(57)【要約】多孔質金属マトリックスに骨誘導性タンパク質を担持させた骨伝導性合成骨移植片を提供する。特定の態様において、移植片は、マトリックス内に付着している多孔質セラミック顆粒を包含する。【選択図】図３
2019518550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５８％〜６８％の多孔度および５０〜５００ミクロンの平均細孔サイズを有するＴｉ−Ｎｉを含むマトリックス；および
骨誘導性タンパク質；
を含む、生体適合性埋込物。
【請求項２】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲである、請求項１に記載の生体適合性埋込物。
【請求項３】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−ＧＥＲである、請求項１に記載の生体適合性埋込物。
【請求項４】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−２である、請求項１に記載の生体適合性埋込物。
【請求項５】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−７である、請求項１に記載の生体適合性埋込物。
【請求項６】
前記マトリックス中のニッケル対チタンの原子比が０．９６：１〜１．１３：１である、請求項１に記載の埋込物。
【請求項７】
前記マトリックスが、平均径が少なくとも１〜２ミリメートルである１以上の開口部によって特徴付けられる、請求項１に記載の埋込物。
【請求項８】
前記マトリックスが、平均サイズが５〜１０ミリメートルである１以上の開口部によって特徴付けられる、請求項１に記載の埋込物。
【請求項９】
前記マトリックスが、１０〜２０ミリメートルの平均サイズを有する単一の開口部によって特徴付けられる、請求項１に記載の埋込物。
【請求項１０】
５８％〜６８％の多孔度および５０〜５００ミクロンの平均細孔サイズを有するＴｉ−Ｎｉを含むマトリックス；および
ＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲを含む骨誘導性タンパク質；
を含む、生体適合性埋込物。
【請求項１１】
５８％〜６８％の多孔度および５０〜５００ミクロンの平均細孔サイズを有するＴｉ−Ｎｉを含むマトリックス；および
ＢＭＰ−ＧＥＲを含む骨誘導性タンパク質；
を含む、生体適合性埋込物。
【請求項１２】
請求項１に記載の埋込物を含むキット。
【請求項１３】
骨誘導性タンパク質が凍結乾燥されていて、容器内に提供されている、請求項１２に記載のキット。
【請求項１４】
請求項１０に記載の埋込物を含むキット。
【請求項１５】
骨誘導性タンパク質が凍結乾燥されていて、容器内に提供されている、請求項１４に記載のキット。
【請求項１６】
請求項１１に記載の埋込物を含むキット。
【請求項１７】
骨誘導性タンパク質が凍結乾燥されていて、容器内に提供されている、請求項１６に記載のキット。
【請求項１８】
患者の骨組織を生体適合性埋込物と接触させる工程を含む患者の処置方法であって、前記埋込物が
５８％〜６８％の多孔度および５０〜５００ミクロンの平均細孔サイズを有するＴｉ−Ｎｉを含むマトリックス；および
骨誘導性タンパク質；
を含む、前記処置方法。
【請求項１９】
マトリックスがさらに、１〜２ミリメートルの平均サイズを有する１以上の開口部を含む、請求項１０に記載の生体適合性埋込物。
【請求項２０】
マトリックスがさらに、１〜２ミリメートルの平均サイズを有する１以上の開口部を含む、請求項１１に記載の生体適合性埋込物。
【請求項２１】
５８％〜６８％の多孔度および５０〜５００ミクロンの平均細孔サイズを有するＴｉ−Ｎｉを含むマトリックス；
骨誘導性タンパク質；および
マトリックスの開放領域内にマトリックス１立方センチメートルあたり顆粒１５０〜３１０ミリグラムの割合で付着させた複数の多孔質カルシウムセラミック顆粒；
を含む、生体適合性埋込物。
【請求項２２】
前記骨誘導性タンパク質が前記顆粒と結び付いている、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項２３】
