骨質溶解的治療的製作方法

2023-09-22 04:35:55 1

專利名稱：骨質溶解的治療的製作方法
骨質溶解的治療引言本發明技術涉及骨質溶解(osteolysis)的治療，包括與患者中人工關節植入物造成的磨屑(wear debris)相關的骨質溶解。骨質溶解包括骨的溶解，特別是骨中鈣的移除或流失。人工關節的磨屑(例如鈦和聚乙烯顆粒)能夠在受影響的關節中導致炎症級聯反應。例如，人巨噬細胞能夠對多禾中類型的磨屑產生應答，如 Rader 等在 Cytokine response of human macrophage-like cells after contact with polyethylene and pure titanium particles, J. Arthroplasty :vol.14, no.7 (1999)中，Kaufman 等在 Human macrophage response to UHMffPE, TiAlV, CoCr, and alumina particles analysis of multiple cytokines using protein assays, J. Biomed. Mat. Res. A :D0I 10. 1002/jbm. a.中以及 Matthews 等在 Comparison of the response of primary human peripheral blood mononuclear phagocytes from different donors to challenge with model polyethylene particles of known size dose, Biomaterials :vol. 21 (2000)中所述。隨後的炎症可導致需要對植入物進行修復。細胞因子(例如白介素-1)在炎症級聯反應中起作用，能夠影響很多種細胞並誘發許多炎性反應，例如發熱、細胞因子產生、內皮基因調控、趨化作用、白細胞粘附和成纖維細胞活化。介導細胞因子在炎症級聯反應中之作用(其與骨質溶解相關)的方法和治療會是有益的。此類治療可推遲需要進行修復的時間，或者可防止鈣流失從而無須進行修復。概述本發明技術提供了使用富含白介素-1受體拮抗劑(IL-Ira)的溶液和用於產生 IL-Ira的可植入裝置來治療骨質溶解的治療和方法。所述溶液和/或裝置施用至人或動物受試者中人工關節植入物處人工關節的磨屑已經或開始產生炎症的部位。本發明的治療和方法可用於減少由磨屑引起的炎症。本發明的治療和方法能夠因此緩解骨質溶解的發展， 並且還可用於預防骨質溶解。白介素-1受體拮抗劑可通過用聚丙烯醯胺珠活化脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞而產生，或是將這些材料裝載到可植入裝置中以在體內產生 IL-Ira0所述脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞可得自所述受試者，以提供自體治療。


本發明技術從詳細的描述和附圖中可得到更充分的理解，其中圖1為根據本發明技術生產IL-Ira之溶液的方法的圖解說明；圖2為根據本發明技術的實施方案遞送IL-Ira的方法的圖解說明；圖3為根據本發明技術的一個實施方案用於遞送IL-Ira的代表性裝置的部分橫斷面剖視圖；圖4為根據本發明技術的一個實施方案向膝關節施用可植入裝置的圖解。
應當注意的是，本文所列附圖旨在舉例說明本發明技術中材料和方法的一般特徵，其目的是為了描述某些實施方案。這些附圖可以未必準確反應任何給定實施方案的特徵，並且不一定旨在限定或限制本發明技術範圍內的具體實施方案。發明詳述以下技術描述的性質僅為對一個或多個發明的主題、生產和使用進行示例，並非旨在限制本申請中或可要求本申請優先權的其他申請(或其授權專利)中要求保護的任何具體發明的範圍、應用或用途。在了解本文公開的技術時，必須考慮以下定義和非限定性指導。本文所用標題(例如「引言」和「概述」)和副標題旨在僅為本公開內容中主題的大體結構，並非旨在限定本發明技術或其任何方面。特別地，「引言」中所公開的主題可能包括新技術，並且可以並不構成對現有技術的描述。「概述」中所披露的主題不是對本發明技術的完整範圍或其任何實施方案的窮舉或完全的公開。在本說明書章節內對材料的特定用處的分類或討論是為方便起見，不應當由此推論該材料必須或僅能與在用於任何給定組合物時的分類一致。本文所引用的參考文獻不構成認可那些參考文獻為現有技術或與本文所披露技術的專利性具有任何相關性。本說明書「發明詳述」章節中引用的所有參考文獻均通過引用整體併入本文。在說明本發明技術的實施方案時，描述和具體實例均僅用於說明目的，並非旨在限制本發明技術的範圍。此外，對具有所述特徵的多個實施方案的描述並非旨在排除具有額外特徵的其他實施方案，或具有特徵的不同組合的其他實施方案。提供具體實例是為闡明如何製備並使用本發明技術的裝置和系統之目的，除非另有明確聲明，否則均不旨在作為本發明技術已經或尚未作出或測試的給定實施方案的代表。如本文所稱，除非另有規定，否則所有組成百分數均以總組合物的重量計。本文中所用詞「包括」及其變體意為非限定性，這樣，對列表中各項的詳述並非排除其他也可用於本發明技術的材料、組合物、裝置和方法中的類似項。