칸의 생합성을 상이한 분자 구조 및 기능으로 지시하는 코어 단백질이다. 지금까지, 20보다 많은 유전적으로 상이한 종류의 코어 단백질이 확인되었다.

상기 GAG 성분은 반복하는 이당류 단위로 구성된 긴 비분지형 다당류 사슬을 포함하고, 2개의 당 중 하나가 항상 아미노 당, 예컨대 N-아세틸글루코사민(GlcNac)이기 때문에 GAG라고 불린다. GAG는 상기 당 잔기의 대부분에 황산염 또는 카복실기 또는 둘 다가 존재하기 때문에 고도의 음으로 하전된다. 이당류의 성분은 황산콘드로이틴 및 덜마탄 황산염 중 글루쿠론산/이드우론산-N-아세틸갈락토사민, 헤파란 황산염 및 헤파린 중 글루쿠론산/이드우론산-N-아세틸글루코사민 및 케라탄 황산염 중 갈락토스-N-아세틸글루코사민이다. 황산콘드로이틴 사슬 중 글리코스아미노글리칸의 황산화는 대개 규칙적이고, 상기 사슬을 통틀어 이당류당 하나의 황산염인 한편, 헤파란 황산염 사슬에 있어서, 황산화는 다소 불규칙적이고, 단일 글리코스아미노글리칸 사슬에 집중적으로 황산화된 영역 및 드문드문 황산화된 영역을 초래한다. 글리코스아미노글리칸 외에도, 프로테오글리칸은 보통 다른 탄화수소 단위 다른 글리코스화 단백질에서 발견되는 바와 같은 O-결합 및 N-결합 올리고당을 포함하는 다른 탄화수소 단위를 가진다.

프로테오글리칸의 생물학적 기능은 분자의 단백질 성분 및 글리코스아미노글리칸의 것들로부터 주로 유래한다. 글리코스아미노글리칸은 수용액에서 이러한 분자들이 코어 단백질에 공유적으로 결합하는 것과 같이 더 연장된 결과인 그들의 광범위한 황산화를 기초로 하는 그들의 강한 친수성 때문에, 수용액 중 연장된 구조로 추정된다(대표적인 예는 아그레칸). 그것들은 그들의 분자 도메인에 다수의 물 분자를 붙들고, 결과로서 용액 중 매우 큰 유체 역학의 공간을 차지한다.

대부분 연구된 원형적인 프로테오글리칸은 디스크뿐 아니라 관절 연골의 NP에서 주요 성분을 구성하고 동물 몸에서 프로테오글리칸 중에 훨씬 가장 큰 질량으로 계산되는 아그레칸이다. 아그레칸의 분자 질량은 약 2500 kDa이고, 그것은 구조적으로 연골성 조직에서 현저하게 발현되는 단일 유전자에 의해 코딩되는 고분자량(~210-250 kDa)의 코어 단백질을 가진 프로테오글리칸이다. 그것은 주로 2 유형의 글리코스아미노글리칸 사슬, 황산콘드로이틴 및 케라탄 황산염의 형태의 ~90 중량% 탄화수소로 고도로 글리코실화된다. 상기 코어 단백질은 그것의 아미노 말단 근처에 히아루론산 결합 도메인을 가지고, 히아루론산 및 다른 단백질("결합 단백질"이라 함)과 함께 거대한 초분자 구조를 형성한다. 아그레칸의 1차적인 역할은 그것이 삼투성 팽창할 수 있고, 연골성 조직의 세포외 기질에서 높은 수준의 수화를 달성하는 것 등의 물리적인 것으로 보인다. 상기 세포외 기질은 콜라겐을 형성하는 소섬유, 아그레칸 및 많은 다른 중요한 분자로 구성된다. 상기 소섬유성 콜라겐은 매우 높은 인장 강도를 가지며, 상기 아그레칸 분자를 걸리게 하는 네트워크를 형성한다. 매우 다수의 황산콘드로이틴 사슬로 된 아그레칸의 존재는 삼투성 팽창압을 일으킨다. 이 때문에, 물은 조직의 습윤 중량의 높은 비율을 차지한다.

앉아서 독서하는 등의 휴식 동안, 상기 삼투 팽창은 최대이고, 단지 콜라겐 네트워크에 의해 포함된다. 하지만, 일어서거나 또는 걷는 등의 작업 동안, 체중은 긴 뼈의 연골성 말단에 의해 지지된다. 이 상태에서, 체중이 연골을 압박하고, 사실상 물을 짜낸다. 이것은 그것이 지지하는 체중에 의해 발생된 압축력과 동등한 힘을 삼투성 팽창이 발생될 때까지 계속된다. 하중이 제거되면, 예를 들어 다시 앉으면, 상기 압축력이 제거되고, 상기 연골이 힘껏 팽창한다. 아그레칸 코어 단백질에 부착된 글리코스아미노글리칸 사슬이 이 삼투성 팽창을 일으킨다. 임의의 특정 이론 또는 작용 메커니즘에 국한되지 않고, 본원에서는 삼투성 팽창 효과를 발휘하는 글리코스아미노글리칸 사슬의 능력을 절충하는 요인들은 조직의 기능성에 영향을 미칠 것으로 예상된다.

폴리리신은 리신 폴리펩티드 또는 리신의 단독중합체이다. 폴리리신의 광학 이성체 중 하나 또는 둘 다를 본원에서 제공된 방법, 조성물 및 키트에서 사용할 수 있다. D 이성체는 세포성 단백분해효소에 장기간 내성을 가지는 이점이 있다. L 이성체는 피험체로부터 더욱 빠르게 제거되는 이점이 있다. 또한, D 및 L 이성체의 합성 공중합체를 본원에서 제공된 방법, 조성물 및 키트에서 사용할 수 있다. 생리적 pH 가에서, 폴리리신은 양으로 하전된다. 그것은 세포 배양 분야에서 세포 부착을 촉진하는 코팅제 및 식품 첨가물로서 보통 사용된다. 폴리리신과 같은 양이온성 분자는 항균성을 가진다. 그것들은 세균성 막 투과성을 유도하고 자기분해 시스템을 활성화함으로써 이러한 특성을 발휘하는 것으로 생각된다.

