(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質された組織マトリックスを調製するための方法において、
コラーゲン系の皮膚組織マトリックスを選択することと、
前記組織マトリックスを、陽イオン性抗菌剤を含有する非変性的な水性溶液に接触させること、とを含み、前記抗菌剤は、前記マトリックスに受動的吸着によって架橋結合することなく結合することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記水性溶液が非変性的であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記組織マトリックスが、無細胞組織マトリックスを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法において、前記組織マトリックスが、ブタ皮膚マトリックスを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法において、前記抗菌剤が、塩化ベンゼトニウム、クロルヘキシジン、塩化ベンザルコニウム、銀、ポリ−ヘキサ−メチレン−ビグアニド塩酸、陽イオン性ペプチド、キトサン、又は第四級アンモニウム化合物のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法において、前記組織マトリックスが、前記抗菌剤の結合中に架橋結合も変性もされないことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法において、前記抗菌剤が、前記組織マトリックスへの結合によって、共有結合的に修飾されないことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法において、前記組織マトリックスが、前記抗菌剤の結合の後に、少なくとも２週間、抗菌特性を保持することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法において、前記組織マトリックスを放射に曝すことを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記放射が、Ｅ−ビーム放射であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法において、非変性的水性溶液中に配置される場合、前記抗菌剤が、前記組織マトリックスに結合されたままで残ることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法において、前記組織マトリックスがＰＢＳ中に配置される場合、前記抗菌剤が、前記組織マトリックスに結合されたままで残ることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記組織マトリックスがＰＢＳ中、室温で２週間配置される場合、前記結合された抗菌剤が、その活性の９５％以上を保持することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、前記組織マトリックスがＰＢＳ中、室温で２週間配置される場合、前記結合された抗菌剤が、その活性の７５％以上を保持することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法において、前記組織マトリックスを陽イオン性抗菌剤を含有する水性溶液に接触させることが、前記組織マトリックスを水性溶液に、室温で４時間接触させることを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１０年８月２６日に出願され、参照により本明細書に組み込まれる、米国仮特許出願第６１／３７７，１８２号明細書への優先権を主張するものである。
【０００２】
本開示は、組織マトリックスに関し、より具体的には抗菌剤を組み込んだ組織マトリックスの調製方法及びこの方法により調製された組織マトリックスに関する。
【０００３】
種々の組織由来のマトリックスは、疾的又は損傷した組織及び器官を再生、修復させ、又は他の処置を加えるために用いられる。このようなマトリックスとしては、未処理組織移植片及び／又は無細胞組織又は再構成無細胞組織（例えば、細胞の接種を含む又は含まない、皮膚、腸、又は他の組織からの無細胞組織マトリックス）が挙げられる。多くの移植された異質体と同様に、外科的用途におけるこのような材料の使用後に感染が起こり得る。
【０００４】
抗菌活性が増加した組織マトリックスの生成は、移植片感染の速度を低減し、かつ手術後の成功の可能性を増加し得る。したがって、抗菌剤を組織マトリックスに結合することによって生物学的材料を生成するための方法が提供されている。加えて、このような方法によって生成される組織マトリックスもまた提供されている。
【０００５】
ある実施形態によると、組織マトリックスを調製するための方法が提供されている。この方法は、コラーゲン系組織マトリックスを選択すること及びこの組織マトリックスを陽イオン性抗菌剤を含有する水性溶液に接触させることを含み、この抗菌剤は、受動的吸着によってマトリックスに安定して結合する。ある実施形態では、長期間、室温で生理学的緩衝液中に配置される場合、この抗菌剤は、マトリックとの結合を維持する。
【０００６】
ある実施形態では、組織マトリックスが提供されている。このマトリックスは、コラーゲン系組織マトリックスを選択すること及びこのマトリックスを陽イオン性抗菌剤を含有する水性溶液と接触させることによって調製された組織マトリックスを含み、この抗菌剤は、受動的吸着によって、マトリックスに安定して結合される。
【０００７】
ある実施形態では、組織マトリックスが提供されている。このマトリックスは、コラーゲン系組織と、受動的吸着によってマトリックスに安定して結合されている少なくとも１つの陽イオン性抗菌剤とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施例１に記載されるある実施形態による、種々の組織マトリックスのインビボの組織応答を比較するチャートである。