同樣地，術語「可以」和「可能」及其變體意為非限定性，這樣，提到實施方案可以或可能包含特定要素或特徵時並不排除本發明技術的其他不含那些要素或特徵的實施方案。本文所用無數量詞修飾的名詞表示存在「至少一個」項目；如有可能，該項目可能存在多個。「約」在用於修飾數值時表示計算或測量值允許該數值有一定的稍不精確(準確數值的一些近似值；近似或合理接近的數值；大致)。如果出於某種原因，這種由「約」提供的不精確未被本領域技術人員理解為這一常用意義，那麼本文中「約」至少表示由測量或使用此類參數的常用方法可產生的變異。此外，對範圍的公開包括對所有不同值以及在整個範圍內進一步劃分的範圍的公開。本發明技術涉及治療患者中由人工關節部位的磨屑和炎症引起的骨質溶解。其中包括使用白介素-1受體拮抗劑(IL-Ira)的治療方法，包括產生用於治療的IL-Ira的方法、由此類方法產生的含有IL-Ira的組合物以及用於產生、分離和在治療方法中施用 IL-Ira的裝置。用於治療患者中由人工關節部位磨屑引起的骨質溶解的方法包括在人工關節植入物部位的磨屑處或其附近施用富含白介素-1受體拮抗劑的溶液。本發明方法和治療介導白介素-1的效果及其在炎症級聯反應中的作用。白介素-I(IL-I)包括一個能夠刺激淋巴細胞和巨噬細胞、活化吞噬細胞、增加前列腺素產生、 促使骨關節退化、增強骨髓細胞增殖並涉及許多慢性炎性病症的細胞因子家族。IL-I能夠由巨噬細胞、單核細胞和樹突細胞產生，並可作為對感染的炎性應答的一部分。IL-I的作用模式可由白介素-1受體拮抗劑蛋白(IL-lra，也被稱為「IRAP」)介導。IL-Ira與IL-I結合細胞表面上的相同受體，由此阻止IL-I向該細胞發送信號。如Arend WPjMalyak M,Guthridge CJ,Gabay C(1998)「 Interleukin-I receptor antagonist :role in biology" Annu. Rev. Immunol. 16 :27-55 一文中所述，IL-Ira 由白細胞分泌(包括單核細胞、巨噬細胞、嗜中性粒細胞、多形核細胞(PMN)和其他細胞)，並可調節多種IL-I相關的免疫和炎性應答。IL-Ira的產生是受幾種物質刺激，包括粘附的免疫球蛋白G(IgG)、其他細胞因子以及細胞或病毒組分。IL-Ira在關節炎、結腸炎和肉芽腫性肺病中是一種重要的天然抗炎蛋白。IL-Ira可以用於治療類風溼性關節炎(IL_1在其中起關鍵作用的一種自身免疫病)，減少與該疾病相關的炎症和軟骨退化。例如，Kineret (阿那白滯素)是IL-Ira的非糖基化重組形式(Amgen Manufacturing, Ltd.，Thousand Oaks, California)。2003 年 7 月 29日授權的Sommer等人的美國專利號No. 6，599，873、1991年12月M日授權的Hannum等人的美國專利號No. 5，075，222以及2005年9月8日公布的Mellis等人的美國專利申請公開號No. 2005/0197293中描述了多種重組白介素_1抑制劑和治療方法。此外，2003年9月 23日授權的Reincke等人的美國專利號No. 6，623，472、2004年3月30日授權的Reincke 等人的美國專利號No. 6，713，246以及2004年7月6日授權的Reincke等人的美國專利號 No. 6，759，188中描述了從體液中產生IL-Ira的方法，包括使用自體液體。IL-Ira也已作為組合物的一部分與透明質酸一起遞送，如2000年8月1日授權的Collins等人的美國專利號No. 6，096, 728中所述。本發明方法和治療使用了富含IL-Ira的溶液，其可從患者的脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞中產生，因此提供了 IL-Ira的自體來源。富含 IL-Ira的溶液施用在人工關節部位的磨屑處或其附近。IL-Ira的作用是阻斷炎性細胞因子(例如IL-1)與白介素-1受體結合，由此減緩該部位的炎症發展。例如，富含自體IL-Ira 的溶液可以使用患者自己的脂肪組織和/或白細胞產生，並注射入受影響的人工關節處以治療骨質溶解並延緩或防止對修復人工關節植入物的需要。可以依照2009年2月27日提交的PCT專利申請No. PCT/US2009/03554U2009年 8月27日提交的美國專利申請No. 12/549,015以及2009年8月27日提交的美國臨時申請 No. 61/237，484中所述方法生產富含白介素_1受體拮抗劑的溶液。參考圖1，治療骨質溶解的方法100可以包括圖例所闡明的方面。脂肪組織在步驟 105中從患者體內分離。該脂肪組織可直接用於步驟130，如圖所示，還可對該脂肪組織進行處理以提供脂肪細胞，如步驟110中所示。脂肪組織指任何類脂肪組織(白色或棕色脂肪組織均可)，其可來源於皮下、網膜/內臟、乳腺、性腺或其他脂肪組織部位。一些實施方案中，脂肪組織來源於通過抽吸輔助脂肪切除術或抽脂術分離的人皮下脂肪。脂肪細胞可以用任何適宜方法從脂肪組織和/或組織部分中分離和/或釋放，包括本領域內已知方法， 例如機械離心和分解離心。脂肪細胞還可用酶解消化的方法分離。例如，脂肪細胞可以從脂肪抽吸物(lipoaspirate)中分離，用超聲波和/或酶解消化處理，並通過離心富集。從脂肪組織中分離的脂肪細胞可進行清洗和沉澱。