폴리리신은 세포 표적화 부분 및 특정 세포로 공동 이송되는 MRI 조영제를 위한 운반 비히클로서 사용된다. 문헌[Kayyem et al., 미국 특허 제6,232,295 B1]을 참조한다. 폴리리신 접합체는 자가면역 유형 및 퇴행성신경 질환과 같은 질병의 치료를 위한 약학적 제제로서 사용된다. 문헌[Geffard, 미국 특허 제6,114,388호]을 참조한다. 이러한 제제들은 경구 또는 비경구 투여, 예컨대 정맥 투여, 근육내 투여 또는 피하 투여, 또는 피하에 다량을 허용하는 이식 시스템에 의해 투여된다. Thonar 등은 연골 외식 배양에서 프로테오글리칸 손실을 방지하는 데 폴리리신을 사용하였다. 문헌[J. Surg. Res. 56: 302-308, 1994; and Orthopedic Trans, in J. Bone Joint Surg. 13(2): 301, 1989]을 참조한다.

소정의 구체예에 있어서 본 발명은 디스크 탈출의 치료를 필요로 하는 피험체에서 조직의 세포외 기질 안으로 양이온 용액을 주사하는 것을 포함한다. 본원에서 제공된 방법에 있어서, 탈출 디스크의 핵으로의 폴리리신 용액의 경피적(피부를 통해 수행) 주사는 추간 디스크 압력을 감소시키는 데 사용된다. 추간 디스크 압력의 감소는 세포외 기질(즉, 프로테오글리칸의 글리코스아미노글리칸 성분)의 음이온 성분에 대한 다가양이온(즉, 폴리리신)의 비공유적 결합을 초래한다. 다가양이온은 음이온 결합 부위에 대해 물과 효과적으로 경쟁한다. 물, 프로테오글리칸 및 상기 디스크 핵 내의 콜라겐과의 상호작용은 삼투압의 유지를 책임진다. 그것은 상기 디스크에 하중 하의 변형에 내성을 부여하는 콜라겐 네트워크에 따른 삼투압이다. 상기 다가양이온의 결합은 공간을 덜 차지하는 수분이 부족하거나 또는 '붕괴된' 조직을 생성함으로써 물이 조직의 프로테오글리칸 성분과 상호작용하는 것을 막는다. 디스크 핵의 프로테오글리칸 성분의 결과적인 '붕괴'는 삼투압 감소, 탈출 감소 및 디스크 탈출로 인한 통증의 감소를 이끈다.

본원의 제공된 방법의 다른 구체예에 있어서, 1 이상의 성장 인자는 양이온성 분자에 공유 결합되고 상기 디스크에 다시 경피적으로 주사되어 디스크 회복 및/또는 질병에 걸리거나 손상된 추간 디스크의 재생에 영향을 미친다. 본원에서 제공된 방법에 의한 디스크 회복 및/또는 재생을 위한 치료는 전술한 바와 같이 탈출 디스크를 양이온성 용액으로 치료하는 것과 병행하거나 또는 분리하는 다양한 구체예에서 일어날 수 있다.

단량체성 양이온 용액의 사용이 바람직한 성과를 가지는 한편, 올리고펩티드 또는 폴리펩티드도 또한 제공된다. 다가양이온, 폴리리신 및 기타 하전된 다가양이온을 사용할 수 있다. 또한 유용할 수 있는 기타 중합체 양이온은 아르기닌 또는 히스티딘과 같은 염기성 아미노산; 덱스트란(분지형 폴리-α-D-글루코시드); 아라비노갈락탄(식물, 진균류 및 박테리아에서 널리 발견되는 수용성 다당류, D-갈락토스 및 L-아라비노스 잔기를 포함하는 다당류); 풀루란(아우레오바시듐 풀루란)에 의해 전분으로 생성된 말토트리오스로 이루어진 세포 밖 박테리아의 선형 다당류); 셀룰로오스; 이눌린(천연 발생 과당 함유 올리고당의 군); 키토산(진균류, 절지동물 및 해양 무척추동물에서 발견되는 다당류 중합체); 오르니틴(아미노산 아르기닌에서 유래됨); 스퍼미딘 및 스퍼민(오르니틴에서 유해된 폴리아민); 및 폴리에틸렌이민(PEI)으로 이루어진다. 리소자임과 같은 양으로 하전된 단백질은 또한 바람직한 성과를 달성하는 데 유용할 수 있다. 주사가능한 물질의 중요한 특성은 총 양 전하를 함유한다. 하지만, 대체가능한 구체예에 있어서, 양이온성 화합물은 음이온 물질과 복합체를 이루어, 활성 양이온성 화합물이 투여 후에 느리게 방출되도록 하여 장기간에 걸쳐 유효하도록 한다.

리신은 분자량이 146.19 달톤이다. 리신의 중합체는 임의의 수의 리신 펩티드와 결합하여 중합체를 형성한다. 이 중합체는 일반적으로 2에서 300 kDa 보다 큰 크기의 범위로 제공된다. 본 발명의 다양한 구체예에 있어서, 폴리리신은 단일 또는 복합 분자량 폴리펩티드 사슬을 함유하는 용액으로서 투여되는 선형 또는 분지형 폴리펩티드일 수 있다. 폴리리신, 폴리아르기닌 또는 폴리히스티딘과 같은 폴리 아미노산을 사용하는 경우, 바람직한 크기는 약 100∼300 kDa 이다. 사용한 다가양이온은 1보다 많은 프로테오글리칸 분자에 결합하기에 충분한 크기이어야 한다.

양이온성 제제가 유효하게 기능하면, 예를 들어 조직이 일단 붕괴되면, 구조에 대한 양이온의 효과는 반드시 영구적인 것은 아니다. 시간이 경과함에 따라 물은 서서히 음이온 결합 부위를 대체하거나 경쟁하고 상기 조직을 다시 수화한다. 바람직한 효과의 반감기를 연장하는 데 도움이 되는 본 발명의 몇몇 특성이 있다. 폴리리신 전도는 주사 후 시작되고, 재수화는 바로, 즉 뒤짚어서 일어난다. 총 결과는 치료 부위의 가장 바깥쪽 면적의 팽창이다. 이 팽창은 폴리리신이 더 높은 전체 삼투압으로 조직을 가로질러야 하는 등 결합한 폴리리신의 추가 방출에 부정적인 영향을 준다. 본원에서 실시예의 예비 결과는, 치료 후 적어도 6개월 동안 디스크 높이 지수(DHI, 디스크의 높이 측정치)의 감소가 달성되었음을 가리킨다. 상이한 분자량의 폴리리신은 주사 후 상이한 반감기를 가질 수 있다. 이는 본 발명의 중요한 특성으로 효과의 지속을 예측할 수 있도록 하는데 이점이 될 것이다.