【図２】図２Ａ及び２Ｂは、実施例１に記載されるある実施形態による、動物に移植後の種々の組織マトリックスの組織学的切片である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、実施例３に記載される種々の組織マトリックスの抗菌活性を比較するチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
参照が、本開示による特定の例示的実施形態に対して詳細になされ、その特定の実施例が、添付の図面に図示されている。可能な限り、同一の参照番号は、同一又は同様な部分を指すために図面全体を通して用いられる。
【００１０】
本出願では、別に特記しない限り、単数の使用は複数を包含する。本出願では、別に特記しない限り、「又は」の使用は、「及び／又は」を包含する。更に、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」並びに「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」及び「含まれる（ｉｎｃｌｕｄｅｄ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」若しくは「含まれる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」などの他の形態の使用は、限定的ではない。本明細書に記載されるいかなる範囲も、終点及び終点間の全ての値を包含すると理解されたい。上記の利益及び利点は、１つの実施形態に関連し得るか又は複数の実施形態に関連し得ることを理解されたい。任意選択的に、上記の例示及び実施形態のいずれかの態様は、記載された他の例示のいずれかの態様と組み合わされて、匹敵する又は異なる特徴を有し並びに同一又は異なる問題に対処する更なる例示を形作ることが可能である。
【００１１】
本明細書で用いられるセクションの見出しは、単に構成上の目的のためのものであり、記載されている主題を限定するものとみなされるべきではない。本出願で引用される全ての文献、又は文献の諸部分としては、限定されるものではないが、特許、特許申請書、論文、書籍、及び学術論文が挙げられるが、これらは、いずれかの目的で、それら全体が参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【００１２】
本明細書で使用するとき、「組織マトリックス」とは、コラーゲン含有マトリックスを含む動物組織に由来する材料を指す。このような組織マトリックスとしては、未処理組織、部分的又は完全に脱細胞膜化された組織、若しくは合成コラーゲン性マトリックス（例えば、懸濁された又は別様に処理された組織から形成される３−Ｄマトリックス）を挙げることができる。以下に更に記載されるように、好適な組織マトリックスは、無細胞であることができる。好適な組織マトリックスのいずれも、本明細書に記載されているように、組織が抗菌剤に安定して結合する限り、目的とされる移植部位に応じて使用され得る。抗菌剤の結合の安定性は、多くの方法で決定され得る。例えば、安定性を測定する１つの方法が、以下の実施例３に記載されていて、ここで、改変された組織マトリックスが、体温で１４日間、ＰＢＳ中で洗浄され、このような緩衝液が抗菌特性の損失をもたらすかどうかを決定する。
【００１３】
様々なヒト及び動物組織マトリックスが、患者を治療するためのマトリックスを生成するために用いられ得る。例えば、様々な組織マトリックスは、種々の疾患のために損傷した又は失われたヒト組織の再生、修復、増強、補強、及び／又は治療に利用可能であり、及び／又は構造的損傷（例えば、外傷、手術、委縮、及び／又は長期の摩耗及び変性からの）がつくられた。しかしながら、このような組織は、一般的に非侵襲的処置を用いて移植され、このような処置（例えば、切開、穿刺等を含む）は、患者の感染の素因になる可能性がある。加えて、移植と併せて用いられる組織マトリックス又は他の移植可能な装置（例えば、乳房移植片、ポリマーメッシュ等）を含む異質体は、手術後の感染の機会を増加させ得る。したがって、感染の機会を低減する無細胞組織マトリックスが望ましい。
【００１４】
ある実施形態によると、改変された組織マトリックスを調製するための方法が提供されている。この方法は、コラーゲン系組織マトリックスを選択し、この組織マトリックスを陽イオン性抗菌剤を含有する水性溶液と接触させることを含み、ここで、この抗菌剤は受動的吸着によってマトリックスに安定して結合する。この方法は、抗菌マトリックス又は組織マトリックスを化学的に改変する必要性を排除し、これによって、それぞれの部材の完全な機能性を保証する。ある実施形態では、組織マトリックスが提供されている。この改変した組織マトリックスは、コラーゲン系組織マトリックスを選択し、このマトリックスを陽イオン性抗菌剤を含有する水性溶液に接触させることによって調製された組織マトリックスを含み、ここで、この抗菌剤は受動的吸着によってマトリックスに安定して結合する。ある実施形態では、組織マトリックスが提供されている。このマトリックスは、コラーゲン系組織マトリックスと、受動的吸着によってマトリックスに安定して結合される少なくとも１つの陽イオン性抗菌剤とを含む。
【００１５】
様々な実施形態では、陽イオン性抗菌剤を適用するために用いられる溶液は、様々な異なる水性溶液を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、用いられる水性溶液は、非変性的である。非変性的条件は、抗菌剤がその陽イオン性特性を保持することを可能にし、このことが受動的吸着による結合を可能にする。この溶液は、抗菌剤が組織への結合に必要である正電荷を呈することも可能にせねばならない。この溶液はまた、組織マトリックスに適合性を有し、並びに永久的又は不可逆的損傷を誘導しないものでなければならない。一実施形態では、非変性的水性溶液は水である。様々な実施形態では、この溶液は、例えば、等張生理食塩水、ＰＢＳ、ＨＥＰＥＳ、又は他の好適な緩衝液を含む。
【００１６】