分離脂肪組織和脂肪細胞的方法可以包括如下方面。通過抽吸輔助的腫脹抽脂術 (tumescent liposuction)將脂肪組織收集在與抽吸膠管和抽脂套管相連的專門的收集容器中。收集容器可以帶有紗布型格柵過濾器，其允許使腫脹液(tumescent fliud)通過並保留固體脂肪組織。收集完脂肪組織後，將收集容器從抽吸裝置中移出，再與離心裝置相連。過濾單元還可包含具有約100微米孔徑的過濾器。一旦含有脂肪組織的收集容器與離心裝置相連，即對組織進行超聲處理。超聲完成後，將整個裝置放入離心桶內離心，例如以 300Xg離心5分鐘。離心後，將與過濾單元相連的收集容器分離，可丟棄。含有脂肪細胞的沉澱隨後可重懸於生物相容性溶液中，例如自體血漿、血漿濃縮液和富含血小板的血漿。脂肪組織也可用消化酶類和減弱相鄰細胞間連接的螯合劑處理，使其能夠將組織分散成單細胞(包括脂肪細胞)的懸液，而無明顯的細胞破損。解聚後，可從細胞和解聚組織的懸液中分離脂肪細胞。多種用於分離和/或分級分離脂肪組織和脂肪細胞的方法和裝置包括Leach等在 U. S. Pat. Nos. 7，374，678 和 7，179，391 中以及 Leach 等在 U. S. Pub. Nos. 2009/0014391、 2008/(^83474和2007/0208321中描述的那些。諸如GPS 血小板濃縮系統(Biomet, Warsaw, IN)的裝置可用於分離脂肪細胞。這些方法可包括如下獲得脂肪細胞通過對患者實施抽脂術獲得脂肪組織，對脂肪組織進行酶促消化，並用這些裝置分離和/或清洗脂肪細胞。全血是使用醫學領域熟知的方法從患者體內分離的，如步驟115所示。全血可直接用於步驟130。此外，全血可經處理以獲得富含血小板的血漿(platelet-rich plasma, PRP)，如120所示，也可經處理以分離白細胞，如125所示。例如，PRP含有白細胞和血小板， 在全血沉降後位於血沉棕黃層中。可用於在步驟120中分離富含血小板的血漿的裝置也有描述，例如，2002年6月4 日授權的Blasetti等的美國專利No. 6，398，972，2003年11月18日授權的Brandt等的美國專禾Ij No. 6，649，072,2004 年 9 月 14 日授權的 Dolocek 的美國專利 No. 6，790，371,2006 年3月14日授權的Sukavaneshvar等的美國專利No. 7，011，852，2004年12月16日公布的Leach等的美國專利申請公開No. 2004/0251217 (通過參考併入本文)，2005年5月沈日公布的Leach等的美國專利申請公開No. 2005/0109716 (通過參考併入本文)，2005年9 月8日公布的Dorian等的美國專利申請公開No. 2005/0196874 (通過參考併入本文)，以及 2006年8月10日公布的Dorian等的美國專利申請公開No. 2006/0175242 (通過參考併入本文)。也可使用其他方法分離富含血小板的血漿。例如，可對全血進行離心而不使用浮標系統(buoy system)，可對全血進行多階段離心，可以使用連續流離心，還可以過濾。此夕卜，包括富含血小板的血漿在內的血液組分可以通過將紅細胞與血漿分離而產生，其中使用低速離心步驟以防止血小板沉澱。在另一些實施方案中，可將從離心血液中形成的血沉棕黃層級分與餘下的血漿分離，並重懸形成富含血小板的血漿。除了 GPS 血小板濃縮系統及分離系統之外，許多其他的市售裝置也可用於步驟120分離富含血小板的血菜，包括Medtronic公司(Minneapolis，Minnesota, USA) 出售的Magellan 自體血小板分離器系統、Harvest Technologies公司(Plymouth,Massachusetts, USA)出 yS 的 SmartPReP > DePuy (Warsaw, Indiana, USA)、 Cytomedix 公司(Rockville, Maryland, USA)出售的 AutoloGel Process、EmCyte 公司(Fort Myers, Florida,USA)出售的GenesisCS系統以及Biomet 3i 公司(Palm Beach Gardens,Florida, USA)出售的PCCS系統。從患者體內抽取的血液可以與抗凝血劑混合。適用的抗凝血劑包括肝素、檸檬酸磷酸葡萄糖(CPD)、乙二胺四乙酸(EDTA)、抗凝檸檬酸葡萄糖溶液(ACD)及其混合物。抗凝血劑可以置於用於從受試者抽取血液的注射器內，或者可在血液抽出後與其混合。白細胞可如步驟125所示製備，使用本領域熟知的方法。例如，白細胞可通過裂解紅細胞而從全血中製備，或通過使用密度梯度離心全血，其中白細胞沉降物位於離心管底部。密度離心法的一個實例包括 Ficoll-Paque Plus (GE Healthcare Bio-Sciences, Piscataway, New Jersey, USA) 0某些情況下中，密度梯度可以用於進一步分離單個核細胞和多形核細胞。白細胞還可用過濾法從全血中製備；一個實例包括AcelereTMMNC Harvest System (Pall Life Sciences, Ann Arbor，Michigan，USA)。白細胞還可從骨髓中獲取。