前記骨誘導性タンパク質が前記マトリックスと結び付いている、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項２４】
前記マトリックス中のニッケル対チタンの原子比が０．９６：１〜１．１３：１である、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項２５】
前記顆粒が２２５〜８００ミクロンの範囲内の平均サイズを有する、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項２６】
前記マトリックスが、平均サイズが１〜２ミリメートルである開口部によって特徴付けられる、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項２７】
前記カルシウムセラミック顆粒がカルシウム欠乏ヒドロキシアパタイトを含む、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項２８】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲである、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項２９】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−ＧＥＲである、請求項２１に記載の埋込物。  
【請求項３０】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−２である、請求項２１に記載の埋込物。
【請求項３１】
前記骨誘導性タンパク質がＢＭＰ−７である、請求項２１に記載の埋込物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１６年６月１０日提出で“ＰＲＯＴＥＩＮ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＷＩＴＨ  ＰＯＲＯＵＳ  ＭＥＴＡＬＬＩＣ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ”という表題の米国仮特許出願第６２／３４８１６３号の優先権を主張するものである。
【０００２】
[0002]本出願は、医療機器および生物学的療法、より詳細には、骨組織の修復および／または置換に用いられる埋込物（インプラント）に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]骨移植片は毎年およそ２００万件の整形外科手術で用いられており、一般に３つの形態のうち１つの形態をとる。自家移植片は、典型的には患者のある一つの部位からその患者の他の部位に移植するために採取される骨からなり、これらの材料は骨伝導性（新生骨成長のための足場(scaffold)として働く）であると同時に、骨誘導性（骨芽細胞の発生を促す）であり、骨形成性（新生骨を形成する骨芽細胞を含有する）でもあるため、骨移植片材料の基準である。しかしながら、自家移植片の供給には限界があるため、死体由来の同種移植片の使用が余儀なくされてきた。しかし、同種移植片は受容者−移植片免疫反応を誘発する可能性があり、あるいは、感染症またはプリオン病を伝染させる可能性があり、殺菌または細胞を除去する処理がしばしば行われて骨形成性が排除されてしまうため、これらの材料は自家移植片ほど理想的ではない。
【０００４】
[0004]ヒト由来の骨移植片材料はこのような欠点をもつので、当該分野では、合成骨移植片材料の必要性が長期にわたり存在してきた。合成移植片は、典型的には、固体状もしくは顆粒状埋込物、ペーストまたはパテの形態で送達されるカルシウムセラミックおよび／またはセメントを含む。これらの材料は骨伝導性であるが、骨誘導性または骨形成性ではない。それらの有効性を改善するために、合成カルシウム含有材料に、骨誘導性材料、とりわけ、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、例えばＢＭＰ−２、ＢＭＰ−７、または他の成長因子、例えば、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）および／もしくは形質転換成長因子ベータ（ＴＧＦ−β）が担持されてきた。しかしながら、重大な技術的困難によって合成骨移植片代替物への骨誘導性材料の効率的な組み込みは妨げられ、その結果、高品質な骨誘導性合成骨移植片材料の開発には限界があった。
