DE60007079T2

DE60007079T2 - Methoden und zusammensetzungen zur heilung und reparatur von gelenkknorpeln

Info

Publication number: DE60007079T2
Application number: DE60007079T
Authority: DE
Inventors: Renwen Zhang; Diane Peluso; Elisabeth Morris
Original assignee: Genetics Institute LLC
Current assignee: Genetics Institute LLC
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: US20080167236A1; CA2361635C; EP2174674A1; US20080167237A1; DE60007079D1; DK2174674T3; SI1400252T1; NZ513161A; AU2748300A; DK1148897T3; HK1062537A1; EP1400252A1; US20080167235A1; US20040192605A1; ES2336090T3; EP1400252B1; IL144523A; CA2361635A1; ES2209819T3; DE60043271D1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Gewebereparatur, insbesondere die Regeneration von stabiler und funktioneller, artikulärer Knorpelreparatur. Somit kann die vorliegende Erfindung bei rekonstruktiver Chirurgie oder anderen Verfahren zur Regeneration oder Reparatur von artikulärem Knorpel brauchbar sein.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Reparatur von artikulären Knorpelverletzungen bleibt eine Herausforderung in der heutigen Orthopädie. Mehrere der gegenwärtigen therapeutischen Strategien basieren auf dem Transplantieren von chondralen und osteochondralen Geweben. Jedoch bleibt trotz beträchtlicher Anstrengungen in diesem Bereich ein Bedarf für ein effektives Reparaturverfahren von Defekten und Verletzungen von arktikulärem Knorpel.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht Zusammensetzungen zum Regenerieren von funktioneller und physiologisch passender Gewebereparatur zur Reparatur von Verletzungen und Defekten von artikulärem Knorpel vor. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft daher ein osteochondrales Transplantat zur Verabreichung an einen Bereich, der artikulärer Knorpelregeneration bedarf, wobei eine effektive Menge an Knochen-morphogenem Protein (BMP) darauf aufgebracht worden ist, um osteogene Wirksamkeit von infiltrierenden Progenitorzellen zu stimulieren. Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls Verfahren zum Herstellen von osteochondralen Transplantaten, die zum Behandeln von Patienten mit artikulären Knorpelverletzungen oder Defekten verwendet werden können, und diesbezüglich sieht ein zweiter Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines osteochondralen Transplantats zur Verabreichung an einen Bereich vor, welcher der Regeneration von artikulärem Knorpel bedarf, wobei besagtes Verfahren umfasst: Aufbringen einer effektiven Menge von mindestens einem gereinigten Knochen-morphogenen Protein (BMP) auf das osteochondrale Transplantat, um osteogene Wirksamkeit von infiltrierenden Progenitorzellen zu stimulieren. Die Verfahren und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind ferner dadurch vorteilhaft, dass sie Knochen-morphogene Proteine (BMPs) nutzen, von welchen bekannt ist, dass sie osteogene und/oder chondrogene Eigenschaften haben, und welche durch Rekombinant-DNA-Technologie hergestellt werden können und daher potentiell unbegrenzt zur Verfügung stehen. Die neuartigen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind ferner insofern vorteilhaft, dass Regeneration von funktionellem, artikulären Knorpel beschleunigt werden kann oder von größerer ultimativer Stärke und Stabilität sein kann und das Gewebe, welches an der Stelle des Defekts oder der Verletzung gebildet wird, physiologisch angemessen ist.
Die Verwendung von BMP, um die Reparatur von artikulären Knorpeldefekten und Verletzungen zu steigern, ergibt bessere Verfahren zur Behandlung von Osteoarthritis und begegnet, verzögert oder verringert dadurch den Bedarf an künstlicher Hüftersetzung und anderen üblichen Interventionen. Ein dritter Aspekt der Erfindung umfasst daher die Verwendung von mindestens einem gereinigten morphogenen Protein (BMP) bei der Herstellung eines Medikaments zum Verbessern der Integration eines osteochondralen Transplantats, wenn es damit an einen Bereich verabreicht wird, der artikulärer Knorpelregeneration bedarf. Vorklinische Bewertungen zeigen an, dass rhBMP-2 frühes Heilen von Defekten von vollständiger Dicke von artikulärem Knorpel in Kaninchen verbessert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Zusammensetzungen zur Verwendung bei der Behandlung von Patienten vorgesehen, welche an einer Form von artikulärer Knorpelverletzung oder Defekt leiden. Die Verletzung kann die Folge von akutem Stress sein, oder Verletzung, wie als Folge von Teilnahme an Athletik oder von Unfall-artigen Vorkommnissen mit Riss, Beschädigung oder anderweitiger Verletzung des artikulären Knorpels.
