WO2009054181A1 - 関節疾患治療用組成物 - Google Patents

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WO2009054181A1
WO2009054181A1 PCT/JP2008/065065 JP2008065065W WO2009054181A1 WO 2009054181 A1 WO2009054181 A1 WO 2009054181A1 JP 2008065065 W JP2008065065 W JP 2008065065W WO 2009054181 A1 WO2009054181 A1 WO 2009054181A1
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joint
cartilage
alginic acid
composition
molecular weight
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PCT/JP2008/065065
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French (fr)
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Norimasa Iwasaki
Akio Minami
Yasuhiko Kasahara
Tatsuya Igarashi
Daisuke Kawamura
Nobuo Ohzawa
Mariko Imai
Original Assignee
Mochida Pharmaceutical Co., Ltd.
National University Corporation Hokkaido University
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    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/24Materials or treatment for tissue regeneration for joint reconstruction

Definitions

  • the present invention relates to a composition for treating joint diseases including veterinary medicine and the like.
  • articular cartilage is hyaline cartilage and consists of a small number of cells, a collagenous extracellular matrix, many proteodalycans and water.
  • blood vessels and nerve networks are present and have self-healing ability. Therefore, even when a fracture occurs, the fracture is often fully repaired.
  • articular cartilage does not have blood vessels and nerve networks. For this reason, there is almost no self-healing ability, and especially when a large cartilage defect is formed, the cartilage defect is not sufficiently repaired.
  • fibrocartilage with different mechanical properties from hyaline cartilage is formed.
  • the formation of a cartilage defect results in joint pain and loss of joint function, often leading to osteoarthritis.
  • the progression of the pathology can result in soft bone defects in a wide range of areas.
  • Osteoarthritis is a degenerative disease in which articular cartilage wears down due to aging and overuse of joints, but it is not only a mechanical cause of wear but also inflammation by synovial cells and chondrocytes. It is said that local inflammatory reactions such as production of sex cytokines and induction of pain-causing substances and proteolytic enzymes by inflammatory site force-in are involved in joint destruction.
  • articular cartilage wears mechanical damage
  • an inflammatory reaction is induced in the joint tissue, self-destructive cartilage damage due to the inflammatory reaction progresses, and mechanical damage further progresses due to a decrease in joint function.
  • the vicious circle such as, will worsen the condition.
  • osteoarthritis Treatment of osteoarthritis focuses on removing pain and inflammation in the affected area, and non-steroidal anti-inflammatory drugs are the mainstream overseas.
  • renal function may decline, and continuous oral administration of non-steroidal anti-inflammatory drugs is possible. This may be difficult from a safety standpoint.
  • a product formulated with hyaluronic acid one of the components of cartilage joint fluid, improves the lubrication function of the joint by being administered into the joint cavity and also has a pain-suppressing effect, so in osteoarthritis It is often used as a joint function improving agent.
  • severe osteoarthritis with advanced degeneration of cartilage and surrounding tissue there is no other way than to replace it with an artificial joint in the end, which suppresses the progress of tissue degeneration. It is one of the diseases for which the development of new therapeutic drugs that can be improved is desired (Reference 1).
  • RA Rheumatoidarthritis
  • RA Rheumatoidarthritis
  • RA has yet to elucidate the mechanism of its onset, but is associated with synovial inflammation, abnormal proliferation, and an excessive immune response by activated T cells. It is said that the destruction of the joint tissue proceeds. Although it exhibits symptoms similar to OA in that it involves joint tissue degeneration, RA is considered a type of autoimmune disease, and the pathology of the two is different.
  • biologics targeting TNF-spider an inflammatory cytokine
  • TNF-chicken an inflammatory cytokine
  • serious side effects including pneumonia, tuberculosis and other infectious diseases are clinically problematic because systemic TNF-inhibition is inhibited.
  • Alginic acid is a high molecular polysaccharide that exists in many brown algae, and is a polymer in which two types of uronic acids, D-mannuronic acid (M) and L-guluronic acid (G), are polymerized in a straight chain.
  • Alginic acid is viscous in solution and gels in the presence of a divalent or higher cation, so it is widely used as a thickener and gelling agent in foods, cosmetics, and pharmaceutical formulations. It is used. Utilizing the property of gelation, it has been used in any technique for producing beads embedded with cells by dropping an alginate solution in which cells are suspended into a calcium ion solution.
  • Reference 2 considers that alginic acid can be used as a carrier that does not have any adverse effect on cartilage damage, and alginic acid itself has no therapeutic effect.
  • Reference 3 a normal cartilage tissue was formed in an implant in which chondrocytes were suspended in a sodium alginate solution, injected into a rabbit cartilage defect, and then the surface was hardened with a CaCl 2 solution. It is disclosed that fibrocartilage was formed when alginic acid alone was applied to the cartilage defect without containing cells.
  • Reference 4 discloses a curable composition containing chondrocytes and injected into a cartilage defect in a self-gelling alginate composition in which soluble alginate and insoluble alginate Z gel are mixed. .
  • alginic acid is known to be a biopolymer that can be used as a carrier for chondrocytes and the like, and its use as a transplant carrier for injecting into a cartilage defect and hardening it together with cells by utilizing its gelling ability.
  • chondrocytes and the like a biopolymer that can be used as a carrier for chondrocytes and the like
  • the therapeutic effect of an alginate composition containing no cells is not known, and no attempt has been made to apply a non-curable alginate composition to joint diseases.
  • the treatment for osteoarthritis includes compounding effects such as protecting cartilage from abrasion, suppressing cartilage degeneration due to wear and inflammation, repairing cartilage damage, and suppressing inflammation and pain. It is required to have both effects. Inflammation in the joint If a drug capable of suppressing pain and pain can be obtained, it can be applied to treatment of shoulder periarthritis and joint pain in chronic articular rheumatism.
  • the therapeutic agent for rheumatoid arthritis has the effect of suppressing abnormal growth of synovial cells, inhibiting and destroying osteochondral tissue destruction due to excessive immune response, and having high safety with few side effects. Is required. Due to the nature of RA as an autoimmune disease, it is difficult to avoid immunosuppressive side effects when trying to obtain a therapeutic effect. Hyaluronan preparations are known as relatively safe drugs that can be used in RA, but intraarticular injection of hyaluronate is used to suppress pain in RA, It is not considered a therapeutic agent for RA. In other words, the provision of new drugs that achieve both a therapeutic effect on RA and high safety is an issue.
  • An experimental osteoarthritis model can be obtained by injecting and administering into the joint a composition containing a monovalent metal salt of alginic acid that has reduced endotoxin levels to a level that does not substantially cause inflammation or fever.
  • a composition containing a monovalent metal salt of alginic acid that has reduced endotoxin levels to a level that does not substantially cause inflammation or fever.
  • the effect of suppressing cartilage degeneration and protecting cartilage was obtained.
  • the composition was found to have an effect of suppressing arthritic pain.
  • the present inventors have found that the composition has an effect of suppressing degeneration of synovial tissue and suppressing destruction / degeneration of osteochondral tissue, and completed the present invention.
  • Rheumatoid arthritis is a type of autoimmune disease and has a different pathology from osteoarthritis.
  • drugs that function as a “disease modifying drug” that suppresses the progression of joint tissue degeneration and destruction are immunomodulators that act systemically, such as anti-TNF a antibodies and methotrexate. Is the main.
  • Hyaluronan a polysaccharide similar to alginic acid, is a therapeutic agent for osteoarthritis, but it is only used for symptomatic treatment of joint pain in rheumatoid arthritis.
  • the present invention provides a composition capable of obtaining a therapeutic effect by injecting and administering into a joint of a joint disease patient.
  • a composition for treating joint diseases comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, and administered by injection into a joint.
  • composition for suppressing changes in cartilage degeneration comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, and administered by injection into a joint.
  • composition for cartilage protection comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, and administered by injection into a joint.
  • composition for cartilage repair comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, and administered by injection into a joint.
  • composition for suppressing joint pain comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, and administered by injection into a joint.
  • composition for suppressing joint inflammation comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, which is administered by injection into a joint.
  • composition for improving joint function characterized by containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient and injected into a joint.
  • a composition for treating osteoarthritis characterized by containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient and administered by injection into a joint.
  • a composition for the treatment of periarthritis comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, which is injected into a joint.
  • a composition for suppressing joint pain in rheumatoid arthritis characterized by containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient and injected into a joint.
  • Intra-articular injection ffi ⁇ product that has the effect of alleviating, ameliorating, or curing the pathological conditions related to joint diseases, considering the inclusion of a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient .
  • the effect of alleviating, improving or healing the pathological condition related to joint diseases of selfishness is suppression of soft bone degeneration, cartilage protection, cartilage repair, joint pain suppression, joint inflammation
  • the spoiled product according to (1-14) which is at least one selected from the group consisting of suppression, improvement of joint function, suppression of slipping B ⁇ fll ⁇ degeneration, suppression of osteochondral destruction, and suppression of joint destruction.
  • the monovalent metal salt of alginic acid is sodium alginate
  • composition according to any one of (1-1) to (1-15).
  • composition according to the above (1-16), wherein the sodium alginate is sodium alginate having a weight average molecular weight of 500,000 or more in gel filtration chromatography.
  • a method for treating joint diseases comprising administering into a joint a composition comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient.
  • (2-2) A method for inhibiting changes in cartilage degeneration, comprising administering a composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, into a joint.
  • (2-3) A method for protecting cartilage, comprising administering a composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, into the joint.
  • a method for cartilage repair which comprises injecting and administering into a joint a composition comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient.
  • a method for suppressing joint pain comprising administering a composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, into a joint.
  • (2-6) A method for suppressing joint inflammation, comprising administering a composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, into a joint.
  • (2-7) A method for improving joint function, comprising injecting and administering into a joint a composition comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient.
  • a method for treating osteoarthritis comprising injecting and administering into a joint a composition comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient.
  • a method for treating periarticular shoulder inflammation comprising administering a composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, into the joint.
  • a method for suppressing joint pain in rheumatoid arthritis comprising administering a composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, into a joint.
  • (2-1-11) A method for treating rheumatoid arthritis, comprising administering a composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, into a joint.
  • (2-1 2) A method for inhibiting synovial tissue degeneration in rheumatoid arthritis, wherein a destructive material containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient is injected and administered into the joint.
  • the effect of alleviating, improving or healing the pathological condition related to joint disease is the suppression of soft bone degeneration, cartilage protection, cartilage repair, joint pain suppression, joint inflammation suppression, (2-14)
  • a composition comprising a low endotoxin sodium alginate having a weight average molecular weight of 500,000 or more in gel filtration chromatography as an active ingredient, containing no cells, and non-curable.
  • a method for treating rheumatoid arthritis which is administered by injection into the joint.
  • injecting the composition for treating joint diseases of the present invention into a joint in a liquid state the progression of the joint disease and the pathological condition related to the joint disease can be suppressed, and the symptoms can be alleviated or cured.
  • the composition of one embodiment of the present invention exhibits a repair / protection / degeneration suppression effect against mechanical damage to cartilage, and suppresses an inflammatory reaction and pain in a joint tissue.
  • FIG. 1 is a diagram showing a score criterion for overall observation in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a score criterion for overall observation in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a scoring score criterion in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • FIG. 3 is a stained photograph of the tissue of the A) control mouth group (empty) in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • A shows 4 weeks later
  • B shows 12 weeks later. From left to right, the results of HE staining, safranin O staining, type I collagen, and type II collagen immunostaining.
  • FIG. 4 is a stained photograph of C) food grade alginate + cells group in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • A) is after 4 weeks
  • B) is after 12 weeks
  • the dyeing method is the same as in Fig. 3.
  • FIG. 5 is a stained photograph of D) purified alginic acid group (without cells) in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • A is after 4 weeks
  • B is after 12 weeks
  • the staining method is the same as in FIG.
  • FIG. 6 is a stained photograph of the group with E) purified alginate + cells in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • A is after 4 weeks
  • B is after 12 weeks
  • the staining method is the same as in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing score results of overall observation and staining in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing the results of mechanical strength measurement for the D) group and E) group of the purified alginic acid group in the rabbit cartilage repair model of Example 1.
  • FIG. 9 is a photograph showing the appearance of the knee joint in the Usagi osteoarthritis model of Example 3.
  • FIG. 10 is a stained photograph of the knee joint tissue in the Usagi osteoarthritis model of Example 3.
  • FIG. 11 is a photograph showing the appearance of the knee joint in the Usagi osteoarthritis model of Example 4 after staining with india ink. In the figure, the circled part indicates the boundary between the cartilage damaged part and normal cartilage colored by india ink.
  • the photograph is an example of multiple specimens.
  • Fig. 12 shows the result of scoring the gross findings of the knee joint by india ink staining in the Usagi osteoarthritis model of Example 4.
  • NS, HA, AL 40, A L 100 and AL 1 70 correspond to A) to E) (same as Fig. 1 1), respectively.
  • Grade 1 does not stain with india ink or indicate an intact surface.
  • Grade 3 shows large, close staining with india ink and obvious large forcal dark patches of India ink, overt fibrillation.
  • Grade 4a has cartilage damage of less than 2 mm (erosion of cartilage: 2 mm).
  • Grade 4b indicates erosion of cartilage 2-5mra.
  • Grade 4c indicates cartilage damage (erosion of cartilage> 5 mm) exceeding 5 mm.
  • FIG. 13 is a photograph of Safranin O staining of the knee joint tissue in the Usagi osteoarthritis model of Example 4.
  • A) to E) are the same as Fig. 11.
  • the photo is an example of multiple samples.
  • FIG. 14 shows the results of scoring the total histopathological evaluation in the Usagi osteoarthritis model of Example 4.
  • NS, HA, AL 40, AL 1 00 and AL 1 70 correspond to A) to E) (same as Fig. 1 1), respectively.
  • FIG. 15 is a view showing changes over time in the walking state score in the rat experimental arthritis pain model of Example 6.
  • FIG. 16 is a specimen photograph of the humeral bone head in the Usagi rotator cuff tear model of Example 7. Black arrows indicate cartilage damage. Control represents the physiological saline administration group, and alginate represents the alginic acid administration group.
  • FIG. 17 is a graph showing the friction coefficient of the knee joint sample of the Usagi osteoarthritis model of Example 8.
  • the vertical axis represents the coefficient of friction.
  • Control represents a normal joint
  • HA (0A) represents a 0A joint administered with hyaluronan
  • AL100 (0A) represents a 0A joint administered with alginate.
  • FIG. 18 is a graph showing the time course of the degree of arthritis onset after antigen sensitization in the rat collagen-induced arthritis model of Example 9.
  • the vertical axis represents the arthritis score, and the horizontal axis represents the number of days after antigen sensitization.
  • FIG. 19 shows the result of squaring the histological evaluation of the synovial tissue of the knee joint in the rat collagen-induced arthritis model of Example 9.
  • a to E are the same as in Fig. 18. *: P ⁇ 0.05 vs control.
  • FIG. 20 shows the results of scoring the histological evaluation of the knee joint patella in the rat collagen-induced arthritis model of Example 9.
  • a to E are the same as in FIG. *: P ⁇ 0.05 vs control.
  • FIG. 21 shows the results of scoring the histological evaluation of the lateral femoral condyles of the knee joint in the rat collagen-induced arthritis model of Example 9.
  • a to E are the same as in Figure 18. *: P ⁇ 0.05 vs control.
  • Cartilage is found in joints, thorax wall, intervertebral disc, meniscus, and tubular structures such as the larynx, airways, and ears, and can be classified into three types: hyaline cartilage, elastic cartilage, and fibrocartilage.
  • articular cartilage is hyaline cartilage, which consists of chondrocytes, collagenous extracellular matrix, proteoglycan and water, and no blood vessels are distributed.
  • Hyaline cartilage is rich in type II collagen and is characterized by being stained with anti-type II collagen antibody and stained red with safranin o staining that stains proteorican.
  • Cartilage damage refers to a condition in which the cartilage is damaged due to aging, trauma, and various other factors.
  • the cartilage has a unique viscoelasticity (slow if a load is applied). It includes a state in which the function of the cartilage has deteriorated, such as, when the load is removed, it slowly returns to its original state, and the support for the load is hindered while maintaining mobility.
  • Cartilage damage is also seen in diseases such as osteoarthritis and rheumatoid arthritis.
  • joint disease refers to a disease caused by injury of cartilage, cartilage tissue and Z or joint, tissue (synovial membrane, joint capsule, subchondral bone, etc.) by mechanical stimulation or inflammatory reaction.
  • Joint disease treatment refers to alleviating, ameliorating, and / or healing various pathologies of tissues injured by mechanical stimulation or inflammatory reaction.
  • pathological conditions such as articular cartilage wear, cartilage tissue degeneration, synovial inflammation, and pain associated with inflammation occur in a complex manner.
  • shoulder periarthritis inflammation of the synovium and joint capsule and associated pain are the main causes, and cartilage wear and degeneration may not be observed.
  • joint disease is a disease that exhibits a complex pathology, and its therapeutic agent protects cartilage from abrasion, suppresses cartilage degeneration due to abrasion and inflammation, and repairs cartilage damage. It is required to have combined effects such as an effect of suppressing inflammation and pain, an effect of suppressing degeneration of synovial tissue, and an effect of suppressing osteochondral destruction.
  • composition containing a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid has an effect of protecting cartilage from mechanical stimulation, an effect of suppressing degeneration change of cartilage due to wear and inflammation, Effect to repair, It has the effect of suppressing inflammation and pain of joint tissue, the effect of suppressing degeneration of synovial tissue, and the effect of suppressing osteochondral destruction. This can prevent the progression of joint disease, alleviate, improve and / or cure symptoms. It is particularly useful for the treatment of osteoarthritis, the treatment of periarthritis, the relief of joint pain in rheumatoid arthritis, and the treatment of rheumatoid arthritis.
  • injecting and administering into a joint means injecting a liquid composition having fluidity into a joint cavity, a bursa, a tendon sheath, or the like.
  • injecting and administering into a joint means injecting a liquid composition having fluidity into a joint cavity, a bursa, a tendon sheath, or the like.
  • the “monovalent metal salt of alginic acid” contained in the composition for treating joint diseases of the present invention is the ion exchange of the hydrogen atom of the 6-position carboxylic acid of alginic acid with a monovalent metal ion such as Na + or K +. It is a water-soluble salt made with Specific examples of the monovalent metal salt of alginic acid include sodium alginate and alginate strength, but sodium alginate, which is commercially available, is particularly preferred.
  • Alginic acid used in the present invention is a biodegradable polymeric polysaccharide, and is a polymer in which two types of uronic acids, D-mannuronic acid ( ⁇ ) and L-guluronic acid (G), are polymerized in a straight chain. It is a remer. More specifically, homopolymer fraction of D-mannuronic acid (wake fraction), homopolymer fraction of L-guluronic acid (GG fraction), and D-mannuronic acid and L-guluronic acid are randomly arranged This is a block copolymer in which the fractions obtained (MG fraction) are bound arbitrarily.
  • the composition ratio (MZG ratio) of D-mannuronic acid and L-daluronic acid of alginic acid varies depending on the species of organisms that are mainly derived from seaweeds, etc. Range from high G type with about 0.4 to high M type with MZG ratio of about 5.
  • the monovalent metal salt of alginic acid is a high molecular weight polysaccharide, and it is difficult to accurately determine the molecular weight, but generally the weight average molecular weight is 10,000 to 100,000, preferably 50,000 to 300. It is in the range of 10,000.
  • Sodium alginate with a weight average molecular weight of about 1 million and about 1700,000 in gel filtration chromatography compared with sodium alginate with a molecular weight of about 400,000, has a cartilage degeneration inhibitory effect, a cartilage protective effect, and a cartilage Excellent repair effect and joint pain suppression effect.
  • a measurement error of 10 to 20% may occur. For example, if the value is 40,000, the value fluctuates in the range of 3 2 to 40,000, if it is 500,000, 40 to 60,000, if it is 1 million, the value varies in the range of 80 Can occur.
  • the preferred weight average molecular weight range in which the effect on joint diseases is particularly excellent is at least 500,000, more preferably 650,000, more preferably 80,000. That's it. If the molecular weight is too high, it is difficult to produce and causes problems such as excessively high viscosity and low solubility in aqueous solution. It is preferable that there is more preferably 3 million or less.
