(57)【要約】脊椎固定手術法での椎骨の脊椎固定を促進するために、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、およびマンガン化合物のような、インシュリン疑似剤を含む骨組織材料、ならびにその方法。さらに、インシュリン疑似剤および医薬的に許容される担体を含む脊椎固定治療での容易な適用のために処方された組成物を含む脊椎固定手術法での椎骨の癒合を促進するための骨組織キットを提供する。また、２つの隣接した椎骨の癒合を安定化するおよび促進するように作られた補綴インプラントを含む脊椎固定を促進するための移植可能なデバイスを提供し、前記補綴インプラントの骨組織接触面が、インスリン−疑似剤を含む組成物で被覆される。
2015534850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脊椎固定手術法での椎骨の癒合を促進するための骨組織材料であって、前記材料がインスリン−疑似剤を含む、骨組織材料。
【請求項２】
前記インスリン−疑似剤が、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物である、請求項１に記載の骨組織材料。
【請求項３】
前記インスリン−疑似剤が、バナジウムまたは亜鉛化合物である、請求項１に記載の骨組織材料。
【請求項４】
前記材料が、医薬的に許容される担体をさらに含む、請求項１に記載の骨組織材料。
【請求項５】
前記医薬的に許容される担体が、無機塩である、請求項４に記載の骨組織材料。
【請求項６】
前記医薬的に許容される担体が、硫酸塩およびリン酸塩から選択される無機塩である、請求項４に記載の骨組織材料。
【請求項７】
前記医薬的に許容される担体が、カルシウム塩である、請求項４に記載の骨組織材料。
【請求項８】
それぞれの隣接した椎骨の部分を露出する工程；ならびに
前記隣接した椎骨の露出した部分の間および両方の椎骨の露出した部分と接触する領域内に補助的な骨組織材料およびインスリン−疑似剤を配置する工程
を含み、
前記インスリン−疑似剤は、前記骨組織材料と共に前記二つの脊椎の癒合速度を増加するのに有効な量で提供される、
脊椎固定手術法での椎骨の癒合を促進する方法。
【請求項９】
前記インスリン−疑似剤が、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記インスリン−疑似剤が、亜鉛またはバナジウム化合物である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記インスリン−疑似剤が、前記癒合部位に加えられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記インスリン−疑似剤が、移植に適するように処方された骨組織材料の形態で加えられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記インスリン−疑似剤が、外科的に許容される担体をさらに含む組成物として加えられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記組成物が、インスリン−疑似硫酸カルシウムペレットである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
同種移植片またはセラミック骨−移植代用品の移植との組み合わせである、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
椎体間デバイスの移植との組み合わせである、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
インスリン−疑似剤および医薬的に許容される担体を含む脊椎固定手術での容易な適用のために配合された組成物を含む、脊椎固定手術法での椎骨の癒合を促進するための骨組織キット。
【請求項１８】
同種移植骨組織材料および／またはセラミック骨−移植代用品をさらに含む、請求項１７に記載の骨組織キット。
【請求項１９】
前記インスリン−疑似剤および同種移植骨組織材料またはセラミック骨−移植代用品が、混合物で提供される、請求項１８に記載の骨組織キット。
【請求項２０】
前記インスリン−疑似剤および同種移植骨組織材料またはセラミック骨−移植代用品が、後の混合のために提供される、請求項１８に記載の骨組織キット。
【請求項２１】
前記インスリン−疑似剤が、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１７に記載の骨組織キット。
【請求項２２】
インスリン−疑似剤および医薬的に許容される担体を含む脊椎固定手術法での脊椎癒合を促進するための組成物。
【請求項２３】
前記インスリン−疑似剤が、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２２に記載の組成物。
【請求項２４】
２つの隣接した椎骨の癒合を安定化するおよび促進するように作られた補綴インプラントを含み、前記補綴インプラントの骨組織接触面が、インスリン−疑似剤を含む組成物で被覆される、脊椎固定を促進するための移植可能なデバイス。
【請求項２５】
自家移植骨、同種移植骨またはセラミック骨−移植代用品を前記２つの隣接した椎骨の露出面に供給するために作られた、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記インスリン−疑似剤が、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２４に記載の移植可能なデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脊椎固定を促進するための治療補助剤としてのインスリン−疑似剤の使用、骨組織材料および外科的治療での脊椎固定を促進するために用いられる方法に関する
【背景技術】
【０００２】
脊椎固定は、脊椎症、椎間板障害、および脊椎管狭窄症を含む、さまざまな状況で行われる一般的な治療である。単一レベルの脊椎固定後の偽関節の割合は、３５％に至ると報告されている。脊椎関節固定後の骨形成のプロセスは、骨折治癒および異所性骨化の間に起こるものと同様であり、癒合速度を増加する剤は、脊椎固定の後の偽関節を減少させる重要な役割を果たしている。先行研究では、インスリンまたはインスリン様成長因子治療が、糖尿病および通常の動物モデルにて、骨折治癒を刺激することができることを見出した。インスリンまたはインスリン様成長因子の作用を模倣できる低分子療法は、骨再生にて同じ有益な作用をもたらすであろう。
【０００３】
いくつかの研究は、ラットでの後側方横突間腰部の脊椎固定を確認している。このモデルは、脊椎固定での骨形成タンパク質の作用を研究するために用いられており、より最近では、癒合治癒での薬剤の作用を評価するために用いられている。このモデルの利点は、低コストおよび良好な再現性を含む。
【０００４】
Ｄｅｄａｎｉａらによる研究では、ラットの部分欠損モデルでの持続放出性局所インスリンインプラントを分析した（Ｄｅｄａｎｉａ  Ｊ，ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｏｒｔｈｏｐ．Ｒｅｓ，２０１１，２９：９２−９９．）。持続放出性局所インスリンインプラントで治療した欠損は、組織学および組織形態計測で見られるパルミチン酸単独で治療した欠損よりも新たに骨が著しく形成され、またより優れた骨の質であった。局所のミクロ環境および成長因子レベルは、いかなる骨の癒合にとっても重要である。例えば、Ｖｅｒｍａらによる研究では、後足が癒合されている糖尿病患者の癒合部位での成長因子のレベルを分析した（Ｖｅｒｍａ  Ｒ，ｅｔ  ａｌ．，Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ２０１１，２２：２５１−２５６．）。サンプルは、癒合時に取られ；患者は、臨床的に癒合のサインを追跡された。彼らは、癒着不能になった患者で、成長因子、特にＰＤＧＦ−ＡＢおよびＶＥＧＦのレベルが減少したことを観察した。我々の知見では、本発明より前に、亜鉛またはバナジウムのような、インスリン−疑似剤の局所投与による、脊椎固定手術のｉｎ  ｖｉｖｏでの評価は、行われていない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、脊椎固定手術での脊椎固定を促進するための優れた戦略を提供する。一つの態様では、本発明は、脊椎固定手術法での椎骨を癒合させるための骨組織材料を提供し、前記材料は、インスリン−疑似剤を含む。一つの実施形態では、骨組織材料は、自家移植骨組織を含む。他の実施形態では、骨組織材料は、同種移植骨組織を含む。
