KR20220071213A - 조직 관류를 회복 또는 증가시키기 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

Abstract

조직 관류의 회복 또는 증가를 위한 조성물이 제공된다. 상기 조성물은 농도 5-20 중량% 의 분자량 18,000-100,000 Da 의 폴리에틸렌 글리콜 중합체 (PEG); 농도 1-30 중량% 의 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG; 및 물을 포함하며, 여기에서 상기 분자량 18,000-100,000 Da 의 PEG 및 상기 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG 은 상기 물에 용해 또는 분산되어 있다.

Description

조직 관류를 회복 또는 증가시키기 위한 조성물 및 방법

연방정부 지원 연구 또는 개발에 관한 진술

본 발명은 육군성/MRMC 에 의해 수여된 Grant Number W81XWH-16-2-0040 하에 정부 지원으로 완성되었다. 정부는 본 발명에 대해 일정한 권리를 갖는다.

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 허혈성 조직에서 미세순환계로 산소 전달을 회복 또는 증가시키는데 유용한 고 및 저 분자량 중합체 작용제를 포함하는 조성물에 관한 것이다.

전혈 또는 혈액 제품을 이용하는 외상 및 쇼크 환자의 소생술은 유체 소생술의 최적 표준으로 여겨진다. 그러나, 쇼크 동안 존재하는 세포 및 조직 손상의 특정 메카니즘은 쇼크가 발생한 환자를 소생시키는데 사용되는 임의의 용액의 유효성을 심각하게 제한한다. 전혈은 락테이티드 링거 용액과 같은 다른 IV 용액과 비교할 때 최선의 선택일 수 있지만, 그 또한 허혈성 조직이 재관류될 때 노-리플로우 (no-reflow) 현상이 발생하는 심각한 단점을 갖는다.

쇼크의 대사 효과를 완화 및 역전시키기 위해 이러한 조직 손상의 메커니즘을 완화하여 전혈이 생명유지 기관 및 조직에서 모세관 네트워크를 쉽게 통과하게 하여 필요한 산소 전달이 일어날 수 있게 하는 개선된 조성물 및 방법이 필요하다.

본 공개는, 예를 들어, 병원 또는 응급실에서 외상 또는 쇼크가 발생한 환자를 소생시키는데 사용되는 안전하고 불활성인 용액을 제공한다. 상기 용액은 환자의 조직으로의 산소 전달을 크게 개선하고, 소생술 후 결과를 개선하고, 환자의 생존율을 증가시킨다. 상기 용액이 수혈 전에 투여될 때, 그것은 수혈에 필요한 혈액의 양을 감소시킨다.

본 공개의 하나의 양태는 하기를 포함하는 조성물을 제공한다: 농도 5-20% w/v 의 분자량 18,000-100,000 Da 의 폴리에틸렌 글리콜 중합체 (PEG); 농도 1-30% w/v 의 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG; 및 물, 여기에서 상기 분자량 18,000-100,000 Da 의 PEG 및 상기 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG 은 상기 물에 용해 또는 분산되어 있음. 일부 구현예에서, 조성물의 총 부피는 1000 ml 이하, 예를 들어 100-1000 ml 이다. 일부 구현예에서, 총 부피는 136-680 ml 범위이다.

일부 구현예에서, 조성물은 농도 10% w/v 의 분자량 20,000 Da 의 PEG 을 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 농도 15% w/v 의 분자량 1,000 Da 의 PEG 을 포함한다. 일부 구현예에서, 물은 탈이온수이다. 일부 구현예에서, 조성물은 소듐 클로라이드, 소듐 락테이트, 포타슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 및 마그네슘 클로라이드 중 하나 이상을 추가로 포함한다.

본 공개의 또다른 양태는 유체를 정맥내에 전달하기 위해 구성된 백, 및 상기 백 내의 본원에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 정맥내 주입 제품을 제공한다.

본 공개의 또다른 양태는 필요로 하는 대상체에서 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법으로서, 대상체에게 치료 유효량의 본원에 기재된 바와 같은 조성물을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 조성물은 정맥내 투여된다. 일부 구현예에서, 대상체는 심장성 또는 비심장성 쇼크로 인해 감소된 전 또는 국소 조직 관류를 겪는다.

일부 구현예에서, 방법은 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액을 동시에 또는 순차적으로 투여하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 무세포성 산소 운반체 용액은 헤모글로빈 기반 산소 운반체 (HBOC) 이다. 일부 구현예에서, 세포성 산소 운반체 용액은 전혈 또는 농축 적혈구이다. 일부 구현예에서, 투여되는 세포성 산소 운반체 용액의 양은 조성물의 부재하는 경우에 필요할 추정된 혈액 부피의 50% 이하이다. 일부 구현예에서, 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액은 조성물의 투여 12 시간 내에 투여된다.