  • a high molecular weight material derived from a natural product is not a single molecular weight but an aggregate of molecules having various molecular weights, and is thus measured as a molecular weight distribution with a certain width.
  • a typical measurement technique is gel filtration chromatography.
  • Typical information on the molecular weight distribution obtained by gel filtration chromatography is weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersion ratio (Mw / Mn).
  • the weight average molecular weight places importance on the contribution to the average molecular weight of a polymer having a large molecular weight and is represented by the following formula.
  • the number average molecular weight is calculated by dividing the total weight of the polymer by the total number of polymers.
  • W is the total weight of the polymer
  • Wi is the weight of the i-th polymer
  • Mi is the molecular weight at the i-th elution time
  • Ni is the number of molecular weights Mi
  • Hi is the height at the i-th elution time.
  • MALLS molecular weight by SEC-MALLS
  • the present inventors have found that sodium alginate having different molecular weights has a difference in therapeutic effect in the OA model and the like, and for these alginic acids, molecular weight measurement by gel filtration chromatography and molecular weight measurement by SEC-MALLS are performed. I went. As a result, it was found that the molecular weight by gel filtration chromatography was highly related to the viscosity and therapeutic effect of alginate. In other words, the molecular weight determined by gel filtration chromatography is more suitable than the generally recommended measurement by SEC-MALLS as a parameter for specifying the preferred molecular weight range of alginate used in the composition for treating joint diseases. Newly found.
  • the molecular weight of alginate is a weight average molecular weight calculated by gel filtration chromatography unless otherwise specified.
  • the preferred conditions for gel filtration chromatography are in accordance with the examples.
  • a typical condition is to use a calibration curve with pullulan as the standard.
  • the molecular weight of pullulan used as a standard substance is preferably at least 16 million, 788,000, 40,000, 212,000 and 112,000 as standard substances. .
  • eluent 200 mM sodium nitrate solution
  • column conditions it is preferable to use a polymethacrylate resin filler and use at least one column having an exclusion limit molecular weight of 100 million or more.
  • a typical column is TSKgel GMPWxl (diameter 7.8 mm X 300 mm) (manufactured by Tosohichi Corporation).
  • the monovalent metal salt of alginic acid has a high molecular weight and high viscosity when extracted from brown algae, but the molecular weight decreases and the viscosity becomes low in the process of heat drying, freeze drying, and purification. Therefore, monovalent metal salts of alginic acid having different molecular weights can be produced by performing appropriate temperature control in each production process.
  • a monovalent metal salt of alginic acid having a large molecular weight can be obtained by controlling the temperature in each process of production to be lower, and a monovalent metal salt of alginic acid having a smaller molecular weight can be obtained as the temperature increases.
  • monovalent metal salts of alginic acid having different molecular weights can also be produced by appropriately selecting brown algae as a raw material or performing fractionation by molecular weight in the production process. Furthermore, the molecular weight or viscosity of the monovalent metal salt of alginic acid produced by each method is measured, and then mixed with another monovalent metal salt of alginic acid having a different molecular weight or viscosity. It is also possible to use a monovalent metal salt of alginic acid having a molecular weight.
  • the alginic acid used in the present invention may be naturally derived or synthetic, but is preferably naturally derived.
  • naturally occurring alginic acid include those extracted from brown algae.
  • brown alga containing alginic acid is nowadays in coastal areas around the world, seaweed that can actually be used as a raw material for alginic acid is limited, such as lettonia in South America, macrosystems in North America, laminaria and ascophyllum in Europe. Australia's Davilia is a typical example.
  • brown algae used as a raw material for alginic acid include the genus Lessonia and Macrocystis. (Macrocystis), Laminaria (Kombu), Ascophyllum, Durvi lea, Eisenia, and Ecklonia. 3. Low endotoxin treatment
  • the monovalent metal salt of alginic acid contained in the composition for treating joint diseases of the present invention is a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid.
  • Low endotoxins are those that reduce endotoxin levels to such an extent that they do not substantially cause inflammation or fever. That is, it has been subjected to low endotoxin treatment.
  • the treatment with low endotoxin can enhance the cartilage regeneration action when the composition is applied to the cartilage injury part, and also promotes the regeneration of the subchondral bone. It was found that the mechanical strength could be increased. That is, by using the low endotoxin alginic acid in the yarn composition of the present invention, there is little degeneration or inflammatory reaction in the surrounding cartilage, and a highly biocompatible composition can be obtained.
  • the low endotoxin treatment can be performed by a known method or a similar method.
  • the method of Yura et al. For purifying sodium hyaluronate (see, for example, JP-A-9-324001), the method of Yoshida et al. For purifying / 31,3-glucan (for example, JP-A-8-269102). No., etc.), purification of biological polymer salts such as alginate, gellan gum, etc., a method of William et al. (For example, see JP 2002-530440 A), a method of purifying polysaccharides, a method of James et al. WO 93/13136, etc.), Lewis et al.
  • the low-end toxin treatment of the present invention is not limited to these, washing, filtration (such as an endotoxin removal filter or a charged filter), ultrafiltration, column (endotoxin adsorption affinity column, gel filtration column, ion Column using exchange resin), adsorption to hydrophobic substances, resin or activated carbon, organic solvent treatment (extraction with organic solvent, precipitation / precipitation by addition of organic solvent, etc.), surfactant treatment (example)
  • it can be carried out by a known method such as JP-A-2005-0336036 or a combination thereof.
  • These processing steps may be appropriately combined with known methods such as centrifugation. It is desirable to select appropriately according to the type of alginic acid.
  • the endotoxin level can be confirmed by a known method.
  • the endotoxin level is measured by a method using a Limulus reagent (LAL), a method using an ENTSPECIES (registered trademark) ES-24S set (Seikagaku Corporation), or the like. can do.
  • the method for treating the endotoxin of alginic acid contained in the composition of the present invention is not particularly limited, but as a result, the endotoxin content of the monovalent metal salt of alginic acid is measured by the endorxin assay using the Limulus reagent (LAL).
  • Low endotoxin-treated sodium alginate can be obtained from commercial products such as Sea Matrix (sterilized) (Kimiki Co., Ltd.-Mochida International Co., Ltd.) and PR0N0VA TM UP LVG (FMC).
  • the composition for treating joint diseases of the present invention may be prepared using a solution of a monovalent metal salt of alginic acid.
  • a solution of a monovalent metal salt of alginic acid can be prepared by a known method or a method analogous thereto. That is, the monovalent metal salt of alginic acid used in the present invention can be produced by a known method such as an acid method or a calcium method using the aforementioned brown algae.
  • alginic acid can be obtained by extracting acid from these brown algae using an aqueous alkali solution such as an aqueous sodium carbonate solution and then adding an acid (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.).
  • a salt of alginic acid can be obtained by ion exchange.
  • the solvent of the salt of alginic acid is not particularly limited as long as it is a solvent that can be applied to a living body.
  • purified water distilled water, ion-exchanged water, milli-Q water, physiological saline, phosphate buffered saline (PBS) Etc.
  • PBS phosphate buffered saline
  • Milli-Q water can be sterilized by filtration.
  • the operation is preferably performed on a clean bench and using a sterilizing instrument, and the instrument used may be treated with a commercially available endotoxin remover.
  • the endotoxin content of the composition is usually 50 OEUZg or less, more preferably Is not more than 30 OEUZg, particularly preferably not more than 15 OEUZg. 5. Viscosity of compositions for treating joint diseases
  • the viscosity when the composition for treating a joint disease of the present invention is injected into a joint is not particularly limited as long as a therapeutic effect for the joint disease can be obtained, but preferably 1 O OmP a ⁇ s to 2 000 OmP a ⁇ s It is.
  • it can be adjusted to an appropriate viscosity using the above-mentioned solvent. Within such a viscosity range, it can be injected into the joint with a syringe or the like.
  • it is 150 mPa ⁇ s to 15000 mPa ⁇ s, more preferably 20 OmPa ⁇ s to 10000 mPa ⁇ s, and particularly preferably 25 OmPa ⁇ s to 6000 mPa ⁇ s.
  • the viscosity By setting the viscosity to an appropriate level, the effect of supplementing the function of joint fluid as a cushion can be achieved, and the effect of treating joint diseases in a state of being dispersed in the joint fluid can be exhibited.
  • the viscosity of the composition for treating joint diseases can be adjusted, for example, by controlling the concentration of alginic acid in the monovalent metal salt solution of alginic acid, the molecular weight of alginic acid, and the like.
  • the viscosity of a monovalent metal salt solution of alginic acid is high when the concentration of alginic acid in the solution is high, and is low when the concentration of alginic acid in the solution is low.
  • the preferable concentration of alginic acid in the solution of the monovalent metal salt of alginic acid is influenced by the molecular weight, so it cannot be generally stated, but is approximately 0.2% wZv to 5% wZv, and more preferably 0.5. % w / v to about 3% w / v, particularly preferably 1% wZv to 2.5% wv.
  • a monovalent metal salt of alginic acid having a high molecular weight can be selected in order to obtain a composition having a high viscosity with a low concentration solution of a monovalent metal salt of alginic acid. Since the viscosity of the monovalent metal salt solution of alginic acid is affected by the MZG ratio, for example, an alginic acid having a preferable MZG ratio can be selected as appropriate depending on the viscosity of the solution.
  • the M / G ratio of alginic acid used in the present invention is about 0.4 to 4.0, preferably about 0.8 to 3.0, and more preferably about 1.0 to I.6.
  • the type of brown algae used as a raw material affects the viscosity of a monovalent metal salt solution of alginic acid.
  • the alginic acid used in the present invention is preferably derived from brown algae belonging to the genera Letsonia, Macrostis, Laminaria, Ascophiram, Daphipyria, more preferably from the brown algae of Lethsonia, particularly preferably lettson. It comes from Lessonia nigrescens.
  • composition for treating joint diseases of the present invention can be used in humans or organisms other than humans, such as ushi, sanor, birds, cats, etc. It is injected into the joints of non-human mammals such as mice, rats, mogremot, Noomster, pigs, inu, rabbits, hidges and horses and used to treat joint diseases.
  • non-human mammals such as mice, rats, mogremot, Noomster, pigs, inu, rabbits, hidges and horses and used to treat joint diseases.
  • the form of the composition for treating joint diseases of the present invention is a fluid liquid, that is, a solution.
  • “having fluidity” means having a property of changing its form into an indeterminate form.
  • the composition of the present invention that is in the form of a solution can be easily applied to the joint with a syringe, a pipette for gel, a dedicated syringe or the like.
  • the composition for treating a joint disease of the present invention is effective for repairing cartilage, suppressing cartilage degeneration, cartilage deprotection, cartilage protection, in joint diseases such as osteoarthritis, shoulder periarthritis, and rheumatoid arthritis. It has an effect of suppressing inflammation, an effect of suppressing pain caused by inflammation of joint tissue, an effect of suppressing synovial tissue degeneration, and / or an effect of suppressing osteochondral destruction. Demonstrate the therapeutic effect of nodal diseases. Through these combined effects, joint function is improved and joint destruction is suppressed.
  • composition for treating joint diseases of the present invention is a composition for treating osteoarthritis.
  • osteoarthritis when cartilage damage is widespread in articular cartilage or no obvious cartilage defect has occurred, but the cartilage surface is smooth and degenerative changes have begun.
  • the monovalent metal salt of alginic acid comes into contact with the cartilage damaged part, it promotes joint repair in the cartilage damaged part, suppresses changes in cartilage degeneration due to inflammation and wear, and protects the cartilage.
  • the monovalent metal salt of alginic acid which is an active ingredient, penetrates into the synovial fluid, it suppresses the inflammatory reaction of surrounding tissues including the synovial tissue and suppresses pain.
  • the presence of a monovalent metal salt of alginic acid in the synovial fluid serves to supplement the function of the synovial fluid as a cushion and lubricant.
  • composition for treating joint diseases of the present invention is a composition for treating periarticular shoulder inflammation.
  • shoulder periarthritis inflammation of the synovium and joint capsule and associated pain are the main causes, and cartilage wear and degeneration may not be observed.
  • the monovalent metal salt of alginic acid suppresses the inflammatory reaction of surrounding tissues including the synovial tissue and exerts the effect of suppressing pain
  • the composition of the present invention is contained in the shoulder joint cavity and in the subacromial bursa. It can be used to treat shoulder periarthritis by administering it into the tendon sheath of the biceps long tendon tendon.
  • composition for treating joint diseases of the present invention is a composition for suppressing joint pain.
  • Joint pain is often a problem in rheumatoid arthritis as well as osteoarthritis and shoulder periarthritis as described above.
  • One of the preferred embodiments of the present invention is a composition for treating joint pain in rheumatoid arthritis, and particularly preferably a composition for suppressing knee joint pain in rheumatoid arthritis.
  • the pathogenesis of rheumatoid arthritis has not yet been elucidated, but it is thought that synovial tissue and cartilage tissue are destroyed by inflammatory cytokines due to autoimmune reactions.
  • the monovalent metal salt of alginic acid suppresses the inflammatory reaction of surrounding tissues including synovial tissue and exerts the effect of suppressing pain Therefore, the inflammatory reaction and the pain associated therewith can be suppressed by administering the thread and adult product of the present invention into a joint affected with rheumatoid arthritis.
  • composition for treating joint diseases of the present invention is a composition for treating rheumatoid arthritis.
  • the composition of the present invention suppresses synovial tissue degeneration associated with an autoimmune reaction, and suppresses bone and soft bone destruction.
  • the joints cannot move smoothly, and the cartilage is mechanically damaged like osteoarthritis.
  • the composition of the present invention promotes joint repair in such a cartilage damaged part, suppresses degenerative changes in cartilage due to inflammation and wear, and protects cartilage.
  • the composition of the present invention suppresses joint destruction in rheumatoid arthritis through such a complex effect and exerts a therapeutic effect.
  • One of the other embodiments of the composition for treating joint diseases of the present invention is a composition for alleviating, improving, and / or curing various pathologies associated with joint diseases.
  • cartilage, cartilage tissue and / or joint tissue are damaged by mechanical stimulation or inflammatory reaction
  • cartilage tissue is damaged by mechanical stimulation or mechanical stimulation or inflammatory reaction.
  • Pathological conditions such as degenerative changes, inflammation of joint tissues such as synovium, joint pain associated with inflammation, changes in synovial tissues, and destruction of osteochondral tissues occur in a complex manner.
  • the composition of the present invention contains a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, has an effect of protecting cartilage from mechanical irritation, an effect of suppressing changes in cartilage due to wear and inflammation, cartilage injury It has the effect of repairing joints, the effect of suppressing inflammation and pain in joint tissues, the effect of suppressing degeneration of synovial thread and tissue, and the effect of suppressing osteochondral destruction. This can suppress the progression of joint disease, relieve symptoms, improve and Z or cure.
  • the composition for treating joint diseases of the present invention has an effect of improving joint function through relaxation, improvement and / or healing of these pathological conditions. Improvement of joint function means improvement of joint range of motion, improvement of daily living activities, and so on.
  • the dosage may be appropriately determined according to the amount of joint fluid or the like of the joint to be administered, and is not particularly limited.
  • the dosage When administered to the shoulder joint, usually 1-5 ml, more preferably 2-3 m
  • the administration can be performed, for example, 5 times continuously every week and then once every 2 to 4 weeks. Not particularly limited to this
  • the dose can be adjusted according to the symptoms and effects. For example, once every two weeks, once a month, once every two months, once every three months, or once every six months, as appropriate.
  • alginic acid is a substance that does not naturally exist in the animal body, the animal does not have an enzyme that specifically degrades alginic acid.
  • Alginate is gradually degraded by normal hydrolysis in the animal body, but degradation in the body is slower than that of polymers such as hyaluronic acid, and long-term effects are expected when administered intra-articularly. it can.
  • the composition for treating joint diseases of the present invention comprises a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient.
  • the present inventors have found for the first time that alginic acid itself exerts a therapeutic effect on cartilage tissue and joint tissue when alginic acid is administered into a joint of a living body.
  • the monovalent metal salt of alginic acid is preferably sodium alginate, and more preferably sodium alginate having a weight average molecular weight of 500,000 or more in gel filtration chromatography. As long as it contains alginic acid when applied to the affected area, it should be contained in an amount capable of exerting a therapeutic effect on cartilage tissue and joint tissue, and at least 0% of the entire thread and composition. It is preferably 1% w / v or more. More preferably, it is 0.5% w / v or more, and particularly preferably 1-3% WZV.
  • composition for cartilage regeneration or cartilage disease treatment of the present invention if necessary, other pharmaceutically active ingredients, conventional stabilizers, emulsifiers, osmotic pressure regulators, buffers, isotonic agents, storage Ingredients usually used in medicine, such as an agent, a soothing agent and a coloring agent, can also be contained in the composition of the present invention.
  • the composition of the present invention does not contain a component that exerts a pharmacological action on cartilage or joint tissue other than the monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid. Even if the composition contains only a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, it can exhibit a sufficient treatment effect for joint diseases.
  • the procedure is simple and reduces the risk of infection from living organisms and viruses derived from the culture process without imposing excessive burdens on the living organism such as chondrocytes, periosteum, and bone marrow.
  • a cell-free composition it is preferable to use a cell-free composition.
  • the cell is a cell for cartilage tissue regeneration, for example, bone marrow mesenchymal system
  • examples include stem cells, bone marrow mesenchymal stromal cells, cartilage progenitor cells, chondrocytes, synovial cells, blood cell stem cells, ES cells, and the like.
  • the composition for treating joint diseases of the present invention is a composition comprising a monovalent metal salt of low endotoxin alginic acid as an active ingredient, and based on the finding that alginic acid itself has a therapeutic effect on joint diseases. Yes.
  • An example of a suitable therapeutic composition is characterized in that it contains low endotoxin sodium alginate, which has a weight average molecular weight of 500,000 or more, as an active ingredient, and contains no cells in gel filtration chromatography. It is a composition for the treatment of joint diseases that is injected and administered into the joint, and can exhibit a therapeutic effect superior to the conventionally used hyaluronan preparations.
  • the composition for treating joint diseases of the present invention preferably does not contain a curing agent for the monovalent metal salt of alginic acid.
  • Hardener for monovalent metal salt of alginic acid is a component that hardens or gelates alginic acid when coexisting with monovalent metal salt of alginic acid in solution.
  • Ca 2+ , Mg 2 ⁇ Bivalent or higher-valent metal ion compounds such as Ba 2 ⁇ Sr 2+, and cross-linked deciduous reagents having 2 to 4 amino groups in the molecule. More specifically, CaCl 2 , MgCl 2 , CaS 0 4 , BaCl 2 , calcium dalconate, calcium alginate and the like can be mentioned.
  • the curable composition is suitable for filling holes such as cartilage defects.
  • the composition of the present invention in order to spread within the joint and exert a combined therapeutic effect on the entire joint tissue of osteoarthritis and rheumatoid arthritis, the composition itself is non-curable. It is desirable to be.
  • a general drug solution may contain a very small amount of divalent metal ions, etc., but unless it is added for the purpose of gelation of a monovalent metal salt of arginic acid, it will be cured here. Not applicable to drugs.
  • One of the preferred embodiments of the composition of the present invention is that of alginic acid.
  • compositions of the present invention are a composition that does not contain a monovalent metal salt curing agent to the extent that alginic acid cures and gels.
  • one of the preferred embodiments of the composition of the present invention is a non-curable composition.
  • the present invention provides a method for treating joint diseases using the yarn for treating joint diseases of the present invention.
  • the method for treating a joint disease according to the present invention includes the administration of the composition for treating a joint disease according to the present invention into a joint, thereby suppressing the progression of the joint disease, alleviating the symptoms, ameliorating, and Z or healing. .
  • the method for applying the composition for treating a joint disease of the present invention into the joint is not particularly limited.
  • the composition may be directly injected into the joint with a syringe, a gel pipette, a dedicated filler, or the like.
  • a 1 8 G to 2 7 G needle When applied by injection into a joint, it is preferable to use a 1 8 G to 2 7 G needle.
  • injecting and administering into a joint refers to injecting a liquid composition having fluidity into a joint cavity, a bursa, a tendon sheath, or the like.
  • the composition is preferably applied by injection into the joint cavity.