추간 디스크 탈출의 증상의 경감에 대한 요구가 존재하는 것과 같이, NP 및 AF의 안정성 및 회복을 증진하는 데 대한 요구가 존재한다. 본원에서 제공된 본 발명의 다른 구체예에 있어서, 1 이상의 성장 인자는 양이온성 분자에 공유 결합될 수 있고, 이들은 또한 디스크 안으로 경피적 주사되어 디스크 회복 및/또는 병에 걸리거나 또는 손상된 추간 디스크의 재생에 영향을 미칠 수 있다. 디스크 회복 및/또는 재생을 위한 치료는 전술한 바와 같이 양이온성 용액을 사용한 탈출 디스크의 치료와 병행하거나 분리하여 일어날 수 있다.

이에 국한되는 것은 아니지만, 뼈 형태 형성 단백질 BMP-2 및 BMP-7, 인슐린 유사 성장 인자(IGF), 전환 성장 인자(TGF), 성장 분화 인자 GDF-5 및 혈소판 유래 성장 인자(PDGF)를 비롯한, 세포 생물학 분야에서 잘 공지된 1종 이상의 공유 결합한 성장 인자는, 다양한 구체예에 있어서 본원에서의 다가양이온 화합물 치료제와 공동 투여되거나 이에 공유 결합되어 기질 합성 및/또는 분해에서의 변화에 영향을 미친다.

또한, 예를 들어 융기 조직의 효소 분해는 본원의 치료 방법 및 조성물과 병행하여 사용될 수 있다. 콘드로이티나제와 같은 글리코시다아제, 예컨대 콘드로이티나제 A 또는 콘드로이티나제 B 또는 콘드로이티나제 C 또는 콘드로이티나제 ABC를 사용하여, 화학적 수핵 용해술과 같은 본원에서 제공된 것들과 혼합하기에 적절한 방법 및 조성물은 문헌[Masuda et al., 미국 특허 출원 제2004/0033221 A1]에 기재되어 있다.

반대로, 본원의 조성물 및 방법은 질환 진행을 방지하는 데 유용할 수 있는 기질 금속단백분해효소 저해제와 같은 기질 분해의 저해제와 병용될 수 있다. 이들 분자 중 1종 이상은 1 이상의 양이온성 분자를 이용하여 디스크의 세포외 기질에 표적화된다. 이점으로는 삼투압 감소 및 상기 분자의 특이적 표적화가 있다. 양이온(폴리리신)과 프로테오글리칸 사이에 형성된 비공유 결합을 통한 동화 작용 및 이화 작용 인자의 특이적 표적화는 여전히 임상적으로 유의적인 결과를 산출하면서도 성장 인자 또는 금속단백질분해효소 저해제의 사용 농도를 줄일 수 있게 한다. 예를 들어, 이러한 인자들은 또한 생체 내에서 이들 분자의 반감기를 증가시킬 수 있다.

본원의 본 발명의 치료 방법은 치료 방법으로 요구하는 질환을 앓는 마우스, 래트, 토끼, 개, 말 등의 포유 동물 또는 원숭이, 침팬지 또는 인간 등의 영장류인 피험체를 치료하는 데 사용된다.

본 발명의 방법 및 키트에 유용한 화합물은 약학 조성물로서 제형화될 수 있다. 그 다음 이러한 조성물은 예를 들어 목적에 따라 통상적인 비독성 약학적 허용 담체 및 비히클을 함유하는 투여량 단위 제형으로 비경구 투여될 수 있다. 본원에서 사용한 용어 "비경구적"은 추간 디스크 주사 또는 국소 주입 기술을 포함한다. 예를 들어, 약물의 조제는 문헌[Hoover, John E.(ed.), Remington's Pharmaceutical Sciences(18th Edition), Mack Publishing Co., Easton, Pa., 1990 and Liberman, H. A. and Lachman, L., Eds., Pharmaceutical Dosage Forms, Marcel Decker, New York, N.Y., 1980]에 기술되어 있다. 본원의 다른 곳에서 기술한 바와 같이, 양이온성 중합체 단독 투여 또는 성장 인자와 같은 다른 제제와의 병행 투여는 전형적으로 추간 디스크 공간 안으로의 직접적인 국소 주사 또는 국소 주입에 의한다.

주입가능한 조제물, 예를 들어 주입가능한 멸균 수성 또는 유성 현탁액은 적절한 분산 또는 습윤제 및 현탁제를 이용하여 공지된 기술에 따라 조제될 수 있다. 상기 주입가능한 멸균 조제물은 또한 비독성 비경구 허용 희석제 또는 용매 중의 주입 가능한 멸균 용액 또는 현탁액, 예를 들어, 1,3-부탄디올 중 용액일 수 있다. 상기 현탁액은 서방형 제형을 제공한다. 사용될 수 있는 허용 비히클 및 용매는 물, 링거액 및 염화나트륨 등장액이다. 또한, 멸균하고 고정한 오일이 용매 또는 현탁 매체로서 통상 사용된다. 이 목적으로, 합성 모노글리세리드 또는 디글리세리드를 비롯한 임의의 혼합 고정된 오일이 사용될 수 있다. 또한, 올레산과 같은 지방산은 주입가능한 조제물에서 용도가 발견된다. 디메틸 아세트아미드, 이온성 및 비이온성 세제를 비롯한 계면활성제, 폴리에틸렌 글리콜이 사용될 수 있다. 전술한 것들과 같은 습윤제와 용매의 혼합물도 또한 유용하다.

치료상 목적으로, 투여하기 위한 제형은 수성 또는 비수성 등장성 멸균 주입 용액 또는 현탁액의 형태일 수 있다. 이들 용액 및 현탁액은 당업계에 공지된 바와 같이, 경구 투여용 제형으로 사용되는 1 이상의 담체 또는 희석제를 가지는 미립자 또는 멸균 가루로부터 제조될 수 있다. 화합물은 물, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 에탄올, 옥수수 오일, 면실유, 땅콩 기름, 참기름, 벤질 알코올, 염화나트륨 및/또는 다양한 완충제에 용해될 수 있다. 다른 보조제 및 투여 방식은 제약 분야에서 널리 공지되어 있다.

본 발명에서 유용한 화합물은 또한 문헌[Hoover, John E.(ed.), Remington's Pharmaceutical Sciences(18.sup.th Edition), Mack Publishing Co., Easton, Pa., 1990, p. 1691]에 기술된 바와 같이 리포솜으로 제형화될 수 있다. 리포솜은 수성 매체에서 인지질을 분산시킴으로써 형성된다. 수용성 또는 지용성 성분은 각각 리포솜 내 수성 공간 또는 리포솜의 지질 이중층 내 수성 공간에 포획될 수 있다. 따라서, 성장 인자는 당업계에 공지된 기술을 이용하여 본 발명의 방법에서의 사용을 위해 리포솜으로 제형화될 수 있다.

