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KR20100052430A - 골 및/또는 연골 결함 치료용 화합물 및 장치 - Google Patents

  • ️Wed May 19 2010

KR20100052430A - 골 및/또는 연골 결함 치료용 화합물 및 장치 - Google Patents

골 및/또는 연골 결함 치료용 화합물 및 장치 Download PDF

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2007-09-10
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KR1020097021182A
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아르네 브리스트
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에스비에프 신테틱 본 팩토리 게엠베하
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2007-09-10
Filing date
2008-09-05
Publication date
2010-05-19
2008-02-29 Priority claimed from PCT/EP2008/001604 external-priority patent/WO2008107122A2/de
2008-09-05 Application filed by 에스비에프 신테틱 본 팩토리 게엠베하 filed Critical 에스비에프 신테틱 본 팩토리 게엠베하
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Abstract

본 발명은 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 조성물, 장치 및 방법, 및 이러한 조성물 또는 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 일 구체예에서, 본 발명은 예를 들어 동물 유래이고, 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 하나 이상의 물질을 더 함유하는 하나 이상의 콜라겐, 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 및/또는 성장 인자, 및 하나 이상의 충전재를 갖는 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 장치 및/또는 조성물을 제공하며, 여기서 상기 조성물은 동결건조물 형태이다.

Description

골 및/또는 연골 결함 치료용 화합물 및 장치{COMPOUND AND DEVICE FOR TREATING BONE AND/OR CARTILAGE DEFECTS}

-관련 출원-

본 발명은 2007년 3월 8일 독일 특허청에 출원한 독일 특허 출원 제10 2007 012 276.6호, 미국 특허청에 2007년 9월 10일 출원된 미국 가출원 제60/993,146호 및 PCT 출원 제PCT/EP2008/001604호와 관련되며, 이들 각각의 내용을 전체로 본 발명에 포함시킨다.

-기술분야-

본 발명은 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 방법, 조성물, 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

천연 뼈는 무기 성분, 유기 성분 및 물의 조합물로 구성된다. 무기 성분, 예를 들어 히드록시아파타이트는 천연 뼈의 약 70%를 구성한다. 유기 성분 예컨대 I형 콜라겐은 천연 뼈의 약 20%를 구성하며, 수분은 약 10%를 구성한다. 골 형성 세포, 예를 들어, 골아세포는 유기 성분을 생성하고 분비하거나 결합한다. 또한, 콜라겐 이외의 단백질, 구체적으로, 오스테오칼신, 오스테오넥틴, 오스테오폰틴, 사이토카인, 성장 유도 인자, 프로테오글리칸 및 지방이 천연 뼈에 존재한다.

천연 뼈는 일정하게 분해되고 재생, 즉 리모델링된다. 골형성, 즉, 골 재생은 예를 들어 골절 치유 동안 관찰된 바에 따르면, 뼈 자체에서부터 일어난다. 따라서, 천연 뼈는 새로운 기능성 뼈를 생성할 수 있는 능력을 갖고 있다.

그러나, 여러 경우에서, 천연 뼈의 재생은 제한적이다. 이는 예를 들어, 골 결함 정도에 의해서 또는 상이한 기능성 장애, 예를 들어, 대사 장애에 의해 야기될 수 있다. 골 결함 치료는 예를 들어, 정형외과에서, 턱, 치아 및 손 치료, 사고 관련 수술 및 안면 수술 등에서 중요한 분야이다.

골 결함은 예를 들어, 낭종, 위축증 또는 종양 등에 의해 야기되어, 원인이 다양하다. 합병 분쇄 골절, 선천성 변형 및 이식물의 헐거워짐 등도 골 결함을 초래한다. 적절한 물질을 사용하여 골 결함을 재건하는데 관심이 높아지고 있다.

시장에 판매되는 골 이식 대체 제품은 Medtronic Sofamor Danek(미네소타주, 미네아폴리스 소재)에서 제조한 InFuse®, 및 Stryker Corporation(미시간주, 칼라마주 소재)에서 제조한 OP-1® Putty를 포함한다. 이들 제품은 바이알에 소 콜라겐 스캐폴드 및 인간 재조합 골 형태형성 단백질("rhBMP")을 개별적으로 함유하는 키트로서 판매된다.

InFuse®는 이식전에 스폰지 상에서 함침시킨 rhBMP-2를 사용한다. OP-1® Putty는 2 성분으로서 제공되는데, 1 그람의 소 콜라겐 건조 분말, OP-1®, rhBMP-7을 함유하는 바이알, 및 카르복시메틸셀룰로스 건조 분말의 putty 첨가제를 함유하 는 또 다른 바이알이다. 이식물을 생성하도록 2 성분을 염수와 배합해야 한다. OP-1® Putty 패키지 삽입물에 따르면, OP-1® Putty로 치료받은 환자 중 96%에서 이 제품에 대한 면역 반응이 일어났다.

이들 제품 각각을 사용하는 경우, 수술 과정 동안 스캐폴드에 rhBMP 도포를 수행한다. rhBMP 용액을 스캐폴드 표면에 도포하는 것은 rhBMP의 불균질한 분포가 일어날 수 있는데, 즉 스캐폴드의 일부 영역이 스캐폴드의 다른 영역보다 rhBMP 농도가 높아질 수 있다. 또한, 수술의가 수술실에서 제품을 조립해야하기 때문에, 수술 과정마다 일관성없는 용량과 감염 위험성이 존재한다.

높은 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 멸균된 균질 장치 및 조성물, 및 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 방법이 요구되고 있다.

-본 발명의 요약-

본 발명은 일 구체예에서, 바람직하게는 동물 유래이고, 바람직하게는 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 하나 이상의 물질을 함유하는 하나 이상의 콜라겐, 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 및/또는 성장 인자, 및 하나 이상의 충전재를 갖는 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 조성물을 제공하며, 이 조성물은 동결건조물 형태이다. 대체로, 하나 이상의 분화 또는 성장 인자는 단백질 또는 펩티드이고, 바람직하게는 당단백질 또는 당펩티드, 바람직하게는 사이토카인이며, 예를 들어 분화 또는 성장 인자는 인간 분화 또는 성장 인자이다. 관련 구체예에서, 분화 또는 성장 인자는 재조합적으로 생성된다. 대체 로, 분화 또는 성장 인자는 하나 이상의 TGF(Transforming Growth Factor) 패밀리 구성원 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 분화 또는 성장 인자는 하나 이상의 BMP(Bone Morphogenetic Protein) 군의 구성원, 바람직하게는 BMP-2 및/또는 BMP-7을 포함한다.

다르게, 분화 또는 성장 인자는 TGF-β(Transforming Growth Factor beta)이거나 또는 VEGF(Vascular Endothelial Growth Factor)이다.

일 구체예에서, 상기 조성물은 골 유도성 또는 연골 유도성 활성, 콜라겐 양에 대해, 분화 또는 성장 인자를 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.01∼약 4 중량% 분량으로 포함한다. 예를 들어, 상기 분화 또는 성장 인자는 약 0.05∼약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5∼약 3 중량%의 분량을 포함한다. 상기 조성물은 하나 이상의 스캐폴드 물질, 바람직하게는 골 전도성을 갖는 스캐폴드 물질을 더 포함한다. 예를 들어, 스캐폴드는 콜라겐, 바람직하게는 I형 콜라겐이다. 다르게, 또는 부가적으로, 스캐폴드 물질은 세라믹, 생체 적합성 금속 및 생체 적합성 중합체의 군에서 선택된 하나 이상이다. 다르게, 또는 부가적으로 스캐폴드 물질은 천연 뼈 추출물, 바람직하게는 탈염된 골 매트릭스(DBM)이다. 다르게, 상기 조성물은 연골 유도성을 갖는 성장 인자, 예컨대 TFG-β를 포함한다.

일 구체예에서, 조성물은 하나 이상의 부가적인 활성 물질, 바람직하게는 하나 이상의 세포 증식 억제제 및/또는 하나 이상의 항생제를 더 포함한다. 예를 들어, 상기 조성물은 골형성 또는 연골형성을 위해서 하나 이상의 동원(recruiting) 인자, 하나 이상의 부착 인자, 하나 이상의 성장 인자 및 하나 이상의 성숙 인자를 더 포함한다.

대체로, 콜라겐은 포유류 유래, 바람직하게는 인간, 소, 돼지 또는 말 유래이다. 대체로, 상기 조성물은 공극, 바람직하게는 접속 공극, 바람직하게는 직경이 약 100 ㎛∼약 300 ㎛ 범위인 공극을 더 포함하고, 상기 조성물은 스폰지 유사 경도(consistency)를 갖는다. 상기 공극은 동결건조 과정, 열 변화도에 따른 얼음 결정의 터널화, 또는 과립화 과정으로 생성될 수 있다. 일반적으로, 상기 조성물은 적어도 부분적으로 생체 재흡수성이고, 바람직하게는 완전하게 생체 재흡수성이다. 상기 조성물은 페이스트, 겔 또는 동결건조물 형태로 생성된다. 따라서, 상기 조성물은 실질적으로 형태 안정한 물체(body)를 갖는다.

다른 구체예에서, 본 발명은 바람직하게는 인간 유래이고, 바람직하게는 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 하나 이상의 물질을 함유하는, 하나 이상의 재조합 콜라겐을 갖는 골 및/또는 연골 결함 치료를 위한 조성물을 제공하며, 여기서 골 유도성 또는 연골 유도성 활성은 하나 이상의 재조합 BMP(Bone morphogenesis protein)이다. 대체로, BMP는 포유류 유래, 바람직하게는 말, 돼지 또는 소 유래이다. 예를 들어, BMP는 인간 유래이다. 유사하게, BMP는 인간 유래 BMP와 아미노산 서열 동일성이 약 70% 이상이다. 일 구체예에서, BMP는 효모 또는 박테리아에서 재조합적으로 생성된다. 예를 들어, BMP는 박테리아 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli), 또는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 또는 스트렙토마이세스 종(Streptomycess spp .)에서 재조합적으로 생성된다. 다르게, BMP는 단백질 글리코실화할 수 있는 세포에서 재조합적으로 생성된다. 예를 들어, BMP는 포유류, 조류, 효모 및 곤충으로 이루어진 군에서 선택된 세포에서 생성된다.

일 구체예에서, 콜라겐 양에 대해 BMP는 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 0.01∼약 4 중량%의 비율을 포함한다. BMP는 약 0.05∼약 20 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%, 바람직하게는 0.5∼3 중량%의 비율을 포함한다.