  • Osteoarthritis and rheumatoid arthritis can occur in each joint of the body such as knee, shoulder, crotch, waist, ankle, wrist, and finger, but the composition of the present invention is applicable to any function ⁇ [ ⁇ . Vine.
  • antibiotics such as streptomycin, penicillin, tobramycin, amikacin, gentamicin, neomycin, and amphotericin, aspirin, nonsterile antipyretic analgesia Drugs (NSAIDs), anti-inflammatory drugs such as acetaminophen, and concomitant drugs such as steroids may be administered.
  • NSAIDs nonsterile antipyretic analgesia Drugs
  • anti-inflammatory drugs such as acetaminophen
  • concomitant drugs such as steroids
  • the present invention provides a joint disease treatment kit.
  • the kit may contain the composition for treating joint diseases of the present invention, a syringe, a pipette for gel, a dedicated filler, an instruction manual, and the like.
  • suitable kits include integral molding A monovalent metal salt of alginic acid is sealed in one chamber of a syringe composed of two chambers separated by a septum, and a solution containing a physiological saline solution as a solution is sealed in the other chamber.
  • the kit is designed so that it can be easily opened for use, and can be used by mixing and dissolving the two for use.
  • a monovalent metal salt solution of alginic acid is enclosed in a prefilled syringe and can be administered as it is without preparation during use.
  • the kit includes antibiotics such as streptomycin, penicillin, tobramycin, amikacin, gentamicin, neomycin, and amphotericin B, anti-inflammatory drugs such as aspirin, non-steroidal antipyretic analgesics (NSAIDs), and acetominophen. Concomitant medications such as can also be included.
  • BMSCs bone marrow mesenchymal stromal cells
  • BMSC includes bone marrow mesenchymal stem cells as well as blood cells. Collect 1 O mL of bone marrow from the tibia of a 4 month old Japanese white rabbit,
  • mice Female Japanese white rabbit 4 Fei mice (body weight 2. 6 ⁇ 2. 9 kg) were anesthetized with isoflurane-0 2 gas and pentobarbital intravenous injection (0. 05mgZk g), antibiotics (Penicillin G, Meiji-Seika, After intramuscular injection of Japan), my legs were shaved. A 2 cm incision was made in the anterior center, and the paramedial patella approach was used to reach the intercondylar region. ) created. The knee was moistened with physiological saline, and it was confirmed that there was no bleeding in the defect, and the defect was dried. In this example, the experiment was divided into the following five groups.
  • E) purified alginic acid + cells present group cells obtained in (1) were treated with 2% wZv food grade sodium alginate solution or 2% wZv purified alginic acid. It is suspended in a sodium solution and applied to the joint cartilage defect. Endotoxin levels were measured using a commercially available LAL Atsy kit (Limulus Color KY Test Wako, Wako, Japan). For purified sodium alginate, 5.76 EU (endotoxin units) Zg and for food grade sodium alginate, 7595 ⁇ EUZg and purified sodium alginate endotoxin levels were very low compared to food grade sodium alginate.
  • purified sodium alginate was treated with low endotoxin D.
  • the heavy metal content of purified sodium alginate was 20 ppm or less, lead sulfate was 0.98% or less, and arsenic was 2 ppm. It was the following.
  • the reason why the concentration of the sodium alginate solution is 2% wZv is that the viscosity can be adjusted to 5000 mPa ⁇ s to 6000 mPa ⁇ s suitable for the treatment.
  • the rabbit was fixed in a position with the defect part facing upward, and each composition was applied to the defect part using a gel pipette.
  • the mechanical strength of the affected area was measured by an indentation test.
  • the femoral knee joint was faced up and clamped firmly.
  • the experiment was performed at room temperature.
  • the indenter was automatically moved toward the center of the regenerated cartilage and the movement (mm) against the load (N) was recorded.
  • the thickness of the newly formed tissue was measured from the tissue section.
  • the Young's modulus was obtained from the linear portion of the load-strain curve.
  • H-E staining As a result of H-E staining, safranin O staining, and anti-type II collagen immunostaining, E) in the group with purified alginate + cells (Fig. 6), from the early stage after 4 weeks, compared with the other groups Excellent formation of hyaline cartilage, type 11 collagen was confirmed. At 12 weeks, approximately 80% cartilage regeneration was observed. From the results of HE staining, it can be seen that the formation of sub-soft bone is very good. Safranin O staining shows the formation of proteoglycans and the formation of extracellular matrix. On the other hand, according to H-E staining and anti-type I collagen immunostaining, the formation of fibrocartilage was hardly observed.
  • D) group and E) group using purified alginic acid were compared to B) group and C) group using food grade alginic acid.
  • Original edge cartilage ((Edge Integration (new tissue relative to native cartilage) !, Smoothness of cart ⁇ ⁇ age surface), Cartilage surface, degree of filling, Cartilage Color, newborn soft It was excellent in all items of bone opacity and transparency (opacity or translucency of the neocartiage).
  • D) and E) groups using purified alginate in particular, the nature of dominant tissue, surface regularity, structural Structural integrity, homogeneity, thickness (Thickness), bonding to adjacent cartilage, degenerative changes in adjacent cartilage, inflammation
  • the scores were higher than those of B) and C) groups using food grade alginic acid in the Inflammatory response section.
  • the D) and E) groups showed very good formation of chondrocytes and cartilage tissue in cartilage damage, including hyaline cartilage, type II collagen, and subchondral bone formation. Little fibrocartilage formation was seen.
  • purified alginic acid has good fusion with the host tissue of the newly formed tissue, has little degeneration and inflammatory reaction in the surrounding cartilage, and has high biocompatibility.
  • the Young's modulus of normal cartilage tissue was 10; E) The group with purified alginic acid + cells was 8, and it was almost intact. A strength recovery was seen. This confirms that the cell-embedded composition of the present invention is excellent in mechanical strength, regenerates strong hyaline cartilage, and has good formation of subchondral bone.
  • the molecular weight distribution of purified sodium alginate was measured by Gel Filtration Chromatography under the following conditions.
  • the weight average molecular weight of purified sodium alginate used in the rabbit cartilage repair model of Example 1 was 1700,000 as measured by the above method.
  • the alginic acid showed a hyaline cartilage regeneration effect in the rabbit cartilage repair model both with and without cells.
  • Reference 3 a similar experiment was conducted using low endotoxin alginic acid (FMC Biopolymer, Pronova TM LVG, currently Pronova TM UP LVG). However, only alginic acid was not contained in the cartilage defect. When applied, it is disclosed that fibrocartilage is formed.
  • Pronova TM LVG The product sterilized by Pronova TM LVG was Pronova TM SLG20, and its weight average molecular weight was 44,000 as measured by the above method.
  • Sea Matrix TM and Pronova TM are similar in that they are low endotoxin alginates, but both alginates differ in terms of molecular weight, which leads to differences in cartilage regeneration effects. It is thought to be a thing. Viscosity can be adjusted by the concentration of alginate, but chondrocytes were embedded in different concentrations of alginate gel (0.5-4%) and transplanted subcutaneously to mice. It is reported that the concentration of alginate did not affect the chondrogenic effect (Keith T.
  • the difference in cartilage regeneration between Sea Matrix TM and Pronova TM can be attributed to the molecular weight, ie, by using low-endotoxin alginic acid, Although it has a low biodegradation and inflammatory reaction in cartilage and can be made into a composition with high biocompatibility, in addition to this, by using high molecular weight alginic acid, even when cells are not embedded, the glass It was found that the composition for cartilage regeneration or treatment can regenerate cartilage and has an excellent cartilage regeneration effect
  • the molecular weight is at least 500,000, preferably 650,000 or more in terms of weight average molecular weight. It has been found that the low endotoxin alginic acid of the present invention is useful for cartilage regeneration, preferably having a molecular weight of about 100 to 200,000
  • Usagi osteoarthritis model anterior cruciate ligament (A C L) resection model
  • Example 1 Is the same as the purified sodium alginate used in Example 1 (Kimi Rikiichi Mochida International Co., Ltd., Sea Matrix (sterilized), production number B5Y01).
  • the above solutions A) to D) were administered into the joint cavity (once weekly) at 4, 5, 6, 7, and 8 weeks. (5 doses in total).
  • a 27 G needle was used to penetrate the patella tendon, and 0.3 ml LZ knee was injected at a time.
  • the rabbits were euthanized and knee tissue samples were obtained. Inflammation such as infection and foreign body reaction was not observed in all knees.
  • Knee joint tissue specimens were fixed with paraformaldehyde and fixed with decalcified norafine. Histological evaluation was performed by safranin-O staining. The results are shown in FIG. The upper part of each figure is the femoral cartilage, the lower part is the tibial cartilage, and changes in cartilage degeneration are determined in bilateral cartilage.
  • group A administered with physiological saline
  • cartilage matrix staining cartilage Surface roughness was observed.
  • cartilage Surface roughness was observed in Group B (administered with 1% sodium hyoroleate sodium solution), the cartilage surface was smoother than Group A, but the staining was decreased.
  • Control group (saline administration)
  • the solutions C) to E) were prepared with physiological saline.
  • the medial femoral condyle (MFC), the medial tibial plateau (MTP), the lateral femoral condyle (LFC), the lateral tibial plateau (LTP) The following four points were observed.
  • B to E groups showed less severe cartilage damage than Group A.
  • the degree of cartilage damage tended to be milder in the D and E groups than in the B and C groups. It was thought that there was a difference in the cartilage degeneration change inhibitory effect, cartilage protection effect and cartilage repair effect due to the difference in molecular weight of alginic acid.
  • Knee joint tissue specimens were fixed with paraformaldehyde and fixed with decalcified norafine. Histological evaluation was performed by Safranin 10 staining. The results are shown in Figure 13. On each figure The part is the femoral cartilage, the lower part is the tibial cartilage, and changes in cartilage degeneration are determined in bilateral cartilage.
  • group A administered with physiological saline
  • group B administered with 1% sodium hyaluronate solution
  • the cartilage surface was smoother than group A, but the staining was decreased.
  • the sodium alginate solution administration group Groups C to E
  • the cartilage surface was smooth, and the decrease in staining was milder than that in Groups A and B. Alginic acid was attached to the cartilage surface.
  • the results are shown in Figure 14.
  • the B-E group had a significantly lower osteoarthritis lesion score than the A group.
  • the high molecular weight alginic acid administration group (Groups D and E) was more effective than the hyaluronic acid administration group (Group B), but the low molecular weight alginic acid administration group (Group C) was the hyaluronic acid administration group. It was about the same level.
  • intraarticular injection of sodium alginate showed an effect of suppressing cartilage degeneration and protecting cartilage in the ACL resection 0A model. The effect was equivalent to or better than that of 1% sodium hyaluronate solution used as a treatment for osteoarthritis.
  • alginic acid showed a therapeutic effect superior to hyaluronic acid.
  • alginic acid which has a lower viscosity than hyaluronic acid, has the same or higher effect than hyaluronic acid. Therefore, the difference in therapeutic effect is not due to the viscosity, but to the difference in substance and molecular weight.
  • SEC-MALLS When measuring the molecular weight of high-molecular substances derived from natural products, it is known that the value may vary depending on the measurement method. ASTM F2064-00 (published by ASTM International (2006); American Society for Testing and Materials) Measurement by Size Exclusion Chromatography with Multiple Angle Laser Light scattering Detection) is recommended. Therefore, for sodium alginate used in Example 4, SEC-MALLS was compared with the measurement method based on gel filtration chromatography described in Example 2. SEC-MALLS is a measurement method that uses a multi-angle light scattering detector (MALLS) in combination with a gel filtration chromatograph.
  • MALLS multi-angle light scattering detector
  • Multi-angle light scattering detector Wyatt Technology DAWN HELEOS
  • AL170, AL100, AL40 are identical to the purified (low endotoxin) sodium alginate used in Example 4.
  • CD male rats were purchased at the age of 5 weeks and subjected to a 1-week acclimation experiment. Under anesthesia, 0.05 mL of a 5.0% MSU physiological saline suspension was injected into the right knee joint of the rat, and the walking state was observed after 2, 4, 6 and 24 hours. The gait state was evaluated with a five-point score: normal walking (0 points), light coasting (1 point), moderate coasting (2 points), toe-walking (3 points), and 3-legged walking (4 points). . Ten animals were prepared for each of the following five groups.
  • Control group (saline administration)
  • Figure 15 shows the changes over time in the walking state score.
  • 1% sodium hyaluronate The gait state scores of the liquid administration group (Group B) and the 2% sodium alginate solution administration group (Group C, Group E) were significantly lower than the control group (Group A), and a pain-suppressing effect was observed.
  • a comparison of 1% and 2% solutions of sodium alginate with a molecular weight of about 17,000,000 showed a concentration-dependent pain-inhibiting effect (Groups D and E).
  • the 2% sodium alginate solutions with molecular weights of 1 million and 1700,000 differed in viscosity from about 300 mPa's and about 5000 mPa's, respectively.
  • MSU is considered to act directly or indirectly on synovial cells and neutrophils in the joints and develop arthritis through the production of cytokines (the above-mentioned Shizuhiko IHARA et al.).
  • M S U induces an inflammatory response, resulting in pain.
  • the sodium alginate solution showed a pain-suppressing effect in the model, and an effect equivalent to that of sodium hyaluronate used as a therapeutic agent for osteoarthritis and an arthralgia inhibitor in rheumatoid arthritis was observed.
  • Monovalent metal salt of alginic acid has been confirmed to have an effect of suppressing inflammation and pain, and is useful as a treatment for osteoarthritis, shoulder periarthritis, etc., and can also be applied to joint pain in rheumatoid arthritis It was thought that.
  • sodium alginate with a molecular weight of 430,000 (sterilized by Kimiki Co., Ltd.) tended to have a weaker pain-inhibiting effect than sodium alginate with a molecular weight of 100000. It was considered that there was a difference in the pain suppression effect due to the difference in molecular weight of alginic acid. [Example ⁇ ]
  • a Japanese white rabbit was used and a shoulder rotator cuff tear model was prepared. Under total anesthesia using ketamine hydrochloride, after shaving both shoulder joints, the shoulder joints were deployed in a posterior approach by sterilization. The Omovertebral muscle was dissected and a 10 x 7 ⁇ defect was created in the bilateral infraspinal tendon and the tendon attachment on the humeral head. 0.3 mL of 2% purified sodium alginate solution (Sea Matrix (sterilized), Kimiki Co., Ltd., molecular weight of about 1700,000) was injected into the right shoulder joint.
  • the OA knee joint specimen administered with alginic acid showed a significantly lower coefficient of friction than the OA knee joint specimen administered with hyaluronic acid (Figure 17).
  • the friction coefficient of normal joints is low, but as OA progresses, the friction coefficient increases, and the increase in the friction coefficient further promotes tissue destruction.
  • the low coefficient of friction was considered to reflect that the condition of OA was mild and that the tissue was kept in good condition. That is, it was considered that the macroscopic findings in Example 4 and the tissue state observed in the histological evaluation were reflected in the knee joint friction coefficient.
  • the collagen-induced arthritis model (CIA) is very similar to rheumatoid arthritis (RA) in the pathology and is frequently used as a model for rheumatoid arthritis.
  • RA rheumatoid arthritis
  • a rat 'collagen-induced arthritis model was created, and the effect of joint acupuncture administration of sodium alginate was investigated.
  • each administered substance was 0.05 niL / rat, and was administered into the left hind limb knee joint cavity of the animal using an ImL syringe and 26G needle.
  • the administration frequency was once a day, and five times after sensitization 0 (collagen administration day), 5, 10, 15, 20 days.
  • Score 2 Redness and sl ight edema are seen at the toes.
  • Sue: i 3: Edema extends from the toes to the full length of the paw Score 4: Severe edema is seen.
  • Score 5 Deformation of the joint is seen.
  • a rapid onset of arthritis was observed from 14 days after sensitization, and the degree of arthritis increased to 25 days.
  • the hyaluronic acid group (Group B) and the sodium alginate solution group (Groups C, D, E) compared to the control group.
  • the degree of delay was stronger in the sodium alginate solution group (groups C, D, E) than in the hyaluronic acid group (group B).
  • the test substance may have suppressed inflammation in the joint.
  • FIG. 20 shows the results of scoring and scoring.
  • the observation of osteophyte formation was performed on the femoral condyle where the osteophyte is most likely to form. The results are shown in Figure 21. Significance test was performed by Mann- Whitney U test.
  • the sodium alginate solution administration group (groups C, D, and E) showed a significant synovial cell growth inhibitory effect, granulation tissue formation inhibitory effect, and fibrosis inhibitory effect as compared to the control group. Higher molecular weight alginic acid showed a stronger effect.
  • the sodium alginate solution administration groups (groups C, D, and E) showed a tendency to inhibit pannus formation, articular cartilage destruction, and bone destruction.
  • the sodium alginate solution group (groups C, D, E) showed a tendency to suppress osteophyte formation. Higher molecular weight alginic acid showed a stronger effect.
  • rheumatoid arthritis involves inflammation and abnormal proliferation of the synovium and an excessive immune response due to activated T cells, and as a result, destruction of joint tissues is said to progress.
  • Sodium alginate solution strongly inhibited synovial tissue degeneration by intra-articular administration in collagen-induced arthritis model animals. It also showed a tendency to inhibit bone and cartilage destruction / degeneration.
  • sodium hyaluronate solution used for the treatment of joint pain in rheumatoid arthritis an excellent inhibitory effect on tissue degeneration was observed.
  • Intra-articular injection of an alginate solution was considered to have a therapeutic effect on rheumatoid arthritis such as suppression and improvement of tissue lesion progression.
  • the composition for treating a joint disease of the present invention is injected into a joint in a liquid state, whereby a cartilage repair effect, a cartilage degeneration change suppression effect, a cartilage protection effect, an effect of suppressing joint tissue inflammation, and Z It also has the effect of suppressing pain caused by inflammation of joint tissue, the effect of suppressing degeneration of synovial tissue, and the effect of suppressing Z or osteochondral destruction, and exhibits the therapeutic effect of joint diseases. It is particularly useful for the treatment of osteoarthritis, the treatment of periarthritis, the relief of joint pain in rheumatoid arthritis, and the treatment of rheumatoid arthritis.