도 1A-B. (A) 쇼크 동안 삼투성 물 이동 및 대사성 세포 팽윤의 도시. (B) 내피 세포의 대사성 세포 팽윤 및 연관된 모세관 압축의 도시.
도 2. 세포 밖으로 및 모세관 내로 등장성 물의 비-에너지적 수송을 초래하는 삼투압 구배의 도시.
도 3A-C. 다양한 LVR 용액의 투여 후 (A) LVR 시간, (B) 최종 락테이트, 및 (C) 최종 MAP.
도 4. 치명적 쇼크의 설치류 모델에서의 도스 반응 데이타.
도 5. 인간 전혈에 10% PEG-20k 의 첨가 후 적혈구 침강.
도 6A-C. 전혈에서 더 큰 중합체 (A) PEG-20k, (B) PEG-35k, 및 (C) PEG-100k 증강되는 ESR 침강 속도에 대한 소분자 PEG 중합체의 효과를 보여주는 웨스터그렌 (Westergren) ESR 어세이 데이타.
도 7. 본 공개의 일부 구현예에 따른 정맥내 주입 제품.

본 공개의 구현예는 허혈성 조직에서 미세순환계로의 산소 전달을 회복 또는 증가시키는 용액을 제공한다. 허혈은 비심장성 (예를 들어, 저혈량성, 폐쇄성, 패혈성, 아나필락시스성, 또는 신경성) 쇼크 또는 심장성 쇼크로부터 초래될 수 있다. 본원에 기재된 조성물은 허혈 동안 및 재관류-소생술 후 발생하는 불량한 조직 관류에서 주요 원인 요소인 새로운 작용 메커니즘, 구체적으로, 대사성 세포 팽윤 및 이차 미세순환계 압축을 표적화한다.

쇼크 동안 발생하는 세포 허혈은 기저측 원형질막에서 Na/K ATPase 를 기능하게 하는데 필요한 ATP 농도의 손실을 초래한다. 이는 소듐 펌프의 둔화를 야기하여 세포 내로의 소듐의 증가된 유입 및 후속적인 삼투성 물 이동으로 대사성 세포 팽윤을 초래한다 (도 1A). 조직 내의 유연 세포가 팽윤하면서, 조직에 산소를 공급하는 미세순환계가 압축되고 모세관 유동 및 산소의 대류 수송을 둔화 또는 중단시킨다. 유사하게, 내피 세포의 대사성 팽윤은 모세관 루멘의 직경을 감소시켜 유동을 더욱 제한한다 (도 1B). 이는 모세관 공간을 빠져 나오지만 세포에 들어갈 수 없는 불활성 분자인 세포 불투과물을 세포외 공간에 로딩함으로써 방지 또는 역전될 수 있다. 이들은 세포 밖에서 축적되고 내부로의 물의 이동을 삼투적으로 방지 또는 역전시켜, 조직 부종을 방지하고 미세순환계를 압축해제한다. 이는 저 부피 상태 동안에도 효율적인 모세관 관류 및 조직 내로의 산소의 수송을 초래한다.

분자량 약 18,000-100,000 Da 의 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 중합체가 두 가지 현상 때문에 가장 효과적이다: 1) 이들은 부분적 삼투성을 갖는 불투과성 분자이고, 2) 이들은 매우 친수성이고 물 분자를 끌어당긴다. 추적자 연구는 PEG-20k 분자의 삼투 반사 계수 (σd) 가 약 0.5 라는 것을 시사하는데, 이는 모세관 공간에 머무르는 PEG-20k 의 분자 2 개 마다 1 개는 빠져나와 사이질 공간에 들어간다는 것을 의미한다. 어떤 것도 세포에 들어가지 않는데, 그것이 불투과성이기 때문이다. 이는 세포 밖으로 및 모세관 내로 등장성 물의 비-에너지적 수송을 확립하는 삼투압 구배를 생성한다 (도 2 참조). 이러한 물 수송은 모세관 층의 압축해제를 촉진하여 유동에 대한 저항을 감소시키는 한편, 유동에 대한 추진 압력을 향상시키는 부피를 모세관에 재로딩한다. PEG 중합체는 매우 친수성이고 분자 주위에 물 쉘을 강하게 끌어당긴다. 이는 삼투압 구배 바로 위로 물 끌어당김을 강화시킨다.

쇼크, 외상, 중대 질병, 및 조직 손상에서 발생하는 저 유동 상태 및 전-염증 상태는 조직 내의 모세관의 수를 계속 감소시키는 것을 통해 느린 유동을 야기한다 (불량한 관류). 이에 관한 하나의 메카니즘은 미세순환계에서 RBC 의 컬럼이 함께 쌓인 것인 적혈구 (RBC) 연전의 형성을 포함한다. 이들 RBC 연전은 모세관에서 막히고 물리적 폐쇄에 의해 유동을 방해하고, 국소 혈액 점도, 및 손상된 혈관 내피에 부착된 다른 염증성 세포와의 가교결합을 그리고 쇼크에서의 글리코칼릭스 파괴에 의해 증가시킨다. 치료적 PEG 중합체 (20-100k 로부터) 는 RBC 응집을 증가시키고 쇼크 및 저 유동 상태에서 연전 형성을 더욱 증강시킬 가능성이 있다. 이는 대사성 세포 및 조직 팽윤을 제한함으로써 모세관 유동 및 관류를 회복시키는 이들 치료적 PEG 중합체에 의해 발생하는 보호 효과에 대항하여 작용한다.