【０００６】
他の態様では、本発明は、脊椎での椎骨を固定するための手術法を提供し：
それぞれの隣接した椎骨の部分を露出する工程；ならびに
前記隣接した椎骨の露出した部分の間および両方の椎骨の露出した部分と接触する領域内に補助的な骨組織材料およびインスリン−疑似剤を配置する工程
を含み、
前記インスリン−疑似剤は、前記骨組織材料と共に前記二つの脊椎の癒合速度を増加するのに有効な量で提供される。
【０００７】
一つの実施形態では、椎骨は、腰椎である。他の実施形態では、椎骨は、頸椎である。一つの実施形態では、骨組織材料は、自家移植組織を含む。他の実施形態では、骨組織材料は、同種移植組織を含む。一つの実施形態では、インスリン−疑似剤は、骨組織材料と混ぜられる。特定の実施形態では、骨組織材料は、自家移植骨組織であり、インスリン−疑似剤は、採取後におよび２つの椎骨の露出した部分の間に置かれる前に骨組織材料と混ぜられる。
【０００８】
他の実施形態では、前記方法は、２つの椎骨を安定化するおよび２つの椎骨の癒合を骨組織材料で促進するために作られた補綴インプラントで２つの椎骨を支える工程をさらに含む。一つの実施形態では、補綴インプラントの骨組織接触面がインスリン−疑似剤で被覆されている。
【０００９】
他の実施形態では、本発明は、インスリン−疑似剤および医薬的に許容される担体を含む組成物を含む、脊椎固定手術法での椎骨の癒合速度を増加するための骨組織キットを提供する。一つの実施形態では、前記キットは、同種移植組織材料も含む。一つの実施形態では、インスリン−疑似剤および同種移植組織材料は、混合物で提供される。他の実施形態では、インスリン−疑似剤および同種移植組織材料は、後の混合のために提供される。他の実施形態では、本発明は、脊椎固定手術法での脊椎固定速度を増加するための組成物を提供し、この際前記組成物は、インスリン−疑似剤および医薬的に許容された担体を含む。一つの実施形態では、前記組成物は、同種移植骨材料を含む。
【００１０】
他の態様では、本発明は、脊椎固定を促進するための移植可能なデバイスを提供し、この際補綴インプラントは、２つの隣接した椎骨の癒合を安定化するおよび促進するように作られており、前記補綴インプラントの骨組織接触面は、インスリン−疑似剤を含む組成物で被覆される。
【００１１】
本発明に適切なインスリン−疑似剤の例は、適切な亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物を含むが、これに限定されない。
【００１２】
したがって、本発明は、患者の脊椎固定を促進するための独自の方法を提供し、患者は、好ましくは哺乳類であり、より好ましくはヒトであり、糖尿病または非糖尿病のいずれかである。本発明のインスリン−疑似治療の開発は、複合分子、例えばインスリンのような成長因子を運ぶための特殊化した方法を開発する必要を取り除くであろうし、その結果、コストを削減し、専門の保管場所を取り除き、使いやすさを促進するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、Ｌ４−Ｌ５の横突起から軟組織が除かれ、高速バールでの皮質の除去を示す。
【図２】図２は、次に破砕された自家移植片を広げ、適切なレベル（Ｌ４−Ｌ５）での横突起の間にあったことを示す。インプラントまたはブランクの当量を自家移植片ベッドに取り込んだ。
【図３】図３は、コントロールと比較したラットモデルでのバナジウム治療脊椎のレントゲン写真を示す。
【図４】図４は、レントゲン写真の検査結果を示すグラフである。
【図５】図５は、触診の検査結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
骨でのインスリン−疑似剤の生物学的インパクトの活用では、我々は、これらの剤が骨の治癒に重要な役割を果たしていることを見出した。したがって、本発明は、例えば脊椎関節固定治療にて、脊椎固定を促進させる、バナジウムや亜鉛化合物のようなインスリン−疑似剤を用いる。本発明に適切なインスリン−疑似剤は、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、もしくはマンガン金属、または化合物を含むが、これに限定されない。
【００１５】
したがって、一つの態様では、本発明は、インスリン−疑似剤を含む脊椎固定手術法での椎骨癒合を促進するための骨組織材料、セラミック骨−移植代用品またはその混合物を提供する。本発明で用いるのに適切な骨組織材料は、自家移植および同種移植材料の両方を含む。
【００１６】
この態様の一つの実施形態では、骨組織材料は、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物からなる群より選択されるインスリン−疑似剤を含む。
【００１７】
この態様の他の実施形態では、骨組織材料は、バナジウムおよび亜鉛化合物から選択されるインスリン−疑似剤を含む。
【００１８】
この態様の他の実施形態では、骨組織材料は、医薬的に許容される担体をさらに含む。
【００１９】
この態様の他の実施形態では、医薬的に許容される担体は、無機塩である。
【００２０】
この態様の他の実施形態では、医薬的に許容される担体は、硫酸塩およびリン酸塩から選択される無機塩である。
【００２１】
この態様の他の実施形態では、医薬的に許容される担体は、カルシウム塩である。
【００２２】
他の態様では、本発明は、脊椎固定を促進するためのインスリン−疑似剤を利用する脊椎固定手術を提供する。一つの実施形態では、脊椎での椎骨を安定化するための手術治療を提供し、それぞれの隣接した椎骨の部分を露出する工程；ならびに前記隣接した椎骨の露出した部分の間および両方の椎骨の露出した部分と接触する領域内に補助的な骨組織材料、セラミック骨−移植代用品またはその混合物およびインスリン−疑似剤を配置する工程を含み、この際前記インスリン−疑似剤は、前記骨組織材料と共に前記二つの脊椎の癒合速度を増加するのに有効な量で提供される。
【００２３】
この態様の一つの実施形態では、インスリン−疑似剤は、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、またはマンガン化合物である。
【００２４】
この態様の他の実施形態では、インスリン−疑似剤は、亜鉛またはバナジウム化合物である。
【００２５】
この態様の他の実施形態では、インスリン−疑似剤は、骨組織材料および／またはセラミック骨−移植代用品に加えられ、インスリン−疑似剤を含む補助骨組織材料を提供する。
【００２６】
この態様の他の実施形態では、インスリン−疑似剤は、医薬的に許容される担体をさらに含む組成物として骨組織材料および／またはセラミック骨−移植代用品とは別に加えられる。一つの実施形態によれば、前記組成物は、インスリン−疑似硫酸カルシウムペレットである。
【００２７】
この態様の他の実施形態では、前記方法は、自家移植骨、同種移植骨および／またはセラミック骨−移植代用品の移植との組み合わせである。一つの実施形態によれば、インスリン−疑似剤は、自家移植片、同種移植片またはセラミック骨−移植代用品と混合される。
【００２８】
この態様の他の実施形態では、前記方法は、椎体間デバイスの移植との組み合わせである。一つの実施形態によれば、前記椎体間デバイスは、２つの隣接した椎骨の癒合を安定化するおよび促進するように作られた補綴インプラントである。一つの実施形態によれば、前記椎体間デバイスは、自家移植片、同種移植片またはセラミック骨−移植代用品と組み合わせて用いることができる。一つの実施形態によれば、インスリン−疑似剤は、自家移植片、同種移植片またはセラミック骨−移植代用品と混合される。他の実施形態では、補綴インプラントの骨組織接触面は、インスリン−疑似剤で被覆され、インスリン−疑似剤と混合されているかまたはされていないであろう、自家移植、同種移植またはセラミック骨−移植代用品の有無にかかわらず用いられるであろう。
【００２９】
他の態様では、本発明は、インスリン−疑似剤および医薬的に許容される担体を含む組成物を含む、脊椎固定手術法での椎骨の癒合を促進するための骨組織キットを提供する。一つの実施形態では、前記キットは、骨組織材料および／またはセラミック骨−移植代用品をも含む。一つの実施形態では、インスリン−疑似剤および同種移植骨組織材料および／またはセラミック骨−移植代用品は、混合物で提供される。他の実施形態では、インスリン−疑似剤および同種移植骨組織材料またはセラミック骨−移植代用品は、後の混合のために提供される。
【００３０】
この態様の一つの実施形態では、インスリン−疑似剤が、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、およびマンガン化合物、およびそれらの組み合わせから選択される。インスリン−疑似剤は、脊椎固定治療で用いるのに適した従来公知のいかなる形態でありうる。