Die Zusammensetzungen sind vorteilhaft bei dieser Reparatur oder Verbesserung von artikulären Knorpeldefekten, insbesondere artikulären Knorpeldefekten mit vollständiger Dicke. Andere Defekte können ebenfalls durch die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung behandelt werden, insbesondere mit einem zusätzlichen Verfahren, bei welchem die Stelle des Defekts weiter verschlimmert wird, um so den darunter liegenden subchondralen Knochen zu erreichen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird wirksamer Wachstumsfaktor wie ein BMP zu einer geeigneten Gewebequelle zugegeben. Die Gewebequelle kann ein osteochondrales Transplantat sein, welches entweder autolog zum Patienten ist, oder kann Allograft oder künstlich hergestelltes Gewebe umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Gewebequelle chondrozytisch sein: Zellkulturen, wie Chondrozyten- oder Stammzellenkulturen, welche durch ex vivo Zellkulturverfahren mit oder ohne zusätzliche Wachstumsfaktoren hergestellt worden sind. Zum Beispiel siehe die Offenbarung von US-5226914; US-5811094; US-5053050; US-5486359; US-5786217 und US-572333-1.
Das Gewebe kann auch durch traditionelle, auf nicht-Zellkultur basierte Mittel unter Verwendung von Techniken wie Mosaikplastik gewonnen werden, bei welchen Knorpel unter Verwendung von im Handel erhältlichen Instrumenten wie Acufex7 [Smith and Nephew, Inc., Andover MA]; COR System [Innovasive Technologies, Marlborough MA] oder Arthrex7 Osteochondral Autograft Transfer System [Arthrex, München, Deutschland] geerntet wird. Das geerntete Gewebe kann direkt in den Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet werden, oder kann mit den oben beschriebenen auf Gewebe basierenden Zellkultursystemen kombiniert werden.
WACHSTUMSFAKTOR
Der wirksame Wachstumsfaktor, welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise von einer Unterklasse von Proteinen, welche im Allgemeinen als Knochen-morphogene Proteine (BMPs) bekannt sind, von welchen offenbart wurde, dass sie osteogene, chondrogene und andere Wachstums- und Differentiations-artige Wirksamkeiten haben. Diese BMPs schließen rhBMP-2, rhBMP-3, rhBMP-4 (auch als rhBMP-2B bezeichnet), rhBMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7 (rhOP-1), rhBMP-8, rhBMP-9, rhBMP-12, rhBMP-13, rhBMP-15, rhBMP-16, rhBMP-17, rhBMP-18, rhGDF-1, rhGDF-3, rhGDF-5, rhGDF-6, rhGDF-7, rhGDF-8, rhGDF-9, rhGDF-10, rhGDF-11, rhGDF-12, rhGDF-14 ein. Zum Beispiel BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6 und BMP-7, welche in den US-Patenten 5108922; 5013649; 5116738; 5106748; 5187076 und 5141905 offenbart werden; BMP-8, offenbart in PCT-Veröffentlichung WO-91/18098; und BMP-9, offenbart in PCT-Veröffentlichung WO-093/00432; BMP-10, offenbart in US-Patent 5637480; BMP-11, offenbart in US-Patent 5639638 oder BMP-12 oder BMP-13, offenbart in US-Patent 5658882; BMP-15, offenbart in US-Patent 5635372 und BMP-16, offenbart in gleichzeitig anhängiger Patentanmeldung Seriennummer 08/715202. Andere Zusammensetzungen, welche ebenfalls brauchbar sein können, schließen Vgr-2 ein und jeden der Wachstums- und Differentiationsfaktoren [GDFs], einschließlich jenen, welche in PCT-Anmeldungen WO-94/15965; WO-94/15949; WO-95/01801; WO-95/01802; WO-94/2168-1; WO-94/15966; WO-95/10539; WO-96/01845; WO-96/02559 und anderen beschrieben werden. Auch können BIP, offenbart in WO-94/01557; HP00269, offenbart in JP-Veröffentlichungsnummer 7-250688 und MP52, offenbart in PCT-Anmeldung WO-93/16099 brauchbar in der vorliegenden Erfindung sein. Ebenfalls brauchbar in der vorliegenden Erfindung sind Heterodimere der obigen und modifizierte Proteine oder Teildeletionsprodukte davon. Diese Proteine können einzeln oder in Gemischen aus zwei oder mehr verwendet werden und rhBMP-2 wird bevorzugt.