본 공개는 연전 형성을 제한함으로써 국소 모세관 관류에 대한 치료적 효과를 향상시키는 소량의 저분자량 차단제와 조합된 치료적 PEG 중합체를 포함하는 조성물을 제공한다. 따라서, 본 공개의 구현예는 농도 5-30 중량%, 예를 들어 5-20%, 10-30%, 또는 10-20% w/v, g/L 총 용액의 분자량 18,000-100,000 Da, 예를 들어 18,000-40,000 Da, 예를 들어 20,000-35,000 Da, 예를 들어 18,000 Da, 20,000 Da, 25,000 Da, 30,000 Da, 35,000 Da, 또는 40,000 Da 의 PEG 을 포함하는 조성물을 제공한다. 조성물은 농도 1-30%, 예를 들어 1-20% 또는 1-10% w/v, g/L 총 용액의 분자량 1,000-10,000, 예를 들어 2,000-8,000 Da, 예를 들어 2,000, 3,000, 4,000, 5,000, 6,000, 7,000 또는 8,000 Da, 예를 들어 6,000 Da 의 PEG 을 추가로 포함한다.

대부분의 PEG 은 분자량 분포를 갖는 분자를 포함한다 (즉, 그들은 다분산계이다). 크기 분포는 그것의 중량 평균 분자량 (Mw) 및 그것의 수 평균 분자량 (Mn) 에 의해 통계적으로 특성화될 수 있고, 이들의 비는 다분산 지수 (Mw/Mn) 로 불린다. 일부 구현예에서, 다분산 지수는 약 5 미만, 예를 들어 4, 3, 2, 1.5, 또는 1.2 미만이다.

보다 작은 중합체는 2 가지 중요한 작용을 제공한다: 1) 이들은 생체내에서 전혈 또는 혈액 제품과 별도로 투여될 때 또는 시험관내에서 제품을 투여하기 용이하게 하는 조합된 혈액 제품으로서 제공될 때 큰 PEG 분자 증강되는 적혈구 침강 속도를 약화시키고, 2) 이들은 소생술 후 세포 면역계의 활성화된 성분의 단기 면역 위장을 제공하여 소생술 후 조기 전-염증 반응의 일부를 차단한다. 면역 위장은 중합체에 의한 혈액 세포의 비특이적 표면 패시베이션에 의해 달성된다. 중합체는 세포-세포 상호작용을 위한 활성화된 표면 수용체를 커버하고, 그에 따라 백혈구를 "코팅" 하여 손상된 조직에 의한 활성화로부터 백혈구를 은폐 또는 위장함으로써 소생술 후 이차 염증 손상에 대항하여 추가로 보호한다.

고 및 저 분자량 PEG 은 물, 예를 들어 탈이온수에 용해 또는 분산된다. 일부 구현예에서, 조성물은 식염수 또는 락테이트 링거 용액이고, 소듐 클로라이드, 소듐 락테이트, 포타슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 및 마그네슘 클로라이드 중 하나 이상을 포함한다.

일부 구현예에서, 조성물의 총 부피는 1000 ml 이하, 예를 들어 500 ml, 250 ml, 또는 150 ml 이하, 예를 들어 100-1000 ml 이다. 일부 구현예에서, 총 부피는 20-100 kg 의 환자에 대한 도스 6.8 ml/kg 체중에 기초하여 약 136-680 ml 범위이다.

용액은 단일상 용액, 분산액, 에멀젼, 또는 대상체에 전달하기에 물리적으로 적합한 임의의 다른 형태일 수 있다. 용액은 과도한 해로운 효과를 야기하지 않고 대상체 내로 주입하기에 적합하다는 점에서 "생리적으로 허용가능하다". 용액은 자가 혈액 또는 혈액 대체물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 용액은 추가의 세포 불투과물 또는 삼투제를 포함한다.

도 7 을 참조하면, 본 공개의 추가의 구현예는 유체를 정맥내에 전달하기 위해 구성된 백 (10) 및 상기 백 내의 본원에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 정맥내 주입 제품을 제공한다. 적합한 IV 주입 백, 예컨대 Viaflex® 백은 당업계에 잘 알려져 있다.