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Abstract

 本発明は、実質的に炎症、または発熱を惹起しない程度にエンドトキシンレベルを低下させたアルギン酸の1価金属塩を有効成分として含有することを特徴とする、関節疾患治療用組成物を提供する。これにより、軟骨を機械的刺激より保護する効果、磨耗や炎症による軟骨の変性変化を抑制する効果、軟骨損傷部を修復させる効果、関節組織の炎症や疼痛を抑制する効果、滑膜組織の変性を抑制する効果、および、骨軟骨破壊を抑制する効果を併せもつ関節疾患治療用組成物が提供できる。

Description

明 細 書 関節疾患治療用組成物 技術分野
本発明は、 獣医用などを含む、 関節疾患治療用組成物等に関する。 背景技術
例えば関節軟骨は硝子軟骨であり、 少数の細胞、 コラーゲン性の細胞外マトリ ックス、 多くのプロテオダリカンおよび水からなる。 骨の場合、 血管や神経ネッ トワークが存在し、 自己修復能を有するため、 骨折したときでも、 十分に骨折部 分が修復されることが多い。 し力 し、 関節軟骨には血管および神経ネットワーク が存在しない。 このため、 自己修復能がほとんどなく、 特に大きな軟骨欠損部が 形成された場合、軟骨欠損部は十分には修復されなレ、。修復される部分にしても、 硝子軟骨と力学的特性の異なる線維軟骨が形成される。 このため、 軟骨欠損が形 成されると、 関節痛および関節機能の喪失がもたらされ、 しばしば変形性関節症 へと発展する。 また、 加齢や関節の酷使によって関節軟骨の表面の磨耗が始まつ た変形性関節症の初期段階から、 病状が進行した結果として、 広範な領域での軟 骨欠損に至ることもある。
変形性関節症 (O s t e o a r t h r i t i s ; O A) は、 加齢や関節の酷使 によって関節軟骨が磨耗減少する退行性疾患であるが、 磨耗という力学的原因の みでなく、 滑膜細胞や軟骨細胞による炎症性サイ トカインの産生、 炎症性サイ ト 力インによる発痛物質や蛋白質分解酵素の誘導などの局所炎症反応が関節破壊に 関与していると言われている。すなわち、関節軟骨の磨耗(機械的損傷)に伴い、 関節組織内で炎症反応が惹起され、炎症反応による自己破壊的軟骨損傷が進行し、 関節機能が低下することで機械的損傷が更に進行する、 といった悪循環により病 態が悪化していく。 変形性関節症の治療は、 患部の疼痛や炎症の除去に主眼が置 かれ、 海外では非ステロイ ド性抗炎症剤の投与が主流である。 しかし高年齢者で は腎機能が低下してくることもあり、 非ステロイ ド性抗炎症剤の連続的な経口投 与は、 安全性の観点から困難な場合もある。 軟骨関節液の成分の一つであるヒア ルロン酸を製剤化した製品は、 関節腔内に投与することで関節の潤滑機能を改善 し、 かつ疼痛抑制作用も有することから、 変形性関節症における関節機能改善剤 として多く使用されている。 しかし、 軟骨およびその周囲組織の変性が進んだ重 度の変形性関節症においては、 最終的には人工関節への置換を行う以外に方法が なく、 組織の変性の進行を抑制し、 さらには改善するような新たな治療薬の開発 が待ち望まれている疾患の一つである (文献 1) 。
関節リゥマチ (Rh e uma t o i d a r t h r i t i s ; RA) は、 未だ にその発症メカニズムは解明されていないが、 滑膜の炎症 ·異常増殖と、 活性化 T細胞による過剰な免疫応答が関与しており、 その結果として関節組織の破壊が 進行するといわれている。 関節組織の変性を伴うという点では OAと類似の症状 を示すが、 R Aは自己免疫疾患の一種とされており、両者の病態は異なっている。 近年、 炎症性サイ トカインである TNF—ひをターゲットとした生物学的製剤が RA治療剤として用いられるようになった。 これらの製剤は、抗 TNF-ひ抗体や TNF受容体を有効成分とし、 TNF—ひの働きを阻害することで、 関節破壊の 防止に寄与すると考えられている。 一方で、 全身性に TNF—ひの働きを阻害す ることから、 肺炎、 結核などの感染症をはじめとする重篤な副作用も臨床上問題 となっている。 関節組織の変性の進行を抑制でき、 かつ安全性の高い新たな治療 薬が必要とされている。
アルギン酸は、褐藻類に多く存在する高分子多糖類であって、 D—マンヌロン酸 (M)と L—グルロン酸 (G)という 2種類のゥロン酸が直鎖状に重合したポリマーで ある。 アルギン酸は、 溶液状態では粘性を示すとともに、 2価以上の陽イオン存 在下ではゲル化するという性質を有することから、増粘剤やゲル化剤として食品、 化粧品、 医薬製剤の基剤などに広く使われている。 ゲル化するという性質を活用 し、 細胞を懸濁したアルギン酸溶液をカルシウムイオン溶液に滴下することによ り細胞を包埋したビーズを作製するといつた技術にも用いられてきた。 このよう なビーズに軟骨細胞等を包埋し、 軟骨損傷部に移植するという試みがなされてい る。 文献 2には、 アルギン酸は、 軟骨損傷部にいかなる不利な影響を与えないキ ャリアとして使用ができ、 アルギン酸自体はいかなる治療効果も持たないと考察 されている。また、文献 3には、アルギン酸ナトリゥム溶液に軟骨細胞を懸濁し、 ゥサギ軟骨欠損部に注入後、 表面を C a C 1 2溶液で硬化させた移植物において、 正常な軟骨組織が形成されたが、 細胞を含有させずアルギン酸のみを軟骨欠損部 に適用した場合は、 線維軟骨が形成されたことが開示されている。 文献 4では、 可溶性アルギン酸塩と不溶性アルギン酸塩 Zゲルとを混合した自己ゲル化性アル ギン酸組成物に、 軟骨細胞を含有させ軟骨欠損部に注入する、 硬化性組成物が開 示されている。
このように、 アルギン酸は軟骨細胞等の担体として使用できるバイオポリマー であることは知られており、 そのゲル化能を活用して、 細胞とともに軟骨欠損部 に注入して硬化させる移植担体としての使用が試みられてきた。 しかし、 細胞を 含有しないアルギン酸組成物の治療効果は知られておらず、 硬化性でないアルギ ン酸組成物を関節疾患へ適用する試みはなされていなかった。
[文献]
1 . Harumoto Yamada et a丄., Drug therapy ror osteoarthritis. , し丄 in
Rheumatol, Vol. 18, 2006: pp 298 - 306
2 . Cay M. Mierisch et al. , Transforming Growth Factor- β in Calcium Alginate Beads for the Treatment of Articular Carti lage Defects in the Rabbit", The Journal of Arthroscopic and Related Surgery, Vol. 18, No 8 (October) , 2002: pp 892-900
. 3 . E. Fragonas et al, "Articular Carti lage Repair in Rabbits by Using Suspensions of Al logenic Chondrocytes in Alginate , Biomaterials, Vol. 21, 2000: pp 795-801
4 . 国際公開 2 0 0 6 0 4 4 3 4 2号パンフレッ ト 発明の開示
変形性関節症の治療薬には、 軟骨を磨耗より保護する効果、 磨耗や炎症による 軟骨の変性変化を抑制する効果、 軟骨損傷部を修復させる効果、 炎症や疼痛を抑 制する効果など、 複合的な効果を併せ持つことが求められる。 関節における炎症 を抑制し、 疼痛を抑制できる薬剤が得られれば、 肩関節周囲炎の治療や、 慢性関 節リウマチにおける関節痛の抑制へも応用可能となる。
関節リウマチの治療薬には、 滑膜細胞の異常増殖の抑制、 過剰な免疫反応に伴 う骨軟骨組織の破壊の抑制とレ、つた治療効果を有するとともに、 副作用が少なく 安全性が高いという性質が求められている。 R Aは自己免疫疾患であるという性 質上、 治療効果を得ようとすると免疫抑制的な副作用を避けることが困難である のが現状である。 R Aに使用可能な医薬品の中で比較的安全性の高いものとして ヒアル口ン酸製剤が知られているが、 ヒアル口ン酸の関節内注入は R Aにおける 疼痛抑制を目的として使用されており、 R Aの治療剤とはみなされていない。 す なわち、 R Aに対する治療効果と高い安全性を両立する新たな薬剤の提供が課題 となっている。
本発明者らは、 上記課題を解決するために鋭意研究を行った。 そして、 実質的 に炎症、 または発熱を惹起しない程度にまでェンドトキシンレベルを低下させた アルギン酸の 1価金属塩を含有する組成物を関節内に注入投与することにより、 実験的変形性関節症モデルにおいて、 軟骨変性変化を抑制し、 軟骨を保護する効 果が得られることを見出した。 また、 実験的関節炎疼痛モデルにおいて、 同組成 物に関節炎による疼痛を抑制する効果があることを見出した。 さらに、 実験的関 節リウマチモデルにおいて、 同組成物に滑膜組織の変性を抑制し、 骨軟骨組織の 破壊 ·変性を抑制する効果があることを見出し、 本発明を完成させた。
変形性関節症において、 関節液の主成分であるヒアルロン酸以外の物質で、 こ のような軟骨組織への複合的な効果を有することが実証されたのは初めてである。 海藻由来のポリマーであり、 動物の体内には元来存在しないアルギン酸が、 この ような効果を有していることは驚くべきことであった。
関節リゥマチは自己免疫疾患の一種であり、 変形性関節症とは病態が異なって いる。 関節リウマチにおいて、 関節組織の変性 ·破壊の進行を抑制する 「疾患修 飾薬 (disease modifying drug) 」 としての機能を有する薬剤は、 抗 TNF a抗体 ゃメ トトレキサートといった全身性に作用する免疫調節剤が主である。 アルギン 酸と類似の多糖類であるヒアル口ン酸は変形性関節症の治療剤であるが、 関節リ ゥマチにおいては関節疼痛の対症療法に用いられているのみである。したがって、 アルギン酸において変形性関節症で治療効果が得られていても、 関節リゥマチに おいて治療効果を有するかどうかは予測困難であった。 アルギン酸のような、 食 品や医薬品基剤として汎用されている安全性の高い天然由来の多糖類ポリマーが、 関節内投与により関節リゥマチの疾患修飾薬として機能することは、 驚くべきこ とであった。 すなわち、 本発明は、 関節疾患患者の関節内へ注入投与することで、 治療効果 を得ることのできる組成物を提供する。
(1 - 1) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有し、 関節内に注入投与する、 関節疾患治療用組成物。
(1-2) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とし、 関節内に注入投与する、 軟骨変性変化抑制用組成物。
(1 -3) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とし、 関節内に注入投与する、 軟骨保護用組成物。
(1 -4) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とし、 関節内に注入投与する、 軟骨修復用組成物。
(1 -5) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とし、 関節内に注入投与する、 関節疼痛抑制用組成物。
(1 -6) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とし、 関節内に注入投与する、 関節炎症抑制用組成物。
(1-7) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徵とし、 関節内に注入投与する、 関節機能改善用組成物。
(1 -8) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とし、 関節内に注入投与する、 変形性関節症治療用組成物。
(1 -9) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とし、 関節内に注入投与する、 肩関節周囲炎治療用組成物。
(1 - 10) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有す ることを特徴とし、 関節内に注入投与する、 関節リウマチにおける関節疼痛抑制 用組成物。 (1- 1 1) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有す ることを特徴とし、 関節内に注入投与する、 関節リウマチ治療用組成物。
(1- 12) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を#¾成分として含有するこ とを糊数とし、関節内に注入投与する、関節リゥマチにおける滑縢攝哉変 14»制用糸滅 物。
(1- 13) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を ¾成分として含有するこ とを赚とし、 関節内に注入投与する、 関節リウマチにおける関節破灘 (1制用糸滅物。
(1- 14) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有するこ とを赚とし、 関節疾患に関連する病態を緩和、改善または治癒する効果を有する、 関 節内注入用 ffi ^物。
(1-15) 嫌己の、 関節疾患に関連する病態を緩和、 改善または治癒する効果が、軟 骨変性変ィ匕の抑制、 軟骨の保護、 軟骨の修復、 関節疼痛の抑制、 関節炎症の抑制、 関節 機能の改善、滑 B^fll戠変性の抑制、骨軟骨破壊の抑制および関節破壊の抑制からなる群 より選ばれる少なくとも一つである、 (1— 14) に記載の糸滅物。
(1- 16) 前記アルギン酸の 1価金属塩がアルギン酸ナトリウムである、 上記
(1- 1) ないし (1— 15) のいずれか 1つに記載の組成物。
(1一 1 7) 前記アルギン酸ナトリウムは、 ゲルろ過クロマトグラフィーにおけ る重量平均分子量が 50万以上であるアルギン酸ナトリウムである、 上記 (1— 16 ) に記載の組成物。
(1- 18) 細胞 (例えば、 軟骨組織再生のための細胞) を含有しないことを特 徴とする、 上記 (1— 1) ないし (1_ 1 7) のいずれか 1つに記載の組成物。
(1 -1 9) アルギン酸の 1価金属塩の硬化剤を含有しないことを特徴とする、 上記 (1一 1) ないし (1— 18) のいずれか 1つに記載の組成物。
(1-20) ゲルろ過クロマトグラフィ一における重量平均分子量が 50万以上 である低ェンドトキシンアルギン酸ナトリゥムを有効成分として含有し、 細胞を 含有せず、 非硬化性であることを特徴とする、 関節内に注入投与する、 関節リウ マチ治療用組成物。 さらに、本発明は、関節疾患およびそれに関連する病態の治療方法を提供する。 (2- 1) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 関節疾患治療方法。
(2-2) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 軟骨変性変化抑制方法。 (2-3) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 軟骨保護方法。
(2-4) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 軟骨修復方法。
(2-5) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 関節疼痛抑制方法。
(2— 6) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 関節炎症抑制方法。
(2-7) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 関節機能改善方法。
(2-8) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 変形性関節症治療方法。
(2-9) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有する ことを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 肩関節周囲炎治療方法。
(2- 10) 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有す ることを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 関節リウマチにおける関 節疼痛抑制方法。
( 2— 1 1 ) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有す ることを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 関節リウマチ治療方法。 (2- 1 2) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有するこ とを糊教とする糸滅物を、関節内に注入投与する、関節リゥマチにおける滑膜組織変性 抑制方法。
(2- 13) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有するこ とを擀教とする糸滅物を、関節内に注入投与する、関節リゥマチにおける関節破難制 方法。 (2- 14) 低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有するこ とを樹敫とする組成物を、関節内に注入投与する、関節疾患に関連する病態を緩和、 改善または治癒する^
(2—15) 編己の、 関節疾患に関連する病態を緩和、 改善または治癒する効果が、軟 骨変性変化の抑制、 軟骨の保護、 軟骨の修復、 関節疼痛の抑制、 関節炎症の抑制、 関節 機能の改善、滑膨键哉変 ι·生の抑制、骨軟骨破壊の抑制および関節破壊の抑制からなる群 より選ばれる少なくとも一つである、 (2— 14) に記載の方法。
(2— 16) 前記アルギン酸の 1価金属塩がアルギン酸ナトリウムである、 上記 (2- 1) ないし (2— 15) のいずれか 1つに記載の方法。
(2- 17) 前記アルギン酸ナトリウムは、 ゲルろ過クロマトグラフィーにおけ る重量平均分子量が 50万以上であるアルギン酸ナトリウムである、 上記 (2— 16) に記載の方法。
(2- 18) 前記組成物が、 細胞 (例えば、 軟骨組織再生のための細胞) を含有 しないことを特徴とする、 上記 (2_1) ないし (2_ 1 7) のいずれか 1つに 記載の方法。
(2- 19) 前記組成物が、 アルギン酸の 1価金属塩の硬化剤を含有しないこと を特徴とする、 上記(2_ 1) ないし (2— 18) のいずれか 1つに記載の方法。
(2-20) ゲルろ過クロマトグラフィーにおける重量平均分子量が 50万以上 である低エンドトキシンアルギン酸ナトリゥムを有効成分として含有し、 細胞を 含有せず、 非硬化性であることを特徴とする組成物を、 関節内に注入投与する、 関節リゥマチ治療方法。 本発明の関節疾患治療用組成物は、 液体状態で関節内に注入することで、 関節 疾患および関節疾患に関連する病態の進行を抑え、 症状を緩和しあるいは治癒す ることができる。本発明の 1つの態様の組成物は、軟骨の機械的損傷に対し修復 · 保護 ·変性抑制効果を発揮するとともに、 関節組織での炎症反応および疼痛を抑 制する。 さらに、 自己免疫反応に伴う滑膜組織の変性を抑制し、 骨軟骨破壊を抑 制し、 関節破壊に対して治療効果を発揮する。 これらの複合的効果を通して関節 疾患における関節機能の改善に寄与する。 特に、 変形性関節症の治療、 肩関節周 囲炎の治療、 関節リウマチにおける関節痛の緩和、 関節リウマチの治療に有用で ある。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける全体観察のスコァ基準を 示す図である。
図 2は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける染色のスコア基準を示す 図である。
図 3は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける、 A) コント口ール群 (empty) の組織の染色写真である。 (A) は 4週後、 (B ) は 1 2週後を示す。 左から順に、 H— E染色、 サフラニン O染色、 タイプ Iコラーゲン、 タイプ II コラーゲン免疫染色の結果である。
図 4は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける、 C ) 食品グレードアル ギン酸 +細胞あり群の染色写真である。 (A) は 4週後、 (B ) は 1 2週後、 染 色方法については図 3と同様である。
図 5は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける、 D) 精製アルギン酸群 (細胞なし) の染色写真である。 (A) は 4週後、 (B ) は 1 2週後、 染色方法 については図 3と同様である。