Das BMP kann rekombiniert hergestellt sein, oder aus einer Proteinzusammensetzung gereinigt. Das BMP kann homodimer sein, oder kann heterodimer mit anderen BMPs sein (z.B. ein Heterodimer, welches aus einem Monomer aus jeweils BMP-2 und BMP-6 zusammengesetzt ist) oder mit anderen Mitgliedern der TGF-β Überfamilie, wie Aktivinen, Inhibinen und TGF-β1 (z.B. ein Heterodimer, welches aus einem Monomer von jeweils einem BNT und einem verwandten Mitglied der TGF-β Überfamilie zusammengesetzt ist). Beispiele für solche heterodimeren Proteine werden zum Beispiel in veröffentlichter PCT-Patentanmeldung WO-93/09229 beschrieben. Die Menge an osteogenem Protein, welche hierin brauchbar ist, ist die Menge, welche wirksam ist, um erhöhte oesteogene Wirksamkeit von infiltrierenden Progenitorzellen zu stimulieren und wird von der Größe und der Art des behandelten Defekts abhängen, wie auch dem Träger, welcher eingesetzt wird. Im Allgemeinen liegt die vorzusehende Menge an Protein im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5 mg.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das osteogene Protein zusammen mit einer wirksamen Menge an Protein verabreicht, welche in der Lage ist, Bildung von Tendo- oder Ligament-ähnlichem Gewebe herbeizuführen. Solche Proteine schließen BMP-12, BMP-13 und andere Mitglieder der BMP-12 Unterfamilie ein, als auch MP52. Diese Proteine und ihre Verwendung zur Regeneration von Tendo- und Ligament-ähnlichem Gewebe werden in US-Anmeldung Seriennummer 08/362670, eingereicht am 22. Dezember 1994 offenbart. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Heterodimer, in welchem eines der Monomereinheiten ein osteogenes Protein wie BMP-2 ist und die andere Monomer-Untereinheit ein Tendo-herbeiführendes Protein wie BMP-12 ist, gemäß den hier unten beschriebenen Verfahren verabreicht, um die Bildung einer funktionellen Verbindung zwischen Bindegewebe und Knochen herbeizuführen.
AUFBRINGUNG VON WACHSTUMSFAKTOR
Wachstumsfaktor kann in Form einer Pufferlösung auf die Gewebequelle aufgebracht werden. Eine bevorzugte Pufferlösung ist eine Zusammensetzung, welche zusätzlich zu dem wirksamen Wachstumsfaktor etwa 1,0 bis etwa 10,0 (Gew./Vol.) Glycin, etwa 0,1 bis etwa 5,0% (Gew./Vol) eines Zuckers, vorzugsweise Sucrose, etwa 1 bis etwa 20 mM Glutaminsäure-hydrochlorid und gegebenenfalls etwa 0,01 bis etwa 0,1% eines nicht-ionischen Surfaktanten wie Polysorbat 80 umfasst. Bevorzugte Lösungen bestehen aus etwa 1% bis etwa 20% Gew./Vol. Zellulose-Träger/Puffer. Falls gewünscht, kann ein Salz zugegeben werden.
Andere Materialien, welche zur Verwendung bei der Auftragung der Wachstumsfaktoren in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeignet sein können, schließen Hyaluronsäure, chirurgisches Sieb oder Nahtmaterialien, Polyglyconat, Temperaturempfindliche Polymere, entmineralisierten Knochen, Mineralien und Keramiken wie Calciumphosphate, Hydroxyapatit usw. ein, als auch Kombinationen der oben beschriebenen Materialien. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch kein Träger eingesetzt.