본 공개의 추가의 구현예는 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액과 혼합된 본원에 기재된 바와 같은 조성물을 제공한다. 무세포성 산소 운반체 용액은 헤모글로빈 기반 산소 운반체 (HBOC) 예컨대 Hemopure®, 퍼플루오로케미칼 액체의 에멀젼 (PEC 에멀젼) 및 이들 산소 운반체 중 어느 하나의 지질 캡슐화물을 포함한다. 세포성 산소 운반체는, 예를 들어 수혈을 통해 투여되는, 전혈 또는 농축 적혈구를 포함한다. 따라서, 본원에 기재된 조성물은 외상, 저혈량증, 쇼크, 또는 불량한 관류에 이차적인 대사 극단증 (metabolic extremis) 을 갖는 환자를 소생시키는데 사용되는 전혈 또는 혈액 제품 또는 다른 산소 운반체 용액을 위한 멸균 첨가제일 수 있다. 첨가제는 전혈 유닛과 조합되거나 또는 전혈 채취시에 공여자 백에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 50-150 ml 의 조성물은 필터 멸균되고 400-600 ml 의 산-시트라제-덱스트로스 (ACD) 처리된 전혈과 혼합될 수 있다. 조합된 제품은 전혈 소생술의 효과를 극적으로 증가시키고 환자 결과 및 생존율을 증가시킨다.

추가의 구현예는 필요로 하는 대상체, 예를 들어 외상 또는 쇼크 환자에서 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법으로서, 대상체에게 치료 유효량의 본원에 기재된 바와 같은 조성물을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다. 조성물은 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액의 투여와 동시에 또는 그 전에 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액은 조성물의 투여 12 시간 내에, 예를 들어 10, 8, 6, 4, 2, 또는 1 시간 내에 투여된다. 일부 구현예에서, 투여되는 세포성 산소 운반체 용액의 양은 조성물의 부재하는 경우에 필요할 추정된 혈액 부피의 50% 이하, 예를 들어 40%, 30%, 20%, 10%, 또는 5% 이하이다.

추가의 구현예는 필요로 하는 대상체, 예를 들어 외상 또는 쇼크 환자에서 심장의 소생 방법으로서, 대상체에게 치료 유효량의 본원에 기재된 바와 같은 조성물을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다. 조성물은 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액의 투여와 동시에 또는 그 전에 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액은 조성물의 투여 12 시간 내에, 예를 들어 10, 8, 6, 4, 2, 또는 1 시간 내에 투여된다. 일부 구현예에서, 투여되는 세포성 산소 운반체 용액의 양은 조성물의 부재하는 경우에 필요할 추정된 혈액 부피의 50% 이하, 예를 들어 40%, 30%, 20%, 10%, 또는 5% 이하이다.

본원에 기재된 용액은 임의의 적합한 수단에 의해 예컨대 동맥내, 정맥내, 골내, 또는 심장내 경로를 통해 투여될 수 있다.

용어 "대상체" 또는 "환자" 는 일반적으로 임의의 포유동물, 전형적으로 인간을 지칭한다. 본원에 기재된 용액 및 방법은 또한 반려동물 및 농장동물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 수의학적 적용을 갖는다.

본원에서 사용되는, 용어 "유효량", 또는 "치료 유효량" 은 비독성이지만 원하는 생물학적 결과를 제공하기에 충분한 작용제의 양을 의미한다. 그 결과는 질환의 징후, 증상, 또는 원인의 감소 및/또는 완화, 또는 생물학적 시스템의 임의의 다른 원하는 변경, 예컨대 소생술 동안 대사성 세포 및 조직 팽윤의 감소 또는 저해일 수 있다.

본원에 기재된 조성물은 혈액이 생명유지 기관 및 조직에서 모세관 네트워크를 쉽게 통과할 수 있게 하여, 필요한 산소 수송이 일어나 쇼크의 대사성 효과를 완화 및 역전시킬 수 있다. 본원에 기재된 조성물은 전 산소 부채 (2.5 mM 초과의 혈장 락테이트) 를 앓는 중증 환자에게 투여될 수 있다. 본원에 기재된 조성물은 이차 손상으로서 저산소 조직으로의 산소 전달 및 산소 수송과 그에 더하여 과도한 세포 염증에 대한 보호의 관점에서 동시에 또는 순차적으로 투여되는 전혈 또는 혈액 제품의 성능을 개선시킨다. 본원에 기재된 조성물은 상기 조성물이 없는 동일한 부피의 전혈 또는 혈액 제품에 비해, 결과 및 생존율을 개선시킨다.

본원에 기재된 조성물은 유체 소생술과 함께 "노 리플로우" 문제를 해결하며, 이는 이전에 인식되었던 것보다 훨씬 더 중요하다. 쇼크가 발생한 환자에 대한 전혈의 투여는 혈액이 모세관 교환관에 도달할 수 없는 경우에는 (모세관 노 리플로우) 효과가 없다. "노 리플로우" 의 해결은 산소 운반 전혈이 모세관 공간으로 이동 가능하게 하여 허혈성 조직으로의 매우 필요한 산소 수송에 영향을 미칠 수 있다. 이는 락테이트를 끌어내리고, 발생한 산소 부채를 갚고, 생존률을 극적으로 증가시킨다.