【００３１】
他の態様では、本発明は、脊椎固定手術法での脊椎癒合を促進するためのインスリン−疑似剤を含む組成物を提供し、この際前記組成物は、インスリン−疑似剤および医薬的に許容される担体を含む。一つの実施形態では、前記組成物は、同種移植骨材料および／またはセラミック骨−移植代用品を含む。
【００３２】
この態様の一つの実施形態では、インスリン−疑似剤は、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、およびマンガン化合物、およびそれらの組み合わせから選択される。
【００３３】
他の態様では、本発明は、脊椎固定を促進するための移植可能なデバイスを提供し、この際補綴インプラントが２つの隣接した椎骨の癒合を安定化するおよび促進するように作られ、前記補綴インプラントの骨組織接触面がインスリン−疑似剤を含む組成物で被覆されたデバイスである。前記デバイスはまた、自家移植骨、同種移植骨またはセラミック骨−移植代用品を前記２つの隣接した椎骨の露出面に供給するために作られてもよく、骨または骨移植代用品は、インスリン−疑似剤と混合されているかまたはされていないであろう。
【００３４】
この態様の一つの実施形態では、インスリン−疑似剤は、亜鉛、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ、セレン、およびマンガン化合物、およびそれらの組み合わせから選択される。
【００３５】
患者に脊椎固定を必要とする病気または疾患の例は、関節固定、椎間板疾患、脊椎椎間板ヘルニア、椎間板由来の痛み、脊椎腫瘍、脊椎骨折、脊柱側弯症、脊柱後弯症（すなわちショイエルマン病）、脊椎すべり症、脊椎症、後枝症候群（Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  Ｒａｍｉ  Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）、他の変性脊椎疾患、および脊椎の不安定をもたらすその他の疾患を含むが、これに限定されない。
【００３６】
本発明の治療法は、随意に、骨自家移植、骨同種移植、自家の幹細胞治療、同種の幹細胞治療、化学的刺激、電気的刺激、内固定、および癒合した椎骨を安定させるまたは二つの隣接した椎骨が癒合する速度を増加するための外固定から選択された少なくとも一つの治療と組み合わされる。
【００３７】
本発明に適切なインスリン−疑似亜鉛化合物は、鉱酸亜鉛塩のような無機亜鉛化合物を含む。無機亜鉛化合物の例は、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、リン酸亜鉛、炭酸亜鉛、硝酸亜鉛、またはそれらの組み合わせを含むが、これに限定されない。
【００３８】
インスリン−疑似亜鉛化合物はまた、有機酸亜鉛塩でありうる。有機酸亜鉛塩の例は、酢酸亜鉛、蟻酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、グルコン酸亜鉛、ビス（マルトラト）亜鉛、アセキサム酸亜鉛、アスパラギン酸亜鉛、ビス（マルトラト）亜鉛（ＩＩ）［Ｚｎ（ｍａ）２］、ビス（２−ヒドロキシピリジン−Ｎ−オキシド）亜鉛（ＩＩ）［Ｚｎ（ｈｐｏ）２］、ビス（アリキシナト）Ｚｎ（ＩＩ）［Ｚｎ（ａｌｘ）２］、ビス（６−メチルピコリナト）Ｚｎ（ＩＩ）［Ｚｎ（６ｍｐａ）２］、ビス（アスピリナト）亜鉛（ＩＩ）、ビス（ピロール−２−カルボキシラト）亜鉛［Ｚｎ（ｐｃ）２］、ビス（アルファ−フロニックアシダト）亜鉛［Ｚｎ（ｆａ）２］、ビス（チオフェン−２−カルボキシラト）亜鉛［Ｚｎ（ｔｃ）２］、ビス（チオフェン−２−アセタト）亜鉛［Ｚｎ（ｔａ）２］、（Ｎ−アセチル−Ｌ−システイナト）Ｚｎ（ＩＩ）［Ｚｎ（ｎａｃ）］、亜鉛（ＩＩ）／ポリ（γ−グルタミン酸）［Ｚｎ（γ−ｐｇａ）］、ビス（ピロリジン−Ｎ−ジチオカルバマート）亜鉛（ＩＩ）［Ｚｎ（ｐｄｃ）２］、亜鉛（ＩＩ）Ｌ−乳酸塩［Ｚｎ（ｌａｃ）２］、亜鉛（ＩＩ）Ｄ−（２）−キナ酸［Ｚｎ（ｑｕｉ）２］、ビス（１，６−ジメチル−３−ヒドロキシ−５−メトキシ−２−ペンチル−１，４−ジヒドロピリジン−４−チオナト）亜鉛（ＩＩ）［Ｚｎ（ｔａｎｍ）２］、β−アラニル−Ｌ−ヒスチジナト亜鉛（ＩＩ）（ＡＨＺ）など、またはそれらの組み合わせを含むが、これに限定されない。他の実施形態では、亜鉛塩の有機酸は、天然脂肪酸である。
【００３９】
適切な有機バナジウム系インスリン−疑似剤は、バナジルアセチルアセトネート（ＶＡＣ）、硫酸バナジル（ＶＳ）、バナジル３−エチル−アセチルアセトネート（ＶＥＴ）、ビス（マルトラト）オキソバナジウム（ＢＭＯＶ）などを含むが、これに限定されない。好ましい実施形態では、有機バナジウム化合物は、バナジルアセチルアセトネート（ＶＡＣ）である。有機バナジウム化合物、すなわちバナジルアセチルアセトネート（ＶＡＣ）は、一型および二型の糖尿病動物およびヒトの研究にてインスリン−疑似作用を示しており、動物研究にて糖尿病の関連した合併症のいくつかを予防している。研究されている、ＶＡＣの付加的な薬理活性は、糖新生の阻害、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ活性の減少、および抗脂肪分解を含む。骨の治癒または再生を加速するために、または軟骨損傷および修復のための治療補助剤として、これらのバナジウム系インスリン−疑似剤の使用は、米国仮特許出願第６１／２９５，２３４号明細書および米国仮特許出願第６１／５０４，７７７号明細書；国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１１／２１２９６および国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１２／４５７７１にて、本発明者らにより既に開示されており、それらの全体を参照することにより本明細書に含まれる。
【００４０】
骨の治療または新生のためのインスリン−疑似体として適切なタングステン、セレン、モリブデン、ニオブ、またはマンガン化合物はまた、本開示に含まれ、それらの形態および投与方法は、当該技術における通常の技能に含まれる。
【００４１】
タングステン化合物の例は、タングステン酸ナトリウム［Ｎａ２ＷＯ４・ｘＨ２Ｏ］、タングストリン酸［Ｈ３［Ｐ（Ｗ３Ｏ１０）４］・ｘＨ２Ｏ］、タングストリン酸のアラニン錯体（ＷＰＡ−Ａ）［Ｈ３［Ｐ（Ｗ３Ｏ１０）４］［ＣＨ３ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＨ  ］・ｘＨ２Ｏ］、ホモ−ポリオキソタングステン酸塩およびバナジウムポリオキソタングステン酸塩、タングステン（ＶＩ）ペロオキソ複合体（例えば、（ｇｕ）２［ＷＯ２（Ｏ２）２］および（ｇｕ）［ＷＯ（Ｏ２）２（ｑｕｉｎ−２−ｃ）］、この際「ｇｕ」は、グアニジニウムであり、「ｑｕｉｎ−２−ｃ」は、キノリン  ２−カルボイレート（ｃａｒｂｏｙｌａｔｅ）である）、ならびにタングステン酸塩のペルメタロキシド（ｐｅｒｍｅｔａｌｌｏｘｉｄｅ）（ｐＷ）を含むが、これに限定されない。モリブデン化合物は、例えば、モリブデン酸塩のペルメタロキシド（ｐｅｒｍｅｔａｌｌｏｘｉｄｅ）を含む。
【００４２】
ニオブ化合物は、Ｎｂ（Ｖ）ペルオキソ錯体、例えば（ｇｕ）３［Ｎｂ（Ｏ２）４］および（ｇｕ）２［Ｎｂ（Ｏ２）３（ｑｕｉｎ−２−ｃ）を含むが、これに限定されず、この際「ｇｕ」は、グアニジニウムであり、「ｑｕｉｎ−２−ｃ」は、キノリン  ２−カルボイレート（ｃａｒｂｏｙｌａｔｅ）である。
【００４３】
セレン化合物は、セレン酸ナトリウム［Ｎａ２ＳｅＯ４・ｘＨ２Ｏ］および亜セレン酸ナトリウム［Ｎａ２ＳｅＯ３・ｘＨ２Ｏ］を含むが、これに限定されない。
【００４４】
マグネシウム化合物は、３−Ｏ−メチル−Ｄ−キロ−イノシトール＋塩化マンガン（ＭｎＣｌ２）、Ｄ−キロ−イノシトール＋塩化マンガン（ＭｎＣｌ２）、硫酸マンガン［ＭｎＳＯ４］、Ｄ−キロ−イノシトール２ａ（ピニトールとして）およびガラクトサミンを含むイノシトールグリカンスード−二糖類（ｐｓｅｕｄｏ−ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）Ｍｎ（２＋）キレート、オーラルマグネシウム、酸化マンガン、例えば、ＭｎＯ２、ＭｎＯＡｌ２Ｏ３、およびＭｎ３Ｏ４を含むが、これに限定されない。
【００４５】
与えられた治療で用いられる医薬組成物の実際の好ましい量が、用いられた特定の形態、処方された特定の組成物、適用の態様、および投与の特定部位、および担当医師または獣医を含む当業者によって認識される他の要素に依存して変化するであろうことは理解されるであろう。与えられた投与のプロトコルのための最適な投与率は、従来の投与判定試験を用いて当業者によって容易に決定され得る。