Der Wachstumsfaktor der vorliegenden Erfindung kann in einem geeigneten Puffer wie dem oben beschriebenen oder kombiniert mit einem geeigneten Träger direkt auf das Gewebe und/oder die Stelle mit Bedarf an Gewebereparatur aufgebracht werden. Zum Beispiel kann der Wachstumsfaktor durch Sprühen oder Tauchen oder unter Verwendung eines Pinsels oder anderen geeigneten Applikators wie einer Spritze zur Injektion physikalisch auf das Gewebe aufgebracht werden. Alternativ oder zusammen kann das Protein direkt auf die Stelle mit Bedarf an Gewebereparatur aufgebracht werden.
Die folgenden Beispiele beschreiben weiter die Praxis von Ausführungsformen der Erfindung mit BMP-2. Die Beispiele sind nicht einschränkend und können wie durch die Fachleute erkannt werden wird, gemäß der obigen Spezifikation variiert werden.
BEISPIELE
I. Kaninchen-Allograft
Alle Verfahren wurden mit Genehmigung von IACUC durchgeführt. Zwölf männliche, weiße New Zealand Kaninchen (6 Monate alt) wurden verwendet. Zwei Kaninchen dienten als Spender und 10 als Empfänger. Osteochondrale Transplantate (3,5 mm Durchmesser) wurden von der trochlearen Furche oder dem medialen femoralen Condylus der Spender geerntet und in einen 3,5 mm tiefen Defekt in der trochlearen Furche des Empfängers transplantiert. Das Transplantat wurde in entweder rhBMP-2 (0,5 mg/ml) oder Pufferkontrolle vor Implantation gebadet. Die Kaninchen wurden 4 Wochen nach der Chirurgie geopfert und die Transplantate und das umgebende Gewebe wurden durch eine histologisch-histochemische Bewertungsskala wie in Sellers et al., J. Bone Joint Surg. 79-A: 1452–1463 (1997) beschrieben bewertet. Computerisierte Bildanalyse von histologischen Sektionen wurde ebenfalls durchgeführt. Die Ergebnisse wurden unter Verwendung des ungepaarten Student-t-Tests bewertet.
Bei grober Untersuchung zeigten die Gelenke keine Zeichen von Entzündung. Alle Defekte waren durch Reparaturgewebe gefüllt. Die Oberflächenerscheinung der Defekte war variabel aber annehmbar und korrelierte nicht mit der Behandlungsform. In 3 Gelenken wurden Osteophyten gefunden (2 in der Versuchsgruppe; 1 in der Kontrollpuffergruppe).
Es gab keine Korrelation zwischen der groben und histologischen Erscheinung in einem der Defekte. Die Gegenwart von Chondrozyten in der Lacunae und sporadisches Klonieren von Zellen im Spenderknorpel zeigte Überleben des Gewebes an. Fokale Degeneration des Spenderknorpels war in allen Kontrollgruppen vorhanden aber in nur einer mit rhBMP-2 behandelten Gruppe. Die Heilung des Defekts in der mit rhBMP-2 behandelten Gruppe war im Vergleich zu der in der Kontrollgruppe signifikant verbessert. Die mit rhBMP-2 behandelte Gruppe hatte verbesserte Knochenintegration, angezeigt durch weniger fibröses Reparaturgewebe in der subchondralen Knochenkammer. Behandlung mit rhBMP-2 ergab ebenfalls mehr Knorpel oberhalb der ursprünglichen Grenzmarkierung, welcher offensichtlich aus sowohl Spendergewebe, als auch neu regeneriertem Empfängerknorpel bestand. Es gab keinen signifikanten Unterschied in der Gesamtmenge an Knochen, welcher zwischen den beiden Gruppen beobachtet wurde. TABELLE 2 Histologische Bewertung und histomorphometrische Messung zur Knorpelreparatur, Mittelwert (SD)
Zusätzliche histomorphometrische Analysedaten unterstützen weiter die zuträglichen Wirkungen von rhBMP-2 auf die Heilung von Transplantat. Zum Beispiel wurde von der prozentualen Füllung des neuen Gewebes oberhalb der Grenzmarkierung gezeigt, dass sie 81,52 in einer mit rhBMP-2 behandelten Gruppe betrug, gegenüber 57,63 in der Kontrolle. Es gab weniger Transplantatknorpeldegeneration in der mit rhBMP-2 behandelten Gruppe (23,83%), als in der Kontrollgruppe (44,52%). Die Integration des Transplantats oder neu gebildeten Knorpels mit dem Wirtsknorpel wurde durch rhBMP-2 Behandlung (56,48%) im Vergleich zu dem der Kontrollgruppe (21,89%) verbessert. Es bildete sich mehr neuer Knorpel unter dem Einfluss von rhBMP-2 entweder am Rand des Transplantats, was die Lücke zwischen dem Transplantat und Wirt eliminierte, oder oben auf dem Transplantat, was das Transplantat kongruenter mit der Gelenkoberfläche machte.