任意の好適な陽イオン性抗菌剤が、本開示の処理過程及び組織マトリックスで用いられ得る。ある実施形態では、抗菌剤は、少なくとも１つの塩化ベンゼトニウム、クロルヘキシジン、塩化ベンザルコニウム、及び硝酸銀を含む。他の実施形態では、抗菌化合物は、ポリ−ヘキサ−メチレンビグアニド塩酸を含む。いくつかの実施形態では、好適な抗菌化合物はまた、ナイシン、カテリシジン、及びアバエシンなどの陽イオン性ペプチドを含む。更なる好適な抗菌化合物としては、塩化メチルベンゼトニウム、塩化セタルコニウム、塩化ドファニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、及び臭化ドミフェンなどの第四級アンモニウム化合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、異なる抗菌剤の組み合わせが用いられ得る。抗菌剤の組み合わせの例としては、銀とクロルヘキシジン並びに種々の第四級アンモニウム化合物とクロルヘキシジンが挙げられる。
【００１７】
非変性水性溶液中の陽イオン性抗菌剤の量は、種々の濃度で調製され得る。特定濃度は、種々の因子に左右され得る。例えば、感染のリスクが他の場合よりも高い、いくつかの適用に関して、抗菌剤のより高い濃度が用いられてもよい。抗菌剤が多過ぎると組織に毒性又は他の悪影響を有する可能性がある、その他の場合には、より低い濃度が選択されてよい。
【００１８】
ある実施形態では、水又はＨＥＰＥＳ中の塩化ベンゼトニウムの濃度は、０．０２５％〜１．０％（ｗ／ｖ）又は０．０１％〜１．０％（ｗ／ｖ）の範囲であり得る。ある実施形態では、水又はＨＥＰＥＳ中のクロルヘキシジンの濃度は、０．００２％〜０．２％（ｗ／ｖ）の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、水又はＨＥＰＥＳ中の硝酸銀の濃度は、０．０００５％〜０．１％（ｗ／ｖ）の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、塩化ベンゼトニウムの濃度は、０．０５％、０．２５％、又は０．５％（ｗ／ｖ）又は少なくとも０．０５％、０．２５％、又は０．５％（ｗ／）である。いくつかの実施形態では、クロルヘキシジンの濃度は、０．００４％、０．０２％、又は０．１％（ｗ／ｖ）であるか、若しくは少なくとも０．００４％、０．０２％、又は０．１％（ｗ／ｖ）である。いくつかの実施形態では、硝酸銀の濃度は、０．００１％、０．００５％、又は０．０５％（ｗ／ｖ）であるか、若しくは少なくとも０．００１％、０．００５％、又は０．０５（ｗ／ｖ）である。他の実施形態では、塩化ベンザルコニウムの濃度は、０．０２％、０．１％、又は０．５％（ｗ／ｖ）であるか、若しくは少なくとも０．０２％、０．１％、又は０．５％（ｗ／ｖ）である。一態様では、開示された濃度は、少なくとも７日間にわたって有効である。別の態様では、この濃度は、少なくとも１４日間にわたって有効である。
【００１９】
一実施形態では、クロルヘキシジン、第四級アンモニウム化合物、キトサン、又は銀イオンなどの陽イオン性抗菌剤は、好適な濃度で水又は適切な溶媒に溶解される。次いで無細胞組織マトリックスが、抗菌溶液中に配置され、抗菌剤の所望の量の結合を可能にするのに十分な時間及び温度でインキュベートされる。例えば、ＨＥＰＥＳ又は水中に溶解された抗菌剤についての典型的インキュベーション時間は、室温で４時間である。インキュベーション後に、未結合の抗菌化合物が、次いでＨＥＰＥＳなどの緩衝液中での洗浄によって除去される。
【００２０】
マトリックスの抗菌特性を改善するための無細胞組織マトリックスの処理加工は、このようなマトリックスの生物学的特性に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、化学的架橋結合が抗菌剤をマトリックスに結合するために用いられ得るが、過剰の架橋結合は組織の生物学的特性を変更する可能性があり、したがって、移植される場合、所望の組織応答（例えば、特定の使用に応じる再生、再構築、強化、修復等）が抑制される。過剰の架橋結合はまた、使用される抗菌剤の抗菌活性に悪影響を及ぼし得る。更には、化学的架橋結合剤は、体内に一旦移植されると、患者に有害であり可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、本開示の方法は、化学的架橋結合を用いることなく、マトリックスに安定して結合されている、抗菌化合物を含有する無細胞組織マトリックスの産生を可能にする。コラーゲン性マトリックスは著しく改変されていないために、すなわち、架橋結合も変性もされていないために、このプロセスは細胞浸潤、血管再生、及び処置された組織の炎症によって判定されるような、インビボでマトリックスの固有の再生組織応答における不適切な変化を生じることはない。タンパク質の架橋結合又は変性は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）又はコラーゲナーゼ消化アッセイなどの多くの工程を用いて測定することができ、これらは架橋結合、変性、又は他のタンパク質異常による変化を示すことができる。
【００２１】
加えて、受動的吸着による抗菌化合物の組織マトリックスへの結合は、抗菌剤を実質的に改変させることはない。架橋結合などの結合の他の手段は、抗菌剤の改変を招くことがあり、変性的条件の使用によっても、抗菌剤の改変がもたらされ得る。これら改変により、効力の損失などの望ましくない結果がもたらされることもある。化学的架橋結合が、抗菌化合物をマトリックスに結合させるために必要がないことから、抗菌化合物は、結合プロセスによって許容できない程度に改変されることはなく、抗菌活性は保存される。
【００２２】
先に述べたように、移植可能な組織マトリックスは、手術中に又は他のいくらか非侵襲性の処置を用いて体内又は身体上に移植され得る。これらマトリックスによって保持される任意の抗菌特性が、手術後、大抵は１〜２週間の日和見感染に関する危険期間中に活性を維持することは有益である。一実施形態では、開示された方法から産生された組織マトリックスの得られた抗菌特性は、体内又は身体上の移植後のかなりの長期間にわたって活性である。例えば、様々な実施形態では、抗菌特性は、移植後少なくとも１週間、少なくとも２週間、少なくとも３週間、又は少なくとも１ヶ月間保持される。