再參考圖1，在步驟130中，對脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿、白細胞或其組合的IL-Ira產生進行活化。這些脂肪組織和/或血液材料以兩種方式進行活化而產生IL-Ira (1)使用聚丙烯醯胺珠，如步驟135、140和145中所示，和(2)使用可植入裝置，如步驟150和155中所示。可利用這兩種活化途徑中的一個，或兩個同時使用。某些情況下，一些脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞用於一個活化路徑中，一些被用於另一激活途徑中。例如，脂肪細胞可根據步驟150和155用可植入裝置活化以產生IL-lra，而富含血小板的血漿根據步驟135、140和145用聚丙烯醯胺珠活化以產生IL-lra。所得到的富含IL-Ira的溶液和可植入裝置隨後可聯合用於一個骨質溶解部位， 或分別用於不同部位或相近的部位，以治療骨質溶解。再參考圖1，第一種產生IL-Ira的方式使用了聚丙烯醯胺珠，如步驟140、145和 150中所示。這種情況下，富含IL-Ira的溶液通過使液體體積與聚丙烯醯胺珠接觸而產生， 其中所述液體體積包含選自以下的成員脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿、白細胞及其組合。至少一部分液體體積隨後與聚丙烯醯胺珠分離，以獲得富含白介素-ι受體拮抗劑的溶液。為產生IL-Ira而用聚丙烯醯胺珠進行的活化還可包括如下方面。包含脂肪組織、 脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞的液體體積可得自正接受骨質溶解治療的患者，以使得該患者僅接受自體產物。液體體積與聚丙烯醯胺珠的接觸可包括將液體體積與聚丙烯醯胺珠孵育約30秒至約24小時的時間。一部分液體體積與聚丙烯醯胺珠的分離可包括離心液體體積和聚丙烯醯胺珠，以獲得包括富含白介素-1受體拮抗劑之溶液的上清。涉及使用聚丙烯醯胺珠產生IL-Ira的其他方面和特徵描述於2009年2月27日提交的PCT專利申請序列號No. PCT/US2009/035541和2009年8月27日提交的美國專利申請序列號 No. 12/549,015。如圖1中步驟135所示，將脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞與聚丙烯醯胺珠接觸。一些實施方案中，脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞與聚丙烯醯胺珠孵育至有效移除液體體積中部分液體的時間。孵育可以進行約30秒至約72小時，並且可以在約20°C至約41°C溫度下進行。例如，孵育可以從約1分鐘至48小時，從約5分鐘至約12小時，或從約10分鐘至約6小時。一些實施方案中，孵育在約37°C下進行。一些實施方案中，脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞不進行孵育，而是與聚丙烯醯胺珠僅接觸至進行後續處理所需的時間。接觸可發生在環境條件下，例如約20-25°C的溫度下。步驟135中所用聚丙烯醯胺珠可使用本領域熟知的可控的標準操作流程由丙烯醯胺單體聚合形成，以產生由聚丙烯醯胺凝膠形成的相對均一的珠。通常，聚丙烯醯胺由丙烯醯胺與適當的雙官能團交聯試劑聚合形成，最常用的為N，N'-亞甲基雙丙烯醯胺(雙丙烯醯胺)。凝膠聚合通常用過硫酸銨來起始，並通過加入催化劑加快反應速度，例如N， N, N' ,N'-四甲基乙二胺(TEMED)。在多個實施方案中，聚丙烯醯胺珠包括每毫升珠0.5 微摩爾的羧基，賦予輕微的陰離子特徵(負電荷)。珠通常也耐受PH值的變化，並在許多水溶液和有機溶液中穩定。通過調節總丙烯醯胺濃度，可以形成多種孔徑範圍的聚丙烯醯胺凝膠。此外，可形成許多種尺寸的聚丙烯醯胺珠，並具有相對均一的大小分布。珠大小可從直徑幾微米至直徑幾毫米。例如，多種類型的Bio-Gel P聚丙烯醯胺凝膠珠(Bio-Rad Laboratories, Hercules, California, USA)具有的粒徑從小於約 45 μ m 到多至約 180 μ m。 聚丙烯醯胺珠還可購於 SNF Floerger (Riceboro, Georgia, USA)、Pierce Biotechnoloty, Inc. (Rockford, Illinois, USA)禾口 Polymers, Inc. (Fayetteville, Arkansas, USA)。聚合後，聚丙烯醯胺珠可以乾燥並以粉末樣形式貯存。乾燥的珠不溶於水，但經再水化後可顯著膨脹。再水化還原了聚丙烯醯胺珠的凝膠稠度，可變成乾燥狀態的約2至3 倍大小。因此，乾燥的聚丙烯醯胺珠可用於吸收一部分液體體積，包括小於珠孔徑大小的溶質，並可用於濃縮由脂肪細胞和/或脂肪組織產生的IL-lra。例如，步驟130中乾燥聚丙烯醯胺珠與脂肪細胞和/或脂肪組織的結合激活了 IL-Ira的產生，也因為乾燥珠的再水化和膨脹而減少了總液體體積。再參考圖1，與聚丙烯醯胺珠孵育後，如步驟140所述分離富含IL-Ira的溶液。 可以通過抽出至少一部分液體體積並留下珠來完成分離。一些情況下，可以在抽出富含 IL-Ira的溶液之前通過離心使珠沉澱。