Die obigen Ergebnisse zeigen, dass die Heilung von allogenen osteochondralen Transplantaten in artikulären Knorpeldefekten durch die Zugabe von rhBMP-2 verbessert wurde. Der wirksame Wachstumsfaktor kann subchondrale Knochenvereinigung beschleunigt, und Unterstützung und Ernährung des artikulären Knorpelgewebes vorgesehen haben. Zugabe von Wachstumsfaktor kann auch neue Knorpelbildung von den mesenchymalen Stammzellen im Knochenmark und/oder dem synovialen Gewebe des Empfängers stimuliert haben. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kombination von wirksamem Wachstumsfaktor, insbesondere den Knochenmorphogenen Proteinen, und osteochondralen Allografts eine wirkkräftige Strategie zur Behandlung von artikulären Knorpeldefekten, insbesondere artikulären Knorpeldefekten in voller Dicke darstellen kann.
II. Kaninchen-Autograft
Osteochondrale Transplantate (2,7 mm Durchmesser und 3,0 mm lang) wurden aus der trochlearen Furche oder dem femoralen Condylus geerntet und in eine 2,7 mm breite und 3,5 mm lange Spenderstelle an der trochlearen Furche oder dem femoralen Condylus des Kniegelenks in Kaninchen transplantiert. Der Hälfte der Tiere wurde vor der Transplantation Puffer in die Empfängerstelle getropft und dann wurden die Transplantate für 2 Minuten in Puffer getaucht und in die Empfängerstelle platziert. Der anderen Hälfte wurden 5 μg rhBMP-2 vor der Transplantation in die Empfängerstelle getropft und dann wurde das Transplantat für zwei Minuten in 500 μg/ml rhBMP-2 enthaltenden Puffer getaucht und dann in die Empfängerstelle transplantiert. Die Tiere wurden 4 Wochen nach der Chirurgie geopfert und die Empfängerstellen wurden histologisch unter Verwendung von sowohl einer histologisch-histochemischen Bewertungsskala [Sellers et al., J. Bone Joint Surg., 79-A: 1452-63 (1997)], als auch quantitativer computerisierter Bildanalyse des Gewebes bewertet. Die Daten zeigten an, dass Behandlung mit rhBMP-2 die Heilung des Autografts verbesserte. Die dramatischsten Wirkungen waren die Reduktion von Transplantatknorpeldegeneration (rhBMP-2 8,18 gegenüber Kontrolle 36,25) und es bildete sich mehr Knorpel am Rand des Transplantats (rhBMP-2 88,23 gegenüber Kontrolle 50%).
III. Nicht-humanes Primaten-Autograft
Die nicht-humanen Primaten, welche für Autograftversuche verwendet wurden, waren cynomologe Makaken. Osteochondrale Transplantate (3,5 mm Durchmesser × 6 mm lang) wurden aus der trochlearen Furche von 6 cynomologen Makaken geerntet und in Empfängerstellen transplantiert, welche in sowohl den medialen, als auch lateralen femoralen Condylus des gleichen Tiers gebohrt wurden (n = 12 Transplantate insgesamt). Vor der Transplantation wurden 25 μg rhBMP-2 in 6 Empfängerstellen getropft und die Transplantate von diesen 6 Transplantaten wurden für 2 Minuten in eine Lösung aus 1,25 mg/ml rhBMP-2 getaucht. Bei den anderen 6 Transplantaten wurde nur Puffer in die Empfängerstellen getropft und die Transplantate wurden für 2 Minuten vor Transplantation nur in Puffer getaucht. Die Glieder wurden in einem Gips für 2 Wochen post-operativ immobilisiert und die Tiere wurden 9 Wochen post-operativ geopfert.