【０００５】
[0005]そのような困難の一つは、単回の短いバースト放出ではなくゆっくり時間をかけて骨誘導性材料を送達し、新生骨成長を支えるのに適した物理的特性を有する移植片マトリックスの開発であった。適した物理的特性を有する材料の創出に、とりわけ必要なのは、そのような材料が、埋め込み中および埋め込み後に移植片にかかる荷重に耐えるのに十分な剛性を示すという要件を、それらが細胞および組織浸潤を可能にするのに十分な多孔質の状態を維持し、新生骨による移植片の置換が可能になる速度で分解または溶解することができるという要件、そして、それらが骨生成に適した時間的および空間的様式で骨誘導性材料を溶出するという別個の要件とのあいだでバランスをとることである。新生骨形成および最終的な治癒を促進するのに最適な移植片マトリックスをもたらすのは、上記設計基準の組み合わせのみである。例えば、現在市販されているＢＭＰ−溶出性合成骨移植片はこれらの要件の１以上を満たしておらず、ＢＭＰのような骨誘導性材料の送達に最適な状態とされた骨移植片材料が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]本発明は、最適な物理的特性と相まって骨誘導性タンパク質の溶出が改善されている合成骨移植片材料のほか、同材料の作製および使用方法を提供することにより、当該分野で満たされていない重要な要求に対処するものである。一側面において、本発明は、平均サイズが５０〜５００ミクロンの範囲にある複数のミクロ細孔を有する多孔質生体適合性マトリックスと、骨誘導性タンパク質とを包含する組成物に関する。好ましい態様において、骨誘導性タンパク質は、ＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲまたはＢＭＰ−ＧＥＲである。いくつかの態様において、骨誘導性タンパク質は、ＢＭＰ−２、ＢＭＰ−７などのようなＢＭＰであるか、ＢＭＰタンパク質の組み合わせ、例えば、ＢＭＰ−２またはＢＭＰ−７とＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲまたはＢＭＰ−ＧＥＲとの組み合わせなどである。いくつかの態様において、該組成物は、生体適合性マトリックスと接触しているカルシウムセラミック顆粒（所望により、３０ｍ２／ｇを超える比表面積を有するが、必ずしもこれに限られない）を包含し、該顆粒は、顆粒内部の少なくとも１つの表面を規定する、ミクロ細孔の相互接続した網状構造を有する。本発明の組成物は、骨誘導性タンパク質を担持し、患者に埋め込んだ後７日間以上そのような骨誘導性タンパク質の少なくとも５０％を保持するように、構成することができる。
【０００７】
[0007]特定の態様において、生体適合性埋込物は、多孔質金属マトリックス、例えば、ステンレス鋼、チタンおよびチタン合金、コバルト−クロム合金、タンタルなどを含む。好ましい態様において、本発明は、ニッケル−チタン（ＮｉＴｉまたはＴｉ−Ｎｉ）を含むマトリックス、より好ましくは、該Ｔｉ−Ｎｉマトリックスは、５８％〜６８％の多孔度および平均細孔サイズが５０〜５００ミクロンである複数のミクロ細孔を有する；および、骨誘導性タンパク質；を含む生体適合性埋込物を提供する。
【０００８】
[0008]特定の態様において、多孔質マトリックスは、５０〜５００ミクロンの範囲の平均サイズを有する複数のミクロ細孔に加え、平均径が少なくとも１〜２ミリメートルである１以上の開口部によって特徴付けられる。他の態様において、１以上の開口部は、１〜１０ミリメートル、好ましくは５〜１０ミリメートルの平均サイズを有し、または単一の開口部、好ましくは１０〜２０ミリメートルのサイズの単一の開口部を有する。他の側面において、本発明は、患者の骨組織を本発明の組成物と接触させる工程を包含する、患者の処置方法に関する。
【０００９】