還可以通過過濾進行分離，其中聚丙烯醯胺珠被過濾器保留，富含IL-Ira的溶液流過過濾器，例如利用離心力或利用真空。如果步驟135中與聚丙烯醯胺的孵育利用乾燥的聚丙烯醯胺珠，則液體體積可由於珠的再水化膨脹而減少， 從而濃縮所得富含IL-Ira溶液。為保持增加的濃度，步驟140中應十分小心，以避免擠壓珠或從已膨脹珠中抽出液體。例如，高離心力或高真空度可能壓碎珠和/或從珠內部體積中抽出液體。不作為對本發明技術的機制、效用或功能的限制，聚丙烯醯胺珠作為脂肪組織、月旨肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞產生IL-Ira的活化劑。因此，對於乾燥聚丙烯醯胺珠的情況，不僅液體被從包括脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞的液體體積中吸收，從而濃縮了所形成的IL-lra，而且珠還作為刺激IL-Ira產生的表面。看起來IL-Ira量的增加並非簡單地由於通過減少樣品體積來增加濃度引起的，而是由於脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞被聚丙烯醯胺珠活化而增加了 IL-Ira的產生和/或釋放。在脂肪組織可包括白細胞的情況下，所產生IL-Ira的量與白細胞濃度之間看來也有相關性。因此，本發明技術使用脂肪組織和解聚的脂肪組織來獲得脂肪細胞，其中白細胞可以存在於脂肪組織以及從脂肪組織中獲得的脂肪細胞中。
對IL-Ira產生的活化可包括使用裝置，例如來自Biomet Biologies公司 (Warsaw, Indiana, USA)的Plasmax Plus血菜濃縮機，可包括2006年8月10日公布的 Dorian等人的美國專利申請公開號2006/0175268和2006年11月2日公布的Swift等人的美國專利申請公開號2006/0M3676中所述的那些裝置和方法。再參考圖1，步驟145中向人或動物受試者(即患者)施用富含IL-Ira的溶液。 接受富含IL-Ira的溶液的患者可以是步驟105和/或115中用於產生脂肪組織、脂肪細胞、 全血、富含血小板的血漿和/或白細胞的同一患者。這種情況下，該方法提供了 IL-Ira的自體製備。可以使用多種手段給藥，例如通過使用注射器注射富含IL-Ira的溶液、手術施用或在其他外科手術時同時施用。然而，應當理解，步驟145可包括用於植入、注射或以其他方式在部位處或附近施用富含IL-Ira的溶液的任何生物醫藥可接受的方法或程序，以便介導與白介素-1受體刺激相關的效應，例如炎症和由於骨關節炎引起的炎症。例如，富含IL-Ira的溶液用於治療人工關節植入物部位的骨質溶解。注射可位於或入關節的滑液空間處或其內部，或者在近關節處或附近。可以通過包括無菌濾器來處理最終分離的IL-Ira產物而對通過本發明技術產生的富含IL-Ira的溶液的多種製備物進行滅菌。同樣地，抗生素可以在孵育過程中包含在聚丙烯醯胺中，或在本文所述方法和治療的各種步驟的一步或多步中加入。圖1步驟140中產生的富含IL-Ira溶液可表徵為與通常在全血中發現的IL-Ira 濃度相比具有更高的IL-Ira濃度。例如，本發明方法和組合物可以包括約34，000pg/mL至約108，000pg/mL的IL_lra，而全血可包括約200pg/mL至約800pg/mL。然而，應該理解，在任何給定溶液中存在的濃度可因本發明方法中所用脂肪組織、脂肪細胞和/或白細胞來源中組分的起始水平而變化，並且濃度的增加是與那些材料的起始水平相比較而言的。通常， IL-Ira以至少約10，000pg/ml、至少約25，000pg/ml或至少約30，000pg/ml濃度存在於本發明溶液中，能夠高達108，000pg/mL或更高。一些實施方案中，除了施用富含白介素-1受體拮抗劑的溶液之外，本發明方法還包括向治療部位施用纖維蛋白原、凝血酶和鈣。例如，方法可包括共施用(i)包含白介素受體拮抗劑和纖維蛋白原的第一溶液，和(ii)包含凝血酶和鈣的第二溶液。本發明方法中所用凝血酶可以通過包括將全血或血漿和鈣溶液裝入血液分離裝置中的程序來製備。全血或血漿在至少約20°C溫度下加熱至少約20分鐘。通過離心加熱後的全血或血漿來分離凝血酶。全血或血漿可得自所述患者。富含白介素-1受體拮抗劑的溶液和凝血級分隨後施用於患者的炎症部位。再參考圖1，第二種激活IL-Ira產生的途徑使用了如步驟150和155中所示的可植入裝置。這種情況下，在步驟150中將液體體積裝入可植入裝置中，其中所述液體體積包含選自以下的成員脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿、白細胞及其組合。可植入裝置隨後被植入患者的治療部位或附近，如步驟1 所示。可植入裝置在體內產生白介素受體-1拮抗劑以治療患者中由人工關節部位磨屑引起的骨質溶解。可植入裝置包括封閉或基本封閉的限定出內部空間的主體，其中，主體的至少一部分包含第一生物可吸收材料。內部空間包含具有活化表面的第二生物可吸收材料，且內部空間包括一個或多個空洞。脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞的液體體積位於所述一個或多個空洞內。