【００２３】
開示された方法及び組織マトリックスは、様々な他の組織処理工程と併せて用いられることができる。例えば、移植可能な組織マトリックスは、典型的に処置され、無菌又は滅菌材料を産生する。したがって、様々な実施形態では、組織マトリックスは、組織病原菌を低減又は排除するために設計された他の滅菌工程の実施前及び／又は実施後に、抗菌化合物を結合するよう処理され得る。本明細書で使用するとき、「滅菌工程」とは、サンプル中の汚染微生物数を低減するが、サンプルを絶対的に無菌にさせる必要はない任意の工程を包含する。
【００２４】
特定の例示的工程としては、γ放射工程、ｅ−ビーム放射工程、超臨界二酸化炭素滅菌工程、及び過酢酸処理工程が挙げられるが、これに限定されない。好適な滅菌工程としては、例えば、Ｓｕｎらへの米国特許出願公開第２００６／００７３５９２Ａ１号明細書；Ｋｅｍｐへの米国特許第５，４６０，９６２号明細書；Ｃｏｏｋらへの米国特許出願公開第２００８／０１７１０９２Ａ１号明細書に記載されるものが挙げられるが、これに限定されない。抗菌剤の適用は、滅菌工程の前又は後に生じ得る。いくつかの実施形態では、滅菌工程は、組織サンプルを包装する直前又は直後に実施される最終滅菌工程であることができる。
【００２５】
ある実施形態では、抗菌工程は、任意の好適な最終滅菌工程を用いて、最終滅菌工程前に適用される。いくつかの実施形態では、組織マトリックスの最終滅菌工程は、放射の使用を含む。様々な実施形態では、放射の好適な形態としては、γ放射及びＸ線放射が挙げられる。一実施形態では、滅菌は、Ｅ−ビーム放射を用いて実施される。更には、様々な滅菌工程の組み合わせが用いられ得る。
【００２６】
抗菌化合物を結合する及び／又は滅菌を実施するための処理工程若しくは他の処理工程の後に、組織マトリックスは、患者の体内又は身体上に移植される前の若干の時間に保存され得る。更に、場合によっては、この組織マトリックスは液体媒体、例えば水性保存溶液中に保存されてもよく、若しくは凍結及び／又は凍結乾燥されてもよい。したがって、どのような保存方法が用いられても、保存中に抗菌組成物が安定して結合されたままでいることが重要である。様々な実施形態では、本開示の組織マトリックスは、水性溶液中の保存中に長期間にわたって抗菌特性を保持すると思われる。いくつかの実施形態では、抗菌化合物は、１ヶ月、２ヶ月、３ヶ月、又は４ヶ月、若しくはそれ以上の長い保存期間中に、安定して結合された状態を維持する。
【００２７】
好適な組織マトリックス
上述したように、本明細書に記載される方法は、陽イオン性抗菌剤がそれに安定して結合するコラーゲン含有マトリックスを組織が含む限りにおいて、様々な異なる組織型を用いて抗菌特性を有する製品を産生するために用いられ得る。このような組織マトリックスとしては、未処理組織、部分的に又は完全に脱細胞膜化された組織、又は合成コラーゲン性マトリックス（例えば、懸濁された又は別様で処理された組織から形成された３−Ｄマトリックス）を挙げることができる。
【００２８】
組織マトリックスは、広範囲の組織型から産生され得る。例えば、組織マトリックスは、筋膜、心臓周囲組織、硬膜、臍帯組織、胎盤組織、心臓弁組織、靱帯組織、腱組織、動脈組織、静脈組織、神経結合組織、膀胱組織、尿管組織、及び腸管組織から誘導され得る。他の実施形態では、組織マトリックスは、皮膚組織マトリックスを含む。ある実施形態では、組織マトリックスはブタ皮膚マトリックスを含む。
【００２９】
ある実施形態では、組織は、哺乳類の軟組織を含むことができる。例えば、ある実施形態では、組織は哺乳類の真皮を含むことができる。ある実施形態では、この真皮は、周辺の上皮及び／又は皮下脂肪などの他の組織から分離され得る。ある実施形態では、組織サンプルは、小腸粘膜下組織を含むことができる。ある実施形態では、組織サンプルは、ヒト又は非ヒト供給源を含むことができる。例示的には、好適な非ヒト組織供給源としては、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウサギ、サル、及び／又は他の非ヒト哺乳類が挙げられるが、これに限定されない。
【００３０】
組織マトリックスは、様々な異なる解剖学的部位に移植され得るか、又は移植可能であり得る。例えば、組織マトリックスは、乳房移植片の周囲；血管構造周囲に又は血管構造に代わるものとして；管腔構造周囲に又は管腔構造（例えば、尿管、神経、リンパ組織、胃腸管構造）に代わるものとして；心臓弁、心膜、又は他の心臓構造上に又はそれらに代わるものとして；骨性又は軟骨性材料（例えば、耳、鼻、関節表面、歯構造周囲、又は長骨の任意の短骨に沿った部分）内に又はそれらの上に；及び／又は任意の体腔（例えば膀胱、胃）を取り囲む、裏打ちする、支持する、又はそれらに代わるものとして移植され得る。
【００３１】
組織マトリックスは、様々な異なる生物学的及び機械的特性をもたらすよう選択され得る。例えば、無細胞組織マトリックスは、マトリックスが移植された部位で通常見られる組織の再生を補助するための組織の内部成長及び再構築を可能にするよう選択され得る。例えば、無細胞組織マトリックスは、筋膜上又は内に移植される場合、過剰な線維化又は瘢痕形成がなく筋膜の再生が可能となるように選択され得る。ある実施形態では、組織マトリックスは、ＡＬＬＯＤＥＲＭ（登録商標）又はＳＴＲＡＴＴＩＣＥ（商標）から形成され得、これらはそれぞれヒト及びブタの無細胞皮膚マトリックスである。或いは、以下に更に記載される他の好適な無細胞組織マトリックスが用いられ得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、コラーゲン系材料は、無細胞組織マトリックスを含む。ある実施形態では、これらマトリックスは、完全に脱細胞膜化されて、患者に使用される無細胞組織マトリックスを産生することができる。例えば、皮膚、腸、骨、軟骨、神経組織（例えば、神経線維又は硬膜）、腱、靱帯、又は他の組織などの様々な組織が、患者に有用な組織マトリックスを産生するために完全に脱細胞膜化され得る。無細胞マトリックスを産生するための好適な工程が、以下に記載されている。