[0009]さらに他の側面において、本発明は、患者を処置するためのキットであって、担体と、流体を骨誘導性タンパク質に加えると溶液を形成することができる形態で骨誘導性タンパク質を保持する容器とを包含する、前記キットに関する。担体は、本発明の多孔質生体適合性マトリックスと、所望により、多孔質生体適合性マトリックスと接触しているカルシウムセラミック顆粒とを包含する。溶液は、骨誘導性タンパク質を保持する容器に流体を加えることにより形成され、担体を湿潤させるように適合される。その結果、骨誘導性タンパク質は、組成物に包含されることができる生体適合性マトリックスおよび顆粒の内部の少なくとも１つの表面と結びつき、これにより埋込物が形成される。
【００１０】
[0010]本発明の特定の態様を添付図面により例示する。図は必ずしも正確な縮尺ではなく、本発明の理解に必要ではない細部、または他の細部をわかりにくくする細部は、省略している場合があることは、理解されるであろう。本発明は、本明細書中に例示する特定の態様に必ずしも限定されないことは、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0011]図１は、本発明に用いられる多孔質金属マトリックスの走査型電子顕微鏡写真を示し、倍率は７５倍、３００倍および１５００倍（左から右）である。
【図２】[0012]図２は、本発明のマトリックスによるＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲのｉｎ  ｖｉｔｒｏ放出を、コラーゲンスポンジ、セラミック顆粒およびセラミック−コラーゲン複合体マトリックスと比較して示している。
【図３】[0013]図３は、ラット筋肉内埋込物モデルにおける、本発明に用いられる多孔質金属マトリックスによるＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲのｉｎ  ｖｉｖｏ保持を、コラーゲンと比較して示している。
【図４】[0014]図４は、ＢＭＰ含有溶液と接触させ、ラットの大腿四頭筋に１４日間埋め込んだ、本発明のマトリックスの組織画像を示している。新生骨形成は、埋込物マトリックスの細孔空間の周囲および内部で明らかである。
【図５】[0015]図５は、１〜２ｍｍの開口部の配列を有する多孔質金属マトリックスを示す、本発明の態様の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
骨誘導性組成物
[0016]本発明の合成骨移植片（本明細書中では互換的に“埋込物”、“構築物(construct)”および“足場”ともよぶ）は、概して少なくとも次の２つの成分を包含する：骨形成タンパク質などの骨誘導性材料、および多孔質金属を含む生体適合性マトリックス。特定の態様において、本発明の移植片は、顆粒の形態にあるカルシウムセラミックまたは他の鉱物固体などの骨伝導性材料も含む。本明細書中で用いる場合、骨伝導性材料は、骨芽細胞(osteoblast)、前骨芽細胞、骨前駆細胞、間葉系幹細胞のほか、骨格組織を合成および／または維持する細胞に分化可能な、またはそれ以外の方法でそのような細胞の発生を促すことができる、他の細胞を含む、骨芽性細胞(osteoblastic cell)の内方成長(ingrowth)または上方成長(ongrowth)を促進する任意の材料をさす。
【００１３】
[0017]骨誘導性材料は一般に、前駆細胞集団からの骨芽細胞の発生を刺激するペプチドおよび非ペプチド成長因子を包含する。いくつかの態様において、骨誘導性材料は、ＢＭＰ−２、ＢＭＰ−３、ＢＭＰ−４、ＢＭＰ−５、ＢＭＰ−６、ＢＭＰ−７、ＢＭＰ−９のような形質転換成長因子ベータ（ＴＧＦ−β）スーパーファミリーのメンバーであるか、Ｂｅｒａｓｉ  ｅｔ  ａｌ．による“Ｄｅｓｉｇｎｅｒ  Ｏｓｔｅｏｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐｒｏｔｅｉｎｓ”という表題の米国特許公報第８９５２１３１号に記載されているＢＭＰ−ＧＥＲまたはＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲキメラＢＭＰのようなデザイナーＢＭＰである。該特許の開示内容全体を、あらゆる目的に関し本明細書中で参考として援用する。特定の態様では、骨誘導性タンパク質の組み合わせ、例えば、ＢＭＰ−２とＢＭＰ−７、またはＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲもしくはＢＭＰ−ＧＥＲと他のＢＭＰとの組み合わせを、本発明の埋込物に用いることができる。他の態様において、骨誘導性材料は、線維芽細胞成長因子、インスリン様成長因子、血小板由来成長因子、小分子、ヌクレオチド、脂質、またはここで挙げた因子の１以上の組み合わせである。骨誘導性タンパク質は、任意の供給源、例えば、ヒトまたは組み換えタンパク質などから得ることができることを理解する。