利用可植入裝置激活IL-Ira的產生可進一步包括以下方面。包含脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿、白細胞及其組合的液體體積可得自患者。第二生物可吸收材料的活化表面可包含免疫球蛋白G。與利用此類可植入裝置產生IL-Ira相關的其他方面和特性描述於2009年8月27日提交的美國臨時專利申請序列號No. 61/237，484。參考圖1，步驟140中獲得的富含IL-Ira的溶液和/或步驟150中已裝載的可植入裝置隨後被施用(14 或植入(155)以治療由人工植入物部位磨屑引起的骨質溶解。 富含IL-Ira的溶液和/或可植入裝置可介導IL-I的效應並減弱白介素_1受體介導的信號。通過競爭性地抑制IL-I與許多組織和器官中表達的白介素-1型受體的結合，阻斷天然IL-I的生物活性可以治療炎症和與骨質溶解相關的軟骨退化。例如，骨的再吸收和組織損傷(如軟骨退化)作為IL-I引起的蛋白聚糖流失的結果，可通過施用富含IL-Ira的溶液和/或可植入裝置來治療。對某些患者，滑膜和滑液內可能不存在足以中和IL-I濃度的有效IL-Ira濃度，因此可施用本發明的富含IL-Ira的溶液和/或可植入裝置以在這些部位治療這些病症。治療的劑量、給藥和頻率可根據已確立的醫學實踐來修改以達到有效治療。一些實施方案中，富含IL-Ira的溶液和可植入裝置在骨質溶解部位共同施用。這樣，富含IL-Ira的溶液可在阻斷IL-I與白介素-1受體結合以介導炎症級聯反應和IL-I 在骨質溶解中作用方面提供更直接的效果。另一方面，可植入裝置能夠提供IL-Ira產生的儲存器，隨著時間推移更緩慢地釋放。特別地，可植入裝置的生物可吸收材料可能會在數日或一周或更長時間內消化或降解，在這一時間段內提供IL-Ira的釋放。例如，注射富含 IL-Ira的溶液能夠提供對骨質溶解中IL-I效應的即時緩解，可植入裝置能夠提供對骨質溶解中IL-I效應的持續緩解。通過使用自體材料激活自體IL-Ira的產生來治療患者，本發明技術提供了改良的治療。因此減少和/或基本上消除了使用非自體材料或重組材料時可能出現的免疫學問題。此外，由於IL-Ira由患者的細胞產生，因此天然的翻譯後修飾如糖基化已經存在。大部分重組蛋白不是這樣，因為它們是在原核宿主中產生的。在使用富含IL-Ira的溶液的情況下，此類溶液的施用可以包括纖維蛋白原，其中纖維蛋白原被活化以形成在治療部位保護並保留IL-Ira的纖維蛋白基質。纖維蛋白基質可以在骨質溶解部位或附近遞送IL-Ira時在原位形成。纖維蛋白原可通過用凝血劑和鈣活化而交聯形成三維基質。適當的凝血劑包括凝血酶(例如，牛的、重組人的、合併人的或自體的)、自體凝血蛋白和聚乙二醇。鈣可以是鈣鹽的形式，例如氯化鈣。一些實施方案中，凝血劑包括自體凝血蛋白，例如來自從待治療患者的血的凝血級分或組合物。適當的凝血組分可以通過以下方法獲得將全血或血漿與鈣溶液(例如溶於乙醇的氯化鈣)裝入血液分離裝置中，在至少約20°C的溫度下加熱全血或血漿至少約20 分鐘，分離凝血組分。分離可通過將加熱的全血或血漿離心來進行。一種合適的分離裝置為 Biomet Biologies 公司(Warsaw，Indiana, USA)出售的 Clotalyst 自體凝血酶收集系統。IL-Ira的施用因此還可包括纖維蛋白原、凝血酶和鈣，以在治療部位形成纖維蛋白基質。可向IL-Ira溶液中加入外源纖維蛋白原，例如牛凝血酶，優選地為約1，000U/mL。或者，IL-Ira溶液可能已經含有足量的內源纖維蛋白原。在IL-Ira溶液和/或纖維蛋白原或其製劑包括抗凝劑(例如ACD-A，抗凝檸檬酸葡萄糖溶液)的情況下，為激活纖維蛋白原而(與凝血酶一起)加入的鈣應當超過抗凝劑中任何螯合劑(例如EDTA)的有效量。參考圖2，顯示了遞送IL-Ira 900的示意圖。步驟910中，提供了 IL-lra的溶液。 IL-Ira溶液可用所述方法和處理來製備。步驟920中向IL-Ira溶液中加入外源纖維蛋白原。外源纖維蛋白原可從不同於IL-Ira溶液的來源製備，例如不同的患者，或可來源於牛。 或者，外源纖維蛋白原可從不同於IL-Ira溶液的起始材料製備，但仍為同一來源或患者。 例如，IL-Ira溶液和外源纖維蛋白原可從取自於同一患者的不同血液樣品製備。或者，如步驟930所示，製備富含IL-Ira和纖維蛋白原的溶液，例如，如所述通過使用聚丙烯醯胺珠和Plasmax 裝置。步驟940中提供了凝血酶和鈣的溶液，與IL-Ira溶液在治療部位共同施用。其後，如步驟950所示，組合溶液中的纖維蛋白原位發生交聯，在治療部位形成基質， 起著保護、保持並減慢釋放IL-Ira的作用。IL-Ira的遞送可包括向受試者共施用IL-Ira和纖維蛋白原的第一溶液以及凝血酶和鈣的第二溶液。此類實施方案中，第一溶液和第二溶液在施用前保持彼此分離，以使纖維蛋白原直到溶液混合併注射到治療部位後才形成纖維蛋白基質。溶液可在即將遞送至治療部位時混合，或者可在治療部位混合。參考圖3，可以以醫學適用程序使用雙注射裝置1000。該雙注射裝置1000包括第一針管1005和第二針管1010，兩者均與混合室1015相連。第一活塞1020插入第一針管 1005中，第二活塞1025插入第二針管1010中。第一活塞1020與第二活塞1025通過構件 1030連接。混合室1015與套管1035連接。雙注射裝置1000含有在第一針管1005中的 IL-Ira和纖維蛋白原的第一溶液1040，以及在第二針管1010中的凝血酶和鈣的第二溶液 1045。