【００４６】
本発明に適切なインスリン−疑似の投与量は、想定される特定の使用に依存して変わるであろう。適切な投与量および投与経路の決定は、十分通常の医師のスキルの範囲内である。
【００４７】
「インスリン−疑似デリバリシステム」を用いた「局所亜鉛」（ｌｏｃａｌ  ｚｉｎｃ）の投与経路は、例えば、即時放出性の、制御放出性の、徐放性の、および持続放出性の方法を用いた、既知の方法に従う。インスリン−疑似デリバリシステムのための好ましい投与形態は、癒合部位ならびにこれらの部位に隣接および／もしくは接触した領域への直接的な注入、または癒合部位ならびにこれらの部位に隣接および／もしくは接触した領域への直接的な（複数の）インスリン−疑似剤の外科的移植を含む。このタイプのシステムは、上記で述べたように、放出の位置と同様に、放出の時間的制御を可能にするであろう。
【００４８】
本明細書で用いられる製剤はまた、治療される特定の症状のために必要な２つ以上の活性化合物、好ましくはお互いに悪影響を与えない補完活性を有するものを含むであろう。あるいは、または加えて、前記製剤は、細胞毒性剤、サイトカインまたは成長阻害剤を含むであろう。かかる分子は、使用目的に効果的な組み合わせおよび量で含まれる。
【００４９】
生体内では＋４（バナジル）および＋５（バナジン酸塩）で存在する、バナジウムは、胃腸（ＧＩ）管での悪い吸収率および下痢や嘔吐のようなＧＩ副作用を示している。結果として、さらなる有機バナジウム化合物、すなわちバナジル３−エチルアセチルアセトネート（ＶＥＴ）、ビス（マルトラト）オキソバナジウム（ＢＭＯＶ）およびＶＡＣは、吸収および安全を改善するために合成されている。有機リガンドを有するＶＡＣは、ＢＭＯＶ、ＶＳ、およびＶＥＴを含む、他のバナジウム化合物と比較して、糖尿病薬の機能としてより効果的であることが証明されている。
【００５０】
本発明の方法で使用可能なバナジウムデリバリシステムでのバナジウム化合物の治療薬は、任意に医薬的に許容される担体、賦形剤、または安定剤と、望ましい純度を有するバナジウム化合物との混合によって、保管のために調製される（Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  １６ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｏｓｏｌ，Ａ．Ｅｄ．（１９８０））。かかる治療薬は、凍結乾燥した製剤または水溶液の形態でもよい。許容される生体適合性の担体、賦形剤、または安定剤は、適用される投与量および濃度で受容者へ非毒性であり、バッファ、例えばリン酸塩、クエン酸塩および他の有機酸；アスコルビン酸およびメチオニンを含む抗酸化物；保存剤（例えば、オクタデシルジメチルベンジル塩化アンモニウム；塩化ヘキサ−メトニウム；塩化ベンザルコニウム；塩化ベンゼトニウム；フェノール、ブチルまたはベンジルアルコール；アルキルパラベン、例えば、メチルまたはプロピルパラベン；カテコール；レゾルシン；シクロヘキサノール；３−ペンタノール；およびｍ−クレゾール）；低分子量（約１０残基未満）ポリペプチド；タンパク質、例えば、血清アルブミン、ゼラチン、または、免疫グロブリン；親水性ポリマー、例えば、ポリビニルピロリドン；アミノ酸、例えば、グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、またはリジン；単糖類、２糖類、およびグルコース、マンノース、デキストリン、またはヒアルロナンを含む他の糖質；キレート剤、例えば、ＥＤＴＡ；糖類、例えば、スクロース、マンニトール、トレハロース、またはソルビトール；塩形成カウンターイオン、例えば、ナトリウム；金属錯体（例えば、Ｚｎ−タンパク質複合体）；および／または非イオン界面活性剤、例えば、ＴＷＥＥＮ（登録商標）、ＰＬＵＲＯＮＩＣＳ（登録商標）またはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含むであろう。
【００５１】
ｉｎ  ｖｉｖｏ投与に用いられる製剤のために、それらは殺菌されねばならない。前記製剤は、凍結乾燥および再構成の前にまたは後に、除菌ろ過膜によるろ過により容易に滅菌されるであろう。本明細書における治療薬は、好ましくは、無菌のアクセスポートを有する容器、例えば、皮下注射針によって突き刺すことができるストッパーを有する点滴の薬剤バックまたはバイアルに置かれる。
【００５２】
バナジウムはまた、例えばコアセルベーション法または界面重合によって調製されたマイクロカプセルに封入されてもよく、例えば、それぞれヒドロキシ−メチル−セルロースまたはゼラチン−マイクロカプセルおよびポリ−（メチルメタクリレート）マイクロカプセルである。かかる製剤は、コロイダルドラッグデリバリシステム（例えば、リポソーム、アルブミンミクロスフェア、ミクロエマルジョン、ナノ粒子およびナノカプセル）またはマクロエマルジョンで行うことができる。かかる技術は、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１６ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（ｏｒ  ｎｅｗｅｒ），Ｏｓｏｌ  Ａ．Ｅｄ．（１９８０）にて開示されている。
【００５３】
バナジウムデリバリシステムでの有機バナジウム剤は、多孔質のリン酸カルシウム、無孔のリン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、硫酸カルシウム、自然骨から得られたカルシウム鉱物、無機骨、有機骨、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
【００５４】
バナジウムデリバリシステムでのバナジウムの徐放性または持続放出性投与が望まれる場合、マイクロカプセル化が検討される。持続放出のための組み換えタンパク質のマイクロカプセル化は、ヒト成長ホルモン（ｒｈＧＨ）、インターフェロン−α、−β、−γ（ｒｈＩＦＮ−α、−β、−γ）、インターロイキン−２、およびＭＮ  ｒｇｐ１２０で成功している。Ｊｏｈｎｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔ．Ｍｅｄ．２：７９５−７９９（１９９６）；Ｙａｓｕｄａ，Ｂｉｏｍｅｄ．Ｔｈｅｒ．２７：１２２１−１２２３（１９９３）；Ｈｏｒａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏ／Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ８：７５５−７５８（１９９０）；Ｃｌｅｌａｎｄ，“Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｍｍｕｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｖａｃｃｉｎｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ  Ｐｏｌｙｇｌｙｃｏｌｉｄｅ  Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”  ｉｎ  Ｖａｃｃｉｎｅ  Ｄｅｓｉｇｎ：Ｔｈｅ  Ｓｕｂｕｎｉｔ  ａｎｄ  Ａｄｊｕｖａｎｔ  Ａｐｐｒｏａｃｈ，Ｐｏｗｅｌｌ  ａｎｄ  Ｎｅｗｍａｎ，ｅｄｓ．，（Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ：Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９９５），ｐｐ．４３９−４６２；国際公開第９７／０３６９２号、国際公開第９６／４００７２号、国際公開第９６／０７３９９号および米国特許第５，６５４，０１０号明細書。
【００５５】