전술한 바와 같이, 담체 물질과 혼합되어 단일 투여량 형태를 생성할 수 있는 활성 성분의 양은 치료받을 포유류 피험체, 및 제약 과학 분야의 당업자에게 공지된 특정 투여 방식에 따라 다양하다.

다른 구체예에 있어서 본 발명은 폴리리신과 같은 양이온성 중합체를 포함하는 키트를 포함한다. 상기 키트는 중합체를 단독 또는 약학적 완충제 중에 함유하거나, 선택적으로 성장 인자와 같은 추가 제제, 또는 효소 또는 효소 저해제와 함게 함유할 수 있다. 상기 키트는 당업계에 공지된 통상적인 방식으로 포장된다.

본 발명의 키트는 바람직하게는 양이온성 중합체를 함유하는 용기 및 성장 인자와 같은 다른 제제를 함유하는 용기를 포함한다. 이러한 용기는 유리 바이알 또는 용기, 플라스틱 바이알 또는 용기, 또는 당업계에 공지된 다른 적절한 용기일 수 있다. 다른 바람직한 구체예에 있어서, 상기 키트는 양이온성 중합체 및 성장 인자를 함유하는 용기를 포함한다. 이러한 키트는 본 발명의 방법에 따라 중합체 단독 또는 성장 인자와 같은 다른 제제와의 혼합물의 동시 투여에 특히 적합하다.

임의의 전술한 키트는 선택적으로 중합체를 사용하기 위한 설명서를 포함한다. 예를 들어, 상기 설명서는 본 발명의 방법에 있어서 키트의 성분 사용에 대한 세부사항을 제공한다.

약학 조성물

다른 양태에서, 본 발명은 약학적 허용 담체와 함께 제형화된 본 발명의 양이온성 화합물 중 하나 또는 혼합물, 또는 이의 중합체를 함유하는 조성물, 예를 들어 약학 조성물을 제공한다. 이러한 조성물은 양이온 중 하나 또는 혼합물(예를 들어, 2 이상의 상이한), 또는 폴리리신과 같은 이의 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 약학 조성물은 폴리-L-리신 및 폴리-D-리신, 또는 상이한 길이의 폴리-L-리신 화합물과 같은 양이온의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 약학 조성물은, 본원의 방법의 다양한 구체예에 있어서 병용 요법으로, 즉 다른 제제와 함께 투여될 수 있다. 예를 들어, 상기 병용 요법은 1 이상의 항염증성 또는 항균성 제제와 혼합된 본 발명의 양이온성 화합물을 포함할 수 있다. 병용 요법에 사용될 수 있는 치료제의 예는 이하 본 발명의 항체 사용에 대한 부분에서 더 자세히 기술된다.

본원에서 사용한 바와 같이, "약학적 허용 담체"는 생리학적으로 배합가능한 임의의 용매 및 모든 용매, 분산 매체, 코팅제, 항균성 및 항진균성 제제, 등장성 제제 및 흡수 지연제 등을 포함한다. 상기 담체는 정맥, 추간 디스크와 같은 척수, 또는 근육 내, 피하, 비경구, 또는 상피 투여(예를 들어, 주사 또는 주입)에 적합해야한다. 투여 경로에 따라, 활성 화합물, 즉 양이온성 화합물 또는 중합체는 산의 작용 및 화합물을 비활성화시킬 수 있는 다른 자연적인 조건으로부터 화합물을 보호하기 위한 물질로 코팅될 수 있다.

본 발명의 약학 화합물은 1 이상의 약학적 허용 염을 포함할 수 있다. "약학적 허용 염"은 모(parent) 화합물의 목적하는 생물학적 활성을 보유하고 임의의 원치않는 독물학적 효과를 부여하지 않는 염을 가리킨다{예를 들어, 문헌[Berge, S.M., et al., 1977 J. Pharm. Sci. 66:1-19] 참조}. 이러한 염의 예로는 산 부가 염 및 염기 부가 염이 있다. 산 부가 염은 염산, 질산, 인산, 황산, 브롬화수소산, 요오드화수소산, 아인산 등과 같은 비독성 무기산뿐 아니라, 지방족 모노카복실산 및 디카복실산, 페닐 치환된 알칸산, 히드록시 알칸산, 방향족 산, 지방족 및 방향족 술폰산 등과 같은 비독성 유기산으로부터 유래된 것들을 포함한다. 염기 부가 염은 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등의 알칼리 토금속뿐 아니라, N,N'-디벤질에틸렌디아민, N-메틸글루카민, 클로로프로카인, 콜린, 디에탄올아민, 에틸렌디아민, 프로카인 등과 같은 비독성 유기 아민으로부터 유래된 것들을 포함한다.

또한, 본 발명의 약학 조성물은 약학적 허용 항산화제를 포함할 수 있다. 약학적 허용 항산화제의 예로는: 아스코르브산, 염산시스테인, 이아황산나트륨, 메타이아황산나트륨, 아황산나트륨 등과 같은 수용성 항산화제; 아스코르빌 팔미테이트, 부틸화 히드록시아니솔(BHA), 부틸화 히드록시톨루엔(BHT), 레시틴, 몰식자산프로필, 알파-토코페롤 등과 같은 지용성 항산화제; 및 시트르산, 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA), 소르비톨, 타르타르산, 인산 등과 같은 금속 킬레이트제가 있다.

본 발명의 약학 조성물에서 사용될 수 있는 적절한 수성 및 비수성 담체의 예로는 물, 에탄올, 폴리올(예컨대, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등) 및 이들의 적절한 혼합물, 올리브유와 같은 식물성 오일 및 에틸렌 올레에이트와 같은 주입가능한 유기 에스테르가 있다. 적당한 유동성은, 예를 들어 레시틴과 같은 코팅 물질의 사용에 의해, 분산제의 경우 필요한 입자 크기의 달성에 의해, 그리고 계면활성제의 사용에 의해 달성될 수 있다.