일 구체예에서, 골 전도성을 갖는 하나 이상의 스캐폴드 물질을 추가적으로 더 포함한다. 예를 들어, 스캐폴드 물질은 콜라겐, 바람직하게는 I형 콜라겐, 바람직하게는 인간 I형 콜라겐을 포함한다. 다르게, 콜라겐은 III형이다. 스캐폴드 물질은 인산삼칼슘, 세라믹 물질, 생체 적합성 물질 및 생체 적합성 중합체의 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다. 예를 들어, 스캐폴드 물질은 인산삼칼슘 또는 인산삼칼슘을 포함하는 이상성 물질이다. 상기 세라믹은 세라믹 분야의 숙련가에게 공지된 바와 같이 상이한 소결 온도에서 제조된다. 상기 조성물은 하나 이상의 추가적인 활성 물질, 바람직하게는 하나 이상의 세포 증식 억제제 및/또는 하나 이상의 항생제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은 골형성 또는 연골형성을 위해서 하나 이상의 동원 인자, 하나 이상의 부착 인자, 하나 이상의 성장 인자 및 하나 이상의 성숙 인자의 군에서 선택된 활성을 갖는 하나 이상의 추가 성분을 더 포함한다. 대체로 인간 콜라겐은 재조합적으로 생성된다.

일반적으로 상기 조성물은 공극, 접속 공극, 바람직하게는 직경이 약 100 ㎛∼약 300 ㎛ 범위 크기인 공극을 갖는 다공성 형태이고, 이 조성물은 스폰지 경도를 갖는다. 상기 조성물이 "부직포" 물질이기 때문에, 공극은 동결건조 또는 과립 화 과정에서 생긴다.

대체로 조성물은 실질적으로 생체 재흡수성이거나 또는 실질적으로 완전하게 생체 재흡수성이다. 상기 조성물은 동결건조물, 겔 또는 페이스트로서 제공되고, 실질적으로 형태 안정성 물체이다.

따라서, 본 발명의 구체예는 콜라겐 및 BMP를 멸균하고 무균적으로 혼합하여 공동 동결건조 또는 공동 과립화시켜서 무균 제조된 재조합 인간 콜라겐 및 재조합 인간 BMP의 혼합물을 포함하는 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 조성물을 제공한다. 예를 들어, BMP는 인간 유래 BMP의 아미노산 서열과 동일성이 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상인 아미노산을 갖는다. 일 구체예에서, BMP는 박테리아에서 생성되고, 예를 들어, BMP는 E. coli에서 생성된다. 다르게, BMP는 단백질 글리코실화할 수 있는 세포에서 재조합적으로 생성된다. 예를 들어, BMP는 포유류, 조류, 효모 및 곤충 세포로 이루어진 군에서 선택된 세포에서 생성된다. 콜라겐 양에 대해 BMP는 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 0.01∼4 중량%의 비율을 포함한다. 예를 들어, BMP는 약 0.05∼약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5∼약 3 중량%의 비율을 포함한다.

추가 구체예에서, 본 발명은 임의의 상기 조성물을 제조하는 방법을 제공하며, 이 방법은 바람직하게 동물 유래이고 바람직하게는 하나 이상의 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 하나 이상의 콜라겐을 포함하는 성분을 골 자극성 및/또는 연골 자극성 활성을 갖는 하나 이상의 분화 또는 성장 인자와 혼합하는 단계, 및 성분들을 공동 동결건조하여 적어도 부분적으로 형태 안정한, 스폰지 물체를 얻는 단계를 포함한다. 콜라겐이 인간 이외 유래인 구체예에서, 상기 방법은 혼합 단계 전에, 콜라겐을 펩티다제 또는 프로테아제, 바람직하게는 트립신과 접촉시키는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 혼합 단계 전에, 바람직하게 1 이상의 분리 단계로 분화 또는 성장 인자를 농축하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법의 관련 구체예는 혼합 단계 전에, 골 전도성을 가지며 세라믹 물질, 생체 적합성 금속, 생체 적합성 중합체 및 천연 뼈 추출물, 바람직하게는 DBM의 군에서 선택된 하나 이상의 스캐폴드 물질을 부가하는 단계, 콜라겐과 혼합, 바람직하게는 코팅하는 단계; 및 골 유도성 또는 연골 유도성, 활성 성분을 갖는 바람직하게는 동물 유래인 하나 이상의 콜라겐 및/또는 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 또는 성장 인자의 하나 이상의 첨가제와 혼합하는 단계; 및 성분들을 공동 동결건조하여 적어도 부분적으로 안정한, 스폰지 물체를 얻는 단계를 더 포함한다. 상기에 따른 방법은 무균 조건하에서 수행한다.

또한 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 및/또는 성장 인자의 용도를 제공하며, 상기 용도는 성장 인자의 무균 또는 멸균 용액을, 바람직하게는 동물 유래이고 바람직하게는 하나 이상의 골 유도성 및/또는 연골 유도성, 활성 물질을 갖는 하나 이상의 콜라겐의 무균 또는 멸균 용액과 무균적으로 혼합하는 단계; 및 수술 중 이식물로서 1회용(single use)으로 사용하기 위해 용기에 상기 혼합물을 무균적으로 공동 동결건조하는 단계를 포함한다.

또한, 수술 과정 동안 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 하나 이상의 인간 BMP의 용도를 제공하며, 상기 용도는 BMP를 하나 이상의 인간 콜라겐 및 하나 이상의 스캐폴드 물질에 부가하여 혼합물을 얻는 단계, 및 수술 과정 동안 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 무균 장치로서 상기 혼합물을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 용도는 즉석 수술(surgery-ready) 단위 용량으로 제공되는 장치 형태로 존재한다. 상기 조성물은 동결건조물, 겔 또는 페이스트이다.

다른 구체예에서는 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 조성물을 조제하는 방법을 제공하며, 이 방법은 재조합 인간 콜라겐 용액을 재조합 인간 BMP의 아미노산 서열 용액과 무균 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 적어도 부분적으로 형태 안정한 형상 및 스폰지 경도를 갖는 동결 건조물, 겔 또는 페이스트로 무균적으로 동결건조 또는 과립화하는 단계를 포함한다. 대체로, 콜라겐 용액 및 BMP 용액은 미생물 함량이 감소되거나 또는 멸균된다. 따라서, 상기 방법은 혼합 단계 전에 콜라겐을, 바람직하게는 1 이상의 분리 단계로 농축하는 단계를 포함하고, 상기 콜라겐을 농축 단계 전 또는 이후에 산처리하거나 또는 여과 멸균한다. 또한, 상기 방법은 혼합 단계 전에, 세라믹 물질, 생체 적합성 금속, 생체 적합성 중합체 및 천연 뼈 추출물, 바람직하게는 DBM의 군에서 선택된 하나 이상의 스캐폴드 물질을 제공하는 단계; 스캐폴드 물질을 콜라겐과 혼합 또는 바람직하게는 코팅하는 단계; 및 상기 혼합물을 공동 동결건조 또는 공동 과립화하여 적어도 부분적으로 형태 안정한, 스폰지 물체를 얻는 단계를 포함한다. 혼합 단계 전에, 콜라겐을 여과 멸균하거나 산성화하여 멸균시키고, 상기 스캐폴드 물질은 방사선 조사하고, 혼합은 무균 조건 하에서 수행한다.

본 발명의 다른 구체예에서는, 수술 과정 동안 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 키트를 제공하며, 상기 키트는 동결건조물, 겔 또는 페이스트 형태의 무균 제조된 혼합물을 가지며, 상기 혼합물은 용기 내에 재조합 인간 BMP 및 재조합 인간 콜라겐을 포함한다. 상기 키트는 예를 들어, 혼합물이 즉석 수술 단위 용량으로 존재한다. 관련 구체예에서, 상기 키트는 추가 조작없이 이식물로서 무균 혼합물을 직접 사용하기 위한 지시서를 갖는다.

본 발명의 구체예는 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 재조합적으로 생성된 인간 분화 및/또는 성장 인자 및 하나 이상의 스캐폴드 물질의 혼합물을 갖는 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 수술 이식물용 무균 장치를 제공하며, 상기 인자는 인간 성장 인자의 아미노산 서열과 동일성이 약 70% 이상이고, 상기 장치는 수술 이식물용 단일 구성성분으로서 제공된다. 일 구체예에서, 성장 인자는 글리코실화된다. 다르게, 성장 인자는 효모, 포유류 또는 조류 세포에서 재조합적으로 생성된다. 예를 들어, 성장 인자는 비글리코실화되고, 성장 인자는 박테리아 예를 들어, E. coli에서 재조합적으로 생성된다.

대체로, 장치 내 성장 인자는 TGF(Transforming Growth Factor) 패밀리의 구성원이다. 예를 들어, 성장 인자는 BMP-2, BMP-7, BMP-9, BMP-16을 포함하는 하나 이상의 BMP(Bone Morphogenetic Protein; 골 형성형성 단백질); VEGF(Vascular Endothelial Growth Factor; 혈관 내피 성장 인자); TGFβ(Transforming Growth Factor β; 변형 성장 인자 β), PDGF(Platelet Derived Growth Factor; 혈소판 유래 성장 인자), IGF(Insulin-like Growth Factor; 인슐린 유사 성장 인자) 및 p15 이다. 일 특정 구체예에서, 성장 인자는 재조합적으로 생성되고 천연물과 동일한 인간 BMP-2 또는 인간 BMP-7이다. 대체로, 콜라겐을 포함하는 장치의 구체예에서, 콜라겐 양에 대해 분화 또는 성장 인자의 비율은 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.01∼약 4 중량%의 분량을 포함한다. 예를 들어, 성장 인자는 약 0.05∼약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5∼약 3 중량%의 분량을 포함한다.

관련 구체예에서, 장치는 하나 이상의 스캐폴드 물질, 바람직하게는 골 전도성 활성을 갖는 스캐폴드 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 스캐폴드는 인간 콜라겐과 아미노산 서열이 실질적으로 동일한 콜라겐이다. 또한, 상기 콜라겐은 재조합적으로 생성된다. 다르게 또는 부가적으로, 스캐폴드 물질은 세라믹, 생체 적합성 금속 및 생체 적합성 중합체의 군에서 선택된 하나 이상이다. 상기 장치는 하나 이상의 세포 증식 억제제 및/또는 하나 이상의 항생체의 군에서 선택된 하나 이상의 추가적인 활성 물질을 더 포함할 수 있다. 다르게, 상기 장치는 골형성 또는 연골형성을 위해서 동원 인자, 부착 인자, 성장 인자 및 성숙 인자의 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 대체로 상기 장치는 공동 동결건조물이거나 공동 과립물이고 공극을 포함하는 스폰지 형태의 안정한 물체이다. 공극은 직경이 약 100 ㎛∼300 ㎛ 범위이고, 상기 혼합물은 경도가 있고 안정한 수술용 스폰지 형태를 갖는다. 관련 구체예에서, 상기 장치 혼합물은 적어도 부분적으로 생체 재흡수성이고, 바람직하게는 완전하게 생체 재흡수성이다. 상기 혼합물은 대체로 무균 또는 멸균 성분으로부터 무균적으로 제조된다. 다양한 구체예에서, 장치는 밀폐 용 기에 제공된다. 특정 구체예에서, 상기 혼합물은 용기에 무균적으로 동결 건조된다. 예를 들어, 상기 용기는 동결 건조 동안 용매 분자의 단일 방향 통과가 가능한 물질로 무균적으로 덮혀있다.