持続放出性製剤の適切な例は、バナジウムデリバリシステムでのバナジウムを含む固体の疎水性ポリマーの半透明性の基質を含み、基質は、成形品の形態、例えば、フィルムまたはマイクロカプセルである。持続放出性基質の例は、ポリ無水物（例えば、米国特許第４，８９１，２２５号明細書；米国特許第４，７６７，６２８号明細書）、ポリエステル、例えば、ポリグリコリド、ポリラクチドおよびポリラクチドとポリグリコリドとの共重合（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｄｅｓ）（米国特許第３，７７３，９１９号明細書；米国特許第４，７６７，６２８号明細書；米国特許第４，５３０，８４０号明細書；Ｋｕｌｋａｒｎｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｒｃｈ．Ｓｕｒｇ．９３：８３９（１９６６））、ポリアミノ酸、例えば、ポリリジン、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドアクリレート、ポリアクリレート、エチレン−酢酸ビニル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリオルトエステル、ポリアセチルニトリル、ポリホスファゼンの重合体および共重合体、およびポリエステルヒドロゲル（例えば、ポリ（２−ヒドロキシエチル−メタクリレート、またはポリ（ビニル−アルコール））、セルロース、アシル置換酢酸セルロース、非分解性ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリ（ビニルイミダゾール）クロロスルホン化ポリオレフィン、ポリエチレンオキシド、Ｌ−グルタミン酸およびガンマ−エチル−Ｌ−グルタミン酸塩の共重合体、例えばＬＵＰＲＯＮ  ＤＥＰＯＴ（登録商標）（乳酸−グリコール酸共重合体およびリュープロリド酢酸塩からなる注入可能マイクロスフィア）、ならびにポリ−Ｄ−（−）−３−ヒドロキシ酪酸、を１以上含む。エチレン−酢酸ビニルおよび乳酸−グリコール酸のような重合体は、１００日以上の間放出可能である一方、あるヒドロゲルはより短い期間でタンパク質を放出する。用いられるであろうさらなる非生分解性の重合体は、ポリエチレン、ポリビニルピロリドン、エチレン酢酸ビニル、ポリエチレングリコール、酢酸酪酸セルロースおよびセルロースアセテートプロピオネートである。
【００５６】
あるいは、放出持続性製剤は、分解性生物材料、例えば、コラーゲンおよびその誘導体、生体内分解性脂肪酸（例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸など）からなるであろう。生分解性ポリマーは、それらの生体適合性、特異的な分解に対する高い信頼性、および生体基質への活性薬剤の包含しやすさから、魅力的な製剤である。例えば、ヒアルロン酸（ＨＡ）は、架橋されることで、生体材料の膨潤性重合体のデリバリビークルとして使用されるであろう。米国特許第４，９５７，７４４号明細書；Ｖａｌｌｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．６２：７３１−７３５（１９９１）。ポリエチレングリコールでグラフトされたＨＡポリマーはまた、望まない薬の漏出および生理的状態での長期間保存による変性の両方を減少した改良されたデリバリ基質として調製されている。Ｋａｚｕｔｅｒｕ，Ｍ．，Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ  ５９：７７−８６（１９９９）。使用されるであろうさらなる生分解性ポリマーは、ポリ（カプロラクトン）、ポリ無水物、ポリアミノ酸、ポリオルトエステル、ポリシアノアクリレート、ポリ（ホスファジン）、ポリ（ホスホジエステル）、ポリエステルアミド、ポリジオキサノン、ポリアセタール、ポリケタール、ポリカーボネート、ポリオルトカーボネート、分解性および非毒性のポリウレタン、ポリヒドロキシブチラート、ポリヒドロキシ吉草酸塩、ポリアルキレンシュウ酸塩、ポリアルキレンコハク酸塩、ポリ（リンゴ酸）、キチン質、およびキトサンである。
【００５７】
あるいは、生分解性ヒドロゲルは、バナジウムデリバリシステムでのバナジウム化合物の制御放出性材料として用いてもよい。マクロマーの適切な選択を通じて、膜は、バナジウムデリバリシステムでのバナジウム化合物の異なるタイプに適した、浸透性、細孔径および分解速度の範囲で生産されうる。
【００５８】
あるいは、バナジウムデリバリシステムでのバナジウムの持続放出性デリバリシステムは、分散されてなりうる。分散はさらに、懸濁またはエマルジョンのいずれかに分類できる。バナジウム化合物のデリバリビークルとの関連で、懸濁は、液体溶媒中で分散された（おおよそ均一に）微小の固体粒子の混合物である。懸濁の固体粒子は、数ナノメートルから数百ミクロンのサイズの範囲であり得、マイクロスフィア、マイクロカプセルおよびナノスフィアを含む。一方、エマルジョンは、少量の乳化剤によって懸濁を保持された２以上の不混和液の混合物である。乳化剤は、不混和液間の界面薄膜の形態をとり、また界面活性剤または洗剤として知られている。エマルジョン製剤は、水中油型（ｏ／ｗ）、油または脂肪が分散されるのに対し、水が連続相にある、および油中水型（ｗ／ｏ）、水が分散されるのに対し、油が連続相にある、これらの両方でありうる。適切な持続放出型製剤の一例は、国際公開第９７／２５５６３号に開示されている。さらに、本発明のバナジウム化合物と用いるエマルジョンは、多重エマルジョン、マイクロエマルジョン、微小滴およびリポソームを含む。微小滴は、油層内に球状の脂質層からなる単層リン脂質小胞である。例えば、米国特許第４，６２２，２１９号明細書および米国特許第４，７２５，４４２号明細書。リポソームは、水溶液と不水溶性極性脂質を混合することにより調製されたリン脂質小胞である。
【００５９】
あるいは、バナジウムデリバリシステムでのバナジウムの持続放出性製剤は、ポリ乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）を用いて製造してもよく、ポリマーは、強い生体適合性および幅広い生分解性を示す。ＰＬＧＡ、乳酸およびグリコール酸の分解産物は、人体から素早く除かれる。さらに、このポリマーの分解性は、その分子量および組成により月から年で調節できる。詳細は、Ｌｅｗｉｓ，“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ  ｏｆ  Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ  Ａｇｅｎｔｓ  ｆｒｏｍ  Ｌａｃｔｉｄｅ／Ｇｌｙｃｏｌｉｄｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ，”ｉｎ  Ｂｉｏｇｒａｄａｂｌｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ａｓ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｍ．Ｃｈａｓｉｎ  ａｎｄ  Ｒ．Ｌａｎｇｅｅｒ，ｅｄｉｔｏｒｓ（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ：Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９９０），ｐｐ．１−４１を参照。
【００６０】
「デリバリシステム」を用いた「局所バナジウム」（ｌｏｃａｌ  ｖａｎａｄｉｕｍ）の投与経路は、例えば、即時放出性の、制御放出性の、徐放性の、および持続放出性の方法を用いた、既知の方法に従う。有機バナジウムデリバリシステムのための好ましい投与形態は、罹患部位ならびにこれらの部位に隣接および／もしくは接触した領域への直接的な注入、または罹患部位ならびにこれらの部位に隣接および／もしくは接触した領域への直接的な（複数の）有機バナジウムデリバリシステムの外科的移植を含む。このタイプのシステムは、上記で述べたように、放出の位置と同様に、放出の時間的制御を可能にするであろう。
【００６１】
有機バナジウム化合物を含む複合表面コーティングにより被覆された埋め込みデバイスを用いる場合、被覆は、関連分野で公知のいかなる方法により行うことができ、例えば、Ｐｅｔｒｏｖａ，Ｒ．ａｎｄ  Ｓｕｗａｔｔａｎａｎｏｎｔ，Ｎ．，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒ．Ｍａｔ．，３４（５）：８（２００５））にて開示されたものがあるが、これに限定されない。例えば、適切な方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、熱化学処理、酸化、およびプラズマ溶射を含む（Ｆｉｓｃｈｅｒ，Ｒ．Ｃ．，Ｍｅｔ．Ｐｒｏｇｒ．（１９８６）；Ｈａｂｉｇ，Ｋ．Ｈ．，Ｔｒｉｂｏｌ．Ｉｎｔ．，２２：６５（１９８９））。本発明の適切な被覆はまた、第１のほう素拡散コーティング、続いてＣＶＤによって得られた多数の、好ましくは２または３の層の組み合わせを含んでもよい（Ｚ．Ｚａｋｈａｒｉｅｖ，Ｚ．，ｅｔ  ａｌ．，Ｓｕｒｆ．Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，３１：２６５（１９８７））。熱化学処理技術は、十分に調査され、産業にて広く用いられている。これは、非金属または金属を熱拡散、続いて化学反応によって表面へと浸透させる方法である。熱化学処理により、表層は、その組成、構造および性質が変化する。