【００１４】
[0018]本発明に従った埋込物は生体適合性マトリックスを含み、これは、埋め込まれたときに上部にかかる荷重に耐えるのに十分な剛性および／または柱強度(column strength)を示し、過度の炎症（すなわち、新生骨の形成または骨折の治癒を阻害または妨害するのに十分な炎症）を引き起こさず、骨芽細胞の増殖を阻害しないか、またはその他の方法で骨誘導性材料の活性を妨げることもなく、そして、規定範囲内での新生骨の付着を可能にするのに適した期間にわたり十分な密着力を有する、任意の適した生体適合性材料であることができる。好ましい態様において、生体適合性マトリックスとしては、チタン−ニッケル（Ｔｉ−Ｎｉ）合金などの多孔質金属材料が挙げられる。一態様例を挙げると、生体適合性マトリックスは、多孔質Ｔｉ−Ｎｉ金属間材料、例えば、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＭｅｔａｌＴＭ  Ｃｅｒｖｉｃａｌ  Ｃａｇｅ（ＰｏｒＯｓｔｅｏｎ  Ｉｎｃ．，Ｍｅｎｌｏ  Ｐａｒｋ，カリフォルニア州）に用いられ、且つ米国特許公報第７６０４８７０号に記載されているものを含む。該特許を、あらゆる目的に関し本明細書中で参考として援用する。そのような材料は、好ましくは５３〜７３％、より好ましくは５８〜６８％の連続多孔度(interconnected porosity)を有する。好ましい態様において、本発明に用いられるＴｉ−Ｎｉ合金は０．９６：１〜１．１３：１のＮｉ：Ｔｉの原子比を有し、最大濃度１０原子パーセントの酸素を包含し、残余はＮｉおよびＴｉであり、ニッケル濃度は５３原子パーセントに限定される。好ましい態様において、Ｔｉ−Ｎｉマトリックスは、細孔の５体積％未満が５０ミクロン未満のサイズであり、細孔の７５体積％超が５０〜５００ミクロンのサイズであり、残りの細孔が５００ミクロンを超えるサイズである、多孔質構造を有する。特定の態様において、多孔質マトリックスは、複数のミクロ細孔に加え、少なくとも１〜２ミリメートルの平均サイズを有する１以上の開口部により特徴付けられる。いくつかの態様において、ミクロ多孔質マトリックスは、５〜１０ｍｍの平均サイズを有する１以上の開口部、別名移植ウィンドウ(graft window)（１以上）、または１０〜２０ｍｍの単一の中央開口部を有する、“ケージ”を含むことができる。
【００１５】
[0019]Ｔｉ−Ｎｉ中間金属マトリックス材料を包含する態様において、マトリックスは、自己伝播高温合成反応または他の公知のプロセス、例えば、米国特許公報第７６０４８７０号に記載されているような望ましい多孔質構造をもたらす焼結を用いて、作製することが好ましい。該特許の全体を本明細書中で参考として援用する。
【００１６】
[0020]好ましい態様において、本発明の埋込物は、骨伝導性リン酸カルシウムセラミックを含む顆粒を包含し、該骨伝導性リン酸カルシウムセラミックは、顆粒中または顆粒上に担持される骨誘導性物質の持続放出をもたらすように適合されている。いくつかの場合、顆粒は、相互接続する複雑な多孔質構造を包含する。骨誘導性物質（ＢＭＰなど）を用いる場合、これを顆粒中に担持させた後、顆粒をマトリックス中に担持させる。他の態様では、骨誘導性物質を、顆粒を用いることなくマトリックス中に直接担持させる。本発明の構築物、システムおよび方法に用いるのに最適な状態とされたＢＭＰの結合および溶出特性を示すことが本発明者らにより判明した顆粒の一例は、Ｖａｎｄｅｒｐｌｏｅｇ  ｅｔ  ａｌ．への米国特許出願第１４／９８３００８号に記載されている。該特許の開示内容全体を、あらゆる目的に関し本明細書中で参考として援用する。これらの顆粒に、当分野で公知の方法を用いてＢＭＰなどの骨誘導性材料が結び付けられる（または“担持される”）。
【００１７】