본원에 기재된 조성물은 대사 및 심혈관 장애 (예를 들어 2.5 mM 초과의 혈장 락테이트에 의해 지수화됨) 를 갖는 환자에 대한 병원 수혈에 유용하다. 다른 용도는 외과 또는 내과 ICU 에서 중증 환자, 화상 환자, 구획 증후군에 대한 위험이 있는 외상 환자, 이식편을 받는 이식 환자, 심혈관 허탈이 있는 장기 기증자를 위한 용도, 급속한 혈액 손실을 치료하기 위한 수술실 용도, 및 혈액 손실 또는 심혈관 허탈이 있을 때 수송 용도를 포함한다. 제품은 또한 군사 분쟁 지역의 전방 야전 병원, 지상과 공중의 수송 차량, 및 심혈관 허탈, 쇼크, 외상, 또는 질병으로부터 어떠한 형태의 산소 결핍으로 고통받는 환자에서 전혈에 대한 필요성이 있는 어디에서든 사용될 수 있다.

본 발명의 예시적 구현예를 보다 상세히 설명하기 전에, 본 발명이 설명되는 특정 구현예에 한정되는 것은 아니며, 이는 다양하게 변형될 수 있음이 이해될 것이다. 또한 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이므로, 한정하려는 의도가 아님을 이해해야 한다.

값의 범위가 제공되는 경우, 문맥이 명백히 다르게 지시하지 않는 한 그 범위의 상한 및 하한 사이의, 하한의 단위의 십분의 일에 이르는 각각의 개재 값 및 그 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급된 또는 개재 값이 본 발명 내에 포함되는 것으로 이해된다. 언급된 범위에서 구체적으로 배제된 임의의 한계에 따라 이들 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 더 작은 범위에 포함될 수 있고 또한 본 발명에 포함된다. 언급된 범위가 한계 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 포함된 한계 중 하나 또는 둘 다를 배제한 범위가 또한 본 발명에 포함된다.

다르게 정의되지 않으면, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 통상 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법 및 물질이 또한 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 대표적인 예시적인 방법 및 물질이 이제 설명된다.

본 명세서에 인용된 모든 간행물 및 특허는, 각각의 개별 간행물 또는 특허가 구체적으로 그리고 개별적으로 참조로 인용되는 것으로 표시된 것처럼 본 명세서에 참조로 인용되고, 상기 간행물이 인용되는 것과 관련된 방법 및/또는 물질을 개시하고 설명하기 위해 본 명세서에 참조로 인용된다. 임의의 간행물의 인용은 출원일 전에 공개를 위한 것이며, 본 발명이 선행 발명에 의해 그러한 간행물을 선행할 자격이 없다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 추가로, 제공되는 발행일은 실제 발행일과 다를 수 있으며, 이는 독립적으로 확인이 필요할 수 있다.

본원 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태의 "부정 관사" 및 "정관사" 는, 문맥이 명확히 다르게 지시하지 않으면, 복수의 지시 대상을 포함한다는 점에 유의한다. 나아가 청구항은 임의의 선택적 요소를 배제하도록 작성될 수 있음에 유의한다. 이와 같이, 이러한 진술은, 청구항 요소의 언급과 관련하여 "오로지", "오직" 등의 배타적 용어의 사용, 또는 "부정적" 한정의 사용에 대한 선행 지지로서의 역할을 하기 위한 것이다.

본 공개를 읽으면 당업자에게 명백해질 바와 같이, 본 명세서에 기술되고 예시된 각각의 개별 구현예는 본 발명의 범위 또는 주제에서 벗어나지 않고 임의의 다른 여러 구현예의 특징으로부터 용이하게 분리되거나 그와 조합될 수 있는 구별되는 성분 및 특징을 갖는다. 임의의 인용된 방법은 인용된 이벤트의 순서 또는 논리적으로 가능한 임의의 다른 순서로 수행될 수 있다.

본 발명은 다음의 비제한적인 실시예에 의해 추가로 기술되며, 실시예는 본 발명을 추가로 예시하고, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않고, 그렇게 해석되어서도 안 된다.

실시예 1

출혈성 쇼크 소생술 위한 PEG 중합체 크기

치명적 출혈성 쇼크 및 저 부피 소생술 (LVR) 의 강력한 설치류 모델에서의 초기 연구는 고전적 불투과성 분자가 쇼크에 대한 내성의 지표인 저 부피 소생술 (LVR) 시간을 두 배로 늘렸기 때문에 매우 효과적임을 나타냈다. 다른 심혈관 및 대사 결과도 식염수 부피 대조군에 비해 두배 개선되었다. 효과를 최적화하기 위해, 본 발명자들은 삼투 반사 계수가 1 미만 (모세관 공간에 머무르는 알부민과 같은 순수한 삼투제) 및 0 초과 (모세관 및 사이질 공간 사이에서 자유롭게 평형화되는 글루코네이트와 같은 순수한 불투과물) 인 불투과성 분자를 탐색했다. 본 발명자들은 10k 초과 100k 미만인 PEG 의 중합체가 매력적인 후보임을 발견했다. 쇼크에서의 사이징 연구를 수행했으며, 그 결과는 LVR 시간, 소생술 후 동맥압, 산소 부채의 지수로서의 소생술 후 혈장 락테이트 축적이었다. 이들 연구는 도 3 에 요약되어 있다.