대체로, 스캐폴드 물질은 인간 재조합 콜라겐이다. 예를 들어, 콜라겐은 I형 콜라겐 및 III형 콜라겐 중 하나 이상에서 선택된다. 다르게 또는 추가적으로, 상기 스캐폴드 물질은 미네랄을 포함한다. 예를 들어, 미네랄은 인산삼칼슘, 세라믹 물질, 생체 적합성 금속 및 생체 적합성 중합체로 이루어진 군에서 선택된다. 일 구체예에서, 상기 장치는 단백질을 가교결합하는데 사용되는 공지의 시약을 사용하여 가교결합된 콜라겐을 포함한다. 예를 들어, 콜라겐은 그 자체가 내부적으로 공유 가교결합되거나, 또는 콜라겐은 성장 인자에 공유 결합된다. 따라서, 콜라겐을 용액 중에서 성장 인자에 공유 가교결합시켜 매트랙스를 얻고, 이어서, 이 매트릭스를 무균적으로 동결건조하여 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위해 피험체에서 이식물로서 사용한다.

따라서, 피험체에 이식된 후 초기 시점에 성장 인자를 단숨에(in a burst) 방출하는 동일하게 구성되고 비공유적으로 결합된 메트릭스의 방출과 비교하여, 피험체에 이식한 후에, 매트릭스가 대사되어 공유적으로 결합된 성장 인자 예컨대 BMP-2 또는 BMP-7가 서서히 방출된다. 장치의 일 구체예에서, 공유적으로 가교 결합된 콜라겐은 콜라겐과 골 자극성 및/또는 연골 자극성 인자를, 통상적으로 사용되는 단백질 및 펩티드 화학 시약: 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드(EDC), 숙신산 무수물, 디이소시아네이트, 활성화되고 적절하게 보호된 아미노 산, 이중 활성화된 폴리에틸렌글리콜 및 활성화된 탄소 수화물의 군에서 선택된 두자리의 저분자량 가교결합제와 접촉시켜 콜라겐에 시약의 정량적 결합을 얻어서 제조된다. 그에 따라, 상기 장치는 콜라겐에 시약의 정량적 결합 이후에, 투석을 통해 과량의 시약을 제거하여 골 유도성, 연골 유도성, 골 전도성 및 연골 전도성의 군에서 선택된 생물학적 활성을 갖는 단백질 특성을 보유한 변성 콜라겐을 얻는 단계; 변성 콜라겐을 가교결합에 적절한 시간 동안 상기 인자(들)와 혼합하는 단계; 및 동결건조하는 단계를 통해 더욱 제조되며; 상기 단계들은 무균적으로 수행된다. 상기 구체예의 장치는 무균 물질을 포함하며, 그에 따라 상기 장치는 미생물 함량이 감소된다.

다른 구체예에서, 상기 장치는 스캐폴드, 예를 들어 콜라겐으로부터 성장 인자를 지연 방출하는 하나 이상의 추가 성분을 함유한다. 추가 성분은 비공유적 친화력에 의해 성장 인자의 방출을 지연시키는데, 예를 들어 추가 성분은 혈장 단백질 예컨대 피브린 또는 글로불린이다. 추가 성분은 관련 구체예에서, 인간 유래이고/이거나 재조합적으로 생성된다.

골 및 연골 결함의 치료에서의 문제는 골 결함 치료를 위해 현행 사용되는 일정 합성 물질들이 빈약하게 흡수되거나 생체 재흡수성이 아니라는 점이다. 이들에는 세라믹 물질, 예를 들어 다공성 인산칼슘 세라믹이 포함된다. 이러한 물질은 유용한 골 전도성을 갖는데, 즉 이들 물질은 구조 생성 매트릭스(가이드 구조)를 갖는 재생 골 조직에 충분한 물리적 안정성을 제공할 수 있다. 골 생성 세포는 골 전도성을 갖는 물질에 결합하고, 이어서 이들 물질 주변이나 내부에 골 매트릭스를 침전시키다. 그러나, 세라믹 물질은 생체 내에서 변화되지 않은 상태로 남아있어서, 그 결과 새롭게 생성된 골이 과성장되어 침투하게 된다.

생체 재흡수성 골 대체재는 합성 중합체 예컨대 폴리락티드 및 폴리글리콜리드를 포함한다. 이러한 합성 물질은 생체 내에서, 일반적으로 가수분해를 통해 분해된다. 이들 물질의 분해를 통해서 산성 부산물 예컨대 락트산 또는 글리콜산 등이 방출되어, 신체 내에서 바람직하지 않은 국지적 과산성화를 초래할 수 있다.

골 결함을 복구하는데 현재 사용되는 골 대체재는 천연 뼈, 예컨대 소뼈, 돼지뼈 또는 말뼈 등의 추출물을 포함한다. 탈염뼈는 무기 부분(미네랄 부분)이 제거되고 나머지 유기 매트릭스가 실질적으로 다른 추가 단백질과 함께 천연 내재 콜라겐을 보유하고 있는 천연뼈 물질이다. 상기 추출물은 원래 뼈의 기능적 특성 일부를 유지하고 있다. 또한, 이러한 뼈 추출물은 골 결함의 복구를 증강시키는 것으로 확인되었다.

골 대체재 및 이의 제조 방법은 예를 들어, WO 91/06324 A1 및 WO 93/20857 A1, 및 각각 소뼈 및 말(E) 뼈 콜라겐 추출물인 시판 제품 COLLOSS® 및 COLLOSS® E에서 확인할 수 있다. 이들 제품은 콜라겐에 결합되고 유지된 내재성 성장 및 분화 인자와 함께 동물 유래의 I형 콜라겐을 함유한다.

COLLOSS® 및 COLLOSS® E는 동결건조 추출물 형태로 제공된다. 이들 제품은 골 전도성 및 골 유도성 활성을 나타내고, 줄기 세포와 접촉시 추가적으로 분화 활성을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "골 유도성(osteo-inductivity)은 물질 또는 재료가 골 재생을 개시(골형성)하고, 골 재생을 자극(골 자극성)하여 골 성장이 촉진되는 것을 의미한다. 상기 재생 활성은 생체 내에서, 그리고 생체 외 세포 배양물에서도 검증되었다. 일정한 상황 하에서, 이러한 특성을 갖는 물질을 정상적인 골성장과 비교하여 재생 과정이 증대되도록 처리할 수 있다. 그러나, 상기 각 제품의 골 전도성 효능은 일부 용도에 대해서는 충분하지 않다.

유사한 고찰이 연골 결함 및 연골 결함용 치료제에도 적용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "연골 유도성"은 물질 또는 재료가 연골 재생을 개시(연골형성)하고 연골 재생을 자극(연골 자극성)하여, 연골 성장을 촉진하는 것을 의미한다.

골 유래 성분, 골 유래 주화성 성분, 골 유래 부착 성분 및 골 유래 성장 인자를 포함하는 골 조직 성장을 위한 복합체는 WO 91/06324 A1(1999년 8월 3일 발행된 미국 특허 출원 제5,932,207호에 대응됨)에서 확인할 수 있으며, 이를 전체로 참조하여 본 발명에 포함시킨다. 이 특허는 부착 성분의 예로서, 피브로넥틴, 테나신, 사이토택틴, 라미닌, 콘드로이넥틴, IV형, V형 VII형 콜라겐, N-CAM, L-CAM 및 인테그린 등을 나타내고 있지만, 복합체의 골 전도성 효능과 골 유도성 효능을 증가시키는 충전제의 예는 나타내지 않았다.

골형성 조성물은 Chen 등의 특허 문헌(1998년 1월 13일 발행된 미국 특허 출원 제5,707,962호 및 2001년 1월 30일 발행된 6,180,606호)에서 확인할 수 있다. 골형성 장치는 Opperman 등의 특허 문헌(1999년 9월 28일 발행된 미국 특허 제5,958,441호 및 2003년 4월 22일 발행된 제6,551,995호)에 나타나 있다.

본 명세서에서 제공하는 조성물 및 장치는 골 유도성 및/또는 골 전도성을 갖는 구조 성분, 예컨대 콜라겐, 예를 들어 동물 유래 콜라겐을 함유한다. 본 발명의 조성물 및 장치에 함유된 콜라겐의 동물 기원은 제한적이지 않다. 본 발명의 장치 및 조성물의 일 구체예에서, 조성물의 콜라겐은 인간 유래이고, 하나 이상의 인간 유래의 골 유도성 또는 연골 유도성 활성 물질을 함유한다. 다른 구체예에서, 콜라겐은 인간 이외 동물 유래, 예를 들어 소, 돼지 또는 말 유래이다.

상기 장치 및 조성물은 골 자극성 및/또는 연골 자극성 활성을 갖는 하나 이상의 분화 및/또는 성장 인자의 하나 이상의 첨가제를 더 포함한다. 이러한 분화 및/또는 성장 인자는 예를 들어 단백질 또는 펩티드, 예컨대 사이토카인, 당단백질 또는 당펩티드이다.

일 구체예에서, 분화 및/또는 성장 인자는 주로 인간 분화 또는 성장 인자이고 인간 콜라겐과 배합된다. 다른 구체예에서, 인간 분화 또는 성자 인자는 인간 이외의 동물 유래, 예를 들어 소, 돼지 또는 말 유래의 이종발생성(인간에 대해) 유래 콜라겐과 장치에서 배합시킨다.

대체로, 인간 또는 동물 유래 분화 또는 정상 인자를 재조합적으로 생성시킨다. 용어 "재조합"은 유전자 변형 유기체, 예를 들어 미생물을 조작하여 생성시킨 단백질을 의미한다.