이러한 조성물은 또한 방부제, 습윤제, 유화제 및 분산제와 같은 보조제를 함유할 수 있다. 미생물 존재의 예방은 위와 같은 멸균 과정과 다양한 항균성 및 항진균성 제제, 예컨대 파라벤, 클로로부탄올, 페놀 소르브산 등의 주입에 의해 보장될 수 있다. 당, 염화나트륨 등과 같은 등장성 제제를 조성물 안에 포함시키는 것이 또한 바람직할 수 있다. 또한, 주입가능한 약학적 형태의 흡수 지연은 모노스테아르산 알루미늄 및 젤라틴과 같은 흡수를 지연시키는 제제의 주입에 의해 일어날 수 있다.

약학적 허용 담체는 주입가능한 멸균 용액 또는 분산액의 즉석 조제를 위한 멸균 가루 및 멸균 수용액 또는 분산액을 포함한다. 약학적 활성 성분을 위한 제제 및 그러한 매체의 사용은 당업계에 공지되어 있다. 임의의 통상적인 매체 또는 제제가 활성 화합물과 배합될 수 없는 경우를 제외하고, 본 발명의 약학 조성물에서 이의 용도가 고려된다. 보충하는 활성 화합물이 또한 조성물에 포함될 수 있다.

치료 조성물은 전형적으로 멸균되어야 하고, 제조 및 저장 조건 하에서 안정해야한다. 상기 조성물은 용액, 미세에멀션, 리포솜 또는 높은 약물 농축에 적절한 다른 질서 구조로서 제형화될 수 있다. 상기 담체는 예를 들어 물, 에탄올, 폴리올(예를 들어, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 액체 폴리에틸렌 글리콜 등) 및 이들의 적절한 혼합물을 함유하는 분산 매체 또는 용매일 수 있다. 적당한 유동성은 예를 들어 레시틴과 같은 코팅제의 사용에 의해, 분산제의 경우 필요한 입자 크기의 달성에 의해, 그리고 계면활성제의 사용에 의해 달성될 수 있다. 대부분의 경우에 있어서, 하나는 조성물 중에 등장성 제제, 예를 들어 당, 만니톨과 같은 다가알코올 또는 염화나트륨을 포함한다. 일반적으로 빠른 흡수가 투여의 바람직한 결과로 생각되지만, 주입가능한 조성물의 흡수 지연은 흡수를 지연시키는 제제, 예를 들어 모노스테아르산염 및/또는 젤라틴을 조성물에 포함시킴으로써 일어날 수 있다.

주입가능한 멸균 용액은 필요한 양의 활성 화합물을 앞서 열거한 성분들 중 하나 또는 혼합물과 적당한 용매 중에 포함시킨 후, 필요에 따라, 멸균 미세여과를 수행함으로써 조제될 수 있다. 일반적으로, 분산액은 활성 화합물을 염기성 분산 매체 및 앞서 열거한 것들로부터 필요한 다른 성분들을 함유하는 멸균 비히클 안으로 활성 화합물을 포함시킴으로써 조제된다. 주입가능한 멸균 용액의 조제를 위한 멸균 가루의 경우에, 조제 방법은 활성 성분과 이미 멸균여과된 용액으로부터 얻은 임의의 부가적인 목적하는 성분을 더한 가루를 산출하는 진공 건조 및 냉동 건조(동결 건조)이다.

단일 투여량 형태를 제조하기 위해 담체 물질과 혼합될 수 있는 활성 성분의 양은 치료할 피험체 및 특정 투여 방식에 따라 달라질 것이다. 단일 투여량 형태를 제조하기 위해 담체 물질과 혼합될 수 있는 활성 성분의 양은 일반적으로 치료 효과를 산출하는 조성물의 양일 수 있다. 일반적으로, 100%를 기준으로, 이 양은 약학적 허용 담체와 혼합하는 활성 성분의 약 0.01%∼약 99%, 약 0.1%∼약 70% 또는 약 1%∼약 30%의 범위가 될 것이다.

투여량 처방은 최적의 목적하는 반응(예를 들어, 빠르고 심지어 즉시 요통 감소를 초래하는 치료 반응)을 제공하도록 조정된다. 예를 들어, 단일 환약이 투여될 수 있고, 몇몇 나눠진 용량이 시간에 걸쳐 투여될 수 있거나 또는 이 용량은 치료 상황의 사정에 의해 표시되는 것에 따라 비례하여 감소되거나 증가될 수 있다. 용이한 투여 및 투여량의 균일성을 위해 투여량 단위 형태로 척추내 조성물을 제형화하는 것이 특히 이롭다. 본원에서 사용한 투여량 단위 형태는 치료할 피험체에게 하나의 또는 단일 투여량으로서 적합한 물리적으로 분리된 단위를 가리키며; 각각의 단위는 필요한 약학적 담체와 결합하여 목적하는 치료 효과를 산출하도록 계산된 소정량의 활성 화합물을 함유한다. 본 발명의 투여량 단위 형태에 대한 상술은 활성 화합물의 유일한 특성 및 달성할 특정 치료 효과, 및 다수의 개별적인 피험체 중에서 일정 범위 증상의 치료를 위한 그러한 활성 화합물을 합성하는 분야에 내재해있는 제한사항에 의해 서술되고, 이에 직접 의존한다.

양이온성 화합물의 투여를 위해, 상기 투여량은 피험체 체중 kg당 약 0.0001∼100 mg, 더욱 일반적으로는 0.01∼5 mg 범위일 것이다. 예를 들어 투여량은 0.3 mg/kg 체중, 1 mg/kg 체중, 3 mg/kg 체중, 5 mg/kg 체중 또는 10 mg/kg 체중 또는 1∼10 mg/kg 범위 내일 수 있다. 대표적인 치료 처방은 주당 1회, 2주에 1회, 3주에 1회, 4주에 1회, 1달에 1회, 3달에 1회 또는 3달∼6달에 1회 투여를 수반한다. 본 발명의 양이온성 화합물에 대한 투여량 계획은 척추내 투여에 의해 체중당 약 1 mg 또는 약 3 mg을 포함하고, 상기 양이온성 화합물은 다음의 투여량 스케쥴 중 하나를 이용하여 투여한다: 4주마다 1회, 총 6회 투여, 그 후 3달마다 1회; 3주마다 1회; 3주마다 체중당 약 3 mg 1회, 그 후 체중당 약 1 mg.

몇몇 방법에 있어서, 침투 및/또는 제거 속도가 상이한 2 이상의 양이온성 화합물을 프로토콜 또는 처방에서 동시에 또는 연속하여 투여할 수 있고, 이 경우에 투여되는 각각의 화합물의 투여량은 표시된 범위 내로 떨어진다. 소정의 개인에게 단일 치료가 병태를 완전히 치료할 수 있지만, 양이온성 화합물은 대개 여러 번으로 투여된다. 단일 투여량 사이의 간격은, 예를 들어 매주, 매달, 매3달 또는 매년이다. 투여 간격은 또한 척수내 높이를 측정하거나, 또는 단지 환자의 증상에 의해 표시되는 바에 따라 불규칙적일 수 있다. 몇몇 방법에서, 투여량은 통증 치료의 조건을 달성하기 위해 조정된다.