【００６２】
他の適切な被覆技術は、浸炭、窒化、浸炭窒化、クロムめっき、およびアルミめっきを含むが、これに限定されない。これらの被覆技術のうち、熱化学プロセスである、ホウ化処理は、硬いそして耐摩耗の表面を作るのに用いられる。当業者が理解するであろうように、異なるコーティング技術が、特定の目的に適した所望の性質を有するために、本発明のバナジウム系被覆および被覆デバイスを作るために利用してもよい。
【００６３】
本研究は、ラット後側部の横突間腰椎癒合モデルを用いて骨移植エンハンサーとしてのインスリン−疑似剤の潜在的な役割を示す。群間の顕著な違いは、コントロールと比較により、レントゲン写真の分析および触診で示された。我々の知見では、このことは、脊椎固定へのバナジウムおよび亜鉛の効果の最初の研究である。
【００６４】
多くの研究が、局所インスリン投与の骨形成への影響を研究しており、例えば、インスリンを静脈に注入された動物のためにウサギ腓骨分割術での微視的により進んだ治癒の観察、なかでも注目すべきは術後２〜４週間の間にと殺された動物のもの；非注入の半頭頂骨（ｈｅｍｉｃａｌｖａｒｉａｅ）と比較して、成体マウスの右半頭頂骨への５日間のインスリン注入後、インスリンで治療された半頭頂骨での骨形成インデックスの顕著な上昇の観察；局所的にデリバリされたウルトラレンテ（Ｕｌｔｒａｌｅｎｔｅ）インスリンが、非糖尿病ラット大腿骨骨折モデルでの仮骨機械的強度を増加することの観察がある。しかしながら、これらの研究は、インスリンの全身投与の問題、または関心部位への局所的な注入時、インスリンの短い半減期の問題に取り組んではいない。
【００６５】
担体を有さないインスリンは、短い半減期となるので、パルミチン酸リンプラント（Ｌｉｎｐｌａｎｔ）は、連続した期間適切な作用部位にインスリンを運ぶための潜在的なビークルとして提案されていた。ラット部分欠損モデルでの持続放出性局所インスリンインプラントの効果の分析では、持続放出性インスリンインプラントで治療した欠損は、顕著に、より新しい骨形成を有し、組織学および組織形態計測で見られるパルミチン酸単独で治療したものより優れた骨質を有した。我々の研究では、我々は、ラット後外側の横突起癒合モデルを用いた持続放出性物質の潜在的利益を確認している。顕著な違いは、コントロールに対してインスリン治療群では、レントゲン写真、触診およびマイクロＣＴで見出された。本研究は、インスリン−疑似剤のＶＡＣおよび亜鉛と同様の結果を見出した。
【００６６】
局所環境は、我々の研究に見られるように、局所インスリンの投与で変化している。我々は、インスリン治療群にて、４日目の全タンパク質に対する、骨治癒での重要な成長因子であるＩＧＦ−Ｉの割合が顕著に増加していることを見出した。局所骨折環境の変化（特に、ＰＤＧＦ、ＴＧＦ−Ｂ１、ＩＧＦ−ＩおよびＶＥＧＦの増加）は、ＤＭ大腿骨骨折モデルでの局所インスリンデポットモデルで見られている。研究は、ＩＧＦ−Ｉが前骨芽細胞を刺激し、分解を減らす一方でコラーゲン発現を増加し、骨折治癒を促進することを示している。ラット後肢の動脈供給での継続的な注入をする場合、皮質骨形成での顕著な増加が観察されている。加えて、局所的に運ばれたＩＧＦ−Ｉは、非糖尿病ラット脛骨骨折モデルでの仮骨機械的強度を増加することが見出されている。しかし、エストロゲンが豊富なラットモデルに注入をする場合、継続的な全身注入は、骨形成よりむしろ骨吸収を刺激した。これらの研究は、全身投与に対する局所インプラントの利益を示す。
【００６７】
多くの研究は、ｒｈＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−７のような骨誘導成長因子の有益な効果、および動物モデルでの脊椎固定の脱灰された骨基質を示している。我々の研究はまた、インスリン−疑似剤の添加とともに、レントゲン写真および触診の質測定を基に増加した癒合速度を示した。
【００６８】
インスリン−疑似剤使用による潜在的な問題の一つは、その低血糖作用にある。全身の血糖値および低血糖は、インスリン−疑似剤の投与時に関係している。しかし、以前の研究は、持続放出性インスリンインプラントは、全身のインスリン、グルコースまたは糖化ヘモグロビンの値に影響しないことが示されている。全身の血糖値への影響があったとしても、我々のデータはこのことをほとんどサポートしない。
【００６９】
ｒｈＢＭＰ−２およびｒｈＢＭＰ−７のような骨誘導成長因子は、相当なコストを手術法に加え、そして懸念事項として悪影響の可能性について挙げられている。インスリンはまた、広範囲にわたって研究されており、骨治療および癒合方法への安価な代替物として役に立つであろう。本研究は、ラット脊椎固定モデルでのインスリン−疑似剤の影響を分析した最初のものである。我々の結果は、癒合部位への局所インスリン−疑似剤デリバリが癒合速度および健康な正常血糖ラットで形成される骨量の増加することの有力な証拠を提供する。
【００７０】
我々の研究は、バナジウムおよび亜鉛化合物のような、局所インスリン−疑似剤が脊椎固定を促進することを示している。予備データは、局所インスリン−疑似剤治療が非糖尿病患者での脊椎固定を促進するための効果的な方法であることを示している。よって、本発明は、脊椎関節固定をしている患者での癒合率を増加させる治療計画として用いることができる。
【００７１】
本発明はまた、馬、犬、猫、または他の家畜もしくは野生の哺乳動物を含む（しかしこれに限定されない）獣医学での哺乳動物の脊椎固定を促進するための幅広い適用を見出している。特に有益な利用として、例えば、負傷した競走馬を治療することであろう。
【００７２】
以下、非限定的例により本発明のいくつかの態様を示す。
【実施例】
【００７３】
コントロールと比較して持続放出性インスリンインプラントで治療した場合、ラット後外側腰部の脊椎固定モデルにて増加した癒合速度が観察された。インスリン−疑似剤の効果は、ラット後外側腰部の脊椎固定モデルにて脊椎固定の補助剤として分析された。バナジルアセチルアセトネート（ＶＡＣ）、または亜鉛は、硫酸カルシウムとともにペレットにされ、ラット後外側腰部の脊椎固定モデルにて自家移植片と共に、癒合床（ｆｕｓｉｏｎ  ｂｅｄ）へと投与された。これらは、自家移植片およびパルミチン酸ペレットで治療したコントロール群と比較された。
【００７４】
材料および方法
研究デザイン
プロトコルは、ＵＭＤＮＪ−Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｃｈｏｏｌのｔｈｅ  ａｎｉｍａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅにより承認された。各々の体重が約５００グラムである５０の骨格成熟Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットは、Ｗｉｌｔｓｅ−ｔｙｐｅアプローチを用いてＬ４からＬ５まで腸骨稜自家移植片を用いて後外側横突間腰椎癒合を受けた。横突起の露出および高速バリ剥皮（ｂｕｒｒ  ｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｏｎ）後、５つのペレットの１つが癒合部位に添加された：低用量バナジウム硫酸カルシウムペレット（０．７５ｍｇ／ｋｇ）、高用量バナジウム硫酸カルシウムペレット（１．５ｍｇ／ｋｇ）、低用量亜鉛硫酸カルシウムペレット（０。５ｍｇ／ｋｇ）、高用量亜鉛硫酸カルシウムペレット（１．０ｍｇ／ｋｇ）およびコントロールのマイクロ−再結晶化パルミチン酸ペレット。等量の腸骨稜自家移植片（片面あたり約０．３ｇ）が採取され、各ペレットに組み込まれた。ラットは、８週間目にと殺され、脊椎が採取され、軟組織を除かれ、触診、レントゲン写真およびマイクロＣＴで検査された。結果のパラメータのすべては、盲検法にて２人の別個人により独立して再検討され、食い違いがある場合、低グレードの癒合が認められた。
【００７５】
外科手術法
腹腔内から投与されるケタミン（４０ｍｇ／ｋｇ）およびキシラジン（５ｍｇ／ｋｇ）で全身麻酔後、ラットの腰椎部分は、薄く削られ、ポビドンヨウ素を浸したガーゼで洗浄された。背部の正中切開がＬ３から仙骨まで行われた。２つの傍正中切開が正中から筋膜５ｍｍで、腰椎を通じて行われた。切開は、腸骨稜に対して行われ、約０．３ｇの骨が小さな骨鉗子で採取された。採取された自家移植片は、片面あたり０．３ｇを得るため滅菌スケールで測定された。鈍的解剖が、それぞれの側で椎間関節の後方の傍脊柱筋群を反映しながら、後外側方に下って行われた。反映された傍脊柱筋群は、開創鉤で固定されていた。Ｌ４−Ｌ５の横突起は、軟組織を除かれ、高速バリで剥皮された（図１参照）。破砕された自家組織片は、次に適切なレベル（Ｌ４−Ｌ５）で横突起にわたりおよびその間に分散された。当量のインプラント、またはブランクが自家組織片床と組み合わされた（図２参照）。開創鉤が除かれ、傍脊柱筋群が癒合床でカバーされた。背部の腰椎筋膜は、連続４−０吸収性縫合により閉じられ、皮膚は、結節４−０吸収性縫合で閉じられた。手術部位は、抗生物質軟膏で処置され、ラットは、エンロフロキサシン抗生物質（１０ｍｇ／ｋｇ）を投与された。レントゲン写真が、術後すぐに撮られた。血糖値は術前、術後１２時間および２４時間で計測された。表１参照。