본 발명에 따르면, 분화 또는 성장 인자를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 재조합 DNA 분자에 사용하여 적절한 숙주 세포에서 분화 또는 성장 인자의 발현을 지정한다. 생물학적으로 활성있는 인간 분화 또는 성장 인자를 발현시키시 위해서, 분화 또는 성장 인자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열 또는 기능성 동등물을 적절한 발현 벡터, 즉 삽입된 코딩 서열의 전사 및 번역을 조절하는 필수 핵산 코딩 성분을 함유하는 벡터에 삽입시킨다.

당분야의 숙련가에게 공지된 방법을 사용하여 분화 또는 성장 인자 및 적절한 전사 또는 번역 제어부를 코딩하는 서열을 함유하는 발현 벡터를 제작한다. 이러한 방법에는 시험관 내 재조합 DNA 기법, 합성 기법 및 생체 내 재조합 또는 유전자 재조합법 등이 포함된다. 결실, 부가 또는 치환 도입은 예를 들어 PCR 기반 돌연변이 유발법 등 당분야에 공지된 임의 기법을 사용하여 수행할 수 있다. 이러한 방법은 문헌 [Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY, 1989, 및 Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley&Sons, New York, NY, 1989]에 기술되어 있다.

다양한 발현 벡터/숙주 시스템을 사용하여 인간 분화 또는 성장 인자 코딩 서열을 함유하고 발현시킨다. 이의 예에는 미생물 예컨대 재조합 박테리오파지, 플라즈미드 또는 코스미드 DNA 발현 벡터로 형질전환된 박테리아; 효모 발현 벡터로 형질전환된 효모; 바이러스 발현 벡터(예를 들어, 배큘로바이러스)로 감염된 곤충 세포 시스템: 바이러스 발현 벡터(예를 들어, 콜리플라워 모자이크 바이러스, CaMV; 담배 모자이크 바이러스, TMV)로 형질감염되거나 또는 박테리아 발현 벡터(예를 들어, Ti, pBR322 또는 pET25b 플라즈미드)로 형질전환된 식물 세포 시스템; 또는 동물 세포 시스템이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다르게, 화학 방법을 사용하여 전체 또는 부분으로 분화 또는 성장 인자 아미노산 서열을 합성할 수 있다. 예를 들어, 펩티드 합성은 다양한 고체상 기법을 사용하여 수행할 수 있고(Roberge et al., Science 269:202, 1995), 예를 들어 제조사에서 제공하는 지시서에 따라서 431A 펩티드 합성기(Applied Biosystem에서 구매가능, 캘리포니아, 포스터 시티 소재)를 사용하여 자동 합성을 수행할 수 있다.

다른 구체예에서 분화 또는 성장 인자는 TGF(Transforming Growth Factor) 패밀리의 하나 이상의 구성원이다. TGF 패밀리 성장 인자는 BMP-2 및 BMP-7 등 BMP(Bone Morphogenetic Proten) 패밀리 등을 포함하여, 예를 들어, 다양한 사이토카인 예컨대 TGF-β 패밀리의 구성원 등을 포함한다. 일 구체예에서, 분화 및/또는 성장 인자는 예를 들어 폴리락티드(마이크로캡슐)로 과립화된 BMP이다.

인간 유래 및 소 유래 BMP 조성물, 및 단리한 BMP 조성물 및 인자의 제조 방법은 Urist의 특허 문헌(1986년 10월 26일 발행된 미국 특허 제4,619,989호)에서 확인할 수 있다.

BMP-2에 대해서, BMP-2의 핵산 서열, 아미노산 서열, 구조 및 조성물 및 제조 방법은 Wang 등의 특허 문헌(1997년 5월 20일 발행된 미국 특허 제5,631,142호)에 나타나 있다. 정제된 BMP-2 및 BMP-4 단백질 및 이의 제조 방법은 Wang 등의 특허 문헌(2007년 2월 1일 공개된 미국 공개 특허 출원 제2007/0026437호)에 나타나 있다. 재조합 BMP-2의 제조 방법은 Rainer 등의 특허 문헌(2004년 1월 29일 공개된 미국 공개 특허 출원 제2004/0018595호)에서 확인할 수 있다. 재조합 인간 BMP-2도 Shenandoah Biotechnology, Inc.(펜실베이니아, 워윅 소재)에서 구매할 수 있다.

정제된 BMP-7 단백질 및 이의 제조 방법은 Wozney 등의 특허 문헌(1994년 11월 22일 발행된 미국 특허 제5,366,875호)에서 확인할 수 있다. BMP-7 단백질을 코딩하는 DNA 서열은 Rosen 등의 특허 문헌(1992년 8월 25일 발행된 미국 특허 제5,141,905호)에 개시되어 있다. 재조합 인간 BMP-7도 역시 Shenandoah Biotechnology, Inc.(펜실베이니아, 워윅 소재)에서 구매할 수 있다.

상기 참고 문헌들 각각은 전체로 참조하여 본 발명에 포함시킨다.

본 발명의 조성물 및 장치에서 사용되는 추가적으로 적합한 분화 또는 성장 인자는 VEGF(Vascular Endothelial Growth Factor), IGF1(Insulin Growth Factor 1), FGF(Fibroblast Growth Factor) 및 PDGF(Platelet Derived Growth Factor)를 포함한다. 다르게, 임의의 상기 언급한 분화 또는 성장 인자의 기능성 단편을 사용한다. 용어 "기능성 단편"은 상기 언급한 분화 또는 성장 인자와 동일한 생물학적 기능을 제공하는 변형된 구조 및/또는 서열의 분자를 의미한다. 기능성 단편은 천연 발생이거나 또는 임의의 결실, 부가, 치환 또는 다른 변형을 포함하는 조작된 변이를 함유하는 단백질을 포함한다. 기능성 단편은 임의의 상기 언급한 분화 또는 성장 인자 영역에 대한 천연 발생 서열을 이에 제한되는 것은 아니나 소, 개, 고양이, 염소, 양, 돼지, 쥐 및 말 종을 포함하여 다른 포유류 종의 성장 인자의 상응하는 영역으로 갖는 단백질을 예로 들 수 있다.

용어 "실질적으로 동일한"은 제1 아미노산 서열이 정렬된 제2 아미노산 서열의 아미노산 잔기와 동일한 아미노산 잔기의 수를 최소로 또는 충분하게 함유하여 제1 및 제2 아미노산 서열이 공통 구조 도메인 및/또는 공통 기능 활성을 가질 수 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 공통 구조 도메인을 함유하는 아미노산 서열은 동일성이 약 60% 또는 65% 이상, 바람직하게는 75% 이상, 보다 바람직하게는 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% 또는 99% 이상이다.

서열간 서열 동일성 산출은 다음과 같이 수행한다. 2 아미노산 서열의 동일성 비율을 결정하기 위해서, 최적의 비교 목적을 위해 서열을 정렬시킨다(예를 들어, 최적 정렬을 위해서 제1 및 제2 아미노산 서열 중 하나 또는 둘 모두에 갭을 도입할 수 있음). 다음으로, 상응하는 아미노산 위치 또는 뉴클레오티드 위치에서 아미노산 잔기를 비교한다. 제1 서열의 위치를 제2 서열의 상응하는 위치에서와 동일한 아미노산 잔기 또는 뉴클레오티드가 차지하고 있는 경우라면, 단백질은 그 위치에서 동일하다. 2 서열간의 동일성 비율은 2 서열의 최적 정렬을 위해 도입할 필요가 있는 갭의 수, 및 각 갭의 길이를 고려하여, 서열을 공유하는 동일한 위치 수의 함수이다.

2 서열간의 동일성 비율 결정 및 서열 비교는 수학 알고리즘을 사용하여 수행하다. 2 아미노산 서열간 동일성 비율은 디폴트 매개변수를 사용하는 정렬 소프트웨어 프로그램을 사용해서 결정한다. 적절한 프로그램은 예를 들어, CLUSTAL W(문헌 [Thompson et al., Nuc . Acids Research 22:4673, 1994](www.ebi.ac.uk/clustalw)), BL2SEQ(문헌 [Tatusova and Madden, FEMS Microbiol . Lett . 174:247, 1999](www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/bl2seq/bl2.html)), SAGA(문헌 [Notredame and Higgins, Nuc . Acids Research 24:1515, 1996](igs-server.cnrs-mrs.fr/~cnotred)) 및DIALIGN(문헌 [Morgenstern et al., Bioinformatics 14:290, 1998](bibiserv.techfak.uni-bielefeld.de/dialign)) 등을 포함한다.

일 구체예에서, 본 발명에서 제공하는 장치 또는 조성물은 활성 제제가 서서히 방출되도록 조작된다. 예를 들어, 장치 또는 조성물은 조성물로부터 분화 또는 성장 인자를 지연 방출시킬 수 있는 하나 이상의 추가 성분을 더 포함한다. 지연 방출 성분은 예를 들어, 실질적으로 비특이적 결합할 수 있는 "점성(sticky)" 단백질, 예컨대 프로타민 및 혈장 단백질 예컨대 글로불린, 알부민 및 피브린 등이다. 프로타민은 어류 정자에서 추출한 알칼리 단백질로서 분자량이 약 5000 달톤이다. 지연 방출에 대한 다른 구체예에서, 성장 또는 분화 인자는 예를 들어 단백질 가교결합제를 통해서 콜라겐에 공유 결합된다.

본 명세서에서 제공하는 본 발명의 일 구체예에서, 장치 또는 조성물은 하나 이상의 충전제 또는 충전재를 더 포함한다. 충전제 또는 충전재는 예컨대 조성물에 부가적인 물리적 안정성 및/또는 형태나 형상의 안정성을 제공하는 등의 몇몇 목적으로 사용된다. 대체로, 충전재는 골 전도성을 가지며, 세포 증식 및/또는 세포 분화를 위한 추가적인 표면을 제공한다.

충전재, 예컨대 콜라겐 및 하나 이상의 골 유도성 또는 연골 유도성 활성 물질을 함유하는 장치 또는 조성물은 조성물에 각 성분이 특정한 양으로 존재하도록 제조된다. 콜라겐 양에 대해, 골 유도성 또는 연골 유도성 활성 물질은 약 0.005∼약 5.0 중량%, 예를 들어 약 0.01∼약 4.0 중량%의 양으로 포함된다. 다른 구체예에서, 상기 첨가제는 약 0.05∼약 2.0 중량%, 예를 들어 약 0.1∼약 5.0 중량%, 또는 약 0.5∼약 3.0 중량%의 양으로 포함된다.