결과는 PEG-8k 가 쇼크 내성에서의 2-3 배 증가를 초래했음을 나타내며, 이는 글루코네이트와 유사하고 그것의 분자 반사 계수와 일치한다. 20-35k 사이의 PEG 중합체는 최고 LVR 시간, 최고 최종 평균 동맥압, 및 최저 최종 락테이트 값을 가졌으므로 설치류 쇼크 모델에서 최적 결과를 초래했다. 실제로, PEG-20k 및 PEG-35k 는 락테이트를 소생술시 10 mM 으로부터 거의 기저선 (1.2 mM) 으로 하락시켰는데, 이는 4 시간 내의 산소 부채의 상환을 의미한다. PEG-100k 를 이용한 저 부피 소생술은 LVR 시간에 기초하면 양호한 결과를 초래했으나, 래트는 악화되기 시작했는데, 이는 래트의 MAP 가 매우 낮았고 (소생술 후 4 시간째에 약 40 mmHg), 래트의 락테이트가 거의 10 mM 까지 다시 상승하여, 래트가 산소 부채를 다시 축적하고 있음을 시사했기 때문이다. 그러므로, 20-35 kDa 사이의 PEG 중합체 크기가 치명적 쇼크 후 소생술에 최적인 것 같다.

실시예 2

출혈성 쇼크 소생술을 위한 PEG 도스

쇼크 소생술을 위해 권장되는 현재의 도스는 추정된 혈액 부피의 10% 와 동일한 부피 또는 6.8 ml/kg 의 단일 저 부피 IV 볼루스 주입이다. 사용되는 용액은 폴리에틸렌 글리콜 20,000 (PEG-20k) 의 10% 중량 대 부피 용액이다. 도스는 주입기에 의해 또는 정맥 접근 라인으로의 중력 공급에 의해 5 분에 걸쳐 투여된다. 이러한 특정 투여량은 전임상 돼지 모델과 상관관계가 있는 것으로 밝혀진 치명적 쇼크의 잘 개발된 설치류 모델에서의 반복적 실험으로부터 경험적으로 결정되었다. 이들 도스 반응 데이타는 도 4 에 제시되어 있다. 이들 데이타는 LVR 시간 및 최종 혈장 락테이트 결과 둘 다에 기초하여 PEG-20k IV 용액의 최적 도스를 보여준다. 구체적으로, 가장 효과적인 소생술 결과는 최장 LVR 시간 및 최저 최종 락테이트 (각 막대 아래에 mM/L 로 제시됨) 를 갖는 것이다. 이 시험 모델에서 이들 기준을 사용하여, PEG-20k 의 10% 용액으로서 추정된 혈액 부피의 10% (6.8 ml/kg) 의 부피 도스로 투여된 PEG-20k IV 가 가장 명백한 최적 결과를 초래했다.

농도를 5% 로 감소시킨 경우에 (10% EBV 도스에서) 또는 10% 용액을 사용하여 도스를 5% EBV 로 감소시킨 경우에 열등한 결과가 초래되었다. 유사하게, PEG-20k 를 동일한 질량으로 그러나 절반 부피로 전달한 경우에 (20% 용액을 5% EBV 도스로 전달함) 열등한 결과가 초래되었으며, 이는 동일한 효과적 질량의 PEG-20k 가 최소 부피의 등장성 비히클 (락테이티드 링거 용액 성분) 을 필요로 함을 시사한다. 이는 그 메커니즘이 등장성 부피 세포를 밖으로 이동시키고 모세관 공간을 재로딩하는 것이기 때문에 이해가 된다. 최소 대체 유체 부피의 10% EBV (6.8 ml/kg) 가 요구된다. 이는 여전히 저 부피 소생술 부피로 여겨지는 것의 상한 내이다. 10% PEG-20k 용액은 최적의 결과를 초래했으나, 농도의 배가는 더 효과적이지 않고 덜 유익했는데, 이는 240 분 LVR 기간의 마지막에 최종 락테이트 농도가 약간 더 높았기 때문이다 (10% PEG-20k 와 20% PEG-20k 를 비교하면 각각 1.2 mM vs 2.5 mM). 최적 PEG-20k 도스는 또한 쇼크 소생술에서 LVR 용액으로서 사용될 수 있는 다른 통상적 결정체 (식염수, 헥스텐드 (Hextend), 및 알부민) 의 성능과 비교된다. 다른 연구에서, 7.5% PEG-20k 를 함유하는 용액을 사용한 소생술은 10% 용액과 유의하게 상이하지 않았다.