【００７６】
【表１−１】
2015534850.tif 000003
【００７７】
ペレット調製
前記ペレットを調製するために、０．２ｍＬの各原液を０．４ｇのＣａＳＯ４と混合し、１ｍＬ注射器にて適切な濃度の担体を得た。次に、直径２ｍｍ透明タイゴン実験チューブに注入され、一晩硬化された。
【００７８】
一度セットし、埋め込みに先立ち、ペレットは、７ｍｍ片に分けられ、（滅菌のために）オートクレーブ処理された。
【００７９】
【表１−２】
2015534850.tif 000004
【００８０】
原液を調製するために、各ペレットでの液量は、溶液と混合物との体積比を用いて計算された。
【００８１】
各混合物でのＣａＳＯ４の体積
【００８２】
【数１】
2015534850.tif 000005
【００８３】
混合物の体積と比率
【００８４】
【数２】
2015534850.tif 000006
【００８５】
各ペレット、１ｍｍ半径、７ｍｍ高の体積
【００８６】
【数３】
2015534850.tif 000007
【００８７】
各ペレットでの溶液の体積
【００８８】
【数４】
2015534850.tif 000008
【００８９】
原液（１０ｍＬ）
【００９０】
【数５】
2015534850.tif 000009
【００９１】
【表１−３】
2015534850.tif 000010
【００９２】
レントゲン写真分析
３５ｋＶ、９０秒での前後方向のレントゲン写真が、と殺および採取後８週目で撮られた。すべての軟組織は、レントゲン写真試験に先立ち除かれた。２人の盲検のための独立した観察者は、以前公表されたレントゲン写真のスケールに基づき、両側に固い癒合塊（Ａ）、片側での癒合塊（Ｂ）、両側での小さい癒合塊（Ｃ）、および移植片吸収（Ｄ）として、レントゲン写真を等級分けした。
【００９３】
触診（Ｍａｎｕａｌ  Ｐａｌｐａｔｉｏｎ）
すべての軟組織を除去した後、２人の盲検のための独立した観察者は、触診して、癒合部位（Ｌ４−Ｌ５）にわたりストレスを加えた。資料は、癒合（Ａ）、一部癒合（Ｂ）、および非癒合（Ｃ）として等級分けした。
【００９４】
量的マイクロＣＴ分析
８週目に採取された脊椎はまた、マイクロ−ＣＴ分析が行われ、定量的に新しい骨形成を算出された。関心領域は、関連した椎骨のペアを連結する鉛直線の側部にあるいかなる骨を含む、Ｌ４横突起頭側の頂点から、Ｌ５横突起尾側の基部まで区切られた。各試料の関心領域（両側）の骨の立方ミリメートルは、マイクロ−ＣＴにより計られた。Ｓｋｙｓｃａｎ  １１７２  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＭｉｃｒｏＣＴ（Ｓｋｙｓｃａｎ，Ｋｏｎｔｉｃｈ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）を１７．４マイクロメートルのピクセルサイズで使用した。
【００９５】
統計分析
２サンプルのｔ検定を行い、血糖値の優位性、およびマイクロＣＴでの骨体積を決定した。Ｍａｎｎ−Ｗｈｉｔｎｅｙ  Ｒａｎｋ  Ｔｅｓｔをレントゲン写真および触診の分析のために行った。カッパ値を評価者間の合意のために算出した。統計分析をＳｉｇｍａＳｔａｔを用いて行った。
【００９６】
結果
５０匹の動物の内、１匹のコントロールラットは、おそらく麻酔により、術後１日で死亡した。残りの４９匹のラットは、合併症を起こさず、計画通りにと殺された（０．０２％の周術期の死亡率）。
【００９７】
レントゲン写真分析
レントゲン写真に基づき、図３で示される例は、高用量のバナジウム群では、５／１０は両側での固体癒合塊を有し、３／１０は片側での癒合塊を有し、１／１０は両側での小さい癒合塊を有し、および１／１０は移植片吸収を有していた（ｐ＝０．２７０、ｋａｐｐａ＝０．６６７）。低用量のバナジウム群では、３／１０は両側での固体癒合塊を有し、３／１０は片側での癒合塊を有し、０／１０は両側での小さい癒合塊を有し、および４／１０は移植片吸収を有していた（ｐ＝０．８０７、ｋａｐｐａ＝０．５８３）。高用量の亜鉛群は、７／１０が両側での固体癒合塊を有し、３／１０が片側での癒合塊を有し、０／１０が両側での小さい癒合塊を有し、および０／１０が移植片吸収を有していた（ｐ＝０．０５、ｋａｐｐａ＝１．０）。低用量の亜鉛群は、７／１０が両側での固体癒合塊を有し、１／１０が片側での癒合塊を有し、２／１０が両側での小さい癒合塊を有し、および０／１０が移植片吸収を有していた（ｐ＝０．０６６、ｋａｐｐａ＝０．５１２）。コントロール群は、２／９が両側での固体癒合塊を有し、３／９が片側での癒合塊を有し、１が両側での小さい癒合塊を有し、および３／９が移植片吸収を有していた（ｋａｐｐａ＝０．２９７）。表２および図４を参照。
【００９８】
【表２】
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【００９９】
触診試験
触診に基づき、高用量のバナジウム群において、６／１０は固体癒合であり、２／１０は一部癒合であり、および２／１０は非癒合であった（ｐ＝０．００２、ｋａｐｐａ＝０．４１２）。低用量のバナジウム群において、１／１０は固体癒合であり、４／１０は一部癒合であり、および５／１０は非癒合であった（ｐ＝０．０７２、ｋａｐｐａ＝０．１３０）。高用量の亜鉛群において、４／１０は固体癒合であり、１／１０は一部癒合であり、および５／１０は非癒合であった（ｐ＝０．００８、ｋａｐｐａ＝０．３０６）。低用量の亜鉛群において、３／１０は固体癒合であり、４／１０は一部癒合であり、および３／１０は非癒合であった（ｐ＝０．０５５、ｋａｐｐａ＝０．５６５）。コントロール群において、０／９は固体癒合であり、１／９は一部癒合であり、および８／９は非癒合であった（ｋａｐｐａ＝０．１５６）。表３および図５参照。
【０１００】
【表３】
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【０１０１】
量的マイクロ−ＣＴ分析
マイクロＣＴ分析に基づき、コントロールにおいてＬ４／Ｌ５横突起および癒合塊の平均骨体積は、１２６．７ｍｍ３であった。高用量バナジウム群は、平均１７０．８ｍｍ３であり、低用量バナジウム群は、平均１６７．４ｍｍ３であった。高用量亜鉛群は、平均１７２．７ｍｍ３であり、低用量亜鉛群は、平均１７２．９ｍｍ３であった（表４参照）。
【０１０２】
【表４】
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【０１０３】
結果の概要
コントロールと比較して、高用量亜鉛群は、著しくより高い触診評価（ｐ＝．００８）、レントゲン写真スコア（ｐ＝０．０５）、およびマイクロＣＴでの骨形成（１７２．７ｍｍ３対コントロールの１２６．７ｍｍ３）（ｐ＜０．０１）を示した。低用量亜鉛は、著しくより高い触診（ｐ＝０．０５５）、およびレントゲン写真スコア（ｐ＝０．０６６）を示し、ならびにコントロールと比較して著しいマイクロＣＴでの骨形成（１７２．９ｍｍ３）（ｐ＜０．０１）を示した。高用量バナジウムは、著しくより高い触診スコア（ｐ＝０．００２）およびマイクロＣＴでの骨形成（１７０．８ｍｍ３）（ｐ＜０．０１）を示し、レントゲン写真スコア（ｐ＝０．２７０）では差がなかった。低用量バナジウムは、著しくより高いマイクロＣＴでの骨（１７２．９ｍｍ３）（ｐ＜０．０５）を示し、触診でのより高いスコア（ｐ＝０．０７２）を示し、およびレントゲン写真スコア（ｐ＝０．８０７）では差がなかった。
【０１０４】
結果の論考
脊椎固定治療に続く偽関節は、望まない成果であり、この合併症を防ぐのに役立つ局所補助剤は、極めて興味がある。本研究は、ラット後側部の横突間腰椎癒合モデルでの癒合床へ投与される局所インスリン−疑似剤の潜在的な利益を示す。我々の知見では、これはラットモデルでの腰部脊椎固定への局所亜鉛またはバナジウムの効果を調べた最初の研究である。
【０１０５】
いくつかの研究は、経口投与の効果を含む、バナジウムおよび亜鉛のインスリン様効果を示している。これらの動物研究の大部分は、糖尿病の動物での骨質への経口バナジウムのいくつかの利益を示すが、しかしすべての研究が同意するものではない。さまざまな研究の結果は、バナジウム化合物の経口投与、大部分は糖尿病ラットでのいくつかの利益を示す。しかし、我々の研究の焦点は、非糖尿病ラットでの脊椎固定における骨形成へのバナジウムの局所効果を調べることであった。