共施用過程中，構件1030被推向混合室1015，以使第一針管1005和第二針管1010中的內容物均被推進混合室1015中。混合的第一溶液1040和第二溶液1045流經套管1035， 在患者關節1060中的治療部位1055處形成纖維蛋白基質1050。圖3所示實施方案中，患者關節1060包括作為膝關節一部分的人工關節植入物。 人工關節植入物可包含關節的一個或多個部分，包括股骨1065、脛骨1070、腓骨1075、髕骨 1080和軟骨1085。例如，一個人工膝關節的實施方案中，所有或一些軟骨1085可能丟失， 股骨1065的人工部分可與脛骨1070的人工部分相接觸。人工部分之間的摩擦導致形成磨屑，如聚乙烯或鈦顆粒。這些顆粒可以激發炎症級聯反應並誘導人工關節植入物處的骨質溶解。圖3展示的是膝關節，然而應當理解，治療部位1055可為任何人工關節，包括肩、肘、 腕、踝、髖和脊椎。此外，本發明治療和方法可應用於在其他組織(如肌肉和肌腱)的人工植入物處治療炎症。一些實施方案中，雙注射裝置1000用於刺穿患者關節1060的軟組織以施用混合的第一溶液1040和第二溶液1045。例如，套管1035可為中空針，如皮下注射針。或者，可在患者關節1060中製造切口，以允許套管1035進入，以使雙注射裝置800可進入治療部位 1055。一些未顯示的實施方案中，雙注射裝置1000不含有混合室1015，取而代之包括兩個套管1035，各自引導一個針管至治療部位1055。這種情況下，第一溶液1040和第二溶液 1045流經單獨的套管1035，在治療部位1055處混合形成纖維蛋白基質1050。一些實施方案中，使用兩個單獨的單針管注射裝置取代雙注射裝置。本發明遞送方法中形成的纖維蛋白基質可以留在治療部位而不提高炎症。纖維蛋白基質中的IL-Ira被保護不受酶促降解，並可與纖維蛋白基質結合以便隨時間緩慢地從基質中釋放。因此，與不含纖維蛋白基質載體的IL-Ira注射相比，該方法可提供IL-Ira的持續遞送。參考圖4，顯示了使用本發明可植入裝置410實施方案的治療實施方案400。可植入裝置410用插管裝置420植入骨質溶解部位。在插管裝置420的一部分內設置有可移動元件(未顯示)，可植入裝置410最初也放置在插管裝置420的一部分內。可移動元件可進行操作以從插管裝置420中將可植入裝置410推入人工關節部位或附近，這在圖4中描述為膝關節。裝載有脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或白細胞的可植入裝置410在體內植入部位產生白介素-1受體拮抗劑。如圖4所示，植入部位位於患者股骨近膝關節的末端附近。本發明技術可以包括2008年2月27日提交的美國臨時專利申請號 No. 61/031，803,2008年11月21日提交的美國臨時專利申請號No. 61/116，940和2009年 2月M日提交的美國臨時專利申請號No. 61/155,048中的方面，並包括2009年2月27日提交的PCT/US2009/035541的方面。提供以下具體實例是為闡明如何製備並使用本發明技術的組合物和方法之目的， 除非另有明確聲明，否則並非旨在作為本發明技術已經或尚未作出或測試的給定實施方案的代表。實施例1如下製備脂肪細胞。通過抽脂術從患者收集脂肪組織，切成小碎塊(約Icm3)， 在間歇機械攪拌條件下，在37°C水浴中用ang/mL I型膠原酶(Worthington Biochemical Corp. ,Lakewood,N. J.)消化180分鐘。通過加入從患者體內獲取的全血來中和消化反應。 將細胞懸液離心(25°C下300Xg離心7分鐘)，然後從沉澱的細胞團中除去上清。隨後將沉澱物重懸於富含血小板的血漿中，以提供含有脂肪細胞和富含血小板之血漿的液體體積。將脂肪細胞和富含血小板的血漿與聚丙烯醯胺珠合併以激活IL-Ira的產生。孵育約4小時後，將混合物離心，分離上清液以提供富含IL-Ira的溶液。通過使用注射器注射，向患者人工膝關節處施用富含IL-Ira的溶液。該治療減少或消除了人工膝關節處的骨質溶解的發展。實施例2治療由患者體內人工關節部位磨屑引起的骨質溶解的方法包括使用可植入裝置以在體內產生白介素-1受體拮抗劑。該可植入裝置包括含有內腔的封閉管狀主體，其中管狀主體包含第一生物可吸收材料。第二生物可吸收材料位於管狀主體的內腔中。第二生物可吸收材料包括直徑從約10微米至約20微米的多種明膠珠，管狀主體的一端包括能夠被一根或多根針穿透的自修復表面，脂肪組織、脂肪細胞、全血、PRP和/或白細胞裝載於裝置內腔中。裝載完成針被抽出後，自修復表面可操作以完全密閉穿刺孔。這樣，第二生物可吸收材料的珠和裝入的脂肪組織、脂肪細胞、全血、PRP和/或白細胞就不會從裝置中漏出。可植入裝置隨後被插入患者的人工髖部附近。可植入裝置產生IL-lra，其在一周的時間內隨著可植入裝置的生物可吸收材料降解而緩慢釋放。IL-Ira的持續釋放使骨質溶解的發展停止，並緩解人工髖關節處的炎症。 本文所述實例和其他實施方案僅為示範，並非旨在限於描述本發明技術的組成和方法的全部範圍。可在本發明技術領域範圍內對特定實施方案、材料、組成和方法進行等同的變更、修訂和變化，獲得基本相同的結果。
權利要求
1.用於治療患者中由人工關節植入物部位的磨屑引起的骨質溶解的方法，該方法包括在該人工關節植入物部位的磨屑處或其附近施用富含白介素-1受體拮抗劑的溶液。