충전재는 통상 콜라겐, 예컨대 I형 콜라겐이다. 콜라겐은 피부, 힘줄 및/또는 골 조직에서 얻는다. 일 구체예에서, 콜라겐은 인간 이외에서 유래하고, 힘줄은 동물 유래, 예컨대 말 힘줄이다. 다른 구체예에서, 콜라겐은 재조합적으로 생성된 콜라겐, 예를 들어 재조합적으로 생성된 인간 콜라겐이다. 또한, 비콜라겐 충전재도 본 발명의 조성물 및 장치의 범주에 속한다. 이러한 충전재는 일반적으로 골 유도성 또는 연골 유도성 활성 물질에 대한 콜라겐의 양 및 비율과 동일하게 장치에 함유된다.

본 발명의 조성물 및 장치에 적합한 추가적인 충전재는 세라믹 물질, 생체 적합성 금속, 및 생체 적합성 중합체를 포함한다. 세라믹 물질은 인산삼칼슘(TCP), 히드록시아파타이트(HA), 황산칼슘, CMC(카르복실메틸셀룰로즈), 세파로스, 폴리아릴레이트 및 이러한 물질의 혼합물을 포함한다. 일 구체예에서, 충전재는 β-인산삼칼슘이다. 이러한 충전재는 나머지 성분의 총 부피에 대해 본 발명의 조성물 및 장치 내에 약 50 부피% 이상, 약 80 부피% 이상, 약 95 부피% 이상, 또는 약 99 부피% 이상으로 존재한다.

세라믹 충전재는 이러한 물질의 이온형성 원소, 즉 이온화되거나 또는 이온화할 수 있는 이온 교환기 내 원자의 고정기가 천연 뼈의 주요 성분 및 미네랄 뼈 물질을 구성하기 때문에 유용하고, 따라서 적절한 생체 모방성 물질이다.

세라믹 물질은 시판 제품 OSSAPLAST®(Ossacur에서 판매, 독일 슈투트가르타 소재)의 충전재를 사용한다. 이 제품은 높은 상호연결 다공성 및 높은 비표면을 갖는 생체 재흡수성이고 과립형인 β-인산삼칼슘을 포함한다.

충전재는 또한 생체 적합성 금속을 예로 들 수 있다. 생체 적합성 금속의 예는 마그네슘, 티타늄 및 탄탈 등이다. 또한, 마그네슘이 생체 재흡수성이다. 생체 적합성 중합체의 예에는 합성 중합체 예컨대 폴리락티드 및 폴리글리콜리드 등이 포함된다. 다른 구체예의 충전제는 천연뼈의 유도체, 예를 들어 탈염화된 뼈 매트릭스(DMB) 등이다.

일 구체예에서, 충전제는 본 발명의 조성물 및/또는 장치에 부가적인 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 제공한다. 이러한 충전재는 류코트리엔, 사이토택틴, 테나신, 라미닌, 피브로넥틴 및 사이토카인 예컨대 BMP-1, BMP-2, BMP-7, IGF-1, TGF-β1, FGF 및 PDGF 등을 포함한다.

장치 및 조성물의 제조 방법에 대한 구체예에서, 충전재는 부가 단계 전에 콜라겐을 변성시켜서 콜라겐 매트릭스에 부가된다. 예를 들어, 콜라겐을 화학적으로 변성시켜서 충전재가 콜라겐에 공유적으로 가교 결합되도록 한다. 다른 구체예에서, 충전재는 콜라겐 매트릭스의 제조 전에 부가되거나, 또는 상응하는 콜라겐 매트릭스 내에 천연적으로 발생한 인자인데, 즉, 콜라겐 및 충전재는 이들을 제공하는 과정을 통해 배합되며, 예를 들어, 성장 인자는 이의 생물학적 공급원, 예를 들어 천연뼈에서 추출한다. 이 구체예에서, 골 유도성 또는 연골 유도성 충전재는 콜라겐과 함께 천연 형태로 존재한다.

골 또는 연골 결함을 치료하는 것과 관련하여 추가의 바람직한 생물학적 효능을 제공하는 하나 이상의 추가적인 제제를 본 발명에서 제공하는 장치 및 조성물의 다른 구체예에서 첨가한다. 이러한 추가적인 제제는 예를 들어 세포 증식 억제제 또는 항생제, 또는 이의 조합이다.

다른 구체예에서, 상기 장치 또는 조성물은 동원 인자, 예를 들어 주화성 제제(예를 들어 케모택신 또는 류코트리엔 등)를 더 포함한다. 동원 인자는 인간 세포, 예컨대 간엽 줄기 세포, 연골 전구 줄기 세포, 섬유아세포 및/또는 혈소판 등으로 상기 조성물의 침윤을 유도한다. 다르게, 이들 물질을 콜라겐에 부가하거나, 또는 보충한다.

다른 구체예에서, 조성물에 함유된 콜라겐은 하나 이상의 부착 인자, 예를 들어, 사이토택틴, 테나신, 라미닌 및/또는 피브로넥틴을 더 포함한다. 이들 물질은 이의 적용 위치(이식 위치)에서 본 발명에 따른 조성물 또는 장치의 동원 또는 이동 세포를 고정시키는 기능을 한다.

일 구체예에서, 상기 언급한 인자는 콜라겐에서 천연적으로 발견되는 것이며, 따라서 충전재는 다수의 이들 인자의 혼합물인 복합체로 얻거나, 또는 정제할 수 있다. 조성물 또는 장치의 콜라겐 성분은 골 및/또는 연골의 재생을 위해서 생체 내에 포함된 충전재의 골 유도성 특성의 실질적인 부분을 포함할 수 있다. 상기 언급한 천연 발생 충전재 세트는 중첩되거나 또는 중복되는 활성 기능을 가질 수 있으며, 그 결과 하나 이상의 활성 물질의 부분적이거나 실질적인 활성 손실은 조성물 내 다른 활성 물질의 존재로 보상될 수 있다.

동물 유래 콜라겐은 단리된 형태로 구매가능하며, 예를 들어 Ossacur(독일, 오베르슈텐펠트 소재)에서 판매하는 COLLOSS®(소) 및 COLLOSS®(말)이 있다. 이들 제품은 천연 활성 물질을 함유하므로, 콜라겐 및 활성 물질의 조합물은 골 및/또는 연골 재생을 유도하는 특정 방식의 생체 내 환경에 상응하는 천연의 기능성 유닛인 상기 조성물을 제공하게 된다.

천연뼈에서 콜라겐을 추출하는 방법은 당분야에 공지되어 있다. 콜라겐은 하기의 예시적인 과정을 통해 천연뼈에서 추출된다: 천연뼈를 분쇄하는 단계; 유기 용매 추출을 통한 탈유지화 단계; 산, 예를 들여 염산 처리를 통한 탈염 단계; 킬레이팅제, 예를 들어 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA) 또는 2-아미노-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올(TRIS) 또는 이의 조합물과의 항온반응 단계; 및 구아니딘, 예를 들어 구아니딘 히드로클로라이드를 이용한 추출 단계; 추출물의 후속 정제 단계; 및 추출물을 이식에 적절한 형태로 물리적으로 성형하는 단계. 생물학 분야의 숙련가라면 상기 단계 중 하나 이상을 필수 또는 부가 단계로서 생략하는 것이 예시한 과정 내에 속한다는 것을 이해할 것이다.

일 구체예에서, 상기 조성물 또는 장치는 다공성 구조 또는 형태로 존재한다. 다른 구체예에서, 장치 또는 조성물은 실질적으로 스폰지 경도를 갖는다. 상기 기술한 바와 같은 예컨대 세라믹 물질, 예를 들어 인산삼칼슘(TCP) 등과 같은 유형의 충전재가 조성물 또는 장치의 다공도를 결정한다.

일 구체예에서, 다공성은 상호연결 다공성으로서, 예를 들어 공극 구조는 충전재의 개별 입자 사이에 위치하고, 입자 내에 존재한다. 다공성 장치 또는 조성물은 장치 또는 조성물의 공극으로 이식물의 대상 수용체 세포, 예를 들어 골 및/또는 연골 세포, 또는 이의 전구 세포로부터의 세포 침윤에 유용하다.

조성물 또는 장치의 공극 또는 충전재의 공극은 각각 직경이 약 100 ㎛ 이상, 구체적으로 약 100 ㎛∼300 ㎛이다. 일 구체예에서, 조성물 또는 장치의 공극 또는 충전재의 공극은 각각 직경이 약 200 ㎛이다.

일 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물 및 장치는 적어도 부분적으로 생체 재흡수성이다. 관련 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물 및 장치는 완전하게 생체 재흡수성이다. 이식 후에, 골 또는 연골 결함을 치료하기 위한 이식물은 새로운 골 또는 새로운 연골로 완전하게 대체된다.

다른 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물은 동결건조물, 예를 들어 공동 동결건조물(colyophil)이다. 동결 건조물의 장점은 하기 실시예에 기술하였다.

다른 구체예에서, 본 발명의 조성물은 실질적으로 형태 안정한 물체, 예를 들어 이식을 포함하여 물리적 조작을 견디기에 충분한 물리적 안정성을 갖는 다공성 스폰지 구조이다. 이러한 조성물은 골 또는 연골 재생을 위한 골 유도성/연골 유도성을 포함한다.

대체로, 본 발명에서 제공하는 조성물 및/또는 장치는 무균 또는 멸균 과정으로 생성되고 멸균 과정으로 포장된다. 또한, 장치는 단일형이고 조작을 필요로 하지 않으므로 추가적인 준비없이 골 또는 연골 결함을 치료하기 위해 직접 이식될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 상기 기술한 조성물을 제조하는 신규 방법을 제공한다. 상기 방법은 하나 이상의 골 유도성 또는 연골 유도성 활성 물질을 포함하는 콜라겐, 예를 들어 인간 유래 콜라겐, 재조합 콜라겐, 또는 동물 유래 콜라겐을 제공하는 단계; 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 또는 성장 인자의 첨가제 및 가능하게는 다른 물질과 상기 콜라겐을 혼합하는 단계; 및 이들 성분을 동결 건조하여 적어도 부분적으로 안정한 스폰지 물체를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 일 구체예에서, 콜라겐을 하나 이상의 첨가제와 혼합하기 전에, 콜라겐을 하나 이상의 펩티다제, 예를 들어 엔도펩티다제, 예컨대 트립신으로 처리한다. 엔도펩티다제 처리는 바람직하지 않은 단백질 또는 펩티드, 예를 들어 콜라겐(활성 물질을 갖거나 갖지않음)에 존재하고, 콜라겐 분획에서 분리된 텔로펩티드를 제거한다. 대체로, 상기 기술한 처리에 사용한 엔도펩티다제, 예컨대 트립신은 콜라겐 분획의 골 전도성 활성에 영향을 주기전에 고갈되거나 완전하게 제거될 양으로 제공된다. 생화학 분야의 숙련가는 콜라겐 분획의 활성에 영향을 주지 않는 혼합물에 대한 엔도펩티다제의 적절한 농도 및 처리 기간을 결정할 수 있다. 다른 구체예에서, 콜라겐, 예를 들어 I형 콜라겐은 엔도펩티다제로 분해되지 않는다.