【０１０６】
骨折治癒および軟骨形成へのバナジウムの効果もまた、研究されている。バナジウムがインシュリン様の性質を発揮するメカニズムは、インスリン感受性を促進することおよびインシュリン活性を長くすることに加えて、インスリンシグナル経路の主要な要素の活性化を含むと考えらえている。（Ｖａｒｄａｔｓｉｋｏｓ，Ｇ．，ｅｔ  ａｌ．（２００９）．“Ｂｉｓ（Ｍａｌｔｏｌａｔｏ）−Ｏｘｏｖａｎａｄｉｕｍ（ＩＶ）−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ  Ｏｆ  ＰＫＢ，ＧＳＫ−３  Ａｎｄ  ＦＯＸＯ１  Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓ  Ｔｏ  Ｉｔｓ  Ｇｌｕｃｏｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ（ｒｅｖｉｅｗ）．”Ｉｎｔ  Ｊ  Ｍｏｌ  Ｍｅｄ  ２４（３）：３０３−３０９）。我々の研究は、バナジウムが脊椎固定に与える影響のメカニズムを調べてはいなかったが、一方ラットモデルでの骨折治癒および脊椎固定を改善することもまた示す、インシュリンと同様の効果を発揮するであろう。
【０１０７】
バナジウムの潜在的な毒性作用は、関心事項であり、研究されている。局所投与は、他の組織への毒性の関与のいくつかを回避できる。しかし、我々の知見では、骨折または癒合部位への局所投与は、経口投与後に見られる他の組織での蓄積を減少でき、これは研究されていない。
【０１０８】
亜鉛は、ラット脂肪細胞での脂質生成を刺激する能力での塩化亜鉛の形態においてインシュリン様であることが認識されており（Ｃｏｕｌｓｔｏｎ，Ｌ．ａｎｄ  Ｐ．Ｄａｎｄｏｎａ（１９８０）．“Ｉｎｓｕｌｉｎ−Ｌｉｋｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｏｆ  Ｚｉｎｃ  Ｏｎ  Ａｄｉｐｏｃｙｔｅｓ．”Ｄｉａｂｅｔｅｓ  ２９（８）：６６５−６６７）、多数の研究が、糖尿病との関係を示すため、行われている。Ｖａｒｄａｔｓｉｋｏｓらは、最近、亜鉛のインシュリン疑似および抗糖尿病作用の徹底的なレビューをしている。（Ｖａｒｄａｔｓｉｋｏｓ，Ｇ．，ｅｔ  ａｌ．（２０１２）．“Ｉｎｓｕｌｉｎｏ−Ｍｉｍｅｔｉｃ  Ａｎｄ  Ａｎｔｉ−Ｄｉａｂｅｔｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  Ｏｆ  Ｚｉｎｃ．”Ｊ  Ｉｎｏｒｇ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  １２０Ｃ：８−１７）。亜鉛がインシュリン様作用を発揮するメカニズムは、細胞外のシグナル関連キナーゼ１／２を含むインシュリンシグナル経路、およびホスファチジルイノシトール  ３−キナーゼ／プロテインキナーゼＢ／Ａｋｔ経路の活性化を含むと考えられている。（Ｖａｒｄａｔｓｉｋｏｓ  ｅｔ  ａｌ．２０１２）。これらは、亜鉛がラットモデルにて脊椎固定を促進するためのメカニズムと同じでありうるが、我々の研究はこれについて調査しなかった。
【０１０９】
本研究の限界は、亜鉛およびバナジウムが脊椎固定に与える影響のメカニズムを調査しなかったことである。また、レントゲン写真および触診スコアの観察者間の信頼性は、各試験群と比較してコントロール群ではより低かった。低い観察者間の信頼性は、「一部癒合」または「非癒合」のいずれかである試料の採点が困難であったからであろう。２つの評価だけ、「癒合」または「非癒合」での評価システムは、より高い観察者間の信頼性を提供するかもしれない。２つの用量で２つの異なるインシュリン疑似剤を試験したとはいえ、我々は、どの群が優れていたかについて最終的な結論を述べることはできない。採取時、いくつかのパレットは、完全に溶解せず、いくつかは癒合部位に一部組み込まれた。この観察の臨床効果は、未確認であり、さらなる研究が最適な担体と投与量を決定するだろう。
【０１１０】
本研究に基づき、亜鉛およびバナジウムは共に、試験した投与量の両方でコントロールと比較してより良い癒合速度を示した。我々のコントロール群の癒合速度は低いとはいえ、ラットモデルでの他の自家移植癒合速度と対応できる。（Ｄｉｍａｒ，Ｊ．Ｒ．，２ｎｄ，ｅｔ  ａｌ．（１９９６）．“Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  Ｏｆ  Ｎｏｎｓｔｅｒｏｉｄａｌ  Ａｎｔｉ−Ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ  Ｄｒｕｇｓ  Ｏｎ  Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  Ｓｐｉｎａｌ  Ｆｕｓｉｏｎｓ  Ｉｎ  Ｔｈｅ  Ｒａｔ．”Ｓｐｉｎｅ（Ｐｈｉｌａ  Ｐａ  １９７６）２１（１６）：１８７０−１８７６）；（Ｗａｎｇ，Ｊ．Ｃ．，ｅｔ  ａｌ．（２００３）．“Ｅｆｆｅｃｔ  Ｏｆ  Ｒｅｇｉｏｎａｌ  Ｇｅｎｅ  Ｔｈｅｒａｐｙ  Ｗｉｔｈ  Ｂｏｎｅ  Ｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｔｅｉｎ−２−Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｂｏｎｅ  Ｍａｒｒｏｗ  Ｃｅｌｌｓ  Ｏｎ  Ｓｐｉｎａｌ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｉｎ  Ｒａｔｓ．”Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ  Ａｍ  ８５−Ａ（５）：９０５−９１１）；（Ｇｒａｕｅｒ，Ｊ．Ｎ．，ｅｔ  ａｌ．（２００４）．“Ｐｏｓｔｅｒｏｌａｔｅｒａｌ  Ｌｕｍｂａｒ  Ｆｕｓｉｏｎｓ  Ｉｎ  Ａｔｈｙｍｉｃ  Ｒａｔｓ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ａ  Ｍｏｄｅｌ．”Ｔｈｅ  Ｓｐｉｎｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ：Ｏｆｆｉｃｉａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｐｉｎｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ４（３）：２８１−２８６）および（Ｄｒｅｓｐｅ，Ｉ．Ｈ．，ｅｔ  ａｌ．（２００５）．“Ａｎｉｍａｌ  Ｍｏｄｅｌｓ  Ｆｏｒ  Ｓｐｉｎａｌ  Ｆｕｓｉｏｎ．”Ｔｈｅ  Ｓｐｉｎｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ：  Ｏｆｆｉｃｉａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｐｉｎｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ５（６  Ｓｕｐｐｌ）：２０９Ｓ−２１６Ｓ）。レントゲン写真で、両亜鉛群は顕著に高い癒合速度であり、観察者間の信頼性は高かった。触診は、しばしば、小さな動物モデルでの癒合を決定するための代表的な基準とされており、高用量のバナジウム群は、本試験で最良であった。レントゲン写真および触診評価の主観的性質のいくつかを削減する取り組みでは、マイクロＣＴは、新たな骨形成を量的に決定するために用いられた。各試験群は、コントロール群より顕著に高いスコアであった。
【０１１１】
本研究は、ラット脊椎固定モデルでの局所インシュリン疑似剤の効果を調べた最初のものである。結果は、有望であり、将来の仕事は、インシュリン疑似剤が脊椎固定に影響を与えるメカニズムを調べるだけではなく、最適な投与量および担体に焦点を合わせるだろう。
【０１１２】
前記実施例および好ましい実施形態の説明は詳細な説明であり、本発明を限定するものでなく、本発明は特許請求の範囲によって規定されると受け止められるべきである。容易に認識されるように、上記の態様の多くの変更および組み合わせが、特許請求の範囲に記載される本発明から逸脱しない限り利用できる。このような変更は本発明の範囲および概念から逸脱しないものとみなされ、すべてのこのような変更は下記特許請求の範囲の範囲に含まれると解される。
【０１１３】
引用されるすべての参考文献は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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