대안으로, 양이온성 화합물을 서방 제형으로 투여할 수 있는데, 이 경우에 자주 투여할 필요가 없다. 투여량 및 빈도는 환자의 디스크에서 화합물의 머무름 시간 또는 반감기 존재에 따라 달라진다. 일반적으로, 더 긴 중합체는 가장 긴 반감기를 나타내고, 다음은 중간 길이의 중합체이다. 투여량 및 투여 빈도는 치료가 예방이냐 치료이냐에 따라 달라질 수 있다. 예방 적용에서는, 비교적 낮은 투여량을 장시간에 걸쳐 비교적 드문 간격으로 투여한다. 몇몇 환자들은 그들의 삶이 지속되는 동안 치료를 계속 받는다. 치료 적용에서는, 비교적 짧은 간격으로 비교적 높은 투여량이 질환의 진행이 감소되거나 종료될 때까지 또는 환자가 질환의 증상이 부분적 또는 완전히 개선될 때까지 처방될 수 있다. 그후에, 환자는 예방 처방을 투여받을 수 있다.

본 발명의 약학 조성물에서 활성 성분의 실제적인 투여량 수준은 특정 환자에게서 목적하는 치료 반응을 달성하기에 효과적인 활성 성분의 양, 조성물 및 투여 방식을 얻기 위하여 다양해질 수 있다. 선택된 투여량 수준은 사용한 본 발명의 특정 조성물, 또는 에스테르, 염 또는 이의 아미드의 활성, 투여 경로, 투여 시간, 사용한 특정 화합물의 디스크로부터의 제거율, 다른 약물과의 공동 투여, 사용한 특정 조성물과 혼합하여 사용되는 화합물 및/또는 물질, 치료받을 환자의 나이, 성별, 체중, 컨디션, 일반적 건강 및 이전 건강력, 및 의학 분야에 공지된 유사 인자들을 비롯한 다양한 약물동력학적 인자들에 의존할 것이다.

본 발명의 양이온성 화합물의 "치료상 유효 투여량"은 질병 증상의 심각성 감소, 질병 증상이 없는 기간의 빈도 및 지속의 증가, 또는 질병 고통으로 인한 장애 또는 무력의 예방을 낳을 수 있다.

본 발명의 조성물은 당업계에 공지된 1 이상의 다양한 방법들을 이용하여 1 이상의 투여 경로에 의해 투여될 수 있다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 투여 경로 및/또는 방식은 목적하는 결과에 따라 다양해질 것이다. 본 발명의 양이온성 화합물의 적절한 투여 경로는 정맥내, 근육내, 피내, 복막내, 피하, 척수이긴 하지만 척추내이고, 다른 비경구 투여 경로, 예를 들어 주사 또는 주입이 본 발명의 영역 내에 있다. 본원에서 사용한 "비경구 투여"라는 표현은 장 투여 및 국소 투여가 아닌 대개 주사에 의한 투여 방식을 의미하며, 이에 국한되지는 않지만 척추내, 정맥내, 근육내, 동맥내, 수막강내, 관절낭내, 안와내, 심장내, 피내, 복강내, 경피관, 피하, 표피하, 관절내, 후낭하, 지주막하, 척수내, 경막외 및 골간내(intrastemal) 주사 및 주입을 포함하고, 특히 등뼈의 관절로의 직접 주사 또는 주입을 포함한다.

활성 화합물은 조절 방출 제형과 같은 빠른 방출에 대해 화합물을 보호할, 이식 및 미세캡슐화 전달 시스템을 비롯한 담체와 함께 조제될 수 있다. 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리안하이드리드, 폴리글리콜산, 콜라겐, 폴리오르토에스테르 및 폴리락트산과 같은 생분해성, 생적합성 중합체를 사용할 수 있다. 이러한 제형의 제조를 위한 대부분의 방법들은 특허화되거나 당업자에게 일반적으로 공지되어 있다. 예를 들어, 문헌[Sustained and Controlled Release Drug Delivery Systems, J.R. Robinson, ed., Marcel Dekker, Inc., New York, 1978]을 참조한다.

치료 조성물은 당업계에 공지된 의학 장치에 의해 투여될 수 있다. 예를 들어, 일 구체예에서, 본 발명의 치료 조성물은 미국 특허 제5,399,163호; 제5,383,851호; 제5,312,335호; 제5,064,413호; 제4,941,880호; 제4,790,824호 또는 제4,596,556호에 나타낸 장치와 같은 바늘없는 피하 주사 장치에 의해 투여될 수 있다. 본 발명에서 유용한 공지된 이식 및 모듈의 예로는: 조절된 속도로 약제를 분산시키는 불투과성 미세주입 펌프를 나타내는 미국 특허 제4,487,603호; 피부를 통해 약제를 투여하는 장치를 나타내는 미국 특허 제4,486,194호; 정확한 주입 속도로 약제를 전달하는 약제 주입 펌프를 나타내는 미국 특허 제4,447,233호; 연속적인 약물 전달을 위한 다양한 유속 불투과성 주입 장치를 나타내는 미국 특허 제4,447,224호; 복합 챔버 구획을 갖춘 삼투성 약물 전달 시스템을 나타내는 미국 특허 제4,439,196호; 및 삼투성 약물 전달 시스템을 나타내는 미국 특허 제4,475,196호가 있다. 이들 특허 및 인용한 기타 참고 문헌들은 본원에 참고로서 포함된다. 대부분의 다른 그러한 이식, 전달 시스템 및 모듈은 당업계에 공지되어 있다.

리포솜의 제조 방법에 대해서는, 미국 특허 제4,522,811호; 제5,374,548호; 및 제5,399,331호를 참조한다. 상기 리포솜은 특정 세포 또는 디스크와 같은 기관으로 선택적 수송되어 표적화된 약물 전달을 향상시키는 1 이상의 부분을 포함할 수 있다 {예를 들어, 문헌[V.V. Ranade, 1989 J. Cline Pharmacol. 29:685] 참조}. 대표적인 표적화 부분은 엽산 또는 비오틴(미국 특허 제5,416,016호, Low et al.); 만노시드(Umezawa et al., 1988 Biochem. Biophys. Res. Commun. 153:1038); 항체(P.G. Bloeman et al., 1995 FEBS Lett. 357:140; M. Owais et al., 1995 Antimicrob. Agents Chernother. 39:180); 계면활성제 단백질 A 수용체(Briscoe et al., 1995 Am. J. Physiol.1233:134); p120(Schreier et al., 1994 J. Biol. Chem. 269:9090)을 포함하고; 또한 문헌[K. Keinanen; M.L. Laukkanen, 1994 FEBSLett. 346:123; J.J. Killion; I.J. Fidler, 1994 Immunomethods 4:273]을 참조한다.