【００３３】
概して、無細胞組織マトリックスの産生に関与する工程は、ドナー（例えば、ヒト死体又は動物供給源）からの組織の採取及び生物学的及び構造的機能を保存する条件下での細胞除去を包含する。ある実施形態では、工程は、組織を安定化させ、並びに細胞除去に伴う又はその前の生化学的及び構造的崩壊を回避するための化学的処置を含む。様々な実施形態では、安定化溶液が浸透圧性、低酸素性、自己溶解性、及びタンパク質分解による崩壊を阻止かつ防止し、微生物汚染に対して保護し、並びに例えば平滑筋構成成分（例えば、血管）を含有する組織で起こり得る機械的損傷を低減する。この安定化溶液は、適切な緩衝液、１つ以上の抗酸化剤、１つ以上の膨張剤、１つ以上の抗生剤、１つ以上のプロテアーゼ阻害剤、及び／又は１つ以上の平滑筋弛緩剤を含有してよい。
【００３４】
次いで、コラーゲンマトリックスの生物学的及び構造的一体性を損なうことなく、構造的マトリックスから生細胞（例えば、上皮細胞、内皮細胞、平滑筋細胞、及び線維芽細胞）を除去するために、組織が脱細胞膜化溶液中に配置される。脱細胞膜化溶液は、１つ以上の緩衝液、塩、抗生剤、１つ以上の洗浄剤（例えば、ＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００（商標）、デオキシコール酸ナトリウム、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート）、１つ以上の架橋結合を抑制する抗菌剤、１つ以上のプロテアーゼ阻害剤、及び／又は１つ以上の酵素を含有してよい。いくつかの実施形態では、脱細胞膜化溶液は、ゲンタマイシン及び２５ｍＭのＥＤＴＡ（エチレンジアミンテトラ酢酸）を含有するＲＰＭＩ培地中に１％のＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００（商標）を含む。いくつかの実施形態では、組織は、脱細胞膜化溶液中で９０ｒｐｍで穏やかに攪拌しながら、３７℃で一夜インキュベートされる。例えば、いくつかの実施形態では、１〜３％のデオキシコール酸ナトリウム又は２％のデオキシコール酸ナトリウムが、脱細胞膜化溶液に添加される。
【００３５】
脱細胞膜化工程の後に、組織サンプルは生理食塩水を通して洗浄される。いくつかの例示的実施形態では、例えば、外因性材料が用いられる場合、脱細胞膜化された組織は、次いで、デオキシリボヌクレアーゼ（ＤＮａｓｅ）溶液で室温にて一夜処理される。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、ＤＮａｓｅ緩衝液（２０ｍＭ  ＨＥＰＥＳ（４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンエタンスルホン酸）、２０ｍＭ  ＣａＣｌ２及び２０ｍＭ  ＭｇＣｌ２）中で調製されたＤＮａｓｅ溶液で処理される。任意選択的に、抗生剤溶液（例えば、ゲンタマイシン）がＤＮａｓｅ溶液に添加されてもよい。緩衝液が好適なＤＮａｓｅ活性をもたらす限りにおいて、任意の好適な緩衝液が用いられ得る。
【００３６】
無細胞組織マトリックスは、無細胞組織マトリックス移植片の受容体と同様な種の１つ以上の個体から生成され得るが、これが必ずしも必要というわけではない。したがって、例えば、無細胞組織マトリックスは、ブタ組織から生成され、ヒト患者に移植されてもよい。無細胞組織マトリックスの受容体及び無細胞組織マトリックスの生成用の組織又は器官のドナーとしての目的にかない得る種としては、ヒト、非ヒト霊長類（例えば、サル、マントヒヒ、又はチンパンジー）、ブタ、ウシ、ウマ、ヤギ、ヒツジ、イヌ、ネコ、ウサギ、モルモット、アレチネズミ、ハムスター、ラット、又はマウスなどの哺乳類が挙げられるが、これに限定されない。
【００３７】
コラーゲン含有材料からのα−ｇａｌエピトープの排除により、コラーゲン含有材料に対する免疫応答が軽減し得る。このα−ｇａｌエピトープは、非霊長類哺乳類及び新世界ザル（南アフリカのサル）で発現され、並びに細胞外成分のプロテオグリカンなどの巨大分子上で発現される。Ｕ．Ｇａｌｉｌｉ  ｅｔ  ａｌ．、Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６３：１７７５５（１９８８年）を参照。このエピトープは、旧世界霊長類（アジア及びアフリカのサル及び類人猿）及びヒトでは不在であるが、Ｉｄ．抗ｇａｌ−抗体は、胃腸管細菌上のα−ｇａｌエピトープ炭水化物構造に対する免疫応答の結果として、ヒト及び霊長類で産生される。Ｕ．Ｇａｌｉｌｉ  ｅｔ  ａｌ．、Ｉｎｆｅｃｔ．Ｉｍｍｕｎ．５６：１７３０（１９８８年）；Ｒ．Ｍ．Ｈａｍａｄｅｈ  ｅｔ  ａｌ．、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．８９：１２２３（１９９２年）を参照。
【００３８】
非霊長類哺乳類（例えば、ブタ）は、α−ｇａｌエピトープを産生するので、これら哺乳類から霊長類へのコラーゲン含有材料の異種移植は、コラーゲン含有素材上でこれらエピトープに結合する霊長類の抗−Ｇａｌ抗体のために、免疫学的活性化を頻繁にもたらす。Ｕ．Ｇａｌｉｌｉ  ｅｔ  ａｌ．、Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ  Ｔｏｄａｙ  １４：４８０（１９９３年）；Ｍ．Ｓａｎｄｒｉｎ  ｅｔ  ａｌ．、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ  ９０：１１３９１（１９９３年）；Ｈ．Ｇｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．、Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔ．Ｐｒｏｃ．２４：５５９（１９９２年）；Ｂ．Ｈ．Ｃｏｌｌｉｎｓ  ｅｔ  ａｌ．、Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．１５４：５５００（１９９５年）参照。更に、異種移植は、免疫系の主要な活性化をもたらし、高親和性抗−ｇａｌ抗体の増大した量を産生する。したがって、いくつかの実施形態では、α−ｇａｌエピトープを産生する動物が組織供給源として用いられる場合、コラーゲン含有材料の細胞及び細胞外成分からのα−ｇａｌエピトープの実質的排除、及び細胞内α−ｇａｌエピトープの再発現の防止が、α−ｇａｌエピトープに結合する抗−ｇａｌ抗体に関連したコラーゲン含有材料に対する免疫応答を軽減することができる。