실시예 3

배합 최적화: ESR 효과

심한 쇼크 후 소생술에 대해 이들 유익한 효과를 갖는 큰 중합체 크기의 PEG 는 또한 전혈과 혼합되었을 때 적혈구 침강 속도 (ESR) 를 극적으로 증가시킨다. 폴리에틸렌 글리콜 중합체는 생물학적 및 비생물학적 물질에 비특이적으로 결합할 수 있다. 게다가, 분자 반경이 4 nM 초과인 중합체는 적혈구와 같은 세포에 결합하여 이를 가교시킬 수 있는 반면, 4 nM 미만인 중합체는 그렇지 않다. 이는 10-20 kDa 사이의 분자량 컷오프로 해석되어, PEG-20k 는 RBC 와 상호작용하기에 충분히 크고 PEG-10k 이하의 크기는 그렇지 않다. 쇼크의 전임상 모델에서 생체내에서 10% PEG-20k IV 용액으로 작업할 때 본 발명자들의 첫번째 관찰 중 하나는 단일 도스의 PEG-20k 의 IV 투여 후 채취한 전혈 샘플 내의 RBC 가 신속하게 용액으로부터 침강되게 하는 능력이었다 (도 5-오른쪽은 PEG-20k 의 10% 용액을 함유한다. 사진은 오직 10 분 후 적혈구 침강의 정도를 보여준다). 생체외 인간 혈액에서 고전적 웨스터그렌 ESR 시험을 사용하여 이 효과를 정량하는 것을 사용하여 PEG-20k ESR 효과를 정량화했다. 60 분에서의 정상 혈액에서의 침강은 약 2-6 mm 였다. 이는 혈액을 10% PEG-20k 으로 1:9 희석율로 희석했을 때 60 mm 로 증가했으며, 이는 쇼크에서 LVR 후 희석을 시뮬레이션한다.

본 발명자들은 다음으로 표준 웨스터그렌 ESR 어세이를 사용하여 ESR 속도를 측정했고, RBC 상의 결합 부위의 경쟁적 저해제로서 작용하는 더 작은 PEG 중합체의 부류를 상이한 농도로 첨가함으로써 침강 효과를 차단 또는 약화시키는 시도를 했다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들의 가설은 더 큰 PEG 중합체가 RBC 충전된 표면에 비특이적으로 결합한다는 것이다. 다수의 RBC 가 각각의 큰 중합체에 부착할 때, 가교결합이 일어나서 혈액 입자 밀도를 증가시키고, 이는 이들이 용액으로부터 신속하게 침강시킨다. 본 발명자들은 더 작은 중합체는 RBC 의 표면에 대한 친화도는 동일하지만 다수의 RBC 결합을 수용할 수 없으므로 가교결합을 허용하지 않을 것이라는 가설을 세웠다.

이 가설을 시험하기 위해, 본 발명자들은 체계적인 중합체 차단 연구를 수행했다. PEG 가교 및 ESR 침강을 경쟁적으로 방해하기 위해서 분자 반경 4 nM 미만 (분자량 10 kDa 미만) 의 더 작은 PEG 중합체를 PEG 처리된 전혈에 다시 첨가했다. 본 발명자들은 알려진 치료 범위 쇼크에서 세 가지 상업적으로 입수가능한 PEG 중합체를 시험했다 (PEG-20k, PEG-35k, 및 PEG-100k). 결과는 도 6a-6c 에 나와 있다. 본 발명자들은 치료적 농도의 PEG-35k (도 6b) 및 PEG-100k (도 6c) 에서 훨씬 강한 ESR 효과 (2x) 를 보여준다. 더 작은 PEG 중합체 (PEG-1k 내지 PEG-10k) 를 사용할 때 치료적 PEG 의 분자량이 증가함에 따라 이들 ESR 효과를 저해하는 능력은 둔화된다. 일반적으로, 더 높은 농도의 차단자 PEG 중합체를 사용해도 PEG-20k 를 사용하여 보여지는 것에 비해 더 적은 효과가 초래된다.

더 작은 PEG 중합체를 사용하는 경우의 또다른 이점은 이러한 중합체가 활성화된 염증 세포에 대해 면역 위장 효과를 갖는다는 점이다. 이는 이차 소생술 및 재관류 손상을 차단하고 제한하는 역할을 한다.

본 발명은 그 바람직한 구현예와 관련하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명이 첨부된 청구 범위의 주제 및 범위 내에서 변형하여 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 전술한 구현예에 한정되지 않을 것이고, 본 명세서에 제공된 설명의 주제 및 범위 내에서 그 모든 변형예 및 균등물을 추가로 포함할 것이다.