図 6は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける、 E ) 精製アルギン酸 + 細胞あり群の染色写真である。 (A) は 4週後、 (B ) は 1 2週後、 染色方法に ついては図 3と同様である。
図 7は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける全体観察および染色のス コア結果を示す図である。
図 8は、 実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにおける、 精製アルギン酸群の、 D) 群、 E ) 群についての機械的強度測定の結果を示す図である。
図 9は、 実施例 3のゥサギ変形性関節症モデルにおける膝関節の外観を示す 写真である。
図 1 0は、 実施例 3のゥサギ変形性関節症モデルにおける膝関節組織の染色 写真である。 図 1 1は、 実施例 4のゥサギ変形性関節症モデルにおける膝関節について、 india ink染色後の外観を示す写真である。図中、丸で囲まれた部分は、 india ink により着色した軟骨損傷部と正常軟骨の境目を示している。 A)コント口ール群、 B) 1 %ヒアルロン酸ナトリウム投与群、 C) 2%アルギン酸ナトリウム投与群 (分子量 40万) 、 D) 2%アルギン酸ナトリウム投与群 (分子量 1 00万) 、 E) 2%アルギン酸ナトリウム投与群 (分子量 1 70万) である。 なお、 写真は 複数標本のうちの一例である。
図 1 2は、 実施例 4のゥサギ変形性関節症モデルにおける、 india ink染色 による膝関節の肉眼的所見をスコア化した結果である。 NS, HA, AL 40,A L 1 00および AL 1 70はそれぞれ、 A)〜E) (図 1 1と同じ) に対応する。 grade 1は、 india inkによる染色および無傷の表面 (no uptake of India ink, indicating intact surface) を不す。 grade 2【ま、 india ink (こよ^) <¾所的な染 色および表面に軽レヽ損傷力あること (minimal forcal uptake of India ink, maild surface irregurality) を不す。 grade 3は、 india inkによる大きくくつきりと した染色および明白なフィブリノレィ匕(evident large forcal dark patches of India ink, overt fibrillation) を示す。 grade 4aは、 2mm未満の軟骨損傷 (erosion of cartilageく 2 mm)を す。 grade 4bは、 2騰- 5誦の軟骨損 (erosion of cartilage 2-5mra)を示す。 grade 4cは、 5mmを超える軟骨損傷 (erosion of cartilage〉5瞧) を示す。
図 1 3は、 実施例 4のゥサギ変形性関節症モデルにおける、 膝関節組織のサ フラニン O染色写真である。 A) 〜E) は図 1 1と同じ。 なお、 写真は複数標 本のうちの一例である。
図 14は、 実施例 4のゥサギ変形性関節症モデルにおける、 病理組織総合評 価をスコア化した結果である。 NS, HA, AL 40, AL 1 00および AL 1 7 0はそれぞれ、 A) 〜E) (図 1 1と同じ) に対応する。
図 1 5は、 実施例 6のラット実験的関節炎疼痛モデルにおける、 歩行状態ス コアの経時的変化を示す図である。 A) コントロール群 (NS) 、 B) 1%ヒア ノレロン酸ナトリウム投与群 (1%HA) 、 C) 2%アルギン酸ナトリウム投与群
(分子量 1 00万) (2%AL 1 00) 、 D) 1 %アルギン酸ナトリウム投与群 (分子量 1 70万) (1%AL 1 70) 、 E) 2 %アルギン酸ナトリウム投与群 (分子量 1 70万) (2%AL 1 70) である。 * : pく 0.05 vs NS。
図 1 6は、 実施例 7のゥサギ肩腱板断裂モデルにおける上腕骨骨頭部の標本 写真である。黒矢印は軟骨損傷部を示す。 Controlは生理食塩水投与群、 alginate はアルギン酸投与群を表す。
図 1 7は、 実施例 8のゥサギ変形性関節症モデルの膝関節標本の摩擦係数を 示すグラフである。 縦軸は摩擦係数を表す。 Control (normal)は正常関節、 HA(0A) はヒアル口ン酸投与した 0A関節、 AL100 (0A)はアルギン酸投与した 0A関節を表す。
図 1 8は、 実施例 9のラット · コラーゲン誘発関節炎モデルにおける、 抗原 感作後の関節炎発症の程度の時間推移を表すグラフである。縦軸は関節炎スコア、 横軸は抗原感作後の日数を表す。 A) コントロール群、 B) 1%ヒアルロン酸ナ トリウム投与群、 C) 2%アルギン酸ナトリウム投与群 (分子量 1 00万) 、 D) 1 %アルギン酸ナトリゥム投与群 (分子量 1 70万) 、 E) 2%アルギン酸ナト リゥム投与群 (分子量 1 70万) である。
図 1 9は、 実施例 9のラット · コラーゲン誘発関節炎モデルにおける、 膝関 節の滑膜組織の組織学的評価をスコァ化した結果である。 A〜 Eは図 1 8と同じ。 * : p <0.05 vs control。
図 20は、 実施例 9のラット · コラーゲン誘発関節炎モデルにおける、 膝関 節の膝蓋骨の組織学的評価をスコア化した結果である。 A〜Eは図 1 8と同じ。 * : p <0.05 vs control。
図 2 1は、 実施例 9のラット · コラーゲン誘発関節炎モデルにおける、 膝関 節の大腿骨外側顆の組織学的評価をスコア化した結果である。 A〜Eは図 1 8と 同じ。 * : p <0.05 vs control。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を詳細に説明するが、 以下の実施の形態は本発明を説明するため の例示であり、 本発明はその要旨を逸脱しない限りさまざまな形態で実施するこ とができる。 1 . 概要
「軟骨」 は、 関節、 胸郭壁、 椎間板、 半月板や、 喉頭、 気道、 耳などの管状構 造にみられ、 硝子軟骨、 弾性軟骨、 線維軟骨の 3種に分類できる。 例えば、 関節 軟骨は硝子軟骨であり、 軟骨細胞、 コラーゲン性の細胞外マトリックス、 プロテ ォグリカンおよび水からなり、 血管が分布していない。 硝子軟骨は、 タイプ II コラーゲンに富み、抗タイプ IIコラーゲン抗体により染色される、プロテオダリ カンを染色するサフラニン一 o染色で赤色に染色される、 などの特徴を有する。
「軟骨損傷」 とは、 加齢や外傷、 その他様々な要因によって、 軟骨が障害を受け ている状態をいい、 例えば、 何らかの要因で、 軟骨の独特の粘弾性 (荷重がかか るとゆっく りと縮んで, 荷重がとれるとゆっくりと元に戻る) が低下し、 可動性 を保ちながら荷重を支えることに支障をきたすなど、 軟骨の機能が低下した状態 を含む。 変形性関節症、 関節リウマチなどの疾患においても、 軟骨損傷が見られ る。
本発明において、 「関節疾患」 とは、 軟骨、 軟骨組織および Zまたは関節,組織 (滑膜、 関節包、 軟骨下骨など) が機械的刺激や炎症反応により傷害されること により生じる疾患をいう。 「関節疾患治療」 とは、 機械的刺激や炎症反応により 傷害された組織の各種病態を緩和し、 改善し、 および または治癒することをい う。 たとえば、 変形性関節症においては、 関節軟骨の磨耗、 軟骨組織の変性、 滑 膜の炎症、 炎症に伴う疼痛などの病態が複合的に発生する。 一方で、 肩関節周囲 炎では、 滑膜や関節包の炎症とそれに伴う疼痛が主であり、 軟骨の磨耗や変性は 認めないこともある。 関節リウマチは、 未だにその発症メカニズムは解明されて いないが、 自己免疫反応による炎症性サイ ト力インにより、 滑膜組織や軟骨組織 が破壊されると考えられている。 このように、 関節疾患は、 複合的な病態を呈す る疾患であり、 その治療薬は、 軟骨を磨耗より保護する効果、 磨耗や炎症による 軟骨の変性変化を抑制する効果、 軟骨損傷部を修復させる効果、 炎症や疼痛を抑 制する効果、 滑膜組織の変性を抑制する効果、 骨軟骨破壊を抑制する効果など、 複合的な効果を併せ持つことが求められる。 本発明の、 「低エンドトキシンアル ギン酸の 1価金属塩を含有する組成物」は、軟骨を機械的刺激より保護する効果、 磨耗や炎症による軟骨の変性変化を抑制する効果、軟骨損傷部を修復させる効果、 関節組織の炎症や疼痛を抑制する効果、滑膜組織の変性を抑制する効果、および、 骨軟骨破壊を抑制する効果を併せもつ。 これにより、 関節疾患の進行を抑え、 症 状を緩和し、 改善し、 および または治癒することができる。 特に、 変形性関節 症の治療、 肩関節周囲炎の治療、 関節リウマチにおける関節痛の緩和、 関節リウ マチの治療に有用である。
また、 「関節内に注入投与する」 とは、 流動性を有する液状の組成物を、 関節 腔内、 滑液包内、 腱鞘内などに、 注入することをいう。 変形性関節症および関節 リゥマチの治療に用いる場合は、 組成物を関節腔内に注入して適用することが好 ましレ、。 なお、 変形性関節症および関節リゥマチは膝、 肩、股、腰、 足首、 手首、 指などの体の各関節に発生しうるが、 本発明の組成物はいずれの関節にも適用し うる。
2 . アルギン酸の 1価金属塩
本発明の関節疾患治療用組成物に含有させる 「アルギン酸の 1価金属塩」 は、 アルギン酸の 6位のカルボン酸の水素原子を、 Na+や K+などの 1価金属イオンとィ オン交換することでつくられる水溶性の塩である。 アルギン酸の 1価金属塩とし ては、 具体的には、 アルギン酸ナトリウム、 アルギン酸力リゥムなどを挙げるこ とができるが、 特には、 市販品により入手可能なアルギン酸ナ卜リゥムが好まし レ、。
本発明に用いる 「アルギン酸」 は、 生分解性の高分子多糖類であって、 D—マン ヌロン酸 (Μ)と Lーグルロン酸 (G)という 2種類のゥロン酸が直鎖状に重合したポ リマーである。より具体的には、 D—マンヌロン酸のホモポリマー画分(醒画分)、 L—グルロン酸のホモポリマ一画分 (GG画分) 、 及び D—マンヌロン酸と Lーグル ロン酸がランダムに配列した画分 (MG画分) が任意に結合したブロック共重合体 である。アルギン酸の D—マンヌロン酸と L—ダルロン酸の構成比(MZG比)は、 主に海藻等の由来となる生物の種類によって異なり、 また、 その生物の生育場所 や季節による影響を受け、 MZG比が約 0 . 4の高 G型から MZG比が約 5の高 M 型まで高範囲にわたる。 アルギン酸の 1価金属塩は高分子多糖類であり、 分子量を正確に定めることは 困難であるが、 一般的に重量平均分子量で 1万〜 1 0 0 0万、 好ましくは 5万〜 3 0 0万の範囲である。 ゲルろ過クロマトグラフィ一における重量平均分子量が 約 1 0 0万および約 1 7 0万のアルギン酸ナトリウムは、 分子量が約 4 0万のァ ルギン酸ナトリゥムに比べ、 軟骨変性変化抑制効果、 軟骨保護効果、 軟骨修復効 果、 および関節疼痛抑制効果に優れていた。 通常、 高分子多糖類の分子量をゲル ろ過クロマトグラフィーにより算出する場合、 1 0〜2 0 %の測定誤差を生じう る。 例えば、 4 0万であれば 3 2〜4 8万、 5 0万であれば 4 0〜6 0万、 1 0 0万であれば 8 0〜1 2 0万程度の範囲で値の変動が生じうる。 したがって、 ァ ルギン酸の 1価金属塩について、 関節疾患への効果が特に優れている好適な重量 平均分子量範囲は、 少なくとも 5 0万以上、 より好ましくは 6 5万以上、 さらに 好ましくは 8 0万以上である。 分子量が高すぎるものは製造が困難であるととも に、 水溶液とする際に粘度が高くなりすぎる、 溶解性が低下するなどの問題を生 じるため、 重量平均分子量が 5 0 0万以下であることが好ましく、 より好ましく は 3 0 0万以下である。
一般に天然物由来の高分子物質は、 単一の分子量を持つのではなく、 種々の分 子量を持つ分子の集合体であるため、 ある一定の幅を持った分子量分布として測 定される。 代表的な測定手法はゲルろ過クロマトグラフィーである。 ゲルろ過ク 口マトグラフィ一により得られる分子量分布の代表的な情報としては、 重量平均 分子量 (Mw) 、 数平均分子量 (Mn) 、 分散比 (Mw/ Mn) が挙げられる。
分子量の大きい高分子の平均分子量への寄与を重視したのが重量平均分子量で あり、 下記式で表される。
Mw = ∑ (WiMi) / W =∑ (HiMi) /∑ (Hi )
数平均分子量は、 高分子の総重量を高分子の総数で除して算出される。
Mn = W /∑Ni = ∑ (MiNi) /∑Ni =∑ (Hi) /∑ (Hi/Mi)
ここで、 W は高分子の総重量、 Wiは i番目の高分子の重量、 Miは i番目の溶出 時間における分子量、 Niは分子量 Miの個数、 Hiは i番目の溶出時間における高 さである。 軟骨損傷部における軟骨再生効果 (特に硝子軟骨再生効果) 、 関節疾患治療に おける軟骨修復効果、 軟骨変性変化抑制効果、 および または軟骨保護効果は、 分子量の大きい分子種の寄与が大きいと考えられるため、 分子量の指標としては 重量平均分子量を用レ、ればよレ、。
天然物由来の高分子物質の分子量測定では、 測定方法により値に違いが生じう ることが知られている (ヒアルロン酸の例: Chikako Y0M0TA et. al.
Bull. Natl. Health Sci. , Vol. 117, ppl35- 139 (1999)、 Chikako Y0M0TA et. al. Bull. Natl. Inst. Health Sci. , Vol. 121, pp30- 33 (2003) ) 。 アルギン酸塩の分子 量測定については、 固有粘度 (Intrinsic viscosity) から算出する方法、 SEC- MALLS (Size Exclusion Chromatography with Multiple Angle Laser Light Scattering Detection)により算出する方法が記載された文献がある (ASTM F2064-00 (2006) , ASTM International発行) 。 なお、 当該文献では、 サイズ排 除クロマトグラフィー (=ゲルろ過クロマトグラフィー) により分子量を測定す るにあたっては、 プルランを標準物質として用いた較正曲線により算出するだけ では不十分とし、 多角度光散乱検出器 (MALLS) を併用すること ( = SEC-MALLSに よる測定) を推奨している。 また、 SEC-MALLSによる分子量を、 アルギン酸塩の カタログ上の規格値として用いている例もある (FMC Biopolymer社、 PR0N0VA™ soaium alginates catalogue) 0
本発明者らは、 分子量の異なるアルギン酸ナトリウムについて、 O Aモデル等 で治療効果に差があることを見出しており、 それらのアルギン酸について、 ゲル ろ過クロマトグラフィーによる分子量測定と、 SEC-MALLSによる分子量測定を行 つた。 その結果、 ゲルろ過クロマトグラフィーによる分子量のほう力;、 アルギン 酸塩の粘度や治療効果との関連性が高いことがわかった。 すなわち、 関節疾患治 療用組成物に用いるアルギン酸塩の、 好適な分子量範囲を特定するパラメーター としては、 一般に推奨されている SEC - MALLSによる測定より、 ゲルろ過クロマト グラフィ一による分子量が適していることを新たに見出した。 したがって、 本明 細書中においてアルギン酸塩の分子量を特定する場合は、 特段のことわりがない 限り、 ゲルろ過クロマトグラフィーにより算出される重量平均分子量である。 ゲルろ過ク口マトグラフィ一の好適な条件は実施例に準ずる。 代表的な条件と しては、 プルランを標準物質とした較正曲線を用いることが挙げられる。 標準物 質として用いるプルランの分子量としては、 少なくとも 1 6 0万、 7 8 . 8万、 4 0 . 4万、 2 1 . 2万および 1 1 . 2万のものを標準物質として用いることが 好ましい。 その他、 溶離液 (200mM硝酸ナトリウム溶液) 、 カラム条件などを特 定できる。 カラム条件としては、 ポリメタクリレート樹脂系充填剤を用い、 排除 限界分子量 1 0 0 0万以上のカラムを少なくとも 1本用いることが好ましい。 代 表的なカラムは、 TSKgel GMPWxl (直径 7. 8mm X 300mm) (東ソ一株式会社製) である。
アルギン酸の 1価金属塩は、 褐藻類から抽出された当初は、 分子量が大きく、 粘度が高めだが、 熱による乾燥、 凍結乾燥、 精製などの過程で、 分子量が小さく なり、 粘度は低めとなる。 したがって、 製造の各工程において適切な温度管理を することにより、 分子量の異なるアルギン酸の 1価金属塩を製造することができ る。 製造の各工程における温度が低めとなるよう管理することで分子量の大きい アルギン酸の 1価金属塩が得られ、 温度が高くなるほど分子量の小さいアルギン 酸の 1価金属塩が得られる。また、原料とする褐藻類を適宜選択する、あるいは、 製造工程において、 分子量による分画を行う、 などの手法によっても、 分子量の 異なるアルギン酸の 1価金属塩を製造することができる。 さらに、 各手法で製造 したアルギン酸の 1価金属塩について、 分子量あるいは粘度を測定した後、 異な る分子量あるいは粘度を持つ別口ッ卜のアルギン酸の 1価金属塩と混合すること により、 目的とする分子量を有するアルギン酸の 1価金属塩とすることも可能で ある。
本発明に用いるアルギン酸は、 天然由来でも合成物であってもよいが、 天然由 来であるのが好ましい。 天然由来のアルギン酸としては、 例えば、 褐藻類から抽 出されるものを挙げることができる。 アルギン酸を含有する褐藻類は世界中の沿 岸域に繁茂しているが、 実際にアルギン酸原料として使用できる海藻は限られて おり、 南米のレツソニァ、 北米のマクロシステイス、 欧州のラミナリアやァスコ フィラム、 豪のダービリアなどが代表的なものである。 アルギン酸の原料となる 褐藻類としては、 例えば、 レツソニァ(Lessonia)属、 マクロシスティス (Macrocystis)属、 ラミナリア(Laminaria)属 (コンブ属) 、 ァスコフィラム (Ascophyllum)属、 ダービリア(Durvi l lea)属、 ァラメ(Eisenia)属、 カジメ (Ecklonia)属などがあげられる。 3 . 低エンドトキシン処理
本発明の関節疾患治療用組成物に含有されるアルギン酸の 1価金属塩は、 低ェ ンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩である。 低エンドトキシンとは、 実質的に 炎症、 または発熱を惹起しない程度にまでェンドトキシンレベルを低下させたも のである。 すなわち、 低エンドトキシン処理に供されたものである。 驚くべきこ とに、低ェンドトキシン処理することで、組成物を軟骨損傷部に適用したときに、 軟骨再生作用をより高めることができる上に、 軟骨下骨の再生が促進され、 患部 の機械的強度を高めることもできることが分かった。 すなわち、 本発明の糸且成物 において低エンドトキシンアルギン酸を用いることにより、 周囲の軟骨における 変性や炎症反応が少なく、 生体親和性の高レ、組成物とすることができる。
低エンドトキシン処理は、 公知の方法またはそれに準じる方法によって行うこ とができる。例えば、 ヒアルロン酸ナトリゥムを精製する、菅らの方法(例えば、 特開平 9-324001号公報など参照) 、 /3 1 , 3 -グルカンを精製する、 吉田らの方法 (例えば、 特開平 8-269102号公報など参照) 、 アルギネート、 ゲランガム等の生 体高分子塩を精製する、 ウィリアムらの方法 (例えば、 特表 2002-530440号公報 など参照) 、 ポリサッカライ ドを精製する、 ジエームスらの方法 (例えば、 国際 公開第 93/13136号パンフレツトなど参照) 、 ルイスらの方法 (例えば、 米国特許 第 5589591号明細書など参照) 、 アルギネートを精製する、 ハーマンフランクら の方法 (例えば、 Appl Microbiol Biotechnol (1994) 40 : 638-643など参照) 等ま たはこれらに準じる方法によって実施することができる。 本発明の低ェンドトキ シン処理は、 それらに限らず、 洗浄、 フィルター (エンドトキシン除去フィルタ 一や帯電したフィルタ一など) によるろ過、 限外ろ過、 カラム (エンドトキシン 吸着ァフィ二ティーカラム、ゲルろ過カラム、イオン交換樹脂によるカラムなど) を用いた精製、 疎水性物質、 樹脂または活性炭などへの吸着、 有機溶媒処理 (有 機溶媒による抽出、 有機溶剤添加による析出 ·沈降など) 、 界面活性剤処理 (例 えば、 特開 2005- 036036号公報など参照) など公知の方法によって、 あるいはこ れらを適宜組合せて実施することができる。 これらの処理の工程に、 遠心分離な ど公知の方法を適宜組み合わせてもよレ、。 アルギン酸の種類に合わせて適宜選択 するのが望ましい。