【００３９】
α−ｇａｌエピトープを除去するためには、ＤＮａｓｅ溶液を除去するために生理食塩水で完全に組織を洗浄した後に、組織サンプルは、特定の免疫原性抗原がサンプル中に存在する場合、それを除去するために１つ以上の酵素的処理を受けてもよい。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、α−ｇａｌエピトープが組織中に存在する場合、それを排除するためにα−ガラクトシダーゼ酵素で処理されてもよい。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、ｐＨ６．０で１００ｍＭのリン酸塩緩衝液中で調製された３００Ｕ／Ｌの濃度のα−ガラクトシダーゼで処理される。他の実施形態では、α−ガラクトシダーゼの濃度は、採取した組織からのα−ｇａｌエピトープの適切な除去のために、４００Ｕ／Ｌまで増加される。抗原の十分な除去が達成される限りにおいて、任意の好適な酵素濃度及び緩衝液が用いられ得る。例えば、移植される場合に、急性拒絶反応又は他の重篤な免疫応答を生じることを防止するために、抗原の十分量が除去されるべきである。いくつかの実施形態では、全てのα−ｇａｌエピトープ又はほぼ全てのα−ｇａｌエピトープが除去される。
【００４０】
或いは、組織を酵素で処理するよりはむしろ、１つ以上の抗原性エピトープを欠如するように遺伝子修飾を施された動物が、組織供給源として選択されてもよい。例えば、末端α−ガラクトース部分を欠如するよう遺伝子操作された動物（例えば、ブタ）が、組織供給源として選択され得る。適切な動物の説明については、それらの開示がその全体を参照によって本明細書に組み込まれた、同時係属中の米国特許出願第１０／８９６，５９４号明細書及び米国特許第６，１６６，２８８号明細書を参照されたい。加えて、α−１，３−ガラクトース部分の減少した量の有無又はそれの欠如で無細胞マトリックスを産生するよう組織を処理する特定の例示的方法は、その全体を参照により本明細書に組み込まれた、Ｘｕ，Ｈｕｉ  ｅｔ  ａｌ．、「Ａ  Ｐｏｒｃｉｎｅ−Ｄｅｒｉｖｅｄ  Ａｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｄｅｒｍａｌ  Ｓｃａｆｆｏｌｄ  ｔｈａｔ  Ｓｕｐｐｏｒｔｓ  Ｓｏｆｔ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ  Ｇａｌａｃｔｏｓｅ−α−（１，３）−Ｇａｌａｃｔｏｓｅ  ａｎｄ  Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」、Ｔｉｓｓｕｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  第１５巻、１−１３頁（２００９年）に記載されている。
【００４１】
無細胞組織が形成された後に、ホストによって更に再構築される移植片を産生するよう、組織適合性の生細胞が、任意選択的に無細胞組織マトリックス中に播種されてもよい。いくつかの実施形態では、組織適合性の生細胞は、移植前に、標準インビトロ細胞共培養技術によって添加されてもよく、又は移植後に、インビボ再培養によって添加されてもよい。インビボ再増殖は、受容体自体の細胞が無細胞組織マトリックスに移動することによる、若しくは受容体からの細胞又は別のドナーからの組織適合性細胞を無細胞組織マトリックス中にインサイチュで融合又は注入することによるものであり得る。胚幹細胞、成体幹細胞（例えば、間葉幹細胞）、及び／又はニューロン細胞が挙げられる、様々な細胞型が使用され得る。様々な実施形態では、移植直前又は直後に、細胞は無細胞組織マトリックスの内部に直接的に加えられ得る。ある実施形態では、細胞は、移植される無細胞組織マトリックス内に配置され得、移植前に培養され得る。
【００４２】
無細胞組織マトリックスの産生のための一般的プロセスパラメータが記載されているが、様々なコラーゲン含有材料が利用可能であり、並びに抗菌特性を生成するために、このような材料を処理する方法が、これらの材料のいずれかで用いられてもよい。例えば、多くの生物学的骨組材料がＢａｄｙｌａｋらにより説明されており、本開示の方法は、これらの材料のいずれか、又は任意の他の同様な材料を用いて、抗菌特性を有するマトリックスを産生するよう用いられ得る。Ｂａｄｙｌａｋ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｍａｔｒｉｘ  ａｓ  ａ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｓｃａｆｆｏｌｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」、Ａｃｔａ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｉａ（２００８年），ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ａｃｔｂｉｏ．２００８．０９．０１３．を参照。
【００４３】
好ましい実施形態の上記説明は、単に例として提示されたものであること、並びに種々の変形が当業者によってなされ得ることを理解されたい。上記仕様、実施例及びデータは、本発明の構造の完全な説明及び例示的実施形態の使用を提供する。本発明の様々な実施形態が、ある程度の特殊性を伴って、又は１つ以上の個々の実施形態を参照して上述されてきたが、当業者は、本発明の範囲から逸脱しない限りにおいて、開示された実施形態に多くの変更を加え得る。
【００４４】