[0021]顆粒は一般に、本発明の埋込物を適所に維持し、骨の形成および治癒に最適な期間（例えば、数週間または数カ月）にわたり骨誘導性材料を放出することを可能にするのに適した組成および構造を有する、任意の適した骨伝導性材料で作製される。これらの特性は用途によって異なっていることができるが、顆粒としては一般に、限定されるものではないが、リン酸一カルシウム一水和物、リン酸二カルシウム、リン酸二カルシウム脱水物、リン酸八カルシウム、沈降ヒドロキシアパタイト、沈降非晶質リン酸カルシウム、リン酸一カルシウム、アルファ−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、ベータ−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、焼結ヒドロキシアパタイト、オキシアパタイト、リン酸四カルシウム、ヒドロキシアパタイト、カルシウム欠乏ヒドロキシアパタイト、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００１８】
[0022]本発明の埋込物は一般に、骨の成長および治癒の促進に適合した、現在入手可能な合成骨移植材料によっては示されない特性を有する。本発明に係る埋込物の関連特性としては、少なくとも（ａ）用途に適した骨誘導性材料の放出動態、（ｂ）新生骨形成に付随して生じる新生血管組織を含む細胞および組織の浸潤を可能にするマクロ多孔度、（ｃ）マトリックス表面上への治療量の骨誘導性タンパク質の組み込みと、骨誘導性タンパク質の十分な保持および周囲組織内への放出率とを促進する、マトリックスのミクロ多孔度、ならびに（ｄ）埋込物にかかる荷重に耐えるのに十分な剛性および／または圧縮抵抗、が挙げられる。
【００１９】
骨誘導性分子の保持
[0023] いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、ＢＭＰは、主として、骨表面(bone envelope)または周囲の軟組織表面(soft tissue envelope)のいずれかの修復部位に存在する骨芽細胞前駆体の分化を刺激することにより、骨形成を誘導すると考えられる。生理学的骨修復はピコグラム／フェムトグラム量のＢＭＰの放出により刺激され、該ＢＭＰは、骨の無機相に蓄えられているもの、および修復部位の骨前駆体細胞によって分泌される新たに合成されたＢＭＰに由来するものである。これら２つのＢＭＰ源により、修復部位のＢＭＰ濃度は、良好な骨修復をもたらすのに適した時間にわたり生理学的レベルに維持される。
【００２０】
[0024]この生理学を考慮すると、外因性ＢＭＰは、生理学的なＢＭＰの応答を模倣した量および期間にわたりＢＭＰを溶出する構築物中で送達されることが理想的である。外因性ＢＭＰは、ＢＭＰの液体溶液を施用し、ＢＭＰが構築物上および／または構築物中に吸着することを可能にすることにより、埋込構築物に加えることができる。別法として、ＢＭＰは、埋め込み前に構築物中に取り込まれるか構築物と結び付くように、埋込構築物の製造プロセスに組み込むことができる。しかしながら、細胞レベルで生理学的濃度のＢＭＰを達成し、その生理学的濃度を適切な時間にわたり維持するためには、はるかに高い薬理学的ＢＭＰ濃度の投与が一般的に必要であることに留意すべきである。これは、完全には理解されていない要因の組み合わせに起因する。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、これらの構築物で超生理学的ＢＭＰ濃度が必要となる決定要因の１つは、外因性ＢＭＰが、骨からの内因性ＢＭＰおよび細胞から新たに形成した内因性ＢＭＰの生理学的局所放出の効率を模倣することができないという点であろう。これに加えて、ｒｈＢＭＰは一般に生理学的ｐＨにおいて溶解せず、したがって（ここでもまた、いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが）外因的に送達されたＢＭＰの大部分は生理学的に利用可能ではない可能性がある。
【００２１】