본 발명의 용도 및 방법

본원에서 사용한 "피험체"라는 용어는 인간 및 비인간 동물을 포함하고자 하는 것이다. 비인간 동물은 모든 척추 동물, 예를 들어 비인간 영장류, 양, 개, 고양이, 젖소, 말, 닭과 같은 포유류 및 비포유류, 새와 같은 다른 온혈 척추 동물, 및 양서류 및 파충류와 같은 냉혈 척추 동물을 포함한다. 본 방법은 비정상적인 추간 디스크 형태와 연관된 질환을 앓는 인간 환자를 치료하는 데 특히 적절하다. 상기 양이온성 화합물을 다른 제제와 함께 투여하는 경우, 둘은 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있다.

또한 본 발명의 영역 내에 본 발명의 조성물(예를 들어, 양이온성 화합물 및 이의 중합체) 및 사용 설명서를 포함하는 키트가 있다. 상기 키트는 1 이상의 첨가제, 또는 본 발명의 1 이상의 부가적인 양이온성 화합물(예를 들어, 더 긴 지속 활성을 위해 긴 중합체 조성물 또는 성분 단량체를 가지는 화합물)을 더 포함할 수 있다. 키트는 전형적으로 키트의 함유물 및 그 함유물의 의도된 용도를 나타내는 라벨을 포함한다. 용어 라벨은 임의의 기록, 또는 상기 키트에 공급된 물질 또는, 사용 설명서와 같은 키트에 수반되는 다른 것을 포함한다.

본 발명을 완전히 기재하였지만, 단지 실예가될 뿐 한정하고자 하는 것이 아닌 후술하는 실시예 및 청구범위에 의해 추가 설명한다. 당업자라면 일상적인 실험, 본원에서 기재한 특정 절차들에 대한 다수의 동등물을 사용하여 이해하거나 확인할 수 있을 것이다. 그러한 동등물은 본 발명의 영역 및 청구범위 내에 있다. 본 출원에서 인용한 발행된 특허 및 인쇄된 특허 출원을 비롯한 모든 참고 문헌의 내용은 참고로서 본원에 포함된다.

하기의 실시예는 추가 설명을 제공할 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

재료 및 방법

세포 배양: 안락사 후 뉴질랜드 백색 토끼로부터 요추 추간 디스크(IVD)를 무균 절개하였다. 필요에 따라 비절개 박리(blunt dissection)에 의해 NP 및 AF를 분리하고 개별적으로 모았다.

통계 분석: 사후 검정으로서 피셔의 PLSD 테스트를 사용하여 일원 ANOVA에 의해 통계 분석을 수행하였다.

실시예 1. 디스크 높이에 대한 폴리리신의 효과

토끼 디스크(6 마리)에 디스크 L4/5 및 L2/3으로 30∼70 kDa 폴리리신을 주사하였다. 대조구로서, 상기 각 동물들에서 L3/4 디스크는 미처리하였다.

주사 후 각 2주, 4주 및 6주에 디스크 높이를 측정하고, 관찰한 출발 디스크 높이의 표준화 퍼센트를 도 1에 나타내었다. 치료에 의해 디스크 높이는 초기 값의 약 80%로 감소되었고, 완전한 6주 관찰 기간 동안에 20% 감소가 달성되었다. 그 데이터는 표 1에 나타낸다.

이러한 데이터는 폴리리신이 디스크를 탈출이 훨씬 덜 되고, 회복 및 재생이 더 많이 된 상태로 하는 데 성공적임을 가리킨다.

치료한 디스크 높이 지수 및 대조구 토끼 요추 추간 디스크

2 주	L4/5 DHI	L3/4 DHI	L2/3 DHI
1	72.34	100	91.98
2	81.34	100	80.01
3	73.56	100	89.04
4	90.03	100	77.13
5	77.07	100	68.43
6	77.69	100	70.29
평균	78.67	100	79.48
표준 편차	6.4149	0	9.5917
표준 편차 (총)	7.791082
계수	12
표준 오차	2.25

4 주	L4/5 DHI	L3/4 DHI	L2/3 DHI
1	79.68	100	79.11
2	93.65	100	93.42
3	66.64	100	80.98
4	79.43	100	66.08
5	73.86	100	63.83
6	84.63	100	65.74
평균	79.65	100	74.86
표준 편차	9.2042	0	11.6788
표준 편차 (총)	10.33254
계수	12
표준 오차	2.98

6 주	L4/5 DHI	L3/4 DHI	L2/3 DHI
1	87.13	100	78.77
2	96.43	100	93.30
3	81.53	100	96.63
4	83.27	100	65.59
5	61.60	100	73.66
6	79.46	100	69.09
평균	81.57	100	79.51
표준 편차	11.4704	0	12.8076
표준 편차 (총)	11.6417
계수	12
표준 오차	3.36

실시예 2. 연골로의 폴리리신의 분포 역학

도 2에 나타낸 바와 같이, 형광성 이소티오시아네이트(FITC)로 표지한 폴리리신 중합체를 이용하여 항온처리 동안 폴리리신이 연골 이식 조직에 들어가는 것을 관찰하였다. 상기 조직을 도 2에 나타낸 바와 같이 폴리리신 용액에 잠긴 외식체로서 항온처리하였다. 소정의 시간 후, 조직을 세척하고, 냉동하고, 10 미크론 부분을 저온 유지 장치를 이용하여 제조하였다.

항온 처리 30분 후, 폴리리신이 외식체의 모서리에 침투하는 것이 관찰되었다(도 2 , 폴리리신이 없는 대조구 패널 A에 비한 패널 F 및 K). 1 시간 후, 추가로 형광성이 외식체의 내부에서 가시화되고(도 2 , 폴리리신이 없는 대조구 패널 B에 비한 패널 G 및 L), 3시간 후 더 많이 침투되었다(도 2 , 폴리리신이 없는 대조구 패널 C에 비한 패널 H 및 M).