상기 방법의 다른 구체예에서, 콜라겐은 추가의 하나 이상의 화합물과 콜라겐을 혼합하기 전에 농축된다. 추가 성분과 콜라겐을 혼합하기 전 콜라겐의 농축 단계는 얻어진 공동 동결건조된 스폰지 물체의 특성과 관련된 일부 상황에서 이롭다. 부가된 골 유도성 또는 연골 유도성 활성 성분을 갖는 콜라겐 분획의 농축은 추가적인 활성 성분과 함께 콜라겐 분획을 갖는 전체 장치 내 활성 성분의 농도가 조성물, 예를 들어 스폰지 물체의 총 부피 내에서 충분한 활성 물질의 농도를 실질적으로 제공하도록 충분히 높게 제공한다.

내재성 또는 부가된 골 유도성 또는 연골 유도성 활성 물질을 갖는 혼합물의 농축은 생물학 분야의 숙련가에게 공지된 방법으로 수행한다. 예를 들어, 농축은 1 이상의 원심분리 단계, 적절한 멤브레인을 통한 1 이상의 분리 단계, 및/또는 1 이상의 중력을 이용한 침전 단계를 포함한다. 제품 COLLOSS®E의 단백질 함유 현탁물의 예시적인 농도는 현탁물 1 g 당 건조 물질 함량(TS)이 1.5 mg 단백질/g∼2.0 mg 단백질/g이다. 상기 기술한 방법으로 TS 함량이 현탁물 1 g 당 2.0 mg 단백질/g∼20.0 mg 단백질/g으로 증가된다.

대체로, 얻어진 스폰지 물체는 사용자에게 스폰지 물체를 형성하는 생물학적 활성 물질의 균질한 분포물을 제공한다. 일반적으로, 충전재는 생물학적 물질보다 많이 스폰지 물체의 용적을 구성한다. 콜라겐 및 부가 제제 예컨대 분화 또는 성장 인자에서 얻은 생물학적 물질은 충전재 물질의 입자 사이 용적만을 채운다.

일 구체예에서, 콜라겐은 상기 기술한 바와 같이, 골 전도성을 갖는 다공성 충전재와 혼합된다. 골 전도성을 갖는 콜라겐을 얻는 예시적인 방법은 골 전도성을 갖는 상기 언급한 충전재와 콜라겐을 혼합하는 단계를 포함한다. 이러한 혼합 동안, 콜라겐은 골 전도성을 갖는 다공성 충전재의 내부 및 외부 표면 상에 코팅물로서 도포된다. 추가 단계는 얻어진 혼합물을 동결 건조하여 골 전도성을 갖는 콜라겐, 즉 골 전도성/골 자극성 또는 연골 유도성/연골 자극성 효능을 갖는 콜라겐을 얻는 단계를 포함한다. 상기 방법은 골 유도성 또는 연골 유도성, 활성 물질을 갖는 하나 이상의 콜라겐 및/또는 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 또는 성장 인자의 첨가제를 더 제공한다. 상기 얻어진 혼합물을 최종적으로 공동 동결건조하여 실질적으로 안정한 스폰지 물체를 형성한다.

대체로, 상기 기술한 방법은 무균 조건 하에서 수행되어서, 무균 또는 멸균 상태인 본 발명에 따른 장치 또는 조성물이 얻어진다. 다른 구체예에서, 다양한 멸균 방법을 사용하여 무균 또는 멸균 조성물을 얻는다. 일 구체예에서, 본 발명에 따른 방법에서 사용하기 전에, 본 발명에 따른 조성물의 각 개별 성분을 멸균, 예를 들어 멸균 조건하에서 여과하여 박테리아 및 바이러스를 제거한다. 다른 구체예에서, 상기 방법은 멸균 방식으로 조성물 또는 장치를 포장하여 무균 조성물 또는 장치, 또는 멸균 조성물 또는 장치를 제공한다.

본 명세서에 나타낸 본 발명에 따른 조성물의 특징은 각각 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 용도의 특징을 명확하게 만든다.

본 명세서에서 제공한 장치에서, 하나 이상의 콜라겐과 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 및/또는 성장 인자의 존재는 하기 기술하는 바와 같이, 몇몇 장점을 제공한다. 각 제제는 본 발명의 장치의 골형성성 또는 연골형성성을 유도하고 또한 증대시킨다. 또한, 콜라겐과 성장 인자의 존재는 이미 존재하는 조성물의 형태 안정성을 증대시킨다. 본 발명의 조성물은 충전재가 제공하는 형태 안정성/지지 기능, 및 성장 인자가 제공하는 골 유도성 및 골 전도성 효능 간의 상호작용을 통해 최적화된다. 다른 구체예에서, 골 유도성이 없는 충전재의 부가로 인한 조성물의 골 유도성 효능의 임의 감소는 조성물로 첨가되는 첨가물 양을 비교적 소량으로 증가시켜 보상하거나 극복한다.

또한, 제조 과정에서 공동 동결 건조 단계는 즉석 장치가 형성되도록 조성물 성분이 미리 혼합된, 완성 조성물을 제조하게 된다. 다른 구체예는 예를 들어 수술의가 사용하기 편리한 즉석 장치를 제공한다. 상기 조성물은 멸균 방식으로 제조되므로, 골 또는 연골 결함을 복구하기 위한 수술 동안 멸균 패키지를 직접 취해서 사용할 수 있다.

이상 구체적으로 설명한 본 발명을 하기 실시예 및 청구항에서 예를 들어 더욱 설명하지만, 이는 설명을 위한 것이며 한정하고자 하는 의도가 아니다. 당분야의 숙련가는 통상의 실험을 사용하여 본 명세서에 기술한 특정 과정에 대해 다양한 균등물을 확인할 수 있거나 인지하게 될 것이다. 이러한 균등물은 본 발명의 범주 및 청구항 내에 있다. 발행된 특허 및 공개된 특허 출원서를 포함하여 본 명세서 전반에서 언급한 모든 참조 문헌의 내용을 참조하여 본 발명에 포함시킨다.

실시예 1: 본 발명에 따른 조성물의 제조 방법

하기 방법을 사용하여 본 발명에 따른 조성물을 제조하였다. 말뼈 조직 콜라겐 추출물인, COLLOSS®E를 상기 기술한 바와 같이 구매하였다. 이 제품의 제조 방법은 상기에 기술하였고 또한 WO 93/20857 A1에서 확인할 수 있으며, 이를 전체로 참조하여 본 발명에 포함시킨다. 또한, 문헌 [Spine 30:890-895, 2005]을 참조한다. 이 물질은 I형 콜라겐 매트릭스에 천연 결합 인자의 활성 물질 복합체를 함유한다.

COLLOSS®E는 1 이상의 분리 단계를 수행하여 농축된 수성 현탁물 형태로 구매가능하다. 농축으로 얻은 현탁물을 조성물의 추가 첨가제 및 성분과 혼합하였다. 균질 혼합물을 얻은 후에, 이 혼합물의 성분들을 공동 동결건조하였다. 다공성 스폰지의 안정한 물체를 얻었다.

멸균 또는 무균 장치를 얻기 위해서, 제조 방법의 전체 단계를 무균 조건 하에서 수행하였고, 조성물의 각 성분들은 제조 방법에 사용하기 전에 여과 멸균하였다.

실시예 2: 본 발명의 조성물

본 발명에 따른 조성물을 하기 성분으로부터 제조하였다.

번호 콜라겐 매트릭스 첨가제 추가 첨가제
1 5 mg COLLOSS® E 0.01 mg 인간 BMP-2
(또는 BMP-7)		 -
2 5 mg COLLOSS® E 2 mg 인간 BMP-2
(또는 BMP-7)		 -
3 100 mg COLLOSS® E 0.01 mg 인간 BMP-2
(또는 BMP-7)		 -
4 100 mg COLLOSS® E 2 mg 인간 BMP-2
(또는 BMP-7)		 -
5 No.1∼No.4 No.1∼No.4 1 ㎖ TCP* (OSSAPLAST)
6 No.1∼No.4 No.1∼No.4 1 ㎖ TCP (OSSAPLAST)
5 mg 1형 콜라겐
7 No.1∼No.4 No.1∼No.4 1 ㎖ TCP (OSSAPLAST)
100 mg 1형 콜라겐
8 - 0.01 mg 인간 BMP-2
(또는 BMP-7)		 1 ㎖ TCP (OSSAPLAST)
5∼100 mg 1형 콜라겐
9 - 2 mg 인간 BMP-2
(또는 BMP-7)		 1 ㎖ TCP (OSSAPLAST)
5∼100 mg 1형 콜라겐

* 인산삼칼슘

일 구체예에서, 본 발명의 장치 및 조성물에 존재하는 제제의 추가 예로는 콜라겐 및/또는 세라믹과 공동 동결건조된 BMP; 콜라겐에 스페이서(글로불린, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 알부민, 프로타민 및 피브린)와 결합된 BMP; 및 프로타민, 글로불린, 피브린, 알부민 및 BMP와 콜라겐의 현탁물을 포함하며 상기 현탁물은 이후 동결건조된다.

상기 장치 또는 조성물의 BMP-2 또는 BMP-7 또는 다른 성장 인자는 예를 들어 재조합적으로 생성된 인간 단백질이다. 사용된 I형 콜라겐은 예를 들어 재조합 인간 콜라겐이다. 재조합 인간 BMP-2 또는 BMP07 및 재조합 인간 콜라겐의 용도는 생체이물 단백질의 심한 항원성 활성때문에 인간에게 이들 조성물을 투여시에 이롭다.

Claims (102)

  1. 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 조성물로서, 바람직하게는 동물 유래이고, 바람직하게는 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 하나 이상의 물질을 함유하는 하나 이상의 콜라겐, 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 및/또는 성장 인자, 및 하나 이상의 충전재를 포함하고, 동결건조물 형태인 조성물.

  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분화 또는 성장 인자는 단백질 또는 펩티드, 바람직하게는 당단백질 또는 당펩티드, 바람직하게는 사이토카인인 조성물.

  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분화 또는 성장 인자는 인간 분화 또는 성장 인자인 조성물.

  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 분화 또는 성장 인자는 재조합적으로 생성된 것인 조성물.