[0025]骨修復を刺激するのに必要な外因性ｒｈＢＭＰの量は、種に依存すると思われる。実験データによると、げっ歯類およびウサギなどの小動物で骨形成を刺激するためには、大型動物、例えばイヌ、ヒツジおよびヤギと比較して、外因性ｒｈＢＭＰの必要濃度は少なくて済むことが示唆される。非ヒト霊長類およびヒトは、骨修復を刺激するのに最高濃度の外因性ｒｈＢＭＰを要すると思われる。例えば、イヌの骨修復のために吸収性コラーゲンスポンジ（ＡＣＳ）で送達されるｒｈＢＭＰ−２のＦＤＡ認可濃度は、０．２ｍｇ／ｍＬであるのに対し、ヒトでは１．５ｍｇ／ｍＬである。
【００２２】
[0026]同様に、ＢＭＰが最適な状態で組織に送達される時間幅は、種によって異なる：げっ歯類およびウサギにおける修復の場合ＢＭＰ滞留時間は、これらの動物の骨形成の固有速度が迅速であるためわずか数日という短時間の可能性があるが、これに対し、非ヒト霊長類およびヒト患者は一般に数週間というＢＭＰ滞留時間を必要とする。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、霊長類およびヒトで観察されるより長い時間幅は、治癒過程が、外科手術または外傷によって引き起こされた初期の異化炎症期から、骨芽細胞前駆体の移動および分化とそれに伴う融合／修復過程を支持する新しい血管単位とが関与する同化期へ移行するのに必要な時間に関連すると思われる。げっ歯類に最適な短いＢＭＰ滞留時間では、骨形成速度がより遅い動物において、骨修復を刺激するのに十分な時間にわたり生理学的ＢＭＰレベルを維持することができない。反対に、より長い保持プロフィールを有する担体からは、固有骨形成速度が迅速な動物で骨形成を刺激するのに十分な量のＢＭＰが放出されない可能性がある。
【００２３】
[0027]一例として、緩衝溶液で修復部位に局所送達されるＢＭＰの滞留時間は極めて短く、比較的大量のＢＭＰが溶液で送達される場合であっても、十分な骨応答はげっ歯類モデルにおいてしか刺激されない。非ヒト霊長類およびヒト患者で施用する場合、数週間にわたり処置部位にＢＭＰを局在化させるために、持続放出性担体を用いることが好ましい。
【００２４】
[0028]局所でのＢＭＰの持続放出をもたらすための１つの戦略は、内因性細胞外マトリックスへのＢＭＰの結合を模倣する担体を利用することである。一例として、リン酸カルシウムマトリックス（ＣＰＭ）を含むセラミック担体は、骨からのＢＭＰの生理学的放出をより厳密に模倣し、滞留時間が非常に長い。セラミック担体からのＢＭＰの放出は、骨からのＢＭＰ放出で観察されるものと同じ破骨細胞再吸収を必要とする可能性がある。この特有の性質に基づき、本発明で用いられるような複合担体内に包埋されているか複合担体に結び付いているセラミック成分を含む埋込物は、他の天然由来および合成の生体材料と比較して、ＢＭＰ送達のための優れたビヒクルであり得る。
【００２５】
構築物の例
[0029]本発明は、上記設計基準を満たすいくつかの複合構築物を包含する。表１は本発明のさまざまな態様に係るいくつかの構築物を示し、“設計１”は上記のような顆粒を包含し、“設計２”はそのような顆粒を含まない。さらに、“設計３”は、マトリックスを貫通する多数の直径１〜２ｍｍの開口部も包含する。これらの設計は、本明細書中に記載されたような、骨誘導性タンパク質の担持に適した態様を提供する。このリストは包括的というよりは例示的なものであり、上記設計基準を満たす他の構築物が本発明の範囲内にあることは理解されるであろう。
【００２６】
【表１】
2019518550.tif 000003
【実施例】
【００２７】
実施例１
[0030]Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＭｅｔａｌＴＭ  Ｃｅｒｖｉｃａｌ  Ｃａｇｅ（ＰｏｒＯｓｔｅｏｎ  Ｉｎｃ．，Ｍｅｎｌｏ  Ｐａｒｋ，カリフォルニア州）の代表的なＴｉ−Ｎｉマトリックス試料を観察し、米国特許公報第８９５２１３１号に記載されているＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲを担持させた。該特許を全体として本明細書中で援用する。
【００２８】