이러한 데이터는 탈출 디스크와 연관된 통증의 제거는 잠재적으로 폴리리신을 사용한 디스크의 치료를 수행함으로써 빠르게 달성될 수 있음을 나타낸다.

실시예 3. 중합체 길이에 의한 침투의 조절

연골의 빠른 침투는 도 2 패널 K, L, M, N 및 O에 나타낸 더 긴 사슬 길이(30∼70 kDa, 최대 약 479 단량체)의 폴리리신에 비해, 도 2 패널 F, G, H, I 및 J에 나타낸 더 짧은 사슬 길이(15-30 kDa, 약 102∼204 단량체의 리신)의 폴리리신을 사용한 처리에 의해 향상되었다.

더 긴 중합체의 경우 7∼12 시간 내에 최대 수준을 달성하는 것에 비해(도 2, 패널 I 및 J에 비한 패널 N 및 O), 더 짧은 양이온성 중합체를 사용하는 경우 최대 수준을 달성, 침투가 3∼7 시간 내에 완료되는 것을 관찰하였다(도 2, 패널 M에 비한 패널 H).

연골 압축 및 추간 디스크 거리 감소가 밀어내는 물질을 오그라뜨리기 때문에, 더 빠른 침투 속도를 가진 중합체가 좌골 신경통과 같은 디스크 돌출과 연관된 급성 통증의 치료를 위한 잠재적인 치료제로서 유용하다.

또한, 더 긴 중합체는 더 길게 작용하는 치료제의 가능성을 제공한다.

Claims (35)

1. 유효량의 양이온성 화합물 및 약학적 허용 염 또는 완충제를 유효량 포함하는 연골 질환 치료용 약학 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 양이온성 단량체의 중합체인 약학 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 양이온성 단량체는 아미노산인 약학 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 아미노산은 D-리신, L-리신, D-아르기닌, L-아르기닌, D-히스티딘 및 L-히스티딘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 약학 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 덱스트란, 아라비노갈락탄, 풀루란, 셀룰로오스, 이눌린, 키토산, 오르니틴 중합체, 스퍼민 중합체, 스퍼미딘 중합체 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 약학 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 덱스트란은 분지형 폴리-α-D-글루코시드인 약학 조성물.
7. 제5항에 있어서, 상기 아라비노갈락탄은 D-갈락토스 및 L-아라비노스를 포함 하는 것인 약학 조성물.
8. 제5항에 있어서, 상기 아라비노갈락탄은 식물, 진균류 또는 박테리아에 의해 생성되는 것인 약학 조성물.
9. 제5항에 있어서, 상기 풀루란은 말토트리오스를 포함하는 것인 약학 조성물.
10. 제9항에 있어서, 상기 풀루란은 아우레오바시듐 풀루란스(Aureobasidium Pullulans)에 의해 생성되는 것인 약학 조성물.
11. 제5항에 있어서, 상기 이눌린은 프룩토실 올리고당류를 포함하는 것인 약학 조성물.
12. 제5항에 있어서, 상기 키토산은 진균류, 절지동물 또는 해양 무척추동물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에 의해 생성되는 것인 약학 조성물.
13. 제1항에 있어서, 상기 양이온성 화합물은 단백질인 약학 조성물.
14. 제13항에 있어서, 상기 단백질은 리소자임인 약학 조성물.
15. 제3항에 있어서, 상기 중합체는 평균 크기가 약 2 kDa 이상인 약학 조성물.
16. 제15항에 있어서, 상기 중합체는 크기가 약 300 kDa 이상인 약학 조성물.
17. 제3항에 있어서, 상기 중합체는 폴리리신이고, 상기 폴리리신은 크기가 약 100 kDa∼약 300 kDa인 약학 조성물.
18. 제3항에 있어서, 상기 중합체는 다수의 프로테오글리칸 분자에 결합하기에 충분한 크기인 약학 조성물.
19. 제1항에 있어서, 다양한 분자량에 대해 선택된 다수의 다가양이온성 화합물을 포함하며, 연골에서 상기 화합물의 반감기는 분자량과 상관관계가 있는 것인 약학 조성물.
20. 제1항에 있어서, 기질 금속단백질분해효소 저해제와 같은 효소 저해제 또는 성장 인자를 더 포함하는 약학 조성물.
21. 제20항에 있어서, 상기 성장 인자는 BMP-2 및 BMP-7과 같은 뼈 형태 형성 단백질, 인슐린 유사 성장 인자(IGF), 전환 성장 인자(TGF), GDF-5와 같은 성장 분화 인자(GDF) 및 혈소판 유래 성장 인자(PDGF)의 군에서 선택되는 1종 이상인 약학 조 성물.
22. 제20항에 있어서, 상기 성장 인자 또는 효소 저해제는 화합물에 공유 결합되는 것인 약학 조성물.
23. 양이온성 화합물을 포함하는 조성물과 연골을 접촉시키는 단계; 및

    피험체에서 연골 질환의 치료를 관찰하는 단계

    를 포함하는 피험체의 연골 질환을 치료하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 연골은 추간 디스크인 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 디스크는 탈출된 것인 방법.
26. 제23항에 있어서, 상기 연골을 접촉시키는 단계는 상기 조성물 용액을 주사하는 것인 방법.
27. 제26항에 있어서, 상기 주사는 경피 주사인 방법.
28. 제23항에 있어서, 상기 치료는 디스크 높이, 요통, 좌골 신경통, 신경 조임, 압출, 탈출, 하수족 및 발목 반사의 소실 중 1 이상의 감소가 관찰되는 것인 방법.
29. 제23항에 있어서, 상기 치료는 디스크 재생인 방법.
30. 제23항에 있어서, 상기 화합물은 폴리리신인 방법.
31. 제30항에 있어서, 상기 폴리리신은 L-리신을 포함하는 것인 방법.
32. 제30항에 있어서, 상기 폴리리신은 D-이종중합체 및 L-이종중합체인 방법.
33. 제24항에 있어서, 상기 화합물은 덱스트란, 아라비노갈락탄, 풀루란, 셀룰로오스, 이눌린, 키토산, 알기네이트, 오르니틴 중합체, 스퍼민 중합체, 스퍼미딘 중합체 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 방법.
34. 양이온성 화합물, 용기 및 탈출 디스크를 치료하는 데 있어서의 사용 설명서를 포함하는 탈출 디스크 치료용 키트.
35. 제34항에 있어서, 상기 화합물은 척추내 피하 주사에 의한 투여를 위한 단위 용량으로 존재하는 것인 키트.

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