実施例１：移植された皮膚サンプルの組織学的評価
ＳＴＲＡＴＴＩＣＥ（商標）ブタ無細胞組織マトリックスが、結合された陽イオン性抗菌剤を有する組織マトリックスを産生するために用いられた。このＳＴＲＡＴＴＩＣＥ（商標）組織マトリックスは、最終滅菌前に入手され、以下のように処理された。
【００４５】
先ず初めに、抗菌剤溶液を、クロルヘキシジン（ＣＨＸ）又は硝酸銀（ＡｇＮＯ３）を用いて調製した。ＣＨＸ溶液は、０．００４％、０．０２％、又は０．１％（ｗ／ｖ）のＣＨＸを水に溶解することによって調製した。ＡｇＮＯ３溶液は、０．００１％、０．００５％、又は０．０５％（ｗ／ｖ）のＡｇＮＯ３を水に溶解することによって調製した。組織マトリックスを、上記同定された溶液のうちの１つで室温で４時間インキュベートした。生理食塩水で洗浄することによって、未結合の抗菌剤を除去した。次いで、組織をフォイルパウチ中に包装し、最終的に、Ｅ−ビーム放射を用いて滅菌した。
【００４６】
対照の２つのタイプを生成した。第１番目に、標準ＳＴＲＡＴＴＩＣＥ（商標）組織マトリックスをＬｉｆｅＣｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手し、未処理対照として使用した。第２番目に、水のみでの、すなわち、抗菌剤が存在しない中での組織マトリックスのインキュベーションによって、対照サンプルを生成した。
【００４７】
処理されかつ滅菌された組織マトリックスを、１ｃｍ２片に切断し、免疫規格性ラットの背側面に皮下移植した。３１日目及び４２日目の両日に、外移植片を採取し、ＰＢＳで洗浄した。外移植片を１０％ホルマリン中で固定し、固定した組織をパラフィンに埋め込んだ。組織マトリックスサンプルの切片を、標準的手法を用いて、ヘマトキシリン及びエオシン（Ｈ＆Ｅ）で染色した。Ｄ．Ｃ．Ｓｈｅｅｎａｎ及びＢ．Ｂ．Ｈｒａｐｃｈａｃｋ著、「Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｏｆ  Ｈｉｓｔｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」第２版、Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ，Ｂａｔｔｅｌｌｅ  Ｐｒｅｓｓ（１９８７年）参照。
【００４８】
３１日目のＨ＆Ｅ染色された組織学的スライドは、線維芽細胞再増殖、血管再生、及び炎症に関して、組織病理学者によって盲検下で評価された。これらパラメータは、０、１、２、又は３のスケール（０＝なし、１＝最小、２＝中程度、３＝顕著）を用いて採点された。線維芽細胞再増殖及び血管再生は、無細胞組織マトリックスの再生可能性の指標であると考えられる。したがって、抗菌剤を無細胞組織マトリックスに結合させるいかなる手段もこれらを妨害しないことが望ましい。加えて、顕著な炎症を生じることなく無細胞組織マトリックスの再生性組織応答を維持することが一般的に望ましい。
【００４９】
３１日目の外移植片の組織病理学的分析が、図１に概説されている。硝酸銀で処理された全ての無細胞組織マトリックスが、対照に匹敵する線維芽細胞再増殖及び血管再生を示した。硝酸銀で処理されたサンプルはまた、対照と比較した場合、著しい炎症をもたらさなかった。同様に、０．００４％及び０．０２％のクロルヘキシジンで処理された無細胞組織マトリックスは、著しい炎症を生じることなく、対照のものに匹敵する線維芽細胞再増殖及び血管再生を示した。
【００５０】
顕微鏡を用いて、４００倍の倍率下、Ｈ＆Ｅ染色された３１日目及び４２日目の皮下外移植片の写真が撮影された。図２Ａは、対照、未処置ＳＴＲＡＴＴＩＣＥ（商標）、及び水処置対照から調製された、Ｈ＆Ｅ染色された３１日目及び４２日目の皮下外移植片を示す。線維芽細胞再増殖（Ｆｉｂｒｏ）、血管再生（Ｒｅｖａｓ）及び炎症（Ｉｎｆｌａｍ）の点数が、それぞれの画像の近くに表示されている。３１日後には、未処置及び水処置対照の双方が、著しい線維芽細胞再増殖（Ｆｉｂｒｏ＝３）、著しい血管再生（Ｒｅｖａ＝３）、及び中程度の炎症（Ｉｎｆｌａｍ＝２）を示した。
【００５１】
図２Ｂは、４００倍の倍率下、硝酸銀及びクロルヘキシジンを用いて調製された、Ｈ＆Ｅ染色された３１日目及び４２日目の皮下外移植片を示す。３１日後には、硝酸銀処置組織は、著しい線維芽細胞再増殖（Ｆｉｂｒｏ＝３）、著しい血管再生（Ｒｅｖａｓ＝２．５）、及び最小の炎症（Ｉｎｆｌａｍ＝０．５）を示した。クロルヘキシジン処置サンプルもまた、最小の炎症で、著しい線維芽細胞再増殖及び血管再生（Ｆｉｂｒｏ＝３、Ｒｅｖａｓ＝２．５、Ｉｎｆｌａｍ＝１）を示した。
【００５２】
これら結果に基づくと、開示された方法及び組織マトリックスは、最小の炎症反応で、細胞内再増殖及び血管再生を可能にすることによって、インビボでの無細胞組織の機能性を保存する。図１、２Ａ、及び２Ｂによって立証されたように、開示された方法による抗菌剤での組織の処置は、対照組織と比較した場合、線維芽細胞再増殖及び血管再生を妨害しない。更には、開示された方法が使用される場合、再生性組織応答が対照と比較して最小の炎症で維持される。
【００５３】
実施例２：インビトロ細菌増殖阻害アッセイ
抗菌特性を備えた組織マトリックスを、実施例１に記載されたように調製し、水中で調製された、０．２５％塩化ベンゼトニウム、０．０２％クロルヘキシジン、０．１％塩化ベンザルコニウム又は０．００１％硝酸銀のいずれかで処置された組織を得た。対照組織をまた、抗菌剤を用いずに調製した。
【００５４】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）又は黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）でＴＳＢ（トリプシン大豆ブロス）培地に接種することによって、阻害アッセイでの使用のために細菌を調製した。次いで接種した培地を、０．５〜１×１０９細胞／ｍｌの個体数に到達するまで、振盪しながら３７℃でインキュベートした。
【００５５】
阻害アッセイでの使用の前に、抗菌性組織及び対照組織の双方を生理食塩水中で２分間洗浄した。組織を１．５ｃｍ２片に切断し、滅菌ガーゼを用いて軽くたたいて乾燥させた。次いで、この組織片をＴＳＡ（トリプシン大豆寒天）プレート上に配置させた。