  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 분화 또는 성장 인자는 하나 이상의 TGF(Transforming Growth Factor; 변형 성장 인자) 패밀리 구성원을 포함하는 것인 조성물.

  6. 제5항에 있어서, 분화 또는 성장 인자는 하나 이상의 BMP(Bone Morphogenetic Proteins; 골 형태형성 단백질) 군의 구성원, 바람직하게는 BMP-2 및/또는 BMP-7을 포함하는 것인 조성물.

  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 분화 또는 성장 인자는 TGF β(Transforming Growth Factor beta; 변형 성장 인자 베타) 또는 VEGF(Vascular Endothelial Growth Factor; 혈관 내피 성장 인자)인 조성물.

  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 골 유도성 또는 연골 유도성 활성의 콜라겐 양에 대해 분화 또는 성장 인자는 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.01∼약 4 중량%의 분량을 포함하는 것인 조성물.

  9. 제8항에 있어서, 분화 또는 성장 인자는 약 0.05∼약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5∼약 3 중량%의 분량을 포함하는 것인 조성물.

  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 스캐폴드 물질, 바람직하게는 골 전도성을 갖는 스캐폴드 물질을 더 포함하는 것인 조성물.

  11. 제10항에 있어서, 스캐폴드는 콜라겐, 바람직하게는 I형 콜라겐인 조성물.

  12. 제10항에 있어서, 스캐폴드 물질은 세라믹, 생체 적합성 금속 및 생체 적합성 중합체의 군에서 선택된 하나 이상인 조성물.

  13. 제7항에 있어서, 조성물은 연골 유도성 활성을 가지며, 분화 또는 성장 인자는 TGFβ인 조성물.

  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 조성물은 하나 이상의 추가 활성 물질, 바람직하게는 하나 이상의 세포 증식 억제제 및/또는 하나 이상의 항생제를 더 포함하는 것인 조성물.

  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 골형성 또는 연골형성을 위하여 하나 이상의 동원(recruiting) 인자, 하나 이상의 부착 인자, 하나 이상의 성장 인자 및 하나 이상의 성숙 인자의 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것인 조성물.

  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 콜라겐은 포유류 유래, 바람직하게는, 인간, 소, 돼지 또는 말 유래인 조성물.

  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 공극, 바람직하게는 상호 연결 공극, 바람직하게는 직경이 약 100 ㎛∼약 300 ㎛ 범위인 공극을 더 포함하고, 스폰지 유사 경도(consistency)를 갖는 것인 조성물.

  18. 제1항 내지 17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 부분적으로 생체 재흡수성이고, 바람직하게는 완전하게 생체 재흡수성인 조성물.

  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 실질적으로 형태 안정성 물체(body)를 더 포함하는 것인 조성물.

  20. 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 조성물로서, 바람직하게는 인간 유래이고, 바람직하게는 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 하나 이상의 물질을 함유하는 하나 이상의 재조합 콜라겐을 포함하고, 여기서 골 유도성 또는 연골 유도성 활성은 하나 이상의 재조합 BMP인 조성물.

  21. 제20항에 있어서, BMP는 포유류 유래, 바람직하게는, 말, 돼지 또는 소 유래인 조성물.

  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, BMP는 인간 유래인 조성물.

  23. 제20항 또는 제21항에 있어서, BMP는 인간 유래 BMP 아미노산 서열과 동일성이 약 70% 이상인 아미노산 서열을 갖는 것인 조성물.

  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서, BMP는 효모 또는 박테리아에서 재조합적으로 생성된 것인 조성물.

  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 있어서, BMP는 박테리아 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli)에서 재조합적으로 생성된 것인 조성물.

  26. 제20항에 있어서, BMP는 단백질 글리코실화할 수 있는 세포에서 재조합적으로 생성된 것인 조성물.

  27. 제26항에 있어서, BMP는 포유류, 조류, 효모 및 곤충으로 이루어진 군에서 선택된 세포에서 생성된 것인 조성물.

  28. 제24항에 있어서, BMP는 E. coli, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 스트렙토마이세스 종(Streptomyces spp .)의 군에서 선택된 박테리아에서 생성된 것인 조성물.

  29. 제20항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 있어서, 콜라겐 양에 대해 BMP는 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.01∼약 4 중량%의 분량을 포함하는 것인 조성물.

  30. 제29항에 있어서, BMP는 약 0.05∼약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5∼약 3 중량%의 분량을 포함하는 것인 조성물.

  31. 제20항 내지 제30항 중 어느 하나의 항에 있어서, 골 전도성을 갖는 하나 이상의 스캐폴드 물질을 추가적으로 더 포함하는 것인 조성물.

  32. 제31항에 있어서, 스캐폴드 물질은 콜라겐, 바람직하게는 I형 콜라겐, 바람직하게는 인간 I형 콜라겐을 포함하는 것인 조성물.

  33. 제32항에 있어서, 스캐폴드 물질은 인산삼칼슘, 세라믹 물질, 생체 적합성 금속 및 생체 적합성 중합체의 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 것인 조성물.

  34. 제33항에 있어서, 스캐폴드 물질은 인산삼칼슘, 또는 인산삼칼슘을 포함하는 이상성 물질인 조성물.

  35. 제20항 내지 제34항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 추가 활성 물 질, 바람직하게는 하나 이상의 세포 증식 억제제 및/또는 하나 이상의 항생제를 더 포함하는 것인 조성물.

  36. 제20항 내지 제35항 중 어느 하나의 항에 있어서, 골형성 또는 연골형성을 위해서 하나 이상의 동원 인자, 하나 이상의 부착 인자, 하나 이상의 성장 인자 및 하나 이상의 성숙 인자의 군에서 선택된 활성을 갖는 하나 이상의 추가 성분을 더 포함하는 것인 조성물.

  37. 제20항 내지 제36항 중 어느 하나의 항에 있어서, 인간 콜라겐은 재조합적으로 생성된 것인 조성물.

  38. 제20항 내지 제37항 중 어느 하나의 항에 있어서, 공극, 바람직하게는 접속 공극, 바람직하게는 직경이 약 100 ㎛∼약 300 ㎛ 범위인 공극을 갖는 다공성 형태를 더 포함하고, 스폰지 경도를 갖는 것인 조성물.

  39. 제20항 내지 제38항 중 어느 하나의 항에 있어서, 실질적으로 생체 재흡수성이거나 또는 실질적으로 완전하게 생체 재흡수성인 조성물.

  40. 제20항 내지 제39항 중 어느 하나의 항에 있어서, 겔, 또는 페이스트로서 제공된 것인 조성물.

  41. 제20항 내지 제40항 중 어느 하나의 항에 있어서, 실질적으로 형태 안정한 물체를 포함하는 것인 조성물.

  42. 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 조성물로서, 무균 제조된 재조합 인간 콜라겐 및 재조합 인간 BMP의 혼합물을 포함하고, 여기서 콜라겐 및 BMP는 멸균되어 무균 혼합해서 공동 동결건조되거나 공동 과립화된 것인 조성물.

  43. 제42항에 있어서, BMP는 인간 유래 BMP 아미노산 서열과의 동일성이 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상인 아미노산 서열을 갖는 것인 조성물.

  44. 제42항 또는 제43항에 있어서, BMP는 박테리아에서 생성된 것인 조성물.

  45. 제42항 내지 제44항 중 어느 하나의 항에 있어서, BMP는 E. coli에서 생성된 것인 조성물.

  46. 제42항에 있어서, BMP는 단백질 글리코실화할 수 있는 세포에서 재조합적으로 생성된 것인 조성물.

  47. 제46항에 있어서, BMP는 포유류, 조류, 효모 및 곤충 세포로 이루어진 군에서 선택된 세포에서 생성된 것인 조성물.

  48. 제42항 내지 제47항 중 어느 하나의 항에 있어서, 콜라겐 양에 대해 BMP는 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.01∼약 4 중량%의 분량을 포함하는 것인 조성물.

  49. 제48항에 있어서, BMP는 약 0.05∼약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5∼약 3 중량%의 분량을 포함하는 것인 조성물.

  50. 제1항 내지 제49항 중 어느 하나의 항에 따른 조성물을 제조하는 방법으로서, 바람직하게는 동물 유래이고, 바람직하게는 하나 이상의 골 유도성 또는 연골 유도성 활성을 갖는 하나 이상의 콜라겐을 포함하는 성분을 골 자극성 및/또는 연골 자극성 활성을 갖는 하나 이상의 분화 또는 성장 인자와 혼합하는 단계, 및 상기 성분을 공동 동결건조하여 적어도 부분적으로 형태 안정한 스폰지 물체를 얻는 단계를 포함하는 것인 제조 방법.

  51. 제50항에 있어서, 콜라겐은 비인간 유래이고, 혼합 단계 전에 콜라겐을 펩티다제 또는 프로테아제, 바람직하게는 트립신과 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것인 제조 방법.

  52. 제42항 또는 제43항에 있어서, 혼합 단계 전에, 분화 또는 성장 인자를 바람직하게, 1 이상의 분리 단계로 농축하는 단계를 더 포함하는 것인 제조 방법.

  53. 제50항 내지 제52항 중 어느 하나의 항에 있어서, 혼합 단계 전에, 골 전도성을 가지며, 세라믹 물질, 생체 적합성 금속, 생체 적합성 중합체 및 천연뼈 추출물, 바람직하게는 DMB의 군에서 선택된 하나 이상의 스캐폴드 물질을 부가하고, 콜라겐과 혼합, 바람직하게는 코팅하는 단계; 및 바람직하게는 골 유도성 또는 연골 유도성을 갖는 동물 유래의 하나 이상의 콜라겐, 활성 성분 및/또는 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 또는 성장 인자의 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계; 및 성분들을 공동 동결건조하여 적어도 부분적으로 형태 안정한 스폰지 물체를 얻는 단계를 더 포함하는 것인 제조 방법.

  54. 제50항 내지 제53항 중 어느 하나의 항에 있어서, 무균 조건 하에서 수행하는 것인 제조 방법.

  55. 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 하나 이상의 분화 및/또는 성장 인자의 용도로서, 바람직하게는 동물 유래이고 바람직하게는 하나 이상이 골 유도성 또는 연골 유도성, 활성 물질을 갖는 하나 이상의 콜라겐의 멸균 용액과 성장 인자의 멸균 용액을 무균 혼합하는 단계; 및 수술 이식물로서 1회용(single use)으 로 사용하기 위해 용기에 상기 얻어진 혼합물을 무균적으로 공동 동결건조하는 단계를 포함하는 것인 용도.