Alle Tiere hatten normale Funktion ihrer Kniegelenke. Bei grober Untersuchung zeigten die Gelenke keine Zeichen von Entzündung. Osteophyten wurden in keinem Gelenk gefunden. Obwohl die Oberfläche der Defekte bei grober Untersuchung mit dem umgebenden Knorpel eben erschien, enthüllte mikroskopische Beobachtung in den meisten Fällen Absinken des Transplantats. Das Gewebe, welches grob betrachtet die Oberfläche bedeckte, war tatsächlich neu gebildetes Gewebe oben auf dem Transplantat. Computerisierte Bildanalyse wurde durch einen Bewerter blind durchgeführt, um prozentuale Füllung des Defekts, die oberhalb der ursprünglichen Grenzmarkierung gebildeten Gewebearten und die Integration der Transplantate und des umgebenen Knorpels zu quantifizieren. In der mit rhBMP-2 behandelten Gruppe wurden vorteilhafte Ergebnisse bei all diesen Parametern beobachtet. Es bildete sich mehr neuer Knorpel zwischen dem Transplantat und Wirtsknorpel, um die Lücke zu eliminieren, was bessere Integration des Transplantats mit dem umgebenden Knorpel ergab (rhBMP-2 88,59 gegenüber Kontrolle 64,82%). Die Füllung des Knorpeldefekts war besser in der mit rhBMP-2 behandelten Gruppe (95,02%) als in der Kontrollgruppe (86,68%). Es gab mehr fibröses Gewebe in der Kontrollgruppe (11,90% gegenüber rhBMP-2 5,65%), während in der mit rhBMP-2 behandelten Gruppe mehr Übergangsgewebe gefunden wurde (36,38% gegenüber Kontrolle 20,53%). Es gab keinen signifikanten Unterschied bei der histologisch-histochemischen Gesamtbewertung zwischen den zwei Gruppen. Periphere quantitative Computertomographie (pQCT) zeigte, dass sich die Knochendichte in den Spenderstellen mit der Zeit erhöhte. Bei 6 Wochen und 9 Wochen nach der Operation war das Gewebe in den mit rhBMP-2 behandelten Spenderstellen signifikant dichter und der Heilungsprozess war im Vergleich mit Kontrollstellen weiter fortgeschritten. Histologisch enthielten die Spenderstellen in allen Fällen regenerierte Knochen-Trabeculae mit fibrösem Gewebe an der Oberfläche.
IV. rhBMP-2 Retention ex vivo
Retention von rhBMP-2 in osteochondralem Transplantat bei dieser Technik wurde mit den Transplantaten von nicht-humanen Primaten bewertet. Das Transplantat wurde in eine Gemischlösung aus ¹²⁵I-markiertem rhBMP-2 und unmarkiertem rhBMP-2 getaucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Menge an rhBMP-2, welche zum Transplantat absorbiert wurde, proportional zur Konzentration des Proteins und der Durchtränkungszeit war. Andere Faktoren, welche die Retention von rhBMP-2 beeinflussen, schließen die Größe des Transplantats und die Gegenwart von Markelementen zwischen Trabecula-Knochen ein.
V. rhBMP-2 Retentionszeitverlauf in vivo
Der Zeitverlauf von rhBMP-2 Retention in osteochondralem Transplantat wurde in Kaninchen bewertet. Eine Gemischlösung aus ¹²⁵I-markiertem rhBMP-2 und unmarkiertem rhBMP-2, welche 5 μg rhBMP-2 und 20 uCi ¹²⁵I enthielt, wurde vor Implantation auf das Transplantat geladen. Die Tiere wurden während der nachfolgenden Zeit für 22 Tage postoperativ mit einer γ-Kamera gescannt. Im Vergleich mit dem Zeitverlauf von Collagen-Schwamm als Träger war die Halbzeit von rhBMP-2 in osteochondralem Transplantat von 1 Tag auf 3 Tage erhöht. Die Radioaktivität von 10% des Ausgangspunkts wurde von 11 Tagen von Collagen-Schwamm auf 22 Tage von Transplantat aufrechterhalten.