2.根據權利要求1的方法，其中所述白介素-1受體拮抗劑是患者自體的。
3.根據權利要求1的方法，其中所述溶液包含濃度為至少約10，000pg/mL的白介素_1 受體拮抗劑。
4.根據權利要求1的方法，其中所述溶液包含濃度為約30，000pg/mL到約110，OOOpg/ mL的白介素-1受體拮抗劑。
5.根據權利要求1的方法，其中所述施用還包括與所述富含白介素-1受體拮抗劑之溶液一起施用纖維蛋白原、凝血酶和鈣。
6.根據權利要求5的方法，其中所述施用包括共施用(i)包含白介素-1受體拮抗劑和纖維蛋白原的第一溶液，和(ii)包含凝血酶和鈣的第二溶液。
7.根據權利要求5的方法，其中所述凝血酶通過包括以下步驟的過程製備(a)將全血或血漿和鈣溶液裝載至血液分離裝置中；(b)以至少約20°C的溫度加熱所述全血或血漿至少約20分鐘；和(c)通過對加熱的全血或血漿進行離心來分離凝血酶。
8.根據權利要求7的方法，其中所述製備凝血酶的過程中所用的全血或血漿得自所述患者。
9.根據權利要求1的方法，其中所述施用包括用注射器在所述人工關節植入物部位的磨屑處或其附近注射富含白介素-1受體拮抗劑的溶液。
10.用於治療患者中由人工關節植入物部位的磨屑引起的骨質溶解的方法，該方法包括在所述人工關節植入物部位的磨屑處或其附近施用富含白介素-1受體拮抗劑的溶液， 其中所述富含白介素-1受體拮抗劑的溶液通過以下步驟產生(a)將液體體積與聚丙烯醯胺珠接觸，其中所述液體體積包含選自以下的成員脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿、白細胞及其組合；和(b)將至少一部分所述液體體積與聚丙烯醯胺珠分離，以獲得富含白介素-1受體拮抗劑的溶液。
11.根據權利要求10的方法，其中所述液體體積得自所述患者。
12.根據權利要求10的方法，其中所述接觸包括將所述液體體積與聚丙烯醯胺珠一起孵育約30秒至約M小時的時間。
13.根據權利要求10的方法，其中所述分離包括對所述液體體積和聚丙烯醯胺珠進行離心，以獲得包含所述富含白介素-1受體拮抗劑之溶液的上清液。
14.用於治療患者中由人工關節植入物部位的磨屑引起的骨質溶解的方法，該方法包括在所述人工關節植入物部位的磨屑處或其附近施用用於在體內產生白介素-1受體拮抗劑的可植入裝置，所述可植入裝置包含封閉或基本封閉的限定內部空間的主體，其中所述主體的一部分或全部包含第一生物可吸收材料；和所述內部空間中的第二生物可吸收材料，其中所述第二生物可吸收材料包含活化表面；所述內部空間中的一個或多個空洞；和所述一個或多個空洞中的液體體積，其中所述液體體積包含選自以下的成員脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿、白細胞及其組合。
15.根據權利要求14的方法，其中所述液體體積得自所述患者。
16.根據權利要求14的方法，其中所述活化表面包含免疫球蛋白G。
17.用於治療患者中由人工關節植入物部位的磨屑引起的骨質溶解的組合物，該組合物包含富含白介素-1受體拮抗劑的溶液。
18.根據權利要求17的組合物，其中所述白介素-1受體拮抗劑是患者自體的。
19.根據權利要求17的組合物，其中所述溶液包含濃度為至少約10，000pg/mL的白介素-1受體拮抗劑。
20.根據權利要求17的組合物，其中所述溶液包含濃度約30，000pg/mL到約 110，000pg/mL的白介素_1受體拮抗劑。
21.根據權利要求17的組合物，其中所述治療還包括與所述富含白介素-1受體拮抗劑的溶液一起施用纖維蛋白原、凝血酶和鈣。
22.用於治療患者中由人工關節植入物部位的磨屑引起的骨質溶解的組合物，所述組合物包含如下製備的富含白介素-1受體拮抗劑的溶液(a)將液體體積與聚丙烯醯胺珠接觸，其中所述液體體積包含選自以下的成員脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿、白細胞及其組合；和(b)將至少一部分所述液體體積與聚丙烯醯胺珠分離，以獲得富含白介素-1受體拮抗劑的溶液。
23.根據權利要求22的組合物，其中所述液體體積得自所述患者。
24.根據權利要求22的組合物，其中所述分離包括對所述液體體積和聚丙烯醯胺珠進行離心，以獲得包含所述富含白介素-1受體拮抗劑之溶液的上清液。
全文摘要
使用白介素-1受體拮抗劑(IL-1ra)的骨質溶解治療和方法。對白介素-1受體拮抗劑產生的活化包括將脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或分離的白細胞與聚丙烯醯胺珠一起孵育，以產生富含白介素-1受體拮抗劑的溶液。對白介素-1受體拮抗劑產生的活化包括使用裝載有脂肪組織、脂肪細胞、全血、富含血小板的血漿和/或分離的白細胞的可植入裝置。治療患者中人工關節處骨質溶解的方法包括分別施用和/或插入富含白介素-1受體拮抗劑的溶液和/或可植入裝置。
文檔編號A61K38/48GK102573887SQ201080042525
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月26日 優先權日2009年8月27日
發明者雅西·赫普納 申請人:拜歐米特生物製劑有限責任公司