エンドトキシンレベルは、 公知の方法で確認することができ、 例えば、 リムル ス試薬 (LAL)による方法、 ェントスぺシー (登録商標) ES-24Sセット (生化学ェ 業株式会社) を用いる方法などによって測定することができる。 本発明の組成物 に含有されるアルギン酸のェンドトキシンの処理方法は特に限定されないが、 そ の結果として、 アルギン酸の 1価金属塩のエンドトキシン含有量が、 リムルス試 薬(LAL)によるエンドトキシン測定を行つた場合に、 500ェンド卜キシン単位(EU) Zg以下であること好ましく、 さらに好ましくは、 lOOEUZg以下、 とりわけ好ま しくは 50EUZg以下、 特には 30EU,g以下である。 低エンドトキシン処理された アルギン酸ナトリウムは、 例えば、 Sea Matrix (滅菌) ( (株) キミ力— (株) 持田インタ一ナショナル) 、 PR0N0VA™ UP LVG ( F MC ) など市販品により入手 可能である。
4 . アルギン酸の 1価金属塩の溶液の調製
本発明の関節疾患治療用組成物は、 アルギン酸の 1価金属塩の溶液を用いて調 製してもよい。 アルギン酸の 1価金属塩の溶液は、 公知の方法またはそれに準じ る方法により調製することができる。 すなわち、 本発明で用いられるアルギン酸 の 1価金属塩は、 前述の褐藻類を用いて、 酸法、 カルシウム法など公知の方法に より製造することができる。 具体的には、 例えば、 これらの褐藻類から、 炭酸ナ トリウム水溶液などのアルカリ水溶液を用いて抽出した後、 酸 (例えば、 塩酸、 硫酸など) を添加することによってアルギン酸を得ることができ、 アルギン酸の イオン交換によりアルギン酸の塩を得ることができる。 前述のとおり、 低エンド トキシン処理を行う。 アルギン酸の塩の溶媒は、 生体へ適用可能な溶媒であれば 特に限定されないが、 例えば、 精製水、 蒸留水、 イオン交換水、 ミリ Q水、 生理 食塩水、 リン酸緩衝生理食塩水 (P B S ) などが挙げられる。 これらは、 滅菌さ れていることが好ましく、低ェンドトキシン処理されたものが好ましレ、。例えば、 ミリ Q水をろ過滅菌して用いることができる。 また、 本発明の組成物を得るため の操作は全てエンドトキシンレベル、 および、 細菌レベルの低い環境下で行うこ とが望ましレ、。 例えば、 操作はクリ一ンベンチで、 滅菌器具を使用して行うこと が好ましく、 使用する器具を市販のェンドトキシン除去剤で処理してもよい。 好ましいェンドトキシンレベルを示すまで精製したアルギン酸の 1価の塩を用 いて、 上記のように組成物を作製した場合には、 組成物のエンドトキシン含有量 は、 通常、 50 OEUZg以下であり、 さらに好ましくは 30 OEUZg以下、 とり わけ好ましくは 1 5 OEUZg以下である。 5. 関節疾患治療用組成物の粘度
本発明の関節疾患治療用組成物を関節内に注入する場合の粘度は、 関節疾患の 治療効果が得られれば特に限定はされないが、 好ましくは l O OmP a · s〜2 000 OmP a · sである。 例えば、 上記溶媒などを用いて、 適度な粘度に調製 することができる。 このような粘度範囲であれば、 シリンジ等で関節内に注入す ることができる。 好ましくは、 1 50mPa · s〜15000mPa · s、 より 好ましくは 20 OmP a · s〜10000mP a · s、 とりわけ好ましくは 25 OmP a · s〜6000mP a · sである。 適度な粘度とすることで関節液のク ッシヨンとしての機能を補う効果も果たすことができ、 関節液中に分散した状態 で関節疾患を治療する効果を発揮することが可能となる。
関節疾患治療用組成物の粘度は、 例えば、 アルギン酸の 1価金属塩の溶液中の アルギン酸濃度、 アルギン酸の分子量等を制御することにより調整することがで きる。
アルギン酸の 1価金属塩の溶液の粘度は、 溶液中のアルギン酸濃度が高い場合 に高く、 溶液中のアルギン酸濃度が低い場合に低くなる。 アルギン酸の 1価金属 塩の溶液中の好ましいアルギン酸濃度は、 分子量の影響を受けるので、 一概には いえないが、 おおよそ 0. 2%wZv〜5%wZv程度であり、 さらに好ましく は、 0. 5%w/v〜3%w/v程度で、 とりわけ好ましくは 1 %wZv〜2. 5 % w vである。 低い濃度のアルギン酸の 1価金属塩の溶液により、 高い粘度の組成物を得るた めには、 分子量の高いアルギン酸の 1価金属塩を選択することができる。 アルギ ン酸の 1価金属塩の溶液の粘度は、 MZG比によって影響を受けるため、 例えば、 溶液の粘度等により好ましい MZG比を有するアルギン酸を適宜選択することが できる。 本発明に用いるアルギン酸の M/G比は、 約 0 . 4〜4 . 0であり、 好ま しくは約 0 . 8〜3 . 0、 より好ましくは約 1 . 0〜: I . 6である。
前述のように、 M/G比が主に海藻の種類によって決まることなどから、 原料と して用いられる褐藻類の種類はアルギン酸の 1価金属塩の溶液の粘度に影響を及 ぼす。 本発明で用いられるアルギン酸としては、 好ましくは、 レツソニァ属、 マ クロシスティス属、 ラミナリア属、 ァスコフイラム属、 ダ一ピリア属の褐藻由来 であり、 より好ましくはレツソニァ属の褐藻由来であり、 特に好ましくはレツソ ニァ ·ニグレツセンズ (Lessonia nigrescens 由来でめる。
6 . アルギン酸の 1価金属塩含有関節疾患治療用組成物の製剤化及び適用 本発明の関節疾患治療用組成物は、 ヒ ト又はヒ ト以外の生物、 例えばゥシ、 サ ノレ、 トリ、 ネコ、 マウス、 ラット、 モグレモット、 ノヽムスター、 ブタ、 ィヌ、 ゥサ ギ、 ヒッジ、 ゥマなどの非ヒ ト哺乳動物の関節内に注入投与し、 関節疾患の治療 を行うために用いられる。
本発明の関節疾患治療用組成物の形態は、 流動性のある液体状、 すなわち、 溶 液状である。 本発明において 「流動性を有する」 とは、 その形態を不定形に変化 させる性質を持つことを意味する。 好ましくは、 例えば、 組成物をシリンジなど に封入し、 患部へ注入することができるような流動性を有することが望ましい。 溶液状である本発明の組成物は、 シリンジ、 ゲル用ピペット、 専用注射器などで 関節内に容易に適用することができる。
本発明の関節疾患治療用組成物は、 変形性関節症、 肩関節周囲炎、 関節リウマ チなどの関節疾患において、 軟骨の修復効果、 軟骨変性変化の抑制効果、 軟骨保 護効果、 関節組織の炎症を抑制する効果、 関節組織の炎症による疼痛を抑制する 効果、 滑膜組織変性の抑制効果、 および/または骨軟骨破壊の抑制効果を有し、 関 節疾患の治療効果を発揮する。 これらの複合的な効果を通して、 関節機能を改善 し、 関節破壊を抑制する。
本発明の関節疾患治療用組成物の態様の 1つは、 変形性関節症治療用組成物で ある。変形性関節症のように、軟骨損傷が関節軟骨の広範にわたる場合、または、 明らかな軟骨欠損は生じていないものの、 軟骨表面の平滑さが乱れ変性変化が始 まっているような、 比較的初期の変形性関節症によく見られるタイプの軟骨損傷 を治療したい場合には、 本発明の組成物を関節腔内に注入し、 関節液内にいきわ たらせるように適用することが好ましい。 アルギン酸の 1価金属塩が軟骨損傷部 に接触することで、 軟骨損傷部における関節の修復を促進し、 炎症や磨耗による 軟骨の変性変化を抑制し、 軟骨を保護する。 また、 有効成分であるアルギン酸の 1価金属塩が関節液内にいきわたることにより、 滑膜組織を含めた周辺組織の炎 症反応を抑制し、 疼痛を抑制する効果を発揮する。 同時に、 関節液内にアルギン 酸の 1価金属塩が存在することで、 クッションおよび潤滑油としての関節液の機 能を補う役割を果たす。
本発明の関節疾患治療用組成物の別の態様の 1つは、 肩関節周囲炎治療用組成 物である。肩関節周囲炎では、滑膜や関節包の炎症とそれに伴う疼痛が主であり、 軟骨の磨耗や変性は認めないこともある。 アルギン酸の 1価金属塩は、 滑膜組織 を含めた周辺組織の炎症反応を抑制し、 疼痛を抑制する効果を発揮するため、 本 発明の組成物を肩関節腔内、 肩峰下滑液包内、 または上腕二頭筋長頭腱腱鞘内な どに投与することで、 肩関節周囲炎を治療することができる。
本発明の関節疾患治療用組成物の別の態様の 1つは、 関節疼痛抑制用 成物で ある。 関節疼痛は、 上述のような変形性関節症、 肩関節周囲炎等のほか、 関節リ ゥマチにおいてしばしば問題となる。 本発明の好ましい態様の一つは、 関節リウ マチにおける関節疼痛の治療用組成物であり、 特に好ましくは、 慢性関節リウマ チにおける膝関節疼痛抑制用組成物である。 関節リウマチは、 未だにその発症メ 力二ズムは解明されていないが、自己免疫反応による炎症性サイトカインにより、 滑膜組織や軟骨組織が破壊されると考えられている。アルギン酸の 1価金属塩は、 滑膜組織を含めた周辺組織の炎症反応を抑制し、 疼痛を抑制する効果を発揮する ため、 本発明の糸且成物を、 関節リウマチを罹患した関節内に投与することで、 炎 症反応とそれに伴う疼痛を抑制することができる。
本発明の関節疾患治療組成物の別の態様の 1つは、 関節リゥマチ治療用組成物 である。 本発明の組成物は、 自己免疫反応に伴う滑膜組織の変性を抑制し、 骨軟 骨破壊を抑制する。 また、 自己免疫反応によって関節組織に変性が生じると、 関 節本来の滑らかな動きができなくなり、 軟骨に変形性関節症と同様の機械的損傷 が加わるようになる。 本発明の組成物はこのような軟骨損傷部における関節の修 復を促進し、 炎症や磨耗による軟骨の変性変化を抑制し、 軟骨を保護する。 本発 明の組成物は、 このような複合的な効果を通して、 関節リウマチにおける関節破 壊を抑制し、 治療効果を発揮する。
本発明の関節疾患治療組成物の別の態様の 1つは、 関節疾患に伴う各種病態を 緩和し、 改善し、 およびノまたは治癒する組成物である。 関節疾患では、 軟骨、 軟骨組織および または関節組織 (滑膜、 関節包、 軟骨下骨など) が機械的刺激 や炎症反応により傷害され、 関節軟骨の磨耗、 機械的刺激や炎症反応による軟骨 組織の変性変化、 滑膜など関節組織の炎症、 炎症に伴う関節疼痛、 滑膜組織の変 性、 骨軟骨組織の破壊などの病態が複合的に発生する。 本発明の組成物は、 低ェ ンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有し、 軟骨を機械的刺 激より保護する効果、 磨耗や炎症による軟骨の変性変化を抑制する効果、 軟骨損 傷部を修復させる効果、 関節組織の炎症や疼痛を抑制する効果、 滑膜糸且織の変性 を抑制する効果、 および、 骨軟骨破壊を抑制する効果を併せもつ。 これにより、 関節疾患の進行を抑え、 症状を緩和し、 改善し、 および Zまたは治癒することが できる。 また、 本発明の関節疾患治療組成物は、 これらの病態の緩緩和、 改善、 および/または治癒を通して、 関節機能を改善する効果を有する。 関節機能の改 善とは、 関節可動域の改善、 日常生活動作の改善などを意味する。
本発明の関節疾患治療用組成物を関節内に適用する場合は、 投与量は投与対象 となる関節の関節液等の量に応じて適宜決めればよく、 特に限定されないが、 ヒ ト膝関節や肩関節に投与する場合は、 通常 l〜5 m L、 より好ましくは 2〜 3 m
Lである。 また、 投与は、 例えば 1週間毎に連続 5回連続行い、 その後 2〜4週 間に 1回を継続するといつた方法をとりうる。 特にこれに限定されるものではな く、 症状と効果に応じて適宜増減可能である。 例えば、 2週に 1回、 1月に 1回、 2ヶ月に 1回、 3ヶ月に 1回、または 6ヶ月に 1回の投与を適宜継続するといつた. 方法もとりうる。 アルギン酸は動物の体内に元来存在しない物質であるため、 動 物はアルギン酸を特異的に分解する酵素を保有していない。 アルギン酸は動物体 内においては、 通常の加水分解により徐々に分解されるが、 ヒアルロン酸等のポ リマーに比べ体内の分解が緩やかであり、 関節内に投与した場合、 長期間の効果 持続が期待できる。
本発明の関節疾患治療用組成物は、 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩 を有効成分として含有することを特徴とする。 本発明者らは、 アルギン酸を生体 の関節内に投与した場合に、 アルギン酸自体が軟骨組織および関節組織への治療 効果を発揮することを初めて見出した。 アルギン酸の 1価金属塩とは、 好ましく はアルギン酸ナトリゥムであり、 更に好ましくはゲルろ過クロマトグラフィーに おける重量平均分子量が 5 0万以上であるアルギン酸ナトリゥムである。 有効成 分として含有するとは、 アルギン酸が患部に適用された際に、 軟骨組織および関 節組織への治療効果を発揮できる量で含有されていればよく、 少なくとも、 糸且成 物全体の 0 . 1 % w/ v以上であることが好ましい。 より好ましくは 0 . 5 % w / v以上、 特に好ましくは 1〜3 %WZ Vである。
本発明の軟骨再生用又は軟骨疾患治療用組成物には、 必要に応じて、 他の医薬 活性成分や、 慣用の安定化剤、 乳化剤、 浸透圧調整剤、 緩衝剤、 等張化剤、 保存 剤、 無痛化剤、 着色剤等、 通常医薬に用いられる成分を本発明の組成物に含有さ せることもできる。
尚、 本発明の 1つの態様では、 本発明の組成物は、 低エンドトキシンアルギン 酸の 1価金属塩以外に、 軟骨あるいは関節組織に対し薬理作用を発揮する成分を 含まない。 低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩のみを有効成分として含有 する組成物にぉレ、ても、 充分な関節疾患治療効果を発揮しうる。
例えば、 施術の手技が簡便で、 生体に対しても、 軟骨細胞、 骨膜採取、 骨髄採 取などの過度の負担を与えることなく、 生体由来や培養工程由来のウィルス等の 感染の危険を軽減するためには、細胞を含有しない組成物とすることが好ましレ、。 細胞とは、 具体的には、 軟骨組織再生のための細胞であり、 例えば、 骨髄間葉系 幹細胞、 骨髄間葉系間質細胞、 軟骨前駆細胞、 軟骨細胞、 滑膜細胞、 血球系幹細 胞、 E S細胞等の細胞が挙げられる。 本発明の関節疾患治療用,組成物は、 低ェン ドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分とする組成物であり、 アルギン酸 自体に関節疾患の治療効果があることを見出したことに基づいている。 好適な治 療用組成物の例は、 ゲルろ過ク口マトグラフィ一における重量平均分子量が 5 0 万以上である、低ェンドトキシンアルギン酸ナトリゥムを有効成分として含有し、 細胞を含有しないことを特徴とする、 関節内に注入投与する、 関節疾患治療用組 成物であり、 従来用いられているヒアル口ン酸製剤より優れた治療効果を発揮す ることができる。
本発明の関節疾患治療用組成物は、 アルギン酸の 1価金属塩に対する硬化剤を 含まないことが好ましい。 アルギン酸の 1価金属塩に対する硬化剤とは、 アルギ ン酸の 1価金属塩と溶液中で共存させると、 アルギン酸を硬化させるあるいはゲ ル化させる成分のことであり、 Ca2+、 Mg2\ Ba2\ Sr2+などの 2価以上の金属イオン 化合物、 分子内に 2〜4個のアミノ基を有する架橋十生試薬などが挙げられる。 よ り具体的には、 CaCl2、 MgCl2、 CaS04、 BaCl2、 ダルコン酸カルシウム、 アルギン酸 カルシウム塩などを挙げることができる。 これらの成分をアルギン酸が硬化 ゲ ル化する程度まで含有すると、 アルギン酸のゲル化によりシリンジ等での注入が 困難になる、 関節内でアルギン酸が多量に固化することにより関節の機能を妨げ る、 などの問題が生じることがある。 硬化性の組成物は、 軟骨欠損部などの穴に 充填して用いるのには適している。 一方で、 本発明の組成物のように、 関節内に いきわたらせ、 変形性関節症や関節リゥマチの関節組織全体へ複合的な治療効果 を発揮させるためには、 組成物自体は非硬化性であることが望ましい。 一般的な 薬剤溶解液には、 ごく微量の 2価金属イオン等が含まれていることもあるが、 ァ ルギン酸の 1価金属塩の硬化 ゲル化を意図した添加でないかぎり、 ここでいう 硬化剤には該当しない。 本発明の組成物の好ましい態様の一つは、 アルギン酸の
1価金属塩の硬化剤を、 アルギン酸が硬化 Zゲル化する程度にまで含有しない組 成物である。 還言すれば、 本発明の組成物の好ましい態様の一つは、 非硬化性の 組成物である。 さらに、 本発明は、 前記本発明の関節疾患治療用糸且成物を用いる、 関節疾患の 治療方法を提供する。 本発明の関節疾患の治療方法は、 前記本発明の関節疾患治 療用組成物を関節内に投与することにより、 関節疾患の進行を抑え、 症状を緩和 し、 改善し、 および Zまたは治癒する。 前記本発明の関節疾患治療用糸且成物を関 節内に投与することで、 軟骨変性変ィ匕の抑制、 軟骨の保護、 軟骨の修復、 関節疼痛の 抑制、 関節炎症の抑制、滑膜插戠変性の抑制、および骨軟骨破壊の抑制からなる群より 選ばれる少なくとも一つの効果を発揮し、 関節疾患の進行を抑え、 症状を緩和し、 改善し、 および Zまたは治癒する。 これらの複合的な効果を通して、 関節機能を 改善し、 関節破壊を抑制する。
本発明の関節疾患治療用組成物を関節内に適用する方法は、 特に限定されない 力 例えば、 シリンジ、 ゲル用ピペット、 専用充填器などで関節内に直接注入す るようにして良い。 関節内に注入して適用する場合、 1 8 G〜2 7 Gの針を使用 するのが好ましい。 「関節内に注入投与する」 とは、 流動性を有する液状の組成 物を、 関節腔内、 滑液包内、 腱鞘内などに、 注入することをいう。 変形性関節症 および関節リウマチの治療に用いる場合は、 組成物を関節腔内に注入して適用す ることが好ましい。 なお、 変形性関節症および関節リウマチは膝、 肩、 股、 腰、 足首、 手首、 指などの体の各関節に発生しうるが、 本発明の組成物はいずれの関 β[ΐにも適用しつる。
また、 本発明の組成物を投与する前に、 あるいは同時に、 あるいは後で、 スト レプトマイシン、 ペニシリン、 トブラマイシン、 アミカシン、 ゲンタマイシン、 ネオマイシン、 及びアンホテリシン Β等の抗生物質、 アスピリン、 非ステロイ ド 性解熱鎮痛剤 (NSAID s ) 、 ァセトァミノフェン等の抗炎症薬、 ステロイ ド剤等の 併用薬を投与するようにしても良い。 これらの薬剤は本発明の組成物に混入して 用いてもよい。
7 . 関節疾患治療用キット
さらに、 本発明は、 関節疾患治療用キットを提供する。 キットには、 前記本発 明の関節疾患治療用組成物、 シリンジ、 ゲル用ピペット、 専用充填器、 取り扱い 説明書等を含めることができる。 キットとして好適な具体例としては、 一体成型 され、 隔壁により仕切られた二つの部屋からなるシリンジの 1室にアルギン酸の 1価金属塩を封入し、 他方の部屋に溶解液としての生理食塩液を含む溶液を封入 し、 両部屋の隔壁を用時容易に開通できるよう構成し、 用時両者を混合 ·溶解し て用いることのできるキットとする。 他の例としては、 アルギン酸の 1価金属塩 溶液をプレフィルドシリンジに封入し、 使用時に調製操作なくそのまま投与でき るキットとする。 さらに、 キットには、 ストレプトマイシン、 ペニシリン、 トブ ラマイシン、 アミカシン、 ゲンタマイシン、 ネオマイシン、 及びアンホテリシン B等の抗生物質、 アスピリン、 非ステロイド性解熱鎮痛剤 (NSAID s ) 、 ァセトァ ミノフェン等の抗炎症薬、 ステロイド剤等の併用薬を含めることもできる。
本キットを用いることにより、 関節疾患治療を円滑に行うことができる。 なお、 本明細書において引用した全ての刊行物、 例えば、 先行技術文献および 公開公報、 特許公報その他の特許文献は、 その全体が本明細書において参照とし て組み込まれる。 また、 本明細書は、 日本国特許出願である特願 2007-277005号 および国際特許出願である PCT/JP2008/52999の開示内容を包含する。 以下、 実施例により本発明を具体的に説明するが、 本発明はこれらの実施例に より限定されるものではない。 [実施例 1 ]
うさぎ軟骨修復モデル
(1) 移植細胞の作成
移植細胞とするため、 骨髄間葉系間質細胞 (BMSC: Bone marrow mesechymal stromal cell) を単離し、 培養した。 BMSCには、 骨髄間葉系幹細胞の他、 血球系 細胞なども含まれる。 4ヶ月齢の日本白うさぎの脛骨より骨髄 1 O mLを採取し、
C a . M gフリ一の P B S (G i b c o B R L L a b . ) で 2回洗浄後、 D
MEM- h i g h g l u c o s e (DMED-HG, S i g m a C h e m i c a 1 , S t . L o u i s , MO) に懸濁した。 血液塊を孔径 7 0 μ mのセル - ストレーナ一 (F a l c o n C o . L t d) により除去した。 細胞を、 DME M— HG、 1 0 %胎児ゥシ血清(FBS, Gibco, Life Technology, Grand Island, NY)、 1 %抗生物質 (Penicillin - Streptomycin - Fungizone 100X concentrated, Cambrex Biosciences, Walkersville, MD)の培養メディウム中、 1 0 Ommの培 養皿で、 3 7° (:、 5%CO2、 加湿下でインキュベートした。 培養メディウムを 3 日毎に交換し、 接着性のない細胞を除去した。 接着性のある細胞を 1 0〜1 4日 間単層培養後、 トリプシン · EDTA (1 OmM) (Sigma, UK)ではがして、 計数 し、 3日毎に継代した。