VI. Nicht-humane Primaten-Allografts
Spenderstellen (3,5 mm breit × 6 mm lang) wurden aus den trochlearen Furchen von 12 erwachsenen cynomologen Makaken entfernt und in 3,5 × 6 mm Empfängerstellen in den medialen und lateralen femoralen Condylen von nicht verwandten Individuen transplantiert. Die Hälfte der der Transplantate wurde in 1,25 mg/ml rhBMP-2 für 2 Minuten vor Transplantation getränkt und die Hälfte wurde in Puffer getränkt. Das identische Verfahren wurde am anderen Glied 7 Wochen nach der ersten Chirurgie durchgeführt. Das Glied wurde in einem Gips für 2 Wochen post-operativ nach jeder Chirurgie immobilisiert und die Tiere wurden 9 Wochen nach der zweiten Chirurgie für histologische Analyse geopfert.
Die Ergebnisse deuten an, dass die Kombination von wirksamem Wachstumsfaktor, insbesondere den Knochen-morphogenen Proteinen und osteochondralen Autografts eine wirkkräftige Strategie zur Behandlung von artikulären Knorpeldefekten, insbesondere artikulären Knorpeldefekten in voller Dicke darstellen kann. In anderen Ausführungsformen kann BMP-2 auch auf gefrorenes osteochondrales Allograft zur Behandlung von fokalem, artikulärem Knorpeldefekt aufgebracht werden.
Die vorhergehenden Beschreibungen führen gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert aus. Es wird erwartet, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen davon in der Praxis bei den Fachleuten bei Erwägung dieser Beschreibungen auftreten werden. Von jenen Modifikationen und Variationen wird angenommen, dass sie innerhalb der hieran angehängten Ansprüche umfasst werden.

Claims

Osteochondrales Transplantat zur Verabreichung an einen Bereich mit Bedarf an artikulärer Knorpelregeneration, worauf eine wirksame Menge eines Knochen-morphogenen Proteins (BMP) angewendet wird, um osteogene Wirksamkeit von infiltrierenden Progenitorzellen zu stimulieren.
Osteochondrales Transplantat gemäß Anspruch 1, wobei besagtes Transplantat ein Allograft ist.
Osteochondrales Transplantat gemäß Anspruch 1, wobei besagtes Transplantat ein Autograft ist.
Osteochondrales Transplantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei darauf etwa 0,05 bis etwa 1,5 mg BMP angewendet werden.
Osteochondrales Transplantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei besagtes BMP BMP-2 ist.
Osteochondrales Transplantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, worauf ferner eine wirksame Menge eines Proteins angewendet wird, welches die Bildung von Tendo- oder Ligamentgewebe herbeiführt, wobei besagtes Protein ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus BMP-12, BMP-13 und MP-52.
Verfahren zum Herstellen eines osteochondralen Transplantats zur Verabreichung an einen Bereich mit Bedarf an Regeneration von artikulärem Knorpel, wobei besagtes Verfahren Anwenden einer wirksamen Menge von mindestens einem gereinigten Knochen-morphogenen Protein (BMP) auf eine osteochondrale Transplantat-Gewebequelle umfasst, um osteogene Wirksamkeit von infiltrierenden Progenitorzellen zu stimulieren.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei besagte Gewebequelle ein Allograft ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei besagte Gewebequelle ein Autograft ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei Schritt (ii) Anwenden von etwa 0,05 bis etwa 1,5 mg BMP auf die Gewebequelle umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei besagtes BMP ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus BMP-12, BMP-13, Mitgliedern der BMP-12 Unterfamilie und BMP-2.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei besag tes BMP BMP-2 ist.
Verwendung von mindestens einem gereinigten morphogenen Protein (BMP) bei der Herstellung eines Medikaments zum Verbessern der Integration eines osteochondralen Transplantats, wenn es damit an einen Bereich mit Bedarf an artikulärer Knorpelregeneration verabreicht wird.