  56. 수술 과정 중에 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 하나 이상의 인간 BMP의 용도로서, 하나 이상의 인간 콜라겐 및 하나 이상의 스캐폴드 물질에 BMP를 첨가하여 혼합물을 얻는 단계, 및 수술 과정 동안 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 무균 장치로서 상기 혼합물을 제공하는 단계를 포함하는 것인 용도.

  57. 제56항에 있어서, 장치는 즉석 수술(surgery-ready) 단위 용량으로서 제공되는 것인 용도.

  58. 제57항에 있어서, 조성물은 동결건조물, 겔 또는 페이스트인 용도.

  59. 골 및 연골 결함을 치료하기 위한 조성물을 조제하는 방법으로서, 재조합 인간 BMP의 아미노산 서열 용액과 재조합 인간 콜라겐 용액을 무균 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 적어도 부분적으로 형태 안정한 형상 및 스폰지 경도를 갖는 동결건조물, 페이스트 또는 겔로 무균적으로 동결건조 또는 과립화하는 단계를 포함하는 것인 조제 방법.

  60. 제59항에 있어서, 콜라겐 용액 및 BMP 용액은 멸균되거나 또는 미생물 함량 이 감소된 것인 조제 방법.

  61. 제59항 또는 제60항에 있어서, 혼합 단계 전에, 콜라겐을, 바람직하게는 1 이상의 분리 단계로 농축하는 단계를 더 포함하고, 여기서 콜라겐은 농축 단계 전 또는 이후에 산처리되거나 여과 멸균되는 것인 조제 방법.

  62. 제59항 또는 제61항에 있어서, 혼합 단계 전에, 세라믹 물질, 생체 적합성 금속, 생체 적합성 중합체 및 천연뼈 추출물, 바람직하게는 DBM의 군에서 선택된 하나 이상의 스캐폴드 물질을 제공하는 단계; 스캐폴드 물질을 콜라겐과 혼합하거나 또는 바람직하게는 코팅하는 단계; 및 혼합물을 공동 동결건조 또는 공동 과립화하여 적어도 부분적으로 형태 안정한, 스폰지 물체를 얻는 단계를 더 포함하는 것인 조제 방법.

  63. 제62항에 있어서, 혼합 단계 전에, 콜라겐을 여과 멸균 또는 산성화하여 멸균하고, 스캐폴드 물질은 방사선 조사하며, 혼합은 무균 조건 하에서 수행하는 것인 조제 방법.

  64. 수술 과정 동안 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 키트로서, 동결건조물, 겔 또는 페이스트 형태의 무균 제조된 혼합물을 포함하고, 상기 혼합물은 용기 내에 재조합 인간 BMP 및 재조합 인간 콜라겐을 포함하는 것인 키트.

  65. 제64항에 있어서, 혼합물은 즉석 수술 단위 용량으로 존재하는 것인 키트.

  66. 제64항에 있어서, 추가 조작없이 이식물로서 무균 혼합물을 직접 사용하기 위한 지시서를 더 포함하는 것인 키트.

  67. 골 및/또는 연골 결함을 치료하기 위한 수술적 이식을 위한 무균 장치로서, 골 자극성 및/또는 연골 자극성 효능을 갖는 재조합적으로 생성된 인간 분화 및/또는 성장 인자 및 하나 이상의 스캐폴드 물질의 혼합물을 포함하고, 여기서 상기 인자는 인간 성장 인자의 아미노산 서열과 동일성이 약 70% 이상이며, 상기 장치는 수술 이식용 단일 요소로서 제공되는 것인 무균 장치.

  68. 제67항에 있어서, 성장 인자는 글리코실화된 것인 장치.

  69. 제67항에 있어서, 성장 인자는 글리코실화되지 않은 것인 장치.

  70. 제68항에 있어서, 성장 인자는 효모, 포유류 또는 조류 세포에서 재조합적으로 생성된 것인 장치.

  71. 제69항에 있어서, 성장 인자는 박테리아에서 재조합적으로 생성된 것인 장 치.

  72. 제69항에 있어서, 성장 인자는 E. coli에서 재조합적으로 생성된 것인 장치.

  73. 제67항 내지 제72항 중 어느 하나의 항에 있어서, 성장 인자는 TGF(Transforming Growth Factor) 패밀리 구성원을 포함하는 것인 장치.

  74. 제73항에 있어서, 성장 인자는 BMP-2, BMP-7, BMP-9, BMP-16을 포함하는 BMP; VEGF; TGF β, PDGF(Platelet Derived Growth Factor; 혈소판 유래 성장 인자), IGF(Insulin-like Growth Factor; 인슐린 유사 성장 인자) 및 p15의 군에서 선택된 하나 이상인 장치.

  75. 제73항에 있어서, 성장 인자는 인간 BMP-2 또는 인간 BMP-7이고 재조합적으로 생성되고 천연물과 동일한 것인 장치.

  76. 제67항 내지 제75항 중 어느 하나의 항에 있어서, 콜라겐을 더 포함하며, 여기서 콜라겐 양에 대한 분화 또는 성장 인자의 비율은 약 0.005∼약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.01∼약 4 중량%의 분량을 포함하는 것인 장치.

  77. 제76항에 있어서, 성장 인자는 약 0.05∼약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼ 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5∼약 3 중량%의 분량을 포함하는 것인 장치.

  78. 제67항 내지 제77항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 스캐폴드 물질, 바람직하게는 골 전도성 활성을 갖는 스캐폴드 물질을 더 포함하는 것인 장치.

  79. 제78항에 있어서, 스캐폴드는 인간 콜라겐과 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 갖는 콜라겐인 장치.

  80. 제79항에 있어서, 콜라겐은 재조합적으로 생성된 것인 장치.

  81. 제77항에 있어서, 스캐폴드 물질은 세라믹, 생체 적합성 금속 및 생체 적합성 중합체의 군에서 선택된 하나 이상인 장치.

  82. 제67항 내지 제81항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 세포 증식 억제제 및/또는 하나 이상의 항생제의 군에서 선택된 하나 이상의 추가 활성 물질을 더 포함하는 것인 장치.

  83. 제67항 내지 제82항 중 어느 하나의 항에 있어서, 골 형성 또는 연골 형성을 위해서 동원 인자, 부착 인자, 성장 인자 및 성숙 인자의 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것인 장치.

  84. 제67항 내지 제83항 중 어느 하나의 항에 있어서, 공동 동결건조물 또는 공동 과립물은 공극을 포함하는 스폰지 형태의 안정한 물체인 장치.

  85. 제84항에 있어서, 공극은 직경이 약 100 ㎛∼약 300 ㎛ 범위이고, 혼합물은 경도가 있고 안정한 수술용 스폰지 형태를 갖는 것인 장치.

  86. 제67항 내지 제85항 중 어느 하나의 항에 있어서, 혼합물은 적어도 부분적으로 생체 재흡수성이고, 바람직하게는 완전하게 생체 재흡수성인 장치.

  87. 제67항 내지 제86항 중 어느 하나의 항에 있어서, 혼합물은 무균 또는 멸균 성분으로부터 무균적으로 제조된 것인 장치.

  88. 제67항 내지 제87항 중 어느 하나의 항에 있어서, 밀폐 용기를 더 포함하는 것인 장치.

  89. 제88항에 있어서, 혼합물은 용기에서 무균적으로 동결건조된 것인 장치.

  90. 제89항에 있어서, 용기는 동결 건조 동안 용매 분자를 단일 방향으로 통과시킬 수 있는 물질로 무균적으로 덮혀있는 것인 장치.

  91. 제78항에 있어서, 스캐폴드 물질은 인간 재조합 콜라겐을 포함하는 것인 장치.

  92. 제91항에 있어서, 콜라겐은 I형 및 II형 콜라겐 중 하나 이상에서 선택된 것인 장치.

  93. 제78항에 있어서, 스캐폴드 물질은 미네랄을 포함하는 것인 장치.

  94. 제93항에 있어서, 미네랄은 인산삼칼슘, 세라믹 물질, 생체 적합성 금속 및 생체 적합성 중합체로 이루어진 군에서 선택된 것인 장치.

  95. 제91항에 있어서, 콜라겐은 가교 결합된 것인 장치.

  96. 제91항에 있어서, 콜라겐은 단백질을 가교결합하는데 사용되는 것으로 공지된 임의의 시약을 사용하여 성장 인자에 공유 결합된 것인 장치.

  97. 제67항 내지 제96항 중 어느 하나의 항에 있어서, 콜라겐은 성장 인자에 공유 결합되고, 상기 장치는 무균적으로 동결건조되며 골 및/또는 연골 결함 치료를 위해 피험체의 이식물로서 사용되는 것인 장치.

  98. 제97항에 있어서, 장치는, 동일하게 구성되고 비공유 결합된 다른 성장 인자가 피험체에 이식된 후 초기 시점에서 단숨에 방출되는 것과 비교하여, 피험체에 이식된 후, 대사되어 공유 결합된 성장 인자를 서서히 방출하는 것인 장치.

  99. 제97항에 있어서, 공유 결합된 장치는 단백질 및 펩티드 화학에서 통상 사용되는 시약: 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드(EDC), 숙신산 무수물, 디이소시아네이트, 활성화되고 적절하게 보호된 아미노산, 이중 활성화 폴리에틸렌글리콜 및 활성화된 탄소 수화물의 군에서 선택된 두자리의 저분자량 가교결합 시약과 콜라겐 및 골 및/또는 연골 자극성 인자를 접촉시켜 콜라겐에 대한 시약의 정량적 결합을 이루어 얻는 것인 장치.

  100. 제97항 내지 제99항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 콜라겐에 대한 시약의 정량적 결합 이후, 장치는, 투석으로 과량의 시약을 제거하여 골 유도성, 연골 유도성, 골 전도성 및 연골 전도성의 군에서 선택된 생물학적 활성을 갖는 단백질 특성을 보유한 변성 콜라겐을 얻는 단계; 및 가교결합에 적절한 시간 동안 성장 인자와 변성 콜라겐을 혼합하는 단계; 및 동결 건조하는 단계를 통해 추가로 제조되고, 여기서 상기 단계들은 무균적으로 수행되는 것인 장치.

  101. 제97항 내지 제100항 중 어느 하나의 항에 있어서, 무균 물질을 포함하고, 미생물 함량이 감소된 것인 장치.

  102. 제91항에 있어서, 스캐폴드로부터 성장 인자의 방출을 지연시킬 수 있는 하나 이상의 추가 성분을 더 포함하고, 여기서 성분은 바람직하게는 혈장 단백질 예컨대 피브린인 장치.

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