(2) 方法
(施術)
メス日本白うさぎ 4ひ匹 (体重 2. 6〜2. 9 k g) を、 イソフラン · 02ガス とペントバルビタール静注 (0. 05mgZk g) により麻酔し、 抗生物質 (Penicillin G, Meiji-Seika, Japan)の筋注後、 脚を剃毛した。 前中央部を 2 c m切開し、傍内側膝蓋アプローチにより、顆間部に到達したノ、 °ヮ一ドリル (Rexon, Japan)を使って、 大腿骨滑車の骨軟骨欠損 (直径 5mm、 深さ 2mm) を作成し た。 ひざを生理食塩水で潤し、 欠損部に出血がないことを確認し、 欠損部を乾燥 させた。 本実施例では、 以下の 5群に分けて、 実験を行った。
A) コントロール群 (empty) 、
B) 食品グレードアルギン酸群 (細胞なし)
C) 食品グレードアルギン酸 +細胞あり (2.5 X 107 個/ mL) 群、
D) 精製アルギン酸群 (細胞なし) 、
E) 精製アルギン酸 +細胞あり (2.5X107個/ mL) 群
A) のコントロール群は、 欠損部に何も適用しなかったものである。 また、 B) の食品グレードアルギン酸群 (細胞なし) は、 2 %w/ Vの食品グレードのアル ギン酸ナトリウム溶液を欠損部に適用したもの、 D) の精製アルギン酸群 (細胞 なし) は、 2%wZvの精製アルギン酸ナトリウム溶液を欠損部に適用したもの である。 食品グレードのアルギン酸は、 和光純薬工業 (株)、 アルギン酸ナトリウ ム 500 (番号 199-09961) を用い、 精製アルギン酸は (株) キミカー (株) 持田ィ ンターナショナル、 Sea Matrix (滅菌) (製造番号 B5Y01) を用いた。 さらに、 C)食品グレードアルギン酸 +細胞あり群、 E)精製アルギン酸 +細胞あり群は、 (1) で得られた細胞を、 2%wZvの食品グレードのアルギン酸ナトリウム溶 液または 2%wZvの精製アルギン酸ナトリゥム溶液に懸濁し、 関節軟骨の欠損 部に適用したものである。 市販の LALアツセィキット (Limulus Color KY Test Wako, Wako, Japan) により、 エンドトキシンレベルを測定したところ、 精製アル ギン酸ナトリウムでは、 5. 76 EU (エンドトキシン単位) Zg、 食品グレー ドアルギン酸ナトリウムでは、 7595◦ EUZgであり、 精製アルギン酸ナト リゥムのエンドトキシンレベルは食品グレードのアルギン酸ナトリゥムに比べて 極めて低かった。 すなわち、 精製アルギン酸ナトリウムは、 低エンドトキシン処 理されたものであった D また、 精製アルギン酸ナトリウムの重金属含量は、 20 p pm以下であり、 硫酸鉛は、 0. 98%以下、 ヒ素は 2 p pm以下であった。 アルギン酸ナトリゥム溶液の濃度を 2% wZvとしたのは、 粘度を施術に適し た 5000mP a · s〜6000mP a · sにすることができるからである。 欠 損部が上を向く姿位でうさぎを固定し、 ゲル用ピペットを用いて、 各組成物を欠 損部に適用した。
B)〜E)の各群とも、アルギン酸ナトリゥム溶液の粘度が適度であったので、 関節液により流れやすい条件にも関わらず、 アルギン酸ナトリゥム溶液が欠損部 から流れることはなかった。 その後、移植片の表面に 1 0 OmMの C a C 12溶液 約 0. 5 m 1を 2 7 Gの針の注射器で 10秒間ゆつくりと力け続けた。移植片の表 面層は直ちにゲル化し、 移植細胞が患部から外れることはなかった。 生理食塩水 で C a C 12溶液を洗浄した。さらなる固定は必要なく、施術後、患部を縫合した。 ゥサギは自由に動くことができた。
被験体のうさぎに、 施術後 4週後又は 1 2週後に過量のペントバルビタールを 静注し安楽死させた。 そして、 その大腿の末端部を動力のこぎりで切除した。
(全体観察) 肉眼で外観全体を観察し、スコア化した。スコア化は、 G a b r i e 1 e G. らの方法 (B i oma t e r i a l 21 (2000) 2561— 2574) を 参考に、 図 1の基準により得点化した。 (染色)
その後、被験体をパラホルムアルデヒ ドで固定し、脱灰、パラフィン固定した。 欠損部中央から 5 / m部分を、 サフラニン一〇、 H— E染色、 抗タイプ Iコラーゲ ン、抗タイプ IIコラーゲン免疫染色を実施した。新たに形成した軟骨組織を評価 するため、 図 2に記載したスコアリングシステムを使って、 顕微鏡で評価した。 スコアリングは、 独立した、 ブラインドされた観察者が行った。
(機械的強度測定)
患部の機械的強度を圧入テストにより測定した。 大腿骨膝関節を上に向けて、 強固にクランプ固定した。 実験は室温で行った。 インデンターを自動で再生軟骨 の中心に向けて動かし、 負荷 (N) に対する移動 (mm) を記録した。 新生された 組織の厚さは、 組織切片から計測した。 負荷 ひずみ曲線の直線部分からヤング 係数を得た。
(3) 結果
染色の結果を図 3〜6に示した。
H— E染色、 サフラニン O染色、 抗タイプ IIコラーゲン免疫染色の結果、 E) の精製アルギン酸 +細胞あり群 (図 6) において、 4週後の早い段階から、 他の 群と比較して、最も優れた、硝子軟骨、タイプ 11コラーゲンの形成が確認された。 12週においては、 約 80%の軟骨再生が見られた。 H E染色の結果から、 軟 骨下骨の形成も極めて良好なことが分かる。 サフラニン O染色では、 プロテオグ リカンの形成が見られ、 細胞外マトリ ックスの形成も確認できる。 一方、 H— E 染色、 抗タイプ Iコラーゲン免疫染色によれば、 線維軟骨の形成はほとんど見ら れな力、つた。 D) の精製アルギン酸群 (細胞なし) (図 5) は、 C) の食品グレードアルギ ン酸 +細胞あり群 (図 4) と比較して、 硝子軟骨、 タイプ IIコラーゲン、 軟骨下 骨の形成とも良好であった。 細胞を包埋しない D) 群において、 硝子軟骨細胞に よる軟骨再生が得られたのは、 驚くべき結果であった。 また、 細胞を包埋しない D) 群が、 細胞を包埋した C) 群と比較して、 軟骨損傷の再生能力に優れている ことは、 予想外の結果であった。
一方、欠損部に何も適用しなかった A) コントロール群(図 3) は、軟骨細胞、 タイプ IIコラーゲンの新生はほとんど見られなかった。
肉眼で外観全体を観察しスコア化した評価結果 (Macro) 、 および、 上記染色に よる観察をスコア化した評価結果 (Histological) を図 7に示した。
1 2週における、 Macroと Histologicalの結果を合わせた総合スコア (total score) は、 E) 精製アルギン酸 +細胞あり群 22. 7 1点、 D) 精製アルギン 酸群 (細胞なし) 1 9. 5 7点、 C) 食品グレードアルギン酸 +細胞あり群 1 4. 75点、 B) 食品グレードアルギン酸群 (細胞なし) 1 0. 25点、 A) コ ントロール群 (empty) 8. 43点と、 E ) 精製アルギン酸 +細胞あり群が最も優 れ、 次いで、 D) 精製アルギン酸群 (細胞なし) 、 C) 食品グレードアルギン酸 +細胞あり群の順であった。 細胞を包埋しない D) 群が、 細胞を包埋する C) 群 と比較して、 総合スコア (total score) において優れ、 軟骨損傷の再生能力に優 れていることは、 全く予想外の結果であった。
肉眼による外観全体の評価 (Macro -total) 、 染色による評価 (Histological -total) とも、 スコア化の結果は、 いずれも、 上記と同様、 E) 精製アルギン酸 +細胞あり群が最も優れ、 次いで、 D) 精製アルギン酸群 (細胞なし) の順であ つた。
Macroの評価項目を見ると、 精製アルギン酸を用いた、 D) 群、 および E) 群 は、 食品グレードアルギン酸を用いた B) 群、 C) 群と比較して、 端部融合 (新 生細胞、 元の軟骨に対するもの) ( (Edge Integration (new tissue relative to native cartilage)!、軟骨 の滑ら力 (Smoothness of cart ι丄 age surface) 、 軟骨表面、 充填度 (Cartilage surface, degree of filling) 、 軟骨の色、 新生軟 骨の不透明さ、 透明性 (color of carti lage, opacity or translucency of the neocarti lage) の全ての項目において優れていた。
Histologicalの評価項目を見ると、 精製アルギン酸を用いた、 D ) 群、 および E ) 群は、 特に、 支配的な組織の性質 (Nature of predominant tissue) 、 表面 の秩序 (surface regularity) 、構造的な完全性、均質性 (Structural integrity, homogeneity) 、 厚さ (Thicknessノ 、 周囲の軟骨への結合 (Bonding to adjacent carti lage) 、 周囲の軟骨における変性変ィ匕 (degenerative changes in adjacent carti lage) 、 炎症反応 (Inflammatory response) の項目にぉレヽて、 食品グレー ドアルギン酸を用いた B ) 群、 C ) 群を上回る高スコアであった。
以上より、 D ) 群、 E ) 群は、 硝子軟骨、 タイプ IIコラーゲン、 軟骨下骨の形 成など、 軟骨損傷における軟骨細胞、 軟骨組織の形成が極めて良好であった。 線 維軟骨の形成はほとんど見られなかつた。
精製アルギン酸は新生した組織のホスト組織への融合性がよく、 周囲の軟骨に おける変性や炎症反応が少なく、 生体親和性が高いことが分かる。
精製アルギン酸群 D) 群、 E ) 群についての機械的強度測定の結果を図 8に示 した。
精製アルギン酸群についての機械的強度測定の結果、 正常な軟骨組織のヤング 係数の 1 0に対して、 E ) 精製アルギン酸 +細胞あり群は 8と、 ほぼ、 損傷のな い正常な状態にまで、 強度の回復が見られた。 このことから、 細胞を包埋した本 発明の組成物は、 機械的強度に優れ、 強度のある硝子軟骨が再生し、 軟骨下骨の 形成も良好であることが裏付けられた。
[実施例 2 ]
精製アルギン酸ナトリゥムの分子量分布測定
( 1 ) 方法
精製アルギン酸ナトリウムの分子量分布測定を、 以下の条件にて、 ゲルろ過ク 口マトグラフィー (Gel Fi ltlation Chromatography) により行った。
カラム: TSKgel GMPWxl 2本 + TSKgel G2500PWxl 1本 (東ソ一株式会社 製) (直径 7. 8mm X 300mm X 3本)
カラム温度: 40°C
溶離液: 200mM 硝酸ナトリゥム水溶液
試料濃度: 0. 05%
流速: 1. OmL/min
注入量: 200 / L
検出器: R I (示差屈折計)
標準物質:プルラン、 グ /レコース (分子量 160万、 78. 8万、 40. 4万、 21. 2万、 11. 2万、 4. 73万、 2. 28万、 1. 18万、 5900、 180)
( 2 ) 結果
[表 1 ]
Figure imgf000034_0001
( 3 ) 考察
実施例 1のうさぎ軟骨修復モデルにぉレ、て使用した精製アルギン酸ナトリウム の重量平均分子量は、 上記方法による測定では 1 7 0万であった。 実施例 1に示 したように、 当該アルギン酸は、 細胞あり、 なしの両方でうさぎ軟骨修復モデル において硝子軟骨再生効果が認められた。 一方で、 文献 3では、 低エンドトキシ ンアルギン酸(FMC Biopolymer社、 Pronova™ L V G、 現 Pronova™UP LVG)を用い て同様の実験を行っているが、 細胞を含有させずアルギン酸のみを軟骨欠損部に 適用した場合は、 線維軟骨が形成されることが開示されている。 なお、 Pronova™ L V Gを滅菌した製品が Pronova™ SLG20であり、 その重量平均分子量は、 上記 方法による測定では、 4 4万であった。 Sea Matrix™と Pronova™は、 低エンドト キシンアルギン酸であるという点では共通しているが、 両者のアルギン酸は、 分 子量の点で相違があり、 この相違が軟骨再生効果の差異に繋がっているものと考 えられる。 粘度はアルギン酸の濃度により調節が可能であるが、 異なる濃度のァ ルギン酸ゲル (0. 5〜4%)に軟骨細胞を包埋してマウス皮下に移植し、 軟骨形成を 確認した実験にぉレ、て、 アルギン酸の濃度は軟骨形成効果に影響しなかつたとの 報告 める (Keith T. Paige et al, "De Novo Carti lage Generation Using Calcium Alginate-Chondrocyte Constructs , Plastic and Reconstruct ive Surgery Vol. 97 : 1996 p. 168-178) 。 したがって、 Sea Matrix™と Pronova™の両アルギン酸の 軟骨再生効果の差異は、 分子量に起因するものと考えられる。 すなわち、 低ェン ドトキシンアルギン酸を用いることにより、 周囲の軟骨における変性や炎症反応 が少なく、 生体親和性の高い組成物とすることができるが、 それに加えて高分子 量のアルギン酸とすることにより、 細胞を包埋しない場合においても硝子軟骨を 再生できる、 軟骨再生効果に非常に優れた軟骨再生用または治療用組成物とする ことができることがわかった。 分子量としては、 重量平均分子量で少なくとも 5 0万以上、 好ましくは 6 5万以上の低エンドトキシンアルギン酸が軟骨再生に有 用であり、 より好ましくは 1 0 0〜 2 0 0万、 特に 1 5 0〜 2 0 0万程度の分子 量のものが好適であることがわかった。
[実施例 3 ]
ゥサギ変形性関節症モデル (前十字靭帯 (A C L ) 切除モデル)
( 1 ) 方法
メス日本白うさぎ (Japanese white rabbit;体重 2 . 6〜2 . 9 k g ) を用いて 両膝関節に対し、 Vignon Eらの方法に準じて O Aモデルを作成した (Vignon E,
Bejui J, Mathieu P, Hartmann JD, Vi l le G, Evreux JC, et al. Hi stological carti lage changes in a rabbit model of osteoarthritis. J Rheumatol
1987 ; 14 (Spec No): 104-6) 。 以下の 4群について各 3匹 ( 6膝) を用意した。 A) コントロール群 (生理食塩水投与) 、
B ) 1 %ヒアル口ン酸ナトリゥム溶液投与群(分子量約 9 0万、粘度約 2300 mPa · s)
C ) 1 %精製アルギン酸ナトリゥム溶液投与群 (分子量約 1 7 0万、 粘度約 500 mPa · s)
D) 2 %精製アルギン酸ナトリゥム溶液投与群 (分子量約 1 7 0万、 粘度約 5000mPa · s)
B ) 〜D ) の溶液は生理食塩水にて作成した。 C ) 〜D ) の精製アルギン酸ナ トリウム
は、 実施例 1で用いている精製アルギン酸ナトリウム ( (株) キミ力一 (株) 持 田インターナショナル、 Sea Matrix (滅菌) 、 製造番号 B5Y01) と同一である。 前十字靭帯切除手術後、 4週目、 5週目、 6週目、 7週目、 8週目に、 上記 A) 〜D) の各溶液を、 関節腔内に投与した (週 1回、 計 5回投与) 。 投与は、 2 7 G針を用い、 膝蓋骨腱を貫通させ、 1回あたり 0 . 3 m LZ膝を注入した。 9週 目にゥサギを安楽死させ、 膝関節組織標本を取得した。 感染、 異物反応などの炎 症はすべての膝で認めなかった。
( 2 ) 結果
(全体観察)
肉眼で膝関節 (大腿骨および脛骨の膝関節軟骨) 外観全体を観察した。 結果を 図 9に示す。 A群 (生理食塩水投与) では肉眼的に軟骨欠損、 骨棘などの変形性 関節症の所見を多く認めた。他の群では A群に比較して軟骨損傷の程度(大きさ、 深さ) が軽かった。 肉眼的所見をスコア化しても同様の結果であった。 (染色)
膝関節組織標本をパラホルムアルデヒ ドで固定し、脱灰ノ ラフィン固定した。 サフラニン - O染色により組織学的評価を行った。 結果を図 1 0に示す。 各図上 部は大腿骨側軟骨であり、 下部は脛骨側軟骨であり、 軟骨変性の変化は両側軟骨 において判定する。 A群 (生理食塩水投与) では軟骨基質の染色性の低下、 軟骨 表面の粗さを認めた。 B群 ( 1 %ヒアノレ口ン酸ナト リゥム溶液投与) では軟骨表 面は A群より平滑ではあるが、 染色性の低下を認めた。 C群 (1 %精製アルギン 酸ナトリウム溶液投与) および D群 (2%精製アルギン酸ナトリウム溶液投与) では、 軟骨表面は平滑であり、 A群および B群と比べ染色性の低下は軽度であつ た。 また軟骨表面にアルギン酸が残存していた。 以上より、 アルギン酸ナトリゥムの関節内注射は ACL切除 OAモデルにおいて、 軟骨変性を抑制し、 軟骨を保護する作用を示した。 変形性関節症の治療薬として 用いられている 1 %ヒアルロン酸ナトリゥム溶液投与と同等もしくはそれ以上の 効果が認められた。 また、 アルギン酸ナトリウムが軟骨表面に付着していたこと から、 アルギン酸ナトリウムは関節軟骨と親和性を示し、 軟骨表面を被覆 ·保護 していることが確認された。
[実施例 4]
ゥサギ変形性関節症モデル (前十字靭帯 (AC L) 切除モデル) における分子量 の異なるアルギン酸の治療効果の評価
(1) 方法
メス日本白色家鬼 (Japanese white rabbit;体重 2. 6〜2. 9 k g) を用いて 両膝関節に対し、 Vignon Eらの方法に準じて〇 Aモデルを作成した (Vignon E, Bejui J, Mathieu P, Hartmann JD, Ville G, Evreux JC, et al. Histological cartilage changes in a rabbit model of osteoarthritis. J Rheumatol 1987 ;14 (Spec No) : 104- 6) 。 以下の 5群について各 5匹 (1 0膝) を用意した。
A) コントロール群 (生理食塩水投与) 、
B) 1 %ヒアルロン酸ナトリゥム溶液投与群(ARTZ (登録商標) 、科研製薬 (株)、 分子量約 9 0万、 粘度約 2300 mPa · s)
C) 2%精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (Pronova™ SLM2。、 FMC Biopolymer 社、 分子量約 4 0万)
D) 2%精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 ( (株) キミ力製、 滅菌、 分子量 約 1 0 0万) E ) 2 %精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (Sea Matrix (滅菌) 、 (株) キ ミカ製、 分子量約 1 7 0万)
C ) 〜E ) の溶液は生理食塩水にて作成した。
前十字靭帯切除手術後、 4週目、 5週目、 6週目、 7週目、 8週目に、 上記 A) 〜E ) の各溶液を、 関節腔内に投与した (週 1回、 計 5回投与) 。 投与は、 2 7 G針を用レ、、 膝蓋腱を貫通させ、 1回あたり 0. 3 m LZ膝を注入した。 9週目 にゥサギを安楽死させ、 膝関節組織標本を取得した。 感染、 異物反応などの炎症 反応はすべての膝で認めなかった。 ( 2 ) 結果
(全体観察)
肉眼で膝関節 (大腿骨および脛骨の膝関節軟骨) 外観全体を観察した。 軟骨表 面の損傷の程度を評価するのに、 Choji SHIMIZUらの方法に準じて india inkで 染色しスコア化を行った (J Rheumatol Vol. 25, ppl813- 1819, 1998) 。 肉眼的所 見を図 1 1に示す。 india inkの染色では、 軟骨損傷部と正常軟骨の境目が着色 する。 A群 (生理食塩水投与) では肉眼的に深く広範な軟骨欠損、 骨棘などの変 形性関節症の所見を多く認めた。 他の群では A群に比較して軟骨損傷の程度 (大 きさ、 深さ) が軽かった。 肉眼的所見をスコア化した結果を図 1 2に示す。 膝関 節について、 大腿骨内側顆 (Medial Femoral Condyle: MFC) 、脛骨内側顆 (Medial Tibial Plateau: MTP) 、 大腿骨外側顆 (Lateral Femoral Condyle: LFC) 、 脛骨 外側顆 (Lateral Tibial Plateau: LTP) の 4箇所の観察を行った。 いずれの部位 においても、 B〜E群は A群に比較して軟骨損傷の程度が軽かった。 また、 軟骨 損傷の程度は、 B群および C群に比べ、 D群および E群にて軽度な傾向が認めら れた。アルギン酸の分子量の違いにより、軟骨変性変化抑制効果'軟骨保護効果 · 軟骨修復効果に差があると考えられた。