【００５６】
対照及び抗微生物組織の双方を、それぞれの切片がおよそ１×１０６細胞個で播種されるように、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）又は黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）を０．５〜１×１０９細胞／ｍｌを含む１〜２μｌの細菌溶液で別個に接種した。接種後に、次いでＴＳＡプレートを３７℃で２０時間インキュベートした。次に、１０μｌのＩＰＴＧ／Ｘ−ｇａｌ溶液を大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）接種プレートだけに添加した。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のガラクトシダーゼによって切断される場合、Ｘ−ｇａｌ基質は青色／緑色に変わり、これが細菌増殖の容易な視覚化を可能にする。次いで、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）プレートを３７℃で更に１〜２時間インキュベートした。
【００５７】
次いで、細菌を阻害する上での組織マトリックスの有効性が、目視観察によって判定された。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の増殖は青色のコロニーをもたらしたが、一方黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）の増殖は、金色のコロニーをもたらした。双方の細菌型に関する視認可能な増殖は、対照組織マトリックス、すなわち、抗菌剤を含有しないもので観察された。塩化ベンゼトニウム、クロルヘキシジン、塩化ベンザルコニウム、又は硝酸銀で処置した組織マトリックスについては、細菌増殖が観察されなかった。
【００５８】
細菌阻害アッセイの結果は、開示された方法及び組織マトリックスが、抗菌剤を含有しない対照組織と比較して、その中で微生物増殖が低減されることをもたらすことを立証した。この結果はまた、開示された方法及びマトリックスが、種々の陽イオン性抗菌剤に適合性を有し、並びに種々の細菌型（例えば、グラム（−）及びグラム（＋）細菌の両方）に対して有効であることも立証した。
【００５９】
実施例３：抗微生物剤安定性の評価
抗菌性組織マトリックスを、実施例１に記載されているように調製し、ある濃度の範囲で水中で調製された（濃度については図３Ａ及び３Ｂを参照）、塩化ベンゼトニウム、クロルヘキシジン、塩化ベンザルコニウム、又は硝酸銀のいずれかで処置された組織を得た。対照組織もまた、抗菌剤を用いずに調製した。
【００６０】
次いで、組織を、ＰＢＳ溶液中、３７℃で振盪しながら洗浄し、ＰＢＳの毎日の変化を１４日間観察した。７日目と１４日目の段階で、洗浄された組織の抗菌活性を、実施例２で記載された、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）及び黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）に関しての同じ細菌増殖阻害アッセイを用いて評価した。経時的な抗菌活性の下降は、結合した抗菌剤がいずれも洗い流されているために、組織マトリックスと抗菌剤との間の相互作用における安定性の欠如を示すと考えられる。
【００６１】
抗菌活性における経時的な変化は、組織マトリックスサンプルにおけるコロニー形成単位（ＣＦＵ）を測定することによっても判定された。ＣＦＵを測定するために、実施例２に記載された細菌増殖阻害アッセイを、洗浄期間の開始時に採取された組織マトリックスで、及びＰＢＳの毎日の変化を伴う、３７℃でＰＢＳ中で７日間又は１４日間洗浄された組織マトリックスで実施された。時間０のサンプルは洗浄されなかったものである。実施例２に記載されたように、洗浄されたサンプルに接種し、培養された。培養後に、それぞれの組織マトリックスを５ｍｌのＰＢＳ中に懸濁させて、５分間激しく攪拌して細菌を抽出させることによって、細菌を組織マトリックスから抽出させた。次いで、抽出物を系列希釈し、ＴＳＡプレート上に播種した。次にＴＳＡプレートを３７℃で２４時間インキュベートした。プレート上のコロニーを計測することによって、各組織片からのＣＦＵを計算した。
【００６２】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）増殖及び黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）増殖によって判定された結果が、それぞれ図３Ａ及び３Ｂに表示されている。０．２５％塩化ベンゼトニウム、０．０２％及び０．１％クロルヘキシジン、０．００５％及び０．０５％硝酸銀、及び０．１％及び０．５％塩化ベンザルコニウムは、１４日後に大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）増殖の阻害で有効であった。同様な結果が黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）に関しても観察され、これは、１４日間の洗浄後に、黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）増殖の阻害での、０．５％塩化ベンゼトニウムの有効性を包含する。
【００６３】
図３Ａ及び３Ｂは、開示された方法及び組織マトリックスが、組織マトリックスが１４日間広範囲に洗浄される場合でも、抗菌活性の保存をもたらすことを立証している。この実施例で示されるように、開示された方法及び組織マトリックスは、陽イオン性抗菌剤と無細胞組織マトリックスとの間の安定な相互作用をもたらす。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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