Claims (34)

1. 하기를 포함하는 조성물:
   농도 5-20% w/v 의 분자량 18,000-100,000 Da 의 폴리에틸렌 글리콜 중합체 (PEG);
   농도 1-30 중량% 의 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG; 및
   물, 여기에서 상기 분자량 18,000-100,000 Da 의 PEG 및 상기 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG 은 상기 물에 용해 또는 분산되어 있음.
2. 제 1 항에 있어서, 조성물의 총 부피가 100-1000 ml 인, 조성물.
3. 제 2 항에 있어서, 총 부피가 136-680 ml 범위인, 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 분자량 18,000-100,000 Da 의 PEG 가 분자량 20,000 Da 의 PEG 인, 조성물.
5. 제 4 항에 있어서, 분자량 20,000 Da 의 PEG 가 농도 10% w/v 인, 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 물이 탈이온수인, 조성물.
7. 제 1 항에 있어서, 조성물이 소듐 클로라이드, 소듐 락테이트, 포타슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 및 마그네슘 클로라이드 중 하나 이상을 추가로 포함하는, 조성물.
8. 하기를 포함하는 정맥내 주입 제품:
   유체를 정맥내에 전달하기 위해 구성된 백; 및
   상기 백 내의 조성물로서, 하기를 포함하는 조성물
   농도 5-20% w/v 의 분자량 18,000-100,000 Da 의 폴리에틸렌 글리콜 중합체 (PEG);
   농도 1-20% w/v 의 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG; 및
   물, 여기에서 상기 분자량 18,000-100,000 Da 의 PEG 및 상기 분자량 1,000-10,000 Da 의 PEG 은 상기 물에 용해 또는 분산되어 있음.
9. 제 8 항에 있어서, 조성물의 총 부피가 100-1000 ml 인, 정맥내 주입 제품.
10. 제 9 항에 있어서, 총 부피가 136-680 ml 범위인, 정맥내 주입 제품.
11. 제 8 항에 있어서, 분자량 18,000-35,000 Da 의 PEG 가 분자량 20,000 Da 의 PEG 인, 정맥내 주입 제품.
12. 제 11 항에 있어서, 분자량 20,000 Da 의 PEG 가 농도 10% w/v 인, 정맥내 주입 제품.
13. 제 8 항에 있어서, 물이 탈이온수인, 정맥내 주입 제품.
14. 제 8 항에 있어서, 조성물이 소듐 클로라이드, 소듐 락테이트, 포타슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 및 마그네슘 클로라이드 중 하나 이상을 추가로 포함하는, 정맥내 주입 제품.
15. 필요로 하는 대상체에서 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법으로서, 대상체에게 치료 유효량의 제 1 항에 따른 조성물을 투여하는 것을 포함하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 조성물이 정맥내 투여되는, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
17. 제 15 항에 있어서, 조성물의 양이 100-1000 ml 인, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
18. 제 15 항에 있어서, 조성물의 양이 136-680 ml 범위인, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
19. 제 15 항에 있어서, 대상체가 심장성 또는 비심장성 쇼크로 인해 감소된 전 또는 국소 조직 관류를 겪는, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
20. 제 15 항에 있어서, 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액을 동시에 또는 순차적으로 투여하는 단계를 추가로 포함하는, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 무세포성 산소 운반체 용액이 헤모글로빈 기반 산소 운반체 (HBOC) 인, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
22. 제 20 항에 있어서, 세포성 산소 운반체 용액이 전혈 또는 농축 적혈구인, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
23. 제 20 항에 있어서, 투여되는 세포성 산소 운반체 용액의 양이 조성물의 부재하는 경우에 필요할 추정된 혈액 부피의 50% 이하인, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
24. 제 20 항에 있어서, 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액이 조성물의 투여 12 시간 내에 투여되는, 국소 또는 전 조직 관류의 회복 또는 증가 방법.
25. 필요로 하는 대상체에서 심장 소생 방법으로서, 대상체에게 치료 유효량의 제 1 항에 따른 조성물을 투여하는 것을 포함하는 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 조성물이 정맥내 투여되는, 심장 소생 방법.
27. 제 25 항에 있어서, 조성물의 양이 100-1000 ml 인, 심장 소생 방법.
28. 제 25 항에 있어서, 조성물의 양이 136-680 ml 범위인, 심장 소생 방법.
29. 제 25 항에 있어서, 대상체가 심장성 또는 비심장성 쇼크를 겪는, 심장 소생 방법.
30. 제 25 항에 있어서, 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액을 동시에 또는 순차적으로 투여하는 단계를 추가로 포함하는, 심장 소생 방법.
31. 제 30 항에 있어서, 무세포성 산소 운반체 용액이 헤모글로빈 기반 산소 운반체 (HBOC) 인, 심장 소생 방법.
32. 제 30 항에 있어서, 세포성 산소 운반체 용액이 전혈 또는 농축 적혈구인, 심장 소생 방법.
33. 제 30 항에 있어서, 투여되는 세포성 산소 운반체 용액의 양이 조성물의 부재하는 경우에 필요할 추정된 혈액 부피의 50% 이하인, 심장 소생 방법.
34. 제 30 항에 있어서, 세포성 또는 무세포성 산소 운반체 용액이 조성물의 투여 12 시간 내에 투여되는, 심장 소생 방법.

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