[0031]マトリックスの走査型電子顕微鏡写真を図１に示す。これは、わずか１００ｎｍの小さな突起を有する非常に粗くざらざらした表面を示している。ＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲは、マトリックス内の細孔空間の約４０〜６０％に相当する体積のタンパク質溶液（ｐＨ４の緩衝溶液中、０．３ｍｇ／ｍＬ）をマトリックス全体に直接施用することにより、マトリックス中に担持させた。担持させたマトリックスを、溶液が十分にマトリックスに浸透できるように少なくとも１５分間そのまま放置した後、生理食塩水および血清で構成された生物学的流体を模倣した放出緩衝液中に置いた。ＥＬＩＳＡを用いるベンチトップ保持アッセイを用いて、さまざまな時点において放出緩衝液中のＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲを検出した。最初に担持させたＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲの約３４％が２時間後に放出され、さらに１９％が７２時間後に放出された。これに対し、同様に担持させた吸収性コラーゲンスポンジ（ＡＣＳ）単独、カルシウム欠乏ヒドロキシアパタイト（ＣＤＨＡ）顆粒単独、およびＣＤＨＡ顆粒を担持させた植物性コラーゲンマトリックス（あらゆる目的に関し本明細書中で参考として援用する米国特許出願第６２／３３３５７１号に記載されているもの）は、２時間後にＢＭＰの８０％、１５％および３０％を放出した。これらのデータを図２に示す。これは、Ｔｉ−Ｎｉ多孔質マトリックスが、ＣＤＨＡ顆粒およびＣＤＨＡ顆粒を担持したコラーゲンマトリックスと同様の放出率でＢＭＰを保持したことを示している。
【００２９】
実施例２
[0032]ラット筋肉内埋込物モデルでｉｎ  ｖｉｖｏ試験を実施して、Ｔｉ−ＮｉマトリックスによるＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲの保持を、ＣＤＨＡ顆粒を担持した植物性コラーゲンマトリックス（米国特許出願第６２／３３３５７１号に記載されているもの）と比較した。Ｔｉ−Ｎｉおよびコラーゲンマトリックスの試料に、等量の放射性標識ＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲ溶液を、マトリックス中への吸収が可能になるのに十分な時間施用した後、ラットの大腿四頭筋嚢(pouch)中に埋め込んだ。定量的シンチグラフィーを、手術直後、続いて２４および７２時間後に実施した。コラーゲンスポンジおよびＴｉ−Ｎｉ金属マトリックスのＢＭＰ保持は、図３に示すように、２４および７２時間後、ともに等しい値であった。これらのデータは、Ｔｉ−Ｎｉマトリックスの細孔構造の性質および表面特性が、ｉｎ  ｖｉｖｏで臨床的に有効な期間にわたりマトリックス上またはマトリックス付近でＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲを保持するのに有効であることを示している。
【００３０】
実施例３
[0033]それぞれ別個のＴｉ−Ｎｉ埋込物に、ＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲまたはＢＭＰ−２のいずれかを、上記溶液をマトリックスに直接施用することにより０．１ｍｇ／ｃｃの濃度で担持させた後、ラットの筋肉内空間に１４日間埋め込んだ。これらの試料を組織学的に処理して、新生骨形成を評価した。図４に示すように、新生骨は、埋込物を包囲し、埋込物の多孔質空間に組み入れられていることが見いだされた。これらの結果は、試験したすべての埋込物で一致していた。これに加えて、骨修復の臨床用途で用いられる多くの合成材料とは異なり、骨はＴｉ−Ｎｉ埋込物に直接隣接していることが見いだされ、埋込物を封入する線維層の存在は見られなかった。これらの所見は、Ｔｉ−Ｎｉマトリックスが、臨床的に有効な期間にわたり埋め込み部位でＢＭＰ（本明細書中ではＢＭＰ−ＧＥＲ−ＮＲおよびＢＭＰ−２で実証）を保持することができ、マトリックス自体が、骨修復に組み入れられるようになり得ることを示唆している。
【図１】
2019518550.tif 000004
【図２】
2019518550.tif 000005
【図３】
2019518550.tif 000006
【図４】
2019518550.tif 000007
【図５】
2019518550.tif 000008
【国際調査報告】
2019518550.tif 000009
2019518550.tif 000010
2019518550.tif 000011