(プロテオダリカン染色)
膝関節組織標本をパラホルムアルデヒ ドで固定し、脱灰ノ ラフィン固定した。 サフラニン一〇染色により組織学的評価を行った。 結果を図 1 3に示す。 各図上 部は大腿骨側軟骨であり、 下部は脛骨側軟骨であり、 軟骨変性の変化は両側軟骨 において判定する。 A群 (生理食塩水投与) では軟骨基質の染色性の低下、 軟骨 表面の粗さを認めた。 B群 (1 %ヒアルロン酸ナトリウム溶液投与) では軟骨表 面は A群より平滑ではあるが、 染色性の低下を認めた。 アルギン酸ナトリゥム溶 液投与群 (C〜E群) では、 軟骨表面は平滑であり、 A群および B群と比べ染色 性の低下は軽度であった。 また軟骨表面にアルギン酸が付着していた。
(病理組織総合評価)
肉眼的観察、 染色による観察の総合的な評価として、 Toshiyuki KIKUCHIらの 方法に準じたスコア化を行い、 投与薬物の効果を評価した (Osteoarthritis and Cartilage Vol. 4, pp99- 110, 1996) 。 大腿骨内側顆について、 以下の 8項目につ いて各 4段階評価し、 合計点を変形性関節症病変スコアとした。
( 1 ) 軟骨表層の消失、 (2 ) 軟骨びらん、 (3 ) 線維化 *亀裂、 (4 ) 可染 色性プロテオダリカンの消失、 (5 ) 軟骨細胞の配列の乱れ、 (6 ) 軟骨細胞の 消失、 (7 ) 軟骨下骨の消失、 (8 ) 軟骨細胞クラスターの形成。
有意差検定は群間は AN0VAを行い、 その後各群間の比較は post hoc testにて p<0. 05を有意とした。
結果を図 1 4に示す。 B〜E群は、 A群に対し、 変形性関節症病変スコアが有 意に低かった。 また、 高分子量アルギン酸投与群 (D群、 E群) では、 ヒアルロ ン酸投与群 (B群) よりも優れた効果が認められたが、 低分子量アルギン酸投与 群 (C群) はヒアルロン酸投与群と同等程度であった。 以上より、 アルギン酸ナトリゥムの関節内注射は ACL切除 0Aモデルにおいて、 軟骨変性変化を抑制し、 軟骨を保護する作用を示した。 変形性関節症の治療薬と して用いられている 1 %ヒアルロン酸ナトリゥム溶液投与と同等もしくはそれ以 上の効果が認められた。 特に、 高分子量アルギン酸は、 ヒアルロン酸よりも優れ た治療効果を示した。なお、 3種のアルギン酸は粘度の点での差違も存在するが、 ヒアノレロン酸より粘度の低いアルギン酸でもヒアルロン酸と同等以上の効果が認 められていることから、 治療効果の差は粘度によるものではなく、 物質の違いお よび分子量の違いによるものと考えられる。
今回の ACL切除 OAモデルでは、 ACL切除後 4週目より薬物の投与を開始した。 従って、 薬物投与群で認められた変形性関節症病変スコアの低下は、 軟骨変性変 化の抑制、 軟骨保護による、 病変進行の抑制効果に加え、 既に発生した損傷に対 する軟骨修復作用が合わさった結果であると考えられる。 本実験の参考とした、 上述の Toshiyuki KIKUCHIらの論文では、 ACL切除後 4週目には、 生理食塩水投 与群では OAスコアが 20〜25に達するとされている。 本実験では、 ACL切除後 4 週目より薬剤の投与を開始しているので、 OAスコアが 20〜25程度の状態から薬 剤投与を開始した結果、薬剤の効果により軟骨の状態が改善して OAスコアが低下 している可能性が考えられる。 また、 本評価系では、 正常関節のスコアは 8とな るので、 E群 (分子量 1 7 0万のアルギン酸) における O A平均スコア (11. 3) は、 正常関節に近い、 非常に良好なスコアであると言える。 [実施例 5 ]
アルギン酸の分子量測定手法の検討
天然物由来の高分子物質の分子量測定では、 測定方法により値に違いが生じう ることが知られている。 ASTM F2064-00 (ASTM International発行 (2006) ; 米 因材料試験協会 (American Society for Testing and Materials) は、 工業材料 規格および試験法規格の国際標準化 ·規格設定機関である)では、 SEC- MALLS (Size Exclusion Chromatography with Multiple Angle Laser Light scattering Detection)による測定が推奨されている。 そこで、 実施例 4で用いたアルギン酸 ナトリゥムについて、 SEC-MALLSと実施例 2に記載のゲルろ過クロマトグラフィ 一による測定法との比較を行った。 なお、 SEC-MALLSは、 ゲルろ過クロマトダラ フィ一に多角度光散乱検出器 (MALLS) を併用した測定法である。
( 1 ) 方法
ゲルろ過ク口マトグラフィ一による測定は、 実施例 2と同一の方法で行った。
SEC-MALLSによる測定は、 以下の条件にて行った。 多角度光散乱検出器: Wyatt Technology DAWN HELEOS
カラム: Shodex SB-806M 2本 (昭和電工株式会社製)
溶離液: 200mM 硝酸ナトリゥム水溶液
流速: 1. OmL/min
( 2 ) 結果
[表 2 ]
Figure imgf000041_0001
AL170、 AL100、 AL40は、 実施例 4で用いた精製 (低エンドトキシン) アルギン酸 ナトリゥムと同一である。
AL170: (株) キミカー (株) 持田インターナショナル、 Sea Matrix (滅菌) 、 1 % 粘度約 500 mPa . s
AL100 : (株) キミ力製、 滅菌、 1 %粘度約 100 mPa · s
AL40: FMC Biopolymer社、 Pronova™ SLM2。、 1 %粘度約 30raPa · s
( 3 ) 考察
表 2に示すように、 3種のアルギン酸塩は、 SEC-MALLSにおける分子量は、 差 異があるとは明確には言えない範囲の差し力、認められず、 ゲルろ過クロマトグラ フィ一による測定結果とは大きな違いがあった。 実施例 4に示すように、 用いた 試料間には薬理効果において明確な差があったことから、 ゲルろ過クロマトグラ フィ一による分子量のほう力 SEC-MALLSによる分子量よりもアルギン酸塩の治 療効果との関連性が高く関節疾患治療用組成物に用いるアルギン酸塩の、 好適な 分子量範囲を特定するパラメーターとしては、 ゲルろ過クロマトグラフィ一によ る分子量が適していることがわかった。
[実施例 6 ]
ラッ卜の実験的関節炎疼痛に対するアルギン酸の効果
( 1 ) 方法
ラットの膝関節内に尿酸ナトリゥムの針状結晶(MSU) を注入して誘発させた関 節炎では、 疼痛のため歩行異常を呈する。 Shizuhiko IHARA らの方法 (Folia Pharmacol, japon. , Vol. 100, ρρ359- 365 (1992) ) に準じて、 MSU投与ラット実験 的関節炎疼痛モデルを作成し、 アルギン酸ナトリゥムの関節内投与の効果を検討 した。
Crl :CD系雄性ラットを 5週齢で購入し、 1週間の馴化後実験に供した。 麻酔下 でラットの右膝関節内に 5. 0%MSU生理食塩液懸濁液を 0. 05mL注入し、 2、 4、 6 および 24時間後に歩行状態を観察した。 歩行状態は正常歩行 (0点)、 軽い跛行 (1点)、 中程度の跛行 (2点)、 つま先立った歩行 (3点) および 3足歩行 (4点) の 5段階のスコアで評価した。 以下の 5群について各 10匹を用意した。
A) コントロール群 (生理食塩水投与) 、
B ) 1 %ヒアルロン酸ナトリゥム溶液投与群(ARTZ (登録商標) 、科研製薬 (株)、 分子量約 9 0万)
C ) 2 %精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 ( (株) キミ力製、 滅菌、 分子量 約 1 0 0万)
D) 1 %精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (Sea Matrix (滅菌) 、 (株) キ ミカ製、 分子量約 1 7 0万)
E ) 2 %精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (Sea Matrix (滅菌) 、 (株) キ ミカ製、 分子量約 1 7 0万)
各溶液 50 μ Lを、 MSU注入の 1時間前に同関節部位に投与した。
( 2 ) 結果および考察
歩行状態スコアの経時的変化を図 1 5に示す。 1 %ヒアル口ン酸ナトリウム溶 液投与群 (B群) および 2%アルギン酸ナトリゥム溶液投与群 (C群、 E群) の歩 行状態スコアは、対照群(A群)に対し有意に低く、疼痛抑制効果が認められた。 分子量約 1 7 0万のアルギン酸ナトリゥムにおける 1 %溶液と 2 %溶液の比較で は、 濃度依存的な疼痛抑制効果が認められた (D群、 E群)。 また、 分子量 1 0 0 万と 1 7 0万の 2 %アルギン酸ナトリゥム溶液では、粘度がそれぞれ約 300mPa ' s および約 5000mPa ' sと異なっているが、 同等の疼痛抑制効果を示した。
M S Uは関節内において、 滑膜細胞や好中球に直接または間接的に作用し、 サ ィ トカインなどの産生を介して関節炎を発症させると考えられている (上記 Shizuhiko IHARAら論文)。 すなわち、 M S Uにより炎症反応が誘発されその結果 として疼痛を引き起こす。 アルギン酸ナトリウム溶液は、 該モデルにおいて疼痛 抑制効果を示し、 変形性関節症治療薬および慢性関節リウマチにおける関節痛抑 制薬として用いられているヒアルロン酸ナトリゥムと同等の効果が認められた。 アルギン酸の 1価金属塩は、 炎症および疼痛を抑制する効果を有することが確認 され、 変形性関節症、 肩関節周囲炎等の治療薬として有用であり、 関節リウマチ における関節疼痛への適用も可能であると考えられた。
また、 分子量 4 3万のアルギン酸ナトリゥム ((株) キミ力製、 滅菌) では、 分 子量 1 0 0万のアルギン酸ナトリゥムよりも疼痛抑制効果が弱い傾向が認められ た。 アルギン酸の分子量の違いにより疼痛抑制効果に差があると考えられた。 [実施例 Ί ]
ゥサギ肩腱板断裂モデルにおけるアルギン酸関節内投与の効果
( 1 ) 肩腱板断裂モデルの作製
日本白色家兎を用レ、、肩腱板断裂モデルを作製した。塩酸ケタミンを使用した全 身麻酔下に、両肩関節の毛刈後、滅菌操作で肩関節を後方アプローチにて展開し た。 Omovertebral muscleを切離し、 両側棘下筋腱とその上腕骨頭側の腱付着部 に 10 X 7 讓の欠損部を作成した。 右肩関節内に 2 %精製アルギン酸ナトリゥ ム溶液 (Sea Matrix (滅菌)、 (株) キミ力製、 分子量約 1 7 0万) 0. 3 mLを注 入した。 左肩関節内にはコントロールとして生理食塩水 (大塚製薬) 0. 3mL を 同様の手技にて注入した。術後、両側上肢の固定は行わず飼育ケージの中での自 由に運動させた。 手術後、 週 1回、 5週間 (計 5回)、 右肩へのアルギン酸溶液 投与、左肩への生理食塩水投与を継続した後に、ペントバルビタールの大量静脈 内投与により安楽死させ、 肩関節組織標本を取得した。 (2) 結果
肉眼で上腕骨骨頭部を観察したところ、 コント口ール群では腱断裂部に沿った 部位に高度な軟骨欠損が認められたが、 アルギン酸投与群では明らかな軟骨損傷 は認められなかった (図 16)。 アルギン酸ナトリゥムは軟骨保護効果を示し、軟 骨損傷の発生ならびに進展を抑制した。
[実施例 8 ]
ゥサギ変形性関節症モデル (前十字靭帯 (ACL) 切除モデル) の膝関節摩擦係 数の測定
(1) 方法
実施例 4と同様の方法でゥサギ OAモデル作製し、 1 %ヒアノレロン酸ナトリウ ム溶液 (ARTZ (登録商標) 、 科研製薬 (株)、 分子量約 90万、 粘度約 2300 mPa - s)を投与した OA膝関節標本(n=4)と、 2%精製アルギン酸ナトリゥム溶液((株) キミ力製、滅菌、分子量約 100万)を投与した OA膝関節標本(n=4)を取得し、 Tanaka. E.らの方法 (J Dent Res. 2004 May ;83 (5) :404-7) に準じて膝関節摩擦 係数を測定した。 各薬剤の投与は実施例 4と同様に行い、 前十字靭帯切除手術後 9週目にゥサギを安楽死させ、膝関節標本を取得した。測定は、膝屈曲角 30度、 荷重 1. 8 k g、測定時間 1 20秒で各標本 5回行った。対照群は正常関節(η=1) とした。 (2) 結果
アルギン酸を投与した OA膝関節標本では、 ヒアルロン酸を投与した OA膝関 節標本より有意に低い摩擦係数を示した (図 1 7) 。 本来、 正常関節の摩擦係数 は低い数値を示すが、 OAの病態が進むと摩擦係数が増加し、 摩擦係数の増加が さらに組織の破壊を促進する。 アルギン酸を投与した OA膝関節標本において摩 擦係数が低いのは、 O Aの病態が軽度であり、 組織が良い状態に保たれているこ とを反映していると考えられた。 すなわち、 実施例 4における肉眼的所見および 組織学的評価において観察された組織状態が、 膝関節摩擦係数に反映されている ものと考えられた。
[実施例 9 ]
ラット · コラーゲン誘発関節炎に対するアルギン酸関節内投与の効果
コラーゲン誘発関節炎モデル (CIA) は、 病態がヒ 卜の関節リゥマチ (RA) と酷 似しており、 関節リウマチのモデルとして多用されている。 ラット ' コラーゲン 誘発関節炎モデルを作製し、 アルギン酸ナトリゥムの関節內投与の効果を検討し た。
( 1 ) モデル動物の作製
10週齢の DA/Slc (SPF)雄性ラットを購入し、 1週間の馴化の後実験に供した。 ゥ シ Π型コラーゲン (コラーゲン技術研究会) を 0. Olmol/L酢酸水溶液に 1. 5mg/mL となるように溶角 ¥し、 等量の Freund' s incomplete adjuvant (Difco) を用いて 乳濁液を作製した。 この乳濁液をラットの背部皮内 4〜6力所に合計 0. 4mL (コラ 一ゲン量: 300μ§) 投与 (感作) し、 関節炎を誘発した。 ( 2 ) 被験物質の投与
以下の 5群について各 1 0匹を用意した。
Α) コントロール群 (生理食塩液投与)
Β ) 1 %ヒアルロン酸ナトリゥム溶液投与群(ARTZ (登録商標) 、科研製薬 (株)、 分子量約 9 0万)
C ) 2 %精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 ( (株) キミ力製、 滅菌、 分子量 約 1 0 0万)
D ) 1 %精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (Sea Matrix (滅菌) 、 (株) キ ミカ製、 分子量約 1 7 0万) E ) 2 %精製アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (Sea Matrix (滅菌) 、 (株) キ ミカ製、 分子量約 1 7 0万)
各投与物質の投与液量はいずれも 0. 05 niL/ratとし、 ImL注射筒及び 26G注射針 を用いて動物の左後肢膝関節腔内に投与した。投与回数は 1日 1回、感作後 0 (コ ラーゲン投与日)、 5、 10、 15、 20日の 5回投与した。
( 3 ) 関節炎発症の肉眼的観察
感作後毎日, 下記に示した基準により, 左後肢足部を肉眼的に観察し, 関節炎 発症の有無及びその程度を評価した。
スコア 0 : Normal
スコフ 1 : Redness is seen.
スコア 2 : Redness and sl ight edema are seen at the toes.
ス: =iァ 3 : Edema extends from the toes to the full length of the paw スコア 4 : Severe edema is seen.
スコア 5 : Deformation of the joint is seen. 結果を図 1 8に示す。コント口ール群では関節炎の急激な発症が感作後 14日よ り認められ, 関節炎の程度は 25日まで増強した。 感作後 25日目までに、 全ての 群で同等の発症度が得られたが、 ヒアルロン酸投与群 (B群) およびアルギン酸 ナトリウム溶液投与群 (C、 D、 E群) ではコントロール群に比べ発症が遅延す る傾向が認められた。 遅延の程度は、 ヒアルロン酸投与群 (B群) よりアルギン 酸ナトリゥム溶液投与群(C、 D、 E群) において強く認められた。被験物質は、 関節における炎症を抑制している可能性が考えられた。 ( 4 ) 病理組織学的評価
感作後 25日に, 動物を安楽死させ, 左後肢膝関節組織を摘出し、 ホルマリン液 固定し、 10% EDTA水溶液にて脱灰後、 パラフィン固定した。 Hematoxyl ine eosin 染色及び Safranin O染色を行い、 組織学的評価を行った。 コラーゲン関節炎の評 価項目及び評価基準に従って、 各項目を変化なし (評点 0) 、 軽微 (評点 1) 、 軽 度 (評点 2) 、 中等度 (評点 3) 、 高度 (評点 4) の 5段階で評価した。 滑膜につ いて、 炎症細胞浸潤、 滑膜細胞増生、 肉芽組織形成、 線維化を観察し、 評点化し た結果を図 1 9に示す。 膝蓋骨について、 関節軟骨表面へのパンヌス形成 (滑膜 増生を含む) 、 関節軟骨の破壊 (変性、 線維化を含む) 、 骨の破壊 (吸収) 、 サ フラニン 0染色性低下 (プロテオダリカンの減少) を観察し、 評点化した結果を 図 2 0に示す。 骨棘形成 (反応性類骨形成、 骨膜性骨新生) の観察は、 最も骨棘 が形成されやすい大腿骨外側顆を対象とした。 結果を図 2 1に示す。 有意差検定 は、 Mann- Whitneyの U検定により行った。
滑膜において、 アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (C、 D、 E群) は、 コント ロール群に対し、 有意な滑膜細胞増生抑制効果、 肉芽組織形成抑制効果、 ならび に線維化抑制効果を示した。 また、 高分子量のアルギン酸のほうがより強い効果 を示した。
膝蓋骨において、 アルギン酸ナトリウム溶液投与群 (C、 D、 E群) は、 パン ヌス形成、 関節軟骨の破壊、 ならびに骨の破壊の項目において、 抑制傾向を示し た。
大腿骨外側顆において、 アルギン酸ナトリゥム溶液投与群(C、 D、 E群) は、 骨棘形成の抑制傾向を示した。 また、 高分子量のアルギン酸のほうがより強い効 果を示した。
関節リウマチの発症には、 滑膜の炎症 ·異常増殖と、 活性化 T細胞による過剰 な免疫応答が関与しており、 その結果として関節組織の破壊が進行するといわれ ている。 アルギン酸ナトリウム溶液は、 コラーゲン誘発関節炎モデル動物におい て、 関節内投与により、 滑膜組織の変性を強力に抑制した。 また、 骨および軟骨 の破壊 ·変性に対しても抑制傾向を示した。 関節リゥマチにおける関節痛の治療 に用いられているヒアルロン酸ナトリゥム溶液と比較して、 優れた組織変性抑制 効果が認められた。 アルギン酸塩溶液の関節内注入により、 組織病変の進行の抑 制ならびに改善といった、関節リウマチの治療効果を得られるものと考えられた。 産業上の利用可能性 本発明の関節疾患治療用組成物は、 液体状態で関節内に注入することで、 軟骨 の修復効果、 軟骨変性変化の抑制効果、 軟骨保護効果、 関節組織の炎症を抑制す る効果、 および Zまたは関節組織の炎症による疼痛を抑制する効果、 滑膜組織の 変性抑制効果、 および Zまたは骨軟骨破壊抑制効果を有し、 関節疾患の治療効果 を発揮する。 特に、 変形性関節症の治療、 肩関節周囲炎の治療、 関節リウマチに おける関節痛の緩和、 関節リゥマチの治療に有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 .低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有することを樹敫と し、 関節内に注入投与する、 関節リウマチ治療用糸滅物。
2.低エンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有することを糊敷と し、 関節内に注入投与する、 関節リウマチにおける潮^ II哉変 制用糸滅物。
3.低ェンドトキシンアルギン酸の 1価金属塩を有効成分として含有することを糊教と し、 関節内に注入投与する、 関節リウマチにおける関節破灘制用滅物。
4. 細胞を含有しないことを特徴とする、 請求項 1ないし 3のいずれか 1項に記 載の組成物。
5 . アルギン酸の 1価金属塩の硬化剤を含有しないことを特徴とする、 請求項 1 ないし 4のレ、ずれか 1項に記載の糸滅物。
6. 編己低ェンドトキシンアルギン酸の 1価^ 塩は、ゲルろ過ク口マトグラフィ一に おける重量平均分子量が 5 0万以上であることを |教とする、請求項 1ないし 5の レ、ずれか 1項